М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 72

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 72)

У второго триггера (В),1 = Х = А, поэтому он переключается только в том случае, когда А =1. Третий триггер (С) может переключаться только тогда, когда и А и В равны 1, в то время как четвертому триггеру 13 для для переключения необходимо равенство 1 С, В и А, Следуя таблице переходов, описывающей эту процедуру, видим, что схема работает аналогично асинхронному счетчику, за исключением того, что все триггеры переключаются вместе, все тактовые входы объединены в один вход СР вместо того, чтобы по отдельности быть подключенным, к выходам предыдуших триггеров. Лога ср Рис.

13.36. Синхронный 4-разрядный счетчик. Дешифраторы и индикаторы 401 Удобным синхронным двоичным счетчиком обшего назначения является ИС 74НС191. Он работает в режиме сложения или вычитания в зависимости от логического уровня на управляюшем входе сложение/вычитание. Дополнительное удобство состоит в возможности загрузить в счетчик определенное число в качестве начального состояния, подавая его на четыре вывода, сигналы с которых внутри ИС поступают на входы данных четырех триггеров. 13.13 Дешифраторы и индикаторы 13. 13.1 Прямое дешифрование — десятичное и шестнадцатеричное Следующим логическим шагом после подсчета импульсов является отображение полученного числа.

Конечно, это можно сделать прямо в двоичном виде, подключив с помошью транзистора лампу или светодиод (рис. 13.5) к выходу каждого триггера. Более экономной является схема, изображенная на рис. 13.37, в которой несколько выходов индипируются одновременно как двоичное число. В этой схеме применена ИС 7404 (аналог 155ЛН1— Прим. перев.), содержашая шесть инверторов, к выходам которых непосредственно подключены шесть светодиодов. Каждый «стандартный» ТТЛ-выход г«с +5 в л»»ичня« »хо«ч л« ов Рис. 13.37. Индиквния б-разрядного двоичного числа с помошью микросхемы, содержашей инверторы в качестве драйверов лля светодиолов. 402 Цифровые логические схемы способен пропустить в состоянии логического 0 ток 16 мА, таким образом инвертор обеспечивает нормальный ток через светодиод (приблизительно 1О мА) когда на соответствующем входе присутствует высокий уровень.

Хотя двоичные числа со своей двоичной природой ВКЛ/ВЫКЛ, наиболее удобны и пригодны для использования в электронике, манипулирование последовательностью нулей и елиниц обременительно для человеческого мозга. Самым распространенным и удобным представлением двоичных чисел являются изестнодиатеричные числа, для записи которых используется основание 16, а не основание 10, как это имеет место в десятичной системе счисления. Применение основания 16 означает, что шестнадцатеричное («Ьех») число представляется 4-разрядным двоичным числом, как одна цифра. Единственным незнакомым аспектом шестнадцатеричной нумерации являются дополнительные символы придуманные для десятичных чисел 10, 11, 12, 13, 14 и 15, так чтобы не было необходимости в переносе, пока числа меньше десятичного числа 16 (1О Ьех).

В качестве дополнительных символов используют первые шесть букв латинского алфавита, как показано в табл. 13.1. Таблица 13.1 Шестнадцатеричные числа числа Двоичные Десятичные числа Длинные двоичные числа можно просто разбить на группы по 4 бита и каждую группу преобразовать в соответствующую шестнадцатеричную форму, Другой способ, состояший в десятичном представлении каждого бита соответствующей степенью 2 и последуюшем суммировании результатов, является очень трудоемким. Удобство шестнадцатеричного представления демонстрируется на следу- 0000 0001 0010 0011 0100 0101 01!О 0111 !000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 !3 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А В С 13 Е Г Дешифраторы и индиказв ющем примере 16-разрядного двоичного числа вместе с его шестна ным эквивалентом числа такой разрядности используются в компь 0111101001011111 = 7А5Г ((тех). Чтобы избежать путаницы с десятичными цифрами, обычно ш теричные числа помечаются некоторыми символами.

Например, з, тнадцатеричные числа помечаются пятью принятыми способами: ссН7А5Е 8г7А5Г 7А5ГЬ $7А5Г 7А5г1о. 4» Двоичиыо входы Ввозы разооввиив Рис. 13.38. Преобразование двоичного числа в шестнадцатеричное лешифратора 4 х 16 (ИС 74154). 404 Цифровые логические схемы Дешифрование 4-битных групп шестнадцатеричных чисел можно осуществить с помощью ИС 74154 (аналог 155ИДЗ вЂ” Прим. нерее.), показанной на рис.

! 3.38, подключая к ней 16 светодиодов, помеченных символами 0 — Е, для индикации шестнадцатеричного эквивалента двоичного входного числа А, А, А, А . Нормально выходы ИС имеют высокий уровень и принимают низкий уровень, когда соответствующее двоичное число появляется на входе, позволяя, таким образом, току протекать через соответствующий светодиод. Входы «разрешения»Е и Е, стробируют дешифратор и на них можно подавать тактовые импульсы для предотвращения ложных срабатываний, которые могут возникнуть из-за неверных временных соотношений при счете и дешифровании. Стробирование позволяет избежать ложных выходных сигналов, если последующие логические схемы работают от выходных сигналов ИС 74! 54. Для систем, работающих с двоична-десятичным представлением чисел, необходимо дешифровать только цифры от 0 до 9 (двоичные от 0000 до 1001).

Эту операцию выполняет ИС 7442 (аналог 155ИД6 — Прим, нерее.) — компактный дешифратор, расположенный в корпусе с !6-ю выводами. ИС 7445 является аналогом ИС 7442, но с большим выходным током. Она имеет выход с открытым коллектором вместо обычного для ТТЛ-схем выходного каскада на двух транзисторах. Необычным здесь является то, что выходные транзисторы свободны от стандартного для ТТЛ-схем ограничения по питанию (5 В) и допускают напряжение питания до ЗО В с максимальным током в режиме «ВКЛ», равным 80 мА; эти схемы удобны для работы с лампами и соленоидами. ИС 741.8145 (аналог 555ИД10 — Прим.

перев.) является маломощным вариантом ИС 7445, в которой сохранен выходной ток 80 мА и ограничена только величина максимально допустимого напряжения на выходных транзисторах, которая уменьшена с 30 В до 15 В. Заметим, что. эти схемы с открытым коллектором все же имеют ограничение на максимальную величину (+5 В) напряжения питания Рс, которое подается на саму схему, и только нагрузку на выходе можно подключить к более высокому напряжению. !3.!3.2 Семисегментные индикаторы и дешифраторы Наиболее распространенными цифровыми индикаторами являются семисегментные. На рис. 13.39 показано, как с помощью различных комбинаций из семи сегментов отображаются числа от 0 до 9.

Сегментами часто служат арсенид-галлиевые светодиоды. Часто используемым типом семисегментного индикатора является жидкокристаллический индикатор. Жидкие кристаллы не излучают свет, но становятся непрозрачными, когда к ним прикладывается э.д.с, Эти индикаторы работают с чрезвычайно малыми токами, что делает их идеальными устройствами для цифровых часов, работающих от батарей, где требуется непрерывная индикация.

Они, конечно, требуют внешней освещенности, чтобы сделать индикацию видимой, но это не является недостатком для часов. Если необходимо, жидкокристаллические индикаторы могут подсве- Дешифраторы и индикаторы 405 гы гм ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Ряс. ! 3.39 Семисегментный цифровой индикатор: (а) обозначение сегментов, (Ь) изобразкение цифр чнваться спереди или сзади для работы в условиях слабой освещенности. Выпускаемые жидкокристаллические индикаторы имеют встроенную микросхему интерфейса для непосредственного подключения к компьютерным шинам данных или адреса (см. параграф !4.4).

Их трудно использовать для различных экспериментов, которые мы проводим здесь, н по- "гг +!в в Дьоичиыс х О к ы Рис. !3.40. Преобраюватель (дешифратор) двоична-десятичного кода в семисегментный с подключенным светодиодным индикатором ИС 74(.5247.

Нумерация выводов соответствует корпусу ()П. с )б выводами 406 Цифровые логические схемы этому мы применяем вполне доступные 7-сегментные индикаторы на светодиодах, для которых интерфейс просто реализуется на логических микросхемах. В схеме дешифратора/формирователя, приведенной на рис. 13.40, применена микросхема 7415247 (аналог 514ИД2 — Прим. перев.). Последовательно с светодиодом кыкдого сегмента включен резистор с сопротивлением 270 Ом для ограничения тока; нельзя включить один общий резистор из-за переменной нагрузки, которая зависит от того, как много сегментов светятся.

Индикатор можно погасить, подавая на двоичные входы ИС 74ЕБ247 комбинацию 1111 или подавая логический 0 на отдельный вход гашения (вывод 4). Годится также микросхема дешифратораттформирователя 7447; она взаимозаменяема с ИС 74!.5247, только в схеме 7447 опушены «хвостики» сверху и снизу у цифр 6 и 9. 13. 13. 3 Микросхема 74Ы75 — триггер-защелка !У, Выхоаы к хеюиФ»отаву и виеютею Входы веииых от счетчика т ктавыи еи Рис !3.4!.

Применение регистра-защелки 741575. Когда цифровой индикатор и дешифратор подключены непосредственно к счетчику, четкая индикация получается только при низкой скорости следования импульсов (<2 Гц). При много большей скорости счета изображение на индикаторе быстро изменяется, и это приводит к тому, что отдельные цифры «растворяются» в многоцифровом пятне. Проблему можно решить, включая промежуточную память между счетчиком и дешифратором.

Характеристики

Список файлов книги