Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (775262), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Это, по-существу, более подробная структурная схема цифровых часов. На входе по- прежнему действует сигнал с частотой 60 Гц. Этот сигнал поступает на вход со вторичной обмотки понижающего Деднтедь чистоты Счетчик-никеинтеггь Выхедныс индикнте- ры нренекн Выполя«я следуюгг1ие задания, проверьте, хорошо ли вы усвоили изггозгсеггиый лштериал. а цищробыи сисгьмы Вход Выкоды времени Выход Минуты Часы Секунды Вход бо Гц Установке времени Замкнутое положение совтветсщует быстрой установке Рис. 11.19.
б а-унрогцсннах сгрукгурнив схема цифровых часов; б- более цолробнаи сгруктурнах схема цифровых часов. трансформатора. Частота 60 Гц делится на 60 первым делителем частоты. На выходе первой схемы деления на 60 импульсы следуют с частотой 1 Гц (1 импульс в 1 с). Эти импульсы поступают в счетчик, ко~орый считает в прямом направлении от 00 до 59 и затем сбрасывается к 00. Число подсчитанных импульсов дешифруется и отображается на двух семисегментных светодиодных индикаторах, показанных вверху справа на рис.
11.19,6. Рассмотрим теперь вторую схему деления частоты на рис. 11.19,6. На входе этой схемы деления на 60 мы имеем 1 импульс в 1 с, на выходе — 1 импульс в ! мин. Выходной глхвх ~~ си~пал (1 импульс/мин) подается в счетчик минут, который .'1 считает от 00 до 59. Этот прямой счетчик отслеживает число минут от 00 до 59 и затем сбрасывается к 00. Сигнал на выходе счетчика-накопителя минут дешифруется и отображается на двух семисегментных светодиодных индикаторах, показанных вверху в центре рис. ! !.19,6. Теперь перейдем к правой крайней (на рис. 11.19,6) схеме леления на 60. На входе этого делителя частоты мы г имеем 1 импульс в 1 мин, на выходе -1 импульс в 1 ч.
Выходной сигнал (1 импу ~ьс/ч) подается в счетчик часов, показанный вверху слева. Счетчик часов отслеживает число часов о'г 00 до 23. Сигнал на выходе счетчика-накопителя часов дешифруется и подается на два семисегментных светодиодных индикатора, показанных вверху слева на рис. 11.19,6. Вы, очевидно, уже обратили внимание, что это цифровые часы с 24-часовым циклом. Их легко преобразовать в часы с 12-часовым циклом, заменив счетчик-накопитель, считающий от 00 до 23, на счетчик от 00 до 11. Для установки времени в цифровые часы на рис. 11.19,6 введена соответствующая цепь управления.
Если замкнуть переключатель в этой цепи (можно вместо переключателя использовать логический элемент), часы начинают идти гораздо быстрее. Это позволяет быстро установить на индикаторах точное время. Цепь установки времени идет в обход первого делителя частоты (на 60), поэтому при замкнутом переключателе часы идут в 60 раз быстрее по сравнению со своим нормальным ходом. Можно применить лаже еше более быструю установку времени, обходя как первый, так и второй лелители частоты на 60. Именно такой способ установки времени обычно используется в цифровых часах. Каково же внутреннее устройство делителей частоты на 60 в схеме на рис.
11.19,6? В гл. 7 уже говорилось об использовании счетчиков для деления частоты. На рис. 7.12 представлена структурная схема делителя частоты с использованием двух последовательно соединенных счетчиков— счетчика по модулю 6 и десятичного счетчика. Эти счетчики образуют схему деления частоты на 60, которая как раз и будет работать в наших цифровых часах. ,1 Счетчики-накопители секунд и минут в схеме на рис.
! 1.19, б также составлены из обычных счетчиков. Схема для счета от 0 до 59 получается путем последовательного соединения десятичного счетчика и счетчика от 0 до 5. десятичный счетчик связан с разрялом единиц на индикаторах, счетчик по модулю 6. с разрядом десятков. Аналогичным образом счетчик-накопитель часов получается в результате последовательного соединения десятичного счетчика и счетчика от 0 до 2. Десятичный счетчик связан с разрядом единиц на индикаторе часов, а счетчик по модулю 3-с разрялом десятков.
Во многих практически используемых цифровых часах предусматривается индикация только часов и минут. Боль- ЦННРОНЫЕ СИСПмы и Г .'~ м ггкчг Жпгмнк нуль к кбпемр ек ! мсп! В Л, Л, сбн Уппъелепие О=запуск 7=оста ок а шинство цифровых часов строятся на основе какой-либо одной из многих недорогих ИС. В такую ИС встраиваются все делители частоты, счетчики-накопители и дешнфраторы — получается кристалл БИС для ь)и177ровых часов. За счет незначительного удорожания кристалла можно получить БИС для цифровых часов с дополнительными характеристиками: например с возможностью выбора 12- или 24-часового цикла, с календарем, сигнализацией, автоматической установкой точного времени по радиосигналам.
Одно из дополнительных устройств, которое вам придется использовать при самостоятельной сборке цифровых часов, показано на рис. 11.20,а. В структурную схему наших цифровых часов добавлена схема форлнгрования прямоугольного сигнала. Это необходимо потому, что интегральные счетчики, образующие делитель частоты, работают плохо, когда на их входы подается синусоидальный сипуал. Синусоидальный сигнал 1он показан слева на рис. ! 1.20,а) имее~ слишком большое врелгя нарос!палия, и поэтому счетчики не срабатывают должным образом. Входной сигнал синусоидальной формы нужно преобразовать в последовательность прямоугольных импульсов.
Это преобразование как раз и выполняет схема формирователя, а прямоугольные импульсы надлежащим образом запускают делитель частоты. В выпускаемых промышленностью БИС для цифровых часов схема формирователя сигнала встроена непосредственно в микросхему. В лабораторных условиях для преобразования синусоидального си! нала в последовательность прямоугольных импульсов вы будете использовать эгсдуи)ий мукгьупивибрап!ор (называемый еще одновибрато- Крисзвлл ВИС ллн ннфровых часов Схема формирования прямоугольного сигнала Время нарнетанна Санусоннвльиы» сиг- нал Прямоугольныс им- пульма жлумия муаьтн- внбратор Рис.
11.20. б л формирователь прямоугольного сигнала на вхоле пифровых часов; б использование нлуозсго мультнвибрагора иа микросхеме 74!2! в качестве формирователя примну~ельнике сигнала. з!х гллвл н !вирннл нмпгльса Задания:1ля свмви1юверкв Вьтолняя следующие задания, проверьте, хорошо ли вы ус- воили изложенный лштериил. 33. В цифровых часах на рис. 11.19,а счетчики используются в . и. 34. Если цифровые часы работают от синусоидального входного сигнала, как на рис. 11.20, в них добавляешься схема 35. В лаборатории вы могли бы собрать схему формирователя сигналов, используя моностабильный мультивибратор или, как его еще называют, ром).
Ждуший мультявибратор выдает короткий олиночный прямоугольный импульс при подаче на его вход запускающего напряжения. Ждущий мультивибратор можно собрать из дискретных компонентов. Вы„скорее всего, будете использовать ждущий мулыивибратор на основе одной из стандартных микросхем. На рис. 11.20,б показана принципиальная схема ждущего мультивибратора на микросхеме 7412!. В показанной на этом рисунке схеме соединений микросхема 74121 осуществляет преобразование синусоидального входного сигнала в прямоугольные выходные импульсы. Резистор сопротивлением 33 кОм и конденсатор емкостью 0,01 мкФ определяют ширину выходного импульса.
Ширина импульса — это промежуток времени от начала до окончания действия импульса (время, в течение которого удерживается высокий уровень сигнала). В приведенной схеме ширина импульса составляет около !00 мкс. В схеме формирователя на рис. 11.20,6 микросхема 74! 2! запускается и выдает одиночный импульс, когда напряжение на входе В достигает значения + 1,7 В (по отношенинз к земле). Длительность импульса -около 100 мкс. Короткий одиночный прямоугольный импульс появляется на выходе этой схемы всякий раз, когда синусоидальный сигнал достигает значения около + 1,7 В. В схеме ждущего мультивибратора на микросхеме 7412! (рис.
1!.20,б) имеется управляющий вход, позволяющий устанавливать мультивибратор в рабочий режим или в режим блокировки (останавливать мультивибратор). Логический 0 на этом управляющем входе соответствует нормальному рабочему режиму мультивибратора; логическая 1 запирает мультивибратор. Вам, по-видимому, понадобятся некоторые практические знания по использованию счетчиков как делителей частоты.
Запомните, ч'го в цифровых часах счетчики используюзся для двух целей: во-первых, для деления частоты и, вовторых, для прямого счета и отслеживания числа импульсов, поступающих на их входы. циероеые системы 11.12. БИС лля цифровых часов Сердцем современных цифровых часов является БИС (на одном кристалле). БИС для цифровых часов изготавливают в веще монолитных МОП ИС. Очень часто такую МОП БИС (кристалл) помещают в один из корпусов типа О1Р" (с 18, 24, 28 или 40 выволами). В некоторых случаях такая МОП БИС крепила непосредственно на печатной плате модуля цифровых часов.
Крошечный кремниевый кристалл покрывается эпоксидным компаундом. Оба способа корпу- Модуль цифровых часов д-разряд нндниато Печатная плата Краевые Рнс. 11.21. и .упаковка МОП БИС для пиф сов в корпусе гира ОГР; б †ти лунь цифровых часов с МОП БИС нн крем ниевом крисшллс 1воспроизводится с разрешения фирмы Нпеопа) Яепткопбпстог).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
