Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (775262), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Отметим также наличие в этих цифровых часах многих других дополнительных блоков. Структурная схема рассматриваемой цифровой си-, стемы приведена на рис. 11.24,6. В данной системе исполь. зуется микросхема ММ5314 фирмы )ч(айопа1 Беппсопопссог. Рабочая частота 60 Гц преобразуется в секунды, минуты и часы с помощью счетчиков, показанных в верхней части рис. 11.24,6. Сигналы с выходов счетчиков подаются на входы мультиплексора. Генератор, показанный в нижнем левом углу рисунка, выдает частоту порядка 1 кГц.
Вне микросхемы ММ5314 находятся шесть 7-сегментных ., индикаторов на светодиодах с общим анодом. Поскольку светодиодные индикаторы потребляют большие токи, для отвода этих токов с катодов индикаторов используются согласующие буферные устройства — сегментные формирова- ' тели. Аналогичные согласующие буферные устройства — разрядные формирователи — питают соответствующими токами аноды индикаторов. Чтобы лучше понять, как работает мультиплексор, пред- .' положим, что текущее время — 12 ч 34 мин 56 с. Эта инфор- ': б-разраааые ооаро- аые часы Геоеразор с,р р роаазеао Разроаоые фермера. аазеао Для питания данной БИС необходим нерегулируемый ис- '-.-';:: точник питания напряжением от 11 до 19 В. Плюс этого ис- точника присоединяется к выводу 12 (1'хх), а минус -к обще- ',: му выводу 2 (1'оо). пиФРОВые сисзтдеы ИС МЫ5314 дяя цяфсеяци ~асов в. д ос Уц +128 11н ан Заявя Рис.
11.24. а — виепзнид ввд б-разрядных цифровых часов (воспроизводится с разревення фирмы РРО Е1есзгопкз, 1пс.п б ссрухтурная схема б-разрвдных цифровых часов на основе микросхемы ММ5314, мация находится в счетчиках внутри БИС. Дешифратор, используемый для адресации мультиплексора, сначала выбирает индикатор Я! (единицы секунд). Мультиплексор 32о глава н дешифратор ППЗу Мультиплексный Ле- юнфратор Мультвилекснро. ванне получает данные из счетчика Я1 и передает их в дешифра'- тор ППЗУ. Сегменты с, с(, е,('и д на всех индикаторах подключаютсп к отрицательному выводу ()гпо) источника питания. Одновременно мультиплексный дешифратор подключает к источнику питания только одну линию 51 разрядного формирователя. На мгновение на индикаторе 51 загорается цифра 6, как показано на рис.
11.25,а. Хотя сегменты с, с(, е, 3 и д были включены на всех индикаторах, только у правого индикатора 51 общий анод был подключен к положительному выводу ()гхх) источника питания. Поэтому и загорелся только индикатор 51. Далее, мультиплексный дешифратор БИС выбирает индикатор 310 (десятки секунд). Мультиплексор получает из ',::.' счетчика 510 хранящуюся там «пятерку». Последовательная система дешифратор — ППЗУ вЂ” сегментный формирователь подключает к источнику питания сегменты а, с, т(, у и д. С положительным выводом (1хх) источника питания соединяется общий анод индикатора 510 и цифра 5 загораемся только на этом индикаторе.
Все это показано на рис. 11.25,6. Мультиплексный дешифратор и разрядный формирователь включают индикаторы поочередно. Одновременно сис-, у) тема мультиплексор -дешифратор — ППЗУ возбуждает соот- ' ',': ветствующие сегменты. Какие именно сегменты включаются, зависит от текушего состояния счетчиков. Изучите внимательно рис. 11.25.
На нем иллюстрируется один цикл после- ' .:; довательного включения всех шести индикаторов. Такие циклы (вся последовательность от а до е) повторяются бо-'.'::; лее 100 раз в 1 с. Это мультиплексирование (или сканирование) осуществляется с очень большой скоростью, и поэтому '::!' глаз не замечает мелькания цифр на индикаторах. Схема цифровых часов на основе ИС ММ5314 показана на рис. 11.26. Понижающий трансформатор Т1 (с напряжением вторичной обмотки 12 В), выпрямительный мост (13, . ) и конденсатор фильтра (С1) образуют блок питания. ":-'.; Напряжение переменного тока с частотой 50/60 Гц со вторичной обмотки трансформатора подается на сигнальный вход микросхемы (вывод 16) через резистор )тЗ. Конденсатор СЗ и резистор )т4 задают рабочую частоту мультиплексного генератора.
Подключение параллельно конденсатору СЗ конденсатора много большей емкости (порядка 1 — 5 мкФ) замедляет процесс мультиплексирования до такой степени, что вы можете наблюдать последовательное '! зажигание индикаторов. Нормально разомкнутые кнопочные переключатели для быстрой, медленной установки и задержки отсчета времени ($м 5 и Я соответственно) показаны в нижнем левом углу рис. 11.26. Нужный режим (быстрая установка, медленная установка илн задержка) выбирается путем соединения соответствующего вывода (13, 14 или 15) БИС через эти переключатели с выводом 2 ()гоп). Сегментными формирователями являются семь п — р — п- Часы М наты Сектнры Вклюнен Вклкнен Вклюнен Включен Включен УНзо Вклкззен е Рис. 11.25.
Пример мультиплексирования б-разрядного индикатора (отображясзся текущее время 12 ч 34 мни 56 с). Вся послелоаательносзь от а до Г реализуется за 1500 с. 329 ЦИФРОВЫЕ СИСГЕМЫ транзисторов фт — Дтз), показанных справа от ИС на рис. 11.26. Эти транзисторы используются для отвода вытекающих токов от включенных индикаторов. Разрядные формирователи представляют собой шесть транзисторов типа р -и — р (Д1 — Дь); они показаны на рис. 1!.26 вверху слева.
В каждый момент времени эти транзисторы присоединяют к положительному выводу источника питания только один индикаторный анод. Разрядные формирователи осуществляют сканирование индикаторов с частотой порядка 500 — 1500 Гц. При этом каждый индикатор включается около 100-200 раз в 1 с. Два светодиода (О и О,) в схеме на рис. 11.26 также включаются 100 — 200 раз в 1 с и поэтому кажется, что они светятся непрерывно.
Эти два светодиода формируют разделительное двоеточие между индикаторами часов и минут в сборке. Двоеточие можно увидеть на рис. 11.24,а. Резистор КЗ, конденсатор С2 и диод О, образуют КС-фильтр. Этот КС-фильтр используется для ослабления влияния возможных переходных процессов в бытовой сети, которые могут вызвать сбой хода часов или поврежление БИС.
Вход выбора 12- или 24-часового цикла (вывод 1О) в схеме на рнс. 11.26 присоединен к выводу 2 ()тпп). В этом случае выбирается 12-часовой цикл. Заземлен и вход выбора рабочей частоты (вывод 11), т.е. БИС запрограммирована на рабочую частоту 60 Гц.
Вход выбора числа индицируемых разрядов также соединен с выводом 2 ($'пп). Это обеспечивает программирование мультиплексного дешифратора на 6-разрядную индикацию. яс-фильтр зилйй11я;1ля Риыви11пие1яья Выполняя следующие задания, проверьте, хорои1о ли вы ус- воили излозюениый материал. ! !.!4. Частотомер Одним из приборов, которыми широко пользуются инженеры и техники, является частотомер. Цифровой частотомер показывае~ значение измеряемой частоты электриче- 40.
На рнс. 11.25 иллюстрируется процесс ... (счета, шифрации, дешифрации, мультиплексирования) шести десятичных индикаторов на светодиодах с использованием БИС ММ5314 для цифровых часов. 4!. Шесть р — и — р-транзисторов на рис. 11.26 используются в цифровых часах в качестве 42. Семь и — р — и-транзисторов на рис. !1.26 используются в цифровых часах в качестве 43. При заземлении входа выбора 12- или 24-часового цикла цифровые часы (рис. 11.26) программируются на часовой цикл. ззо ГЛАВА 11 Время в ЛЛеЛЛ ~ е т и м ) 118 8в$ $$ $ тцо1ИИФГатс Ры Р' Рии 1ОИМЕЛи Известная частота С ет,кки Частота! Гц) Неизвестная частота Узел улОавлеиик залускому Рнс. 11.27.
а УЛРОГЦЕННаа С1РУКтУРИая схеме нифровь11 ча в; б уироцгенная структурная схема цифрового частотомера. гстаиоакои ского сигнала в десятичной форме. Частотомеры способны измерять значения частоты от нескольких колебаний в секунду 1герц, Гц) до очень высоких частот порядка тысяч мегагерц (МГц). Как и в цифровых часах, в частотомерах используются декадные счетчики.
Для сравнения на рис. 11.27,а приведена структурная схема цифровых часов. Известная частота соответствующим образом делится в часах с помощью счетчиков. Сигналы с выходов счетчиков дешифруются и отображаются на индикаторах времени. Ниже на рис. 11.27,б, приведена структурная схема частотомера.
Обратите внимание, что в отличие от цифровых часов, где частота входного рабочего сигнала известна, на вход частотомера подается сигнал с неизвестной частотой. В частотомере на рис. 11.27,б имеется, кроме того, узел управления запуском(осгпановкой счетчиков. Несколько более подробная структурная схема частотомера изображена на рис. 11.28, а. Здесь в схему введен логический элемент И, который управляет подачей измеряемого сигнала на входы декадных счетчиков. Если на входе управления запуском/оотановкой счетчиков установлен уровень логической 1, то импульсы с неизвестной частотой следования свободно проходят через элемент И к декадным счетчикам. Счетчики подсчитывают эти импульсы до тех пор, пока управляющий вход не возвращается в состояние логического О.
Логический О на управляющем входе с<закры- Частота 1Гц1 Измеряемая частота Увел управление запуском/ оотановкой 1= Начало счета 0= Конец счета Вход УпРавленнн Начало запрском/ Щбг счете остановкой гф счетчиков Ксн9ц счетб 1 Π— — ! секу~да — —— Измеритель-ф ннй вход Вход блока ф счетчиков 0 ЦиФровой бЩ индикатор ф 00 00 01 02 ОЗ 04 05 06 07 08 09 ГО 11 11 11 11 Вкод УпОавленнн На„ало запускам/ фВ счета остановкой ф счетчиков Измеритель-ф ный вход Конец счета — 1 секунда —— Вкод блока ф счетчиков ЦиФровой ф индикатор 000000000102 0304050607080г310 11 12 18 14 15 16 17 18 19 19 19 19 19 19 Рис.
11.28. а-структурная схема цифрового частотомера с узлом управления запуском/остановкой счетчиков; б- вре- менныс ляаграммы при измерении частоты 11 Гц; я-врсмснныс диаграммы при измерении частоты 19 Гц. 12" 332 Цикл сброса — снсга — внликаинн Управлннгигнв импульс запускаГосга- новки глава ~~ вает» логический элемент, после чего импульсы уже не проходят к счетчикам.
Временные диаграммы на рис. 11.28,6 дают более точную иллюстрацию процессов внутри частотомера. Диаграмма А показывает, что на входе управления запуском!остановкой счетчиков сначала (слева на диаграмме) действует уровень логического О, затем этот вход точно на ! с переходит в состояние логической ! и затем вновь возвращается к логическому О. На диаграмме В показана непрерывная цепочка импульсов неизвестной частоты, поступающих на измерительный вход частотомера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
