Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема счетчики импульсов электронные

Цифровой счетчик импульсов

Формирование, обработка и передача электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока. Принцип действия семисегментного дешифратора. Разработка принципиальной и структурной схемы цифрового счетчика импульсов. Расчет и описание блока питания.

РубрикаКоммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления19.10.2015
Размер файла1,0 M
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Направление подготовки (специальность) — Ядерные физика и технологии

по курсу «Электротехника и электроника»

«Цифровой счетчик импульсов»

Выполнил студент гр.0А31 О.В. Тхорик

Проверил ассистент каф. ЭАФУ В.А. Курочкин

Курсовой проект 19 страниц, 10 рисунков , 6 источников.

Цель работы: разработать цифровой счетчик импульсов с индикатором количества импульсов в единицу времени.

— Разработать функциональную и электрическую принципиальную схему устройства.

— Подобрать элементную базу, учитывая требования задания.

    Введение
  • 1. Обзор литературы
    • 1.1 Счетчик
    • 1.2 Таймер
    • 1.3 Регистр
    • 1.4 Семисегментный дешифратор
    • 1.5 Принцип действия
  • 2. Разработка принципиальной схемы
    • 2.1 Разработка структурной схемы счетчика
    • 2.2 Разработка принципиальной схемы счетчика
      • 2.2.1 Расчет и описание блока питания
      • 2.2.2 Расчет схемы счетчика
  • Вывод
  • Список используемой литературы

Введение

1. Обзор литературы

электрический импульсный счетчик цифровой

Перед разработкой устройства проведем обзор литературы на некоторые важные узлы нашего устройства.

1.1 Счетчик

Счетчик импульсов — электронное устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поданных на вход. Количество поступивших импульсов выражается в двоичной системе счисления. Счетчики импульсов являются разновидностью регистров (счетные регистры) и строятся соответственно на триггерах и логических элементах.

Основными показателями счетчиков являются коэффициент счета К 2 n — число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Например, счетчик, состоящий из четырех триггеров, может иметь максимальный коэффициент счёта 2 4 =16. Для четырех триггерного счетчика минимальный выходной код — 0000, максимальный -1111, а при коэффициенте счёта Кс = 10 выходной счет останавливается при коде 1001 = 9.

Рис. 1 Двоичный четырехразрядный счетчик КР1561ИЕ10: а) схема, б) условно-графическое обозначение, в) временные диаграммы работы

Из диаграммы (рис. 1, б) видно, что, например, по спаду 5-го импульса в счетчике записан код 0101, по 9-му — 1001 и т.п. По окончании 15-го импульса все разряды счетчика устанавливаются в состояние «1», а по спаду 16-го импульса все триггеры обнуляются, т. е. счетчик переходит в исходное состояние. Для принудительного обнуления счетчика имеется вход «сброс».

Коэффициент счета двоичного счетчика находят из соотношения Ксч = 2m, где m — число разрядов (триггеров) счетчика.

Подсчет числа импульсов является наиболее распространенной операцией в устройствах цифровой обработки информации.

В процессе работы двоичного счетчика частота следования импульсов на выходе каждого последующего триггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой его входных импульсов (рис. 1, б). Поэтому счетчики применяют также в качестве делителей частоты.

1.2 Таймер

Рис. 2 Таймер NE555

1.3 Регистр

Регистр представляет собой упорядоченный набор триггеров, обычно D-, число n которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Основой построения регистров являются: D-триггеры, RS-триггеры, JK-триггеры.

Регистры классифицируются по следующим видам:

· накопительные (регистры памяти, хранения)

В свою очередь сдвигающие регистры делятся:

а) по способу ввода-вывода информации:

· параллельные: запись и считывание информации происходит одновременно на все входы и со всех выходов

· последовательные: запись и считывание информации происходит в первый триггер, а та информация, которая была в этом триггере, перезаписывается в следующий — то же самое происходит и с остальными триггерами

б) по направлению передачи информации:

Рис. 3 Регистр К155ИР1

1.4 Семисегментный дешифратор

Для отображения десятичных и шестнадцатеричных цифр используется семисегментный индикатор.

Для изображения на таком индикаторе цифры 0 достаточно зажечь сегменты a, b, c, d, e, f. Для изображения цифры ‘1’ зажигают сегменты b и c. Точно таким же образом можно получить изображения всех остальных десятичных или шестнадцатеричных цифр. Все комбинации таких изображений получили название семисегментного кода.

В настоящее время семисегментные дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в виде готовых блоков составе других микросхем. Условно-графическое обозначение микросхемы семисегментного дешифратора приведено на рисунке 5.

Рис. 5 Схема семисегментного дешифратора К564ИД4 с одноразрядным сегментным индикатором АЛС324Б1 (с общим анодом)

1.5 Принцип действия

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q1 — Q3), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q3. Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый — в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 2 3 — 1 = 7. Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала. На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой tз. На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Читайте так же:
Как смотреть электросчетчик энергомера

2. Разработка принципиальной схемы

2.1 Разработка структурной схемы счетчика

Структурная схема — совокупность блоков счётчика, выполняющих какую-либо функцию и обеспечивающих нормальную работу счётчика. На рисунке 6 показана структурная схема счётчика.

Рис. 6 Структурная схема счетчика

2.2 Разработка принципиальной схемы счетчика

Для начала построим структурную схему:

Рис. 7 Структурная схема блока питания

Известно, что изначально подается напряжение равно 220 В. Uвх = 220 В.

В построенной цепи выбран коэффициент трансформации 20. Следовательно Наше напряжение на следующем шаге опустится до U=220/20= 11 В.

Следующим в цепи идет выпрямитель. В нашей схеме в роли выпрямителя выступает диодный мост, состоящий из 4х диодов. Ток проходит через 2 диода.следовательно предельное напряжение двух диодов будет Uпр=0,7*2 =1.4 В. Из этого можно сделать вывод, что после этого этапа напряжение уменьшится до 9,6В.

Далее идет фильтр. Он предназначен для сглаживания напряжения после выпрямителя. В нашей схеме эту роль выполняет конденсатор. Мы постарались, по возможности максимально сгладить скачки напряжения. Чем больше емкость конденсатора, тем меньше пульсация. Главное не переборщить. В нашей схеме мы использовали конденсатор емкостью 100 мкФ. По сути значение напряжения никак не измениться. Оно станет лишь более приближенным к прямой.

Заключительным элементом является стабилизатор. Роль стабилизатора у нас выполняет стабилитрон на 5 В. Это наиболее оптимальное значение, для нашего напряжения в цепи. Стабилитрон нам необходим для того, чтобы стабилизировать диапазон напряжений на выходе в четко установленное значение напряжения на выходе.

Далее построили принципиальную схему блока питания.

Рис. 8 Принципиальная схема блока питания

Чтобы убедиться, что схема собрана верно и значения подобраны правильно, построим график изменения напряжения во времени. Мы можем наблюдать относительное выпрямления напряжения на выходе.

Необходимо ввести некоторые пояснения полученного графика. Первый вольтметр (Pr1) показывает напряжение, полученное в результате прохождения тока через понижающий трансформатор. Как мы видим, напряжение уменьшилось до 11 В.

Следом идет Pr2. Этот вольтметр показывает как “выпрямляется” наше напряжение после диодного моста. Этот график сглаживает предыдущий и мы получаем переменное напряжение, приближенное к постоянному.

Далее Pr3 показывает, как меняет свои свойства напряжение, прошедшее через конденсатор (фильтр) и стабилитрон (стабилизатор). После конденсатора напряжение сглаживается и становится похожим на прямую.После стабилитрона напряжение на выходе становится постоянным и равным 5 В.

Рис. 9 График зависимости напряжения от времени

2.2.2 Расчет схемы счетчика

Проведем предварительный расчет таймера. Время задаваемое на таймере рассчитывается исходя из разрядности счетчика. Так как счётчик выбран с количеством выходов = 4, значит максимальное количество импульсов 2 4 =16. Так наибольшая частота генератора = 80 Гц, то время t=0,2с будет обеспечивать возможность подсчёта 16 импульсов.

Рассчитаем коэффициент счета счетчика. Его можно определить по формуле Kсч=2m, где m-число разрядов счетчика. Т.к. у меня четырехразрядный счетчик, следовательно Kсч=8.

Генератор импульсов с частотой амплитудой 70 — 300 Гц подаёт сигнал на вход собранного из триггеров счетчикаТ, на вход счётчика С подаётся сигнал от таймера. Четыре вывода счетчика подключены к четырём входам регистра (К155ТМ8) , запоминающего значение кода по переднему фронту приходящей волны. Исходя из максимально допустимого значения частоты сигнала для регистра (24 кГц) высчитываем время для запоминания сигнала:

когда минимальное время срабатывания:

Так как регистр срабатывает по переднему фронту волны, то после регистрации последнего значения, являющегося максимальным, таймер подает сигнал на вход регистра C, ровно во время прохождения заднего фронта волны, таким образом регистр устраняет колебание выходной величины.

Далее, 4 выхода регистра соединены с 4 входами дешифратора, исходя из параметров счетчика, а после дешифратора получаем на выходе напряжение порядка 5 В и силу тока 0,45 мА. Для Правильного взаимодействия семисегментного индикатора (состоящего из диодов) необходимо повысить ток до 20 мА, а напряжение понизить до 2,5 В. Для этого необходимо поставить резистор. Путем не сложных математических вычислений я определила, что сопротивление резистора должно составлять 125 Ом.

Рис. 10 Принципиальная схема цифрового счетчика импульсов

Вывод

Список используемой литературы

1. Цифровые устройства: счетчики импульсов, шифраторы, мультиплексоры [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://electricalschool.info.ru, свободный.

2. Регистр[Электронный ресурс].- Режим доступа: http://go-radio.ru, свободный.

3. Таймер[Электронный ресурс].- Режим доступа: http://radiokot.ru, свободный.

4. Семисегментный дешифратор [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://digteh.ru, свободный.

5. Устройства отображения информации [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://edu.dvgups.ru, свободный.

6. Цифровые счетчики импульсов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://studopedia.ru, свободный.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Предназначение цифровой электронной техники и ее развитие. Принцип действия и классификация счётчиков, разработка принципиальной схемы. Составление структурной и функциональной схемы счётчика. Характеристика простейших одноразрядных счетчиков импульсов.

Читайте так же:
Щит для счетчика электроэнергии меркурий 201

курсовая работа [409,9 K], добавлен 26.05.2010

Разработка структурной, функциональной и принципиальной схемы тахометра. Выбор генератора тактовых импульсов, индикаторов и микросхем для счетного устройства. Принцип действия индикатора. Описание работы тахометра. Расчет потребляемой тахометром мощности.

курсовая работа [322,3 K], добавлен 30.03.2012

Классификация счётчиков электронных импульсов. Составление таблицы функционирования счетчика, карт Карно, функций управления входов для триггеров. Выбор типа логики, разработка принципиальной схемы и блока индикации, временная диаграмма работы счётчика.

контрольная работа [130,9 K], добавлен 10.01.2015

Разработка цифрового блока управления с датчиком формирователя импульсов, счетчиком импульсов с предустановкой, командным триггером и импульсным усилителем мощности. Формирование сигнала сброса, схема принципиальная фотоэлектрического импульсного датчика.

контрольная работа [103,2 K], добавлен 03.03.2011

Расчет тактовой частоты, параметров электронной цепи. Определение ошибки преобразования. Выбор резисторов, триггера, счетчика, генераторов, формирователя импульсов, компаратора. Разработка полной принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя.

контрольная работа [405,1 K], добавлен 23.12.2014

Синхронные счетчики

А теперь рассмотрим некоторые схемы на основе синхронных счетчиков.

Управляемый делитель частоты с коэффициентом пересчета, задаваемым входным кодом, реализуется на синхронных счетчиках довольно просто (рис. 10.6). Сигнал переноса -CR старшего счетчика подается на вход разрешения записи –EWR. Счетчики работают в режиме обратного счета (на вход U/D подан сигнал логического нуля).

При достижении всеми счетчиками нулевого кода вырабатывается сигнал переноса -CR, переводящий счетчики в режим параллельной записи входного управляющего кода . Следующим положительным фронтом тактового сигнала С входной код записывается в счетчики. Это приводит к новому циклу счета от входного кода до нуля.

Коэффициент пересчета делителя частоты равен (N+1) , где N — входной код, который может принимать значения от 1 до (2 n –1) , где n — количество разрядов кода. Условие правильной работы делителя частоты следующее: период тактового сигнала не должен быть меньше полной задержки переноса. Длительность выходного сигнала делителя частоты равна периоду тактовой частоты.

Следующая схема — формирователь временного интервала заданной длительности (рис. 10.7) демонстрирует, как надо использовать выходной сигнал переноса синхронных счетчиков при необходимости организации разового (не периодического) цикла работы .

Работа формирователя начинается по короткому отрицательному импульсу «–Старт», перебрасывающему управляющий триггер в единицу и начинающему выходной сигнал. Положительный сигнал с выхода триггера переводит 8-разрядный синхронный счетчик из режима параллельной записи входного кода в режим счета (по входу –EWR). Счет на уменьшение идет по положительным фронтам тактового сигнала с генератора. Когда счетчик досчитает до нуля, следующим положительным фронтом тактового сигнала нулевой сигнал переноса –CR будет записан в триггер . Тем самым будет завершен выходной сигнал, а счетчик будет переведен в режим параллельной записи. Следующий цикл работы формирователя начнется по сигналу «–Старт».

В данном случае триггер , обрабатывающий сигнал переноса, работает синхронно со счетчиками, так как тактируется тем же (положительным) фронтом единого тактового сигнала . Длительность выходного сигнала будет находиться в интервале от NT до (N+1)T , где Т — период тактового сигнала с генератора, а N — входной код от 0 до 2510.

Посмотрим, как на синхронных счетчиках можно построить генератор прямоугольных импульсов с регулируемыми длительностью импульса и длительностью паузы, который был рассмотрен в предыдущем разделе (см. рис. 9.28 и 9.29). Будем ориентироваться на достижение максимального быстродействия, то есть на максимально возможную тактовую частоту.

Схема управления будет мало отличаться от схемы рис. 9.29, поэтому мы остановимся только на схеме счетчиков импульса и паузы. Выберем разрядность обоих этих счетчиков равной 16. Тогда схема счетчиков импульса и паузы (рис. 10.8) будет включать в себя восемь микросхем счетчиков ИЕ17 и выходной триггер , а также логические элементы 4ИЛИ-НЕ для уменьшения задержек переноса. В данном случае очень удобно брать JK-триггер , так как он имеет два информационных входа и тактовый вход.

Триггер тактируется отрицательным фронтом сигнала С, а счетчики — положительным фронтом, поэтому для обеспечения синхронной работы всей схемы по одному фронту тактового сигнала сигнал на вход С триггера подается через инвертор .

Суть работы схемы остается прежней: 16-разрядные счетчики импульса и паузы работают по очереди, что определяется управляющими сигналами с выходов триггера (прямого и инверсного). Счетчики считают на уменьшение (в режиме инверсного счета) от кода, параллельно записанного в них, до нуля.

До начала работы (сигнал «Разр.» нулевой) оба счетчика находятся в состоянии параллельной записи и записывают в себя код импульса и паузы. После прихода положительного сигнала разрешения генерации «Разр.» начинает счет верхний по рисунку счетчик ( счетчик паузы).

Когда счетчик паузы досчитывает до нуля, его сигнал переноса записывается в триггер по входу J и перебрасывает выход триггера в единицу, что переводит счетчик паузы из состояния счета в состояние параллельной записи и запрещает поступления сигнала на вход J. Одновременно переходит в состояние счета нижний по рисунку счетчик ( счетчик импульса), который, в свою очередь досчитав до нуля, перебрасывает триггер в нуль по входу К. Этот процесс периодически повторяется, пока разрешена генерация (то есть сигнал «Разр.» — положительный).

Схема счетчики импульсов электронные

Шифратор и дешифратор, о которых пойдет речь в статье, позволяют создать систему телеуправления с одновременной передачей до семи дискретных команд. Оба устройства полностью выполнены на КМОП-микросхемах и потому очень экономичны. Для передачи команд используется числоимпульсный код. Семи командам, передаваемым в каждом цикле работы поочередно, соответствуют пачки из одного — семи импульсов. Если вместо одной из них передается пачка из восьми импульсов, то это означает, что данная команда отсутствует.

Читайте так же:
Ящик для электросчетчика 380

Принципиальная схема шифратора изображена на рис. 1, а эпюры сигналов в его характерных точках — в верхней части рис. 2. Шифратор состоит из генератора прямоугольных импульсов, шифратора и выходного транзисторного ключа. В свою очередь, шифратор содержит два счетчика (один из них с дешифратором), мультиплексор, семь выключателей (по числу команд) и ключ на элементе ИЛИ-НЕ. Генератор выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2. Частота повторения импульсов — около 1 кГц. Поскольку напряжение переключения КМОП-эле-ментов не равно половине напряжения питания, для симметрирования импульсов в генератор введена цепь R2VD1. Импульсы генератора поступают на вход десятичного счетчика с дешифратором DD2 и один из входов ключа, в качестве которого использован элемент DD1.3. В нулевом и единичном состояниях счетчика на соответствующих выходах дешифратора (выводы 3 и 2 DD2) присутствует напряжение с уровнем логической 1, которое запрещает прохождение импульсов генератора через элемент DD1.3 на электронный ключ, выполненный на транзисторе VT1.

Во всех остальных состояниях счетчика импульсы положительной полярности, формируемые на выходе этого элемента под действием импульсов генератора, периодически открывают транзистор VT1. В результате на его коллекторе формируются импульсы отрицательной полярности, которые по проводной или радиолинии связи можно передать на дешифратор системы телеуправления. Генератор РЧ колебаний или модулятор системы радиоуправления можно включить в коллекторную цепь этого транзистора. Если ни один из командных выключателей SA1 — SA7 не замкнут, счетчик микросхемы DD2 работает с коэффициентом пересчета 10, и на выходе элемента DD1.3 формируются пачки из восьми импульсов, разделенные интервалами, равными 2,5 периода колебаний генератора. Предположим теперь, что замкнуты контакты каких-либо двух выключателей, например, SA2 и SA3. Работу шифратора рассмотрим, начиная с момента, когда счетчик DD3 находится в нулевом состоянии. В этом случае выход мультиплексора DD4 (вывод 3) через его внутренние ключи соединен с входом ХО (вывод 13), но поскольку выключатель SA1 не замкнут, это никак не влияет на работу счетчика DD2 и он выполняет весь цикл счета. В начале следующего цикла, когда на выходе 1 (вывод 2) счетчика DD2 заканчивается импульс положительной полярности, счетчик DD3 переключается в состояние 1 и выход мультиплексора DD4 соединяется с его входом XI. Последний, как видно из схемы, соединен через выключатель SA2 с выводом 10 счетчика DD2, поэтому, когда он переходит в состояние 4, напряжение логической 1 через мультиплексор DD4 поступает на вход R и возвращает его в нулевое состояние. В результате на выходе элемента DD1.3 формируется пачка из двух импульсов, а счетчик DD2 начинает новый цикл счета. В нем счетчик DD3 переходит в состояние 2, выход мультиплексора соединяется с входом Х2, сигнал установки в 0 счетчика DD2 поступает на его вход R после перехода в состояние 5 и на выходе устройства формируется пачка из трех импульсов. После завершения формирования восьмой пачки импульсов цикл работы шифратора повторяется. Максимальная длительность цикла при частоте следования импульсов 1 кГц — 80 мс, при подаче команд она несколько меньше.

Принципиальная схема дешифратора показана на рис. 3, а эпюры сигналов — в нижней части рис. 2. Устройство состоит из формирователя импульсов, детектора паузы, счетчика импульсов, регистра, дешифратора и семи (по числу команд) формирователей управляющих сигналов. Формирователь импульсов выполнен на элементе DD1.1, резисторе R1 и конденсаторе С1. Устройство обладает свойствами интегрирующей цепи и триггера Шмитта. Его выходные импульсы несколько задержаны относительно входных и имеют крутой фронт независимо от длительности их фронта. Кроме того, такой формирователь подавляет импульсные помехи малой длительности. Детектор паузы образован элементом DD1.2, резистором R2, диодом VD1 и конденсатором С2. Работу этого узла иллюстрирует рис. 2 (см. эпюры напряжений на выводах 7 и 6 микросхемы DD1). Первый отрицательный импульс пачки, пройдя через диод VD1, переключает элемент DD1.2 в нулевое состояние. В паузе между первым и вторым импульсами конденсатор С2 заряжается через резистор R2, однако напряжение на входе элемента не достигает порога переключения и он остается в исходном состоянии. С появлением каждого следующего входного импульса конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD1, поэтому во время действия пачки напряжение на выходе элемента DD1.2 поддерживается на уровне логического 0. В паузе между пачками импульсов напряжение на входе элемента DD1.2 достигает порогового значения и он лавинообразно переключается (благодаря положительной ОС через конденсатор С2) в единичное состояние. В результате на его выходе (вывод 6) формируется импульс положительной полярности, переводящий счетчик DD2 в нулевое состояние. Импульсы с выхода элемента DD1.1 поступают на вход CN счетчика DD2 и. он после окончания пачки устанавливается в состояние, соответствующее числу импульсов в ней. Под действием фронта импульса, сформированного детектором паузы (DD1.2), информация о состоянии счетчика DD2 переписывается в регистр DD3. Его выходные сигналы поступают на дешифратор DD4. В результате после приема каждой пачки из одного — семи импульсов на соответствующем выходе дешифратора появляется сигнал логической 1, который сохраняется до окончания приема очередной пачки. После прихода пачки из восьми импульсов сигнал такого уровня возникает на выходе 0, который в данном устройстве не используется. Длительность выходных импульсов дешифратора DD4 в зависимости от числа импульсов в пачке, следующей за данной, находится в пределах 3. 10 мс (период, как говорилось, может достигать 80 мс). Для управления исполнительными механизмами эти импульсы малопригодны. Чтобы превратить последовательности импульсов в управляющие сигналы с неизменным уровнем, в устройство введены формирователи, собранные на элементах микросхем DD1, DD5, резисторах R3 — R9, диодах VD2—VD8 и конденсаторах С5—С11. Работают они примерно так же, как и рассмотренный выше детектор паузы. Для примера рассмотрим процесс формирования управляющего сигнала команды 2 (в шифраторе замкнуты контакты командного выключателя SA2), когда по линии связи поступают пачки из двух импульсов. В этом случае на выходе 2 (вывод 2) дешифратора DD4 появляется последовательность положительных импульсов. Первый же из них через диод VD3 воздействует на вход элемента DD5.1 и переводит его в состояние логической 1, заряжая до этого уровня конденсатор Сб. В паузе между импульсами конденсатор медленно разряжается через резистор R4, однако до порога переключения напряжение на входе элемента не снижается. Каждый следующий импульс быстро дозаряжает конденсатор С6 до уровня логической 1, поэтому в течение всего времени передачи команды 2 на выходе элемента DD5.1 поддерживается напряжение логической 1. По окончании передачи команды конденсатор С6 разряжается через резистор R4, напряжение на входе элемента понижается до порога переключения и он лавинообразно переходит в нулевое состояние.

Читайте так же:
Расчет тарифа электроэнергии по общему тарифу без счетчика

Шифратор и дешифратор смонтированы на печатных платах (см. соответственно рис. 4 и 5), изготовленных из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Платы рассчитаны на установку резисторов МЛТ-0,125, конденсаторов КМ-5 и КМ-6. Без каких-либо изменений печатных плат вместо микросхем К561ИЕ8, К561ЛЕ10 и К561ИД1 можно использовать их функциональные аналоги из серии К176. Следует, однако, учесть, что не все они могут нормально работать при напряжении питания 4,5 В, поэтому, возможно, его придется повысить до 9 В. Если микросхему К176ПУЗ (рис. 3) заменить на К561ПУ4 (эта замена также возможна без изменения печатной платы), напряжение питания можно выбрать любым в пределах 3. 15 В. Счетчики К561ИЕ10 в обоих устройствах можно заменить на К561ИЕ11 (а в шифраторе — еще и на К176ИЕ1, К176ИЕ2), регистр К561ИР9 — на К176ИРЗ, однако в любом из этих случаев потребуется доработка схем и печатных плат. В частотозадающих цепях шифратора и дешифратора можно использовать конденсаторы вдвое большей или меньшей емкости, соответственно подобрав резисторы этих цепей таким образом, чтобы произведения значений емкости и сопротивления остались неизменными. Для конденсатора С1 шифратора это резисторы R1 и R2, для С1 дешифратора — R1, для С2 — R2, для С5 —СП — соответственно R3—R9.

При сборке вначале рекомендуется смонтировать на плате шифратора все детали, кроме микросхем DD3, DD4, и подбором резисторов R1 и R2 установить частоту следования импульсов на выходе элемента DD1.2 в пределах 800. 1200 Гц при скважности, близкой к 2. Если нет осциллографа, скважность импульсов можно примерно оценить с помощью вольтметра постоянного тока с высоким входным сопротивлением среднее напряжение на выводе 9 указанного элемента должно быть равно половине напряжения питания (или чуть меньше). Затем, поочередно соединяя выходы 3—9 микросхемы DD2 с ее входом R, необходимо убедиться, что на выходе элемента DD1.3 формируются пачки из одного — семи импульсов; при свободном входе R их число должно быть равно восьми. Если нет осциллографа, о числе импульсов в пачке можно судить по среднему напряжению на выходе элемента DD1.3. При восьми импульсах оно должно быть равно 40 % от напряжения источника питания, при семи — 39, при шести — 37,5, при пяти, четырех, трех, двух и одном — соответственно 36, 33, 30, 25 и 17 %. Далее собирают дешифратор и соединяют его вход с выходом шифратора. Вначале необходимо убедиться в прохождении импульсов через формирователь (DD1.1) — их форма и скважность не должны заметно измениться — и правильности работы детектора паузы — длительность положительных импульсов на выводе 6 элемента DD1.2 должна быть примерно равна периоду повторения входных импульсов; среднее напряжение на этом выводе при отсутствии команд (т. е. при следовании пачек из восьми импульсов) должно быть около 10 % от напряжения питания, а при соединении выхода 3 (вывод 7) микросхемы DD2 шифратора с ее входом R — 33 %. Если необходимо, длительность указанных импульсов устанавливают подбором резистора R2. После этого, формируя в шифраторе пачки из одного — семи импульсов, убеждаются, что на соответствующих выходах микросхемы DD4 и одноименных выходах дешифратора появляются сигналы с уровнем логической 1. Затем устанавливают на место микросхемы DD3, DD4 шифратора и, манипулируя выключателями SA1—SA7, убеждаются в появлении на соответствующих выходах DD4 положительных импульсов, а на выходах дешифратора — сигналов с уровнем логической 1. Для надежности последнюю проверку целесообразно повторить при уменьшенной и увеличенной на 20 % емкости конденсатора С1 генератора. С этой целью вначале параллельно ему подключают конденсатор емкостью 240 пФ, а затем последовательно с ним — конденсатор емкостью 6800 пФ. Такая проверка гарантирует сохранение работоспособности системы при колебаниях температуры и напряжения питания. Если одновременная подача команд не требуется, из шифратора можно исключить микросхемы DD3, DD4, из дешифратора — все детали, расположенные на схеме правее микросхемы DD4. Правые (по схеме на рис. 1) контакты выключателей SA1 — SA7 в этом случае соединяют с входом R счетчика DD2.

Читайте так же:
Когда передать показания счетчика электроэнергии мосэнергосбыт

Дополнив дешифратор (рис. 3) устройством, выполненным по схеме на рис. 6, можно поочередно подавать 64 команды. Номер команды в двоичном коде набирают переключателями SA1 — SA6 шифратора (при этом на выходах 1—6 дешифратора появляются сигналы в двоичном коде), а затем замыкают контакты выключателя SA7. В результате сигнал с выхода 7 дешифратора, проинверти-рованный элементом DD1.1 (рис. 6), разрешает работу микросхемы DD2 и на ее соответствующем выходе появляется напряжение с уровнем логической 1. Инвертированное напряжение разрешает работу соответствующего дешифратора (DD4 — DD11) и на одном из выходов 0—64 (его номер соответствует коду, набранному переключателями SA1 — SA6) появляется сигнал логической 1. Для удобства управления выключатели SA1 — SA6 целесообразно заменить двумя галет-ными переключателями на восемь положений, a SA7 — кнопкой (рис. 7). В этом случае номер команды набирают (в восьмиричном коде) переключателями SA1 и SA2, а подают ее нажатием на кнопку SB1. Если использовать кнопку с размыкающими контактами, инвертор DD1.1 (рис. 6) можно исключить.

Рассмотренный принцип шифрации и дешифрации позволяет получать различные сочетания одновременно и поочередно передаваемых команд. Например, если в устройстве, выполненном по схеме на рис. 6, оставить только элемент DD1.1 и дешифратор DD2, то три команды можно подавать независимо одну от другой (для этого в шифраторе используют выключатели SA1 — SA3, в дешифраторе — выходы 1—3), а восемь — поочередно (команды шифруют переключателем SA2 — см. рис. 7, а подают нажатием на кнопку SB1 — см. рис. 7, в дешифраторе используют выходы 0—7 микросхемы DD2 — см. рис. 6).

4.5. Счетчики и регистры

Устройства, содержащие несколько триггеров, состояние которых определяется числом поступивших на вход устройства импульсов, называют счетчиком. Различают суммирующий, вычитающий и реверсивный счетчики.

У суммирующего счетчика (рис. 4.25) выходное число, хранимое в счетчике, увеличивается при поступлении на его вход первого импульса. Если первый входной импульс уменьшает выходное число, то счетчик – вычитающий.

Реверсивный счетчик может переключаться из режима суммирования в режим вычитания и наоборот. Максимальное число состояний счетчика называют его модулем (М), причем М £ 2 n , где n – число двоичных разрядов (триггеров) счетчика.

Зависимость полученной информации на выходы триггера от количества поступивших на вход сигналов

Если счетные импульсы поступают одновременно на входы всех используемых триггеров, то счетчик называют параллельным. В последовательном счетчике (рис. 4.25) каждый последующий триггер управляется выходным сигналом предыдущего.

Наиболее часто используются последовательные двоичные счетчики. Схема такого трехразрядного счетчика на JK-триггерах приведена на рис. 4.25. На входы J и K триггеров подается логическая единица. В этом случае с приходом очередного синхроимпульса триггер будет каждый раз изменять свое состояние на противоположное. Выходные двоичные числа счетчика и число N поступивших на его вход импульсов приведены в таблице 4.2. Предполагается, что в исходном состоянии показания счетчика равны нулю. Таким образом, М-й импульс возвращает показания трехразрядного счетчика в исходное нулевое состояние.

Из анализа значений Q2 (табл. 4.2) следует, что счетчик можно использовать в качестве делителя частоты в М раз.

Обычно в счетчиках используют JK-триггеры с дополнительными R- и S-входами. Используя эти дополнительные входы и комбинационные схемы, можно осуществить начальную установку некоторого исходного заданного кода, а также осуществить сброс показаний счетчика при достижении другого заданного двоичного кода.

Счетчики широко используются в компьютерах для получения последовательности адресов команд, для деления частоты задающего кварцевого генератора, а вместе с дешифраторами – для генерации заданной последовательности логических сигналов и т.п.

Регистром называется совокупность триггеров, предназначенных для хранения двоичного слова. Обычно в регистрах дополнительно предусмотрены операции записи двоичного числа, его чтения, поразрядного сдвига и т.п. Схема простейшего регистра на трех D-триггерах приведена на рис. 4.26. Входы D-триггеров используются для подачи записываемого двоичного слова. Запись осуществляется при появлении синхронизирующего импульса. Информацию из регистра можно прочитать с выходов Q, Q1, Q2. Так как ввод и вывод кода в этом регистре происходят параллельно, то такой регистр называют параллельным.

В последовательном регистре, называемом также сдвиговым регистром, вводимый код подается поразрядно, начиная со старшего разряда, на первый триггер регист

ра (рис. 4.27). Синхронизирующий импульс поступает на все триггеры регистра одновременно. При этом в каждом последующем триггере запоминается выходной сигнал от предыдущего триггера.

Если регистр содержит N триггеров, то для его заполнения нужно подать N синхроимпульсов.

Вывод хранимого кода можно производить или параллельно, или последовательно с выходного триггера регистра при подаче дополнительных синхроимпульсов. Регистры широко используются в компьютерах в качестве элементов памяти и при построении арифметико-логических устройств микропроцессоров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector