CONTOR DE FRECVENȚĂ CMOS: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acesta este un ghid cu PDF-uri și fotografii incluse despre modul în care mi-am proiectat propriul contor de frecvență pentru distracție din logica discretă. Nu voi intra în detalii complete cu privire la modul în care am făcut vierii circuitului sau cum să-l conectez, dar schemele sunt realizate în KICAD, care este un software gratuit care vă permite să vă faceți proiectele pe un PCB de calitate profesională. nu ezitați să copiați sau să utilizați aceste informații ca ghid de referință. acesta este un exercițiu de învățare bun, mi s-a părut a fi o călătorie interesantă și o durere absolută de cap în același timp, dar acest proiect folosește multe abilități învățate într-un curs de bază de design digital. acest lucru s-ar putea face probabil cu un microcontroler și câteva părți externe. dar care e distracția în haha!

Pasul 1: Proiectarea unui contor de frecvență utilizând jetoane logice CMOS discrete

Deci, ca o introducere, am proiectat, cablat și testat acest circuit. Am făcut cea mai mare parte a muncii în NI multisim și am folosit simulările pentru a proiecta majoritatea modulelor. după ce am testat în multisim, am construit apoi circuitul de test în bucăți pe o placă de pâine, pentru a fi sigur că fiecare piesă funcționează corect, aceasta a fost o durere de cap reală și mi-a luat aproape o săptămână să pun în funcțiune prima versiune completă. În pasul următor voi include BOM (Lista materialelor) și o diagramă bloc a designului și apoi voi intra în detaliu cu privire la modul în care a fost pus împreună. Nu am folosit nicio schemă pentru a face acest lucru, am citit pur și simplu fișele de date pentru chipset-uri și am rulat simulări și am testat fiecare cip pentru funcționarea corectă. Acest proiect prezintă 4 concepte principale care sunt toate legate împreună în ansamblul final care va fi prezentat în diagramele bloc. Am folosit aceste blocuri pentru a descrie cum va fi organizat și proiectat totul.

1. Modul de sincronizare Un circuit oscilator Pierce cu un xtal (cristal) oscilant la 37.788 kHz este alimentat într-un CD4060B (contor binar și divizor de frecvență în 14 trepte), rezultând un semnal de 2Hz. Semnalul respectiv este apoi trimis într-un flip flop JK configurat pentru modul de comutare. Acest lucru îl va reduce în jumătate la o undă pătrată de 1Hz. semnalul este apoi trimis către încă un flip flop JK și împărțit la 0,5Hz (1 secundă la 1 secundă oprit). aceasta va fi baza de timp precisă pentru a configura ceasul nostru de activare pentru a „tăia” un eșantion de o secundă din frecvența de intrare. Aceasta este în esență o felie de impulsuri care trebuie să fie numărată pentru o durată de o secundă.
2. Contor de deceniu sincron Sunt două concepte principale pentru a înțelege modul în care frecvența de intrare este contorizată. Semnalul de intrare trebuie să fie un val pătrat și, de asemenea, compatibil cu nivelul logic al jetoanelor. Am folosit un generator de funcții pe banca mea de laborator, dar unul poate fi construit cu un temporizator 555 și un flip flop JK sau D configurat ca divizor de frecvență. al doilea concept utilizează semnalul de 0,5Hz pentru a permite pulsului măsurat să iasă dintr-o poartă AND pentru intervale de o secundă. și blocarea acestuia când devine logică LOW. acest puls iese din poarta AND și intră în contoare de deceniu la ceasul paralel. contoare funcționează ca contoare sincrone și utilizează funcțiile de realizare și în funcțiile descrise în fișa tehnică pentru CD4029.
3. Resetare Circuitul trebuie să se reseteze la fiecare 2 secunde pentru a testa frecvența și pentru a nu obține o citire de compunere pe afișaj. vrem să reseteze contoare la zero înainte ca următoarea felie să intre sau se va adăuga la valoarea anterioară. ceea ce nu este atât de interesant! facem acest lucru folosind D flip flop cu fir pentru a ne întoarce și semnalăm semnalul de 0,5 Hz în ceasul care este introdus în pinii de activare a setului pre al contoarelor de deceniu. aceasta setează toate contoare la zero timp de două secunde și apoi se ridică timp de 2 secunde. simplu, dar nu eficient, acest lucru se poate face și cu un flip flop JK, dar îmi place să arăt două moduri de a face același lucru. Totul este pentru distracție și învățare personală, așa că nu ezitați să vă abateți!
4. SEGMENTE LED Cea mai bună parte este salvată pentru final! afișajele clasice pe 7 segmente și jetoanele pentru driver Vă recomandăm să proiectați acest lucru în jurul fișei tehnice a afișajului pe 7 segmente și a jetoanelor pentru șoferi. Va trebui să acordați o atenție deosebită diferenței dintre catod sau anod comun. cipul pe care l-am folosit va trebui să fie ridicat sau scăzut, în funcție de LED-urile pe care alegeți să le utilizați și, ca bună practică, se folosesc rezistențe de 220 ohm pentru a limita curentul, există o oarecare flexibilitate, este întotdeauna mai bine să consultați fișa tehnică inteligent, toate răspunsurile se află în Fișa tehnică. Când aveți dubii, citiți-l cât puteți.

Pasul 2: Diagrama bloc

Următoarea parte este doar o imagine a diagramei bloc. Este o idee bună să te uiți la acest lucru atunci când proiectezi ceva care să taie problema în bucăți.

Pasul 3: Baza de timp și schemele

sfera o arată cum ar trebui să arate rezultatul în comparație cu baza de timp.

Acest circuit utilizează CD-ul 4060 conectat, așa cum se arată în imagine, consultați PDF pentru imagine completă

Chips-urile utilizate în acest circuit sunt

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohm REZISTENTE
• 3 X 7 AFIȘEURI LED SEGEMNT
• 37.788 KHZ CRISTAL
• RESISTOR OHM 330K
• 15M OHM RESISTOR
• Rețea 18x 10K 8 PIN RESITOR (RECOMANDAT)
• O mulțime de fire de conectare dacă folosiți o placă de pâine
• MULTE PLACI DE PÂINE

ECHIPAMENTE RECOMANDATE

• ALIMENTARE CU BANCA
• O-DOMENIU
• GENERATOR DE FUNCȚII
• MULTIMETRU
• CLEŞTE

SOFTWARE DE PROIECTARE RECOMANDAT

• KICAD
• NImultisim