CMOS FUNKCIONALNI BROJAČ: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Ovo je vodič s uključenim PDF -ovima i fotografijama o tome kako sam dizajnirao svoj vlastiti brojač frekvencija za zabavu iz diskretne logike. Neću ulaziti u detalje o tome kako sam napravio vezice ili kako ih spojiti, ali sheme su izrađene u KICAD -u, besplatnom softveru koji vam omogućava da svoje projekte izrađujete na PCB -u profesionalnog razreda. slobodno kopirajte ili koristite ove informacije kao referentni vodič. ovo je dobra vježba za učenje, otkrio sam da je to uzbudljivo putovanje i apsolutna glavobolja u isto vrijeme, ali ovaj projekt koristi mnoge vještine naučene na osnovnom tečaju digitalnog dizajna. ovo bi se vjerovatno moglo učiniti jednim mikrokontrolerom i nekoliko vanjskih dijelova. ali šta je zabavno u tome haha!

Korak 1: Dizajniranje brojača frekvencija pomoću diskretnih CMOS logičkih čipova

Stoga sam kao uvod dizajnirao, ožičio i testirao ovo kolo. Većinu posla sam obavio u NI multisim -u i koristio simulacije za dizajniranje većine modula. nakon testiranja u multisimu, zatim sam konstruirao testni krug u komadima na ploči za kruh, ovo je trebalo biti sigurno da svaki dio radi ispravno, ovo je bila prava glavobolja i trebalo mi je skoro tjedan dana da pokrenem prvu potpunu verziju. U sljedeći korak ću uključiti BOM (Bill of Materials) i blok dijagram dizajna, a zatim ću detaljno razmotriti kako je sastavljen. Nisam koristio nikakve sheme za ovo, samo sam pročitao tehničke listove za skupove čipova i pokrenuo simulacije i testirao svaki čip na ispravnu funkciju. Ovaj projekt sadrži 4 glavna koncepta koji su svi povezani u završnom sklopu koji će biti opisan u blok dijagramima. Koristio sam ove blokove da opišem kako će sve to biti organizirano i osmišljeno.

1. Vremenski modul Pierce oscilatorni krug sa xtalom (kristal) koji oscilira na 37,788 kHz dovodi se u CD4060B (14-fazni talasni prijenosni binarni brojač i razdjelnik frekvencije), što rezultira signalom od 2Hz. Taj signal se zatim šalje u JK japanku konfiguriranu za način prebacivanja. To će ga prepoloviti na kvadratni val od 1Hz. signal se zatim šalje na još jedan JK japanku i dijeli na 0,5 Hz (1 sekunda na 1 sekundu isključeno). ovo će biti tačna vremenska osnova za postavljanje takta omogućavanja kako bi se "isekao" jedan sekundni uzorak dolazne frekvencije. Ovo je u osnovi komad impulsa koji se mora brojati u trajanju od jedne sekunde.
2. Sinhroni brojač decenija Dva su glavna koncepta za razumijevanje načina na koji se dolazna frekvencija broji. Dolazni signal mora biti kvadratnog vala, a također kompatibilan s logičkim nivoom čipova. Koristio sam generator funkcija na svom laboratorijskom stolu, ali jedan se može izraditi pomoću mjerača vremena od 555 i japanke JK ili D konfigurirane kao razdjelnik frekvencije. drugi koncept koristi signal od 0,5Hz da omogući izmjerenom impulsu da izađe iz vrata I u intervalima od jedne sekunde. i blokiranje kada krene logika LOW. ovaj impuls izlazi iz kapije AND i ulazi u brojače decenija na paralelnom satu. brojači funkcioniraju kao sinkroni brojači i koriste funkcije izvođenja i funkcije opisane u tehničkom listu za CD4029.
3. Resetiranje Krug se mora resetirati svake 2 sekunde da uzorkuje frekvenciju i ne dobije složeno očitavanje na ekranu. želimo da resetira brojače na nulu prije nego što dođe sljedeći odsječak ili će dodati prethodnu vrijednost. što i nije tako zanimljivo! mi to radimo Koristeći D flip flop ožičen za povratnu vezu i usmeravamo signal od 0,5 Hz u sat koji se stavlja u unapred podešene pinove brojača decenija. ovo postavlja sve brojače na nulu u trajanju od dvije sekunde, a zatim se povećava 2 sekunde. jednostavno, ali efikasno ne, ovo se može uraditi i sa JK japankom, ali ja želim da pokažem dva načina da učinite istu stvar. Ovo je sve za zabavu i samostalno učenje pa slobodno odstupite!
4. LED SEGMENTI Najbolji dio je sačuvan za kraj! klasični 7 -segmentni displeji i upravljački čipovi Toplo preporučujem da ovo dizajnirate oko lista sa 7 -segmentnim ekranom i upravljačkog čipa. Morat ćete obratiti veliku pažnju na razliku između uobičajene katode ili anode. čip koji sam koristio morat će biti visok ili nizak, ovisno o LED diodama koje odaberete, a kao dobra praksa koriste se otpornici od 220 ohma za ograničavanje struje. Postoji fleksibilnost, uvijek je najbolje obratiti se na podatkovnu tablicu. pametni odgovori svi se nalaze u tehničkom listu. Ako ste u nedoumici, pročitajte je što više možete.

Korak 2: Blok dijagram

Ovaj sljedeći dio je samo prikaz blok dijagrama. Dobra je ideja pogledati ovo kada osmišljavate nešto kako biste problem izrezali na komade.

Korak 3: Vremenska baza i sheme

o-opseg pokazuje kako bi izlaz trebao izgledati u odnosu na vremensku bazu.

Ovo kolo koristi ožičeni CD 4060 kao što je prikazano na slici. Za potpunu sliku pogledajte PDF

čipovi koji se koriste u ovom krugu su

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohm otpornici
• 3 X 7 SEGEMNT LED EKRANI
• 37.788 KHZ KRISTAL
• 330K OHM OTPOR
• 15M OHM OTPOR
• 18x 10K 8 PIN RESITOR MREŽA (PREPORUČUJE SE)
• MNOGO ZVUČNIH ŽICA AKO KORISTITE TABLU ZA KRUH
• MNOGE PLOČE ZA KRUH

PREPORUČENA OPREMA

• KLUPNA NAPAJANJE
• O-SCOPE
• FUNKCIONI GENERATOR
• MULTI-METAR
• KLIJESA

PREPORUČEN SOFTVER ZA DIZAJN

• KICAD
• NImultisim