День добрый начинаю рассматривать устройсва на логических элементах. Недавно, в другой статье, я описывал работы логических элементов и смоделировал их работу. Статья находится по этой ссылке: https://dzen.ru/a/Z2p_7Rfg2hPbYQhA
Сегодня рассмотрим построение простого усройсва, которое предназначенно для подсчета испульсов на базе D-триггеров, которое основанно на делителе частоты. Цель статьи продемонстрировать принцип деления частоты, каскадного счёта импульсов и формирования двоичного кода для дальнейшего отображения на индикаторе.
Устройство состоит из:
- генератора тактовых импульсов,
- каскада триггеров,
- выходных линий двоичного кода.
Вывод информации осуществляется на 9-ричный дисплей и 16-ричный дисплеи. Соответсвенно возможность вывода от 0 до 9 и от 0 до F. Полная схема предсавленна ниже.
Генератор импульсов
Генератор сигналов может быть абсолютно любым, к примеру, на микросхеме 555 или любом встроенном генераторе, я сделал генератор сигналов на основе мултивибратора и ОУ. Выбор данного генератора связан с тем, что он у меня уже был сделан и рассчитан.
Фатически генератором сигналов могут послужить реальные приборы, к примеру, подсчет коробок на конвеерной ленте с оптическим размыкателем.
Второе, и самое важное в даннои конструкции, это микросхема 7474N. Данная микросхема представляет собой 2 D-триггера в режиме T-триггера. Сделанно это так, потому что отдельных T-триггеров, как микросхем, почти не существует.
Каждый D-триггер используется в режиме T-триггера путём подключения инверсного выхода обратно на вход D (D = ¬Q). Такой приём позволяет триггеру на каждом положительном фронте тактового сигнала изменять своё состояние на противоположное. Работает T-триггер следующми образом сигнал с выхода Q меняет своё состояние на противоположное (0 → 1 или 1 → 0)
Так работает T-тригер он "считает до одного". Но это не недостаток — это его суть! Он считает чётность поступивших импульсов.
- 1 импульс (нечётное количество): Q = 1
- 2 импульса (чётное количество): Q = 0
- 3 импульса (нечётное): Q = 1
и так далее.
Как мы видим из картики триггер сохраняет свое значение ровно до момента пока не придет следующии такт.
Когда мы соединяем T-триггеры в цепочку мы соединяем Q при этом схема начинает работает как делитель частоты.
Следующим идет преобразователь значений с делителя частоты в значения на экране. Для получения значения на 9 сегментном дисплее целесообразно использовать 3 делитля частоты.
- 000 = 0 > 001 = 1 > 010 = 2 > 011 = 3 > 100 = 4 > 101 = 5 > 110 = 6 > 111 = 7
Но так как я использую еще и 16-ричный дисплей, то и соответсвенно использую 4 делителя частоты.
Для удобной проверки работы схемы предлагаю пользоваться калькулятором встроенном в Windows переключенном в режим программист.
Он позволяет:
- вводить число в двоичной системе,
- мгновенно получать значение в десятичной,
- видеть шестнадцатеричное представление,
- выполнять обратное преобразование.
Это удобно при отладке и проверке работы схемы.
Отображение информации
После формирования двоичного кода возникает следующий вопрос, как преобразовать набор логических уровней в понятное числовое значение?
Существует два основных подхода. В своей модели я реализовал оба.
1️⃣ Простой путь - готовые индикаторы и драйверы
Самый удобный способ - использовать готовые индикаторы или специализированные драйверы дисплеев со встроенным преобразователем двоичного кода. Такие устройства принимают:
- BCD-код (Binary Coded Decimal),
- либо чистый двоичный код,
Фактически, вся логика преобразования уже реализована внутри микросхемы.
2️⃣ Более сложный путь - отдельная схема дешифрации
Второй способ - реализовать дешифратор самостоятельно. Дешифратор - это логическое устройство, которое преобразует входной двоичный код в один активный выход из набора возможных.
Схема собрана по такому принципу на элементах И-НЕ
На этом у меня пожалуй все, если у вас появились воросы задавйте в коментариях постараюсь ответить. Также хочу порекомендовать курсы на площадке скилбокс.https://l.skbx.pro/TmEXnb а именно программирование микроконтролеров.
На этом я заканчиваю свою статью!
