Fórum témák

» Több friss téma
Cikkek » Digitális óra CMOS áramkörökkel
Digitális óra CMOS áramkörökkel
Szerző: SKY, idő: Máj 8, 2012, Olvasva: 22149, Oldal olvasási idő: kb. 4 perc
Lapozás: OK   3 / 6

Kapcsolásunkban ezúttal egy lényegesen olcsóbb megoldással állítjuk elő az 1Hz-es órajelünket. Ehhez mindössze másfél IC ( ) kell, és kvarcként egy un. órakvarc. Az U1 IC-ben amely egy CD4060-as, található 14db 2-es osztó kaszkádba kötve, és néhány inverter, melynek segítségével kvarcoszcillátort építhetünk. Hogy ne legyen túl sok lába az IC-nek, ezért nem mindegyik osztó kimenete van kivezetve. Szerencsére amilyen frekvenciákat mi szeretnénk használni, azok a kimenetek igen. A kvarc pontosan 32,768KHz frekvencián fog rezegni, amely a 215. Mivel az IC-ben csak 14db 2-es osztó található, ezért az osztólánc végén még mindig 2Hz a legkisebb frekvencia amit tud nekünk szolgáltatni, ezért U2-es IC-ben található két D Flip-Flop egyikéből csinálunk még egy 2-es osztót a következőképpen: a RESET és SET bemenetét földre kötjük, a DATA bemenetét pedig a negált kimenetével kötjük össze. Ebben az esetben a DATA bemenete magas szinten van, így a CLOCK lábára érkező felfutó él hatására a kimenet magasra vált, a negált kimenet és vele együtt a DATA bemenet pedig alacsonyra. Ekkor a CLOCK lábra érkező következő felfutó él hatására a kimenet visszavált alacsony szintre. Vagyis a kimeneten jelen lévő impulzus a bemenő jel 1 periódusáig magas szinten van, majd 1 periódusig alacsonyon, azaz felezi a bemenő frekvenciát. A pontos idő beállításához szükségünk van még egy magasabb frekvenciájú jelre is (pontosabban kettőre) amit az U1 6-os és 14-es lábáról csatolunk ki. J1 jumper azért került bele a kapcsolásba, hogy e között a kettő "pörgető" frekvencia között tetszőlegesen választhassunk. A 14-es lábról 128Hz-et, a 6-os lábról 256Hz-et veszünk le.

Két NAND kapuval (U3/1 és U3/2) ismét egy tárolót (RS) valósítunk meg, amelyet két nyomógombbal kapcsolgathatunk, attól függően hogy melyik frekvenciájú jelet szeretnénk az óra számlálóláncára vezetni. Hogyha egy NAND kapunak a két bemenetét összekötjük, akkor egy invertert kapunk. Így összekötve a két inverter stabil állapotban tartja egymást, és egy 10K-s ellenállással földre húzzuk az egyik bemenetét hogy bekapcsolásnál a nekünk kellő stabil állapotot vehessék fel. A maradék két NAND kapuval (U3/3 és U3/4) és egy OR kapuval (U4/1) egy kétbemenetű multiplexer van megvalósítva, amely a kimenetére a tároló kimenetétől függően vagy az egyik vagy a másik bemenetén lévő jelet engedi a kimenetére.

A számlálólánc (U5 - U10) a 4518-as típusú IC-ből van felépítve. Egy ilyen IC-ben két 4bites számláló található, amelyeknek egyenként 3 bemenete van: CLOCK, ENABLE és RESET. Értelemszerűen a RESET lábra adott impulzussal törölhető a számláló, a maradék két bemenetet pedig kétféleképpen köthetjük be. Amikor az ENABLE bemeneten magas szint van, akkor a CLOCK bemeneten a felfutó él hatására számol, ha a CLOCK van alacsony szintre kötve, akkor az ENABLE bemeneten a lefutó él hatására fog számolni. 

A másodperc egyeseinket az órajel felfutó élének hatására fogjuk számolni, a másodperc tízeseket pedig lefutó él hatására, méghozzá a 4. bit magas állapotának megszűnésekor, azaz amikor a 10. impulzus hatására újraindul a számláló, mivel ez a típus csak 9-ig számol (ellenben a 4520-assal, amely 15-ig), úgy mint a percek és órák számolásánál.

Percekbe és órákba való átlépés akkor történik, amikor a tízesek értéke elérte a 6-ot. Ez 4 biten a következő bináris érték: 0110, amely kombináció 0-5ig nem fordul elő, így a 2. és a 3. bit ÉS kapcsolatát használhatjuk fel a következő fokozatra adott impulzusként és a tízesek számlálójának újraindításához, mivel az ÉS kapunak csak akkor lesz magas állapotú a kimenete, amikor mindkét bemenetére magas szint kerül.

Az óra 24 órás, így az óra egyesek és tízesek egyszerre indulnak újra a 24 óra elérésekor. A 2 és a 4 bináris értékét egymás mellett ábrázolva: 0010 0100 kapunk, ahol a kettesnél a 2. bitet a négyesnél a 3. bit ÉS kapcsolatát használjuk fel a 24 óra elérésének jelzésére, amelyet a két számláló RESET bemeneteire vezetve nullázhatjuk azokat.

A számlálók bináris értékével a hétszegmenses kijelzőket a 4511 típusú IC-k segítségével hajtjuk meg (U11 - U16). Az ilyen dekódoló IC-k, logikailag úgy vannak kialakítva, hogy a bemenetükre adott bináris értékekhez tartozó kimeneteiket működtessék, amivel hétszegmenses kijelzőt meghajtva mi könnyedén te tudjuk olvasni a kijelzőről az értéket, ahelyett hogy binárisból való átváltással kellene bajlódnunk. Ez a típusú IC tartalmaz még egy 4 bites tárolót is, amit mi most nem használtunk. Ennek a lényege az, hogy a bemenetére adott értéket eltárolhatjuk ha az LE láb magas szintre került, így a kijelzőn azt az értéket láthatjuk továbbra is, annak ellenére hogy azóta már változott a bemenő érték. Amikor az LE láb alacsony szinten van, akkor a tároló átlátszó, a kijelzőn mindig a pillanatnyi bemenő értéket láthatjuk. A kijelzőmeghajtónak még két okos tulajdonsága van, az egyik hogy a kijelzők összes szegmensét kigyújthatjuk (lamp test) ha esetleg hibát akarunk keresni, és a blanking ha azt szeretnénk, hogy a kijelzőnk egyik szegmense se világítson, például ha a felesleges nullákat akarjuk eltüntetni. Most ezeket a funkciókat sem használtuk, bár a fényerőállítást megoldhattuk volna a blanking segítségével. A tízesek számlálójának azért nincs összekötve mind a 4 bitje a kijelzőmeghajtóval, mivel másodpercek és percek esetén a legnagyobb érték a 6-os, órák esetén a 2-es, így a be nem kötött bitek sosem kerülnek magas szintre, így elég a meghajtó áramkör ezen bemeneteit alacsony szintre kötni.

A fényerőt a következőképpen tudjuk állítani: Ha a kijelzők katódjait nem közvetlenül a negatívra kötjük, hanem egy kapcsolóelemen keresztül (MOSFET), majd ezt ki-be kapcsolgatva működtetjük, akkor a kijelzőkön nem minden időpillanatban folyik áram. Ha ezt nagyon gyorsan csináljuk (100-500Hz), akkor az emberi szem már nem képes érzékelni a villogást, így az effektív áramértékhez tartozó fényerőt érzékeljük csak. A PWM jelet egy 555-ös IC segítségével állítjuk elő. Ebben az IC-ben található többek között két komparátor és egy feszültségosztó, amely 3 db egyforma ellenállásból áll. Ebben a kapcsolásban a komparátorok a kondenzátor feszültségét figyelik a két leosztott feszültséghez képest, a kimenőjel magas illetve alacsony állapota a kondenzátor töltési ill. kisülési szakaszának idejétől függ. Ehhez 1-1 diódával szétválasztjuk a kondenzátor töltődési és kisülési útvonalát egy potméteren keresztül, amelyen a két ellenállásrész arányának felel meg a kimenő jel kitöltése.

Az IRL540-es FET egy nagyáramú típus, ami már alacsonyabb gate feszültség (5V) mellett teljesen kinyit, de tehetünk helyette más típusút, ami minimum 0,5-1A-t elvisel.


A cikk még nem ért véget, lapozz!
Következő: »»   3 / 6
Értékeléshez bejelentkezés szükséges!
Bejelentkezés

Belépés

Hirdetés
Lapoda.hu     XDT.hu     HEStore.hu
Az oldalon sütiket használunk a helyes működéshez. Bővebb információt az adatvédelmi szabályzatban olvashatsz. Megértettem