Розробка блока з генератором одиночних імпульсів, двійково-десятковим лічильником і вузлом індикації на цифробуквених індикаторах (ЦБІ) з індикацією на сегментних ЦБІ на світловипромінюючих діодах

Tзатр.ср = (t1.0затр. р. + t0.1затр. р.)/2 = (50• 10-9 с + 48 • 10-9 с)/2 = 49 • 10-9 с = 49 нс;

А пер.ср = Рспож. сер  •  tспож.сер = 75 • 10-3 Вт • 49 • 10-9 с = 3675 • 10-12 Дж.

Вирахувавши узагальнений критерій порівняння середньої роботи перемикання А, можемо зробити висновок, що інтегральна схема К555 ІЕ2 є кращою, тому використовуватиметься як основний елемент цифрового блоку саме ця схема.

 

 

Блоками цифрової індикації ми умовно називаємо найважливіші частини і вузли вимірювальних і контролюючих приладів, електронного годинника і багатьох інших приладів і пристроїв з візуально спостережуваною цифровою інформацією. Їх утворюють дешифратори – спеціальні мікросхеми, що перетворюють (що дешифрують) логічний кодовий стан лічильників імпульсів в сигнали десяткової системи, і знакосинтизуючі індикатори – електронні прилади, що відображають інформацію. Один дешифратор і що відповідає йому один знакосинтизуючий індикатор утворюють однорозрядний блок цифрової індикації.

При проектуванні цифрових вузлів і блоків часто виникає необхідність індикації рівнів логічних сигналів. Для цього зручно використовувати інвертори з відкритим колектором, підключаючи до них різні елементи індикації. Якщо необхідна напруга живлення, для зовнішнього індикатора складає 5В, то в якості джерела живлення можна використати те ж джерело, яке застосовується для живлення електросхем.

Для відображення роботи наших лічильників, нам необхідно розташувати у вузлі індикації два цифро-буквенних індикатора, якими управляють дешифратори. Дешифратори перетворюють двійковий код в напругу логічного рівня, що виникає в тому вихідному проводі, десятковий номер якого відповідає двійковому коду. Дешифратори підбираємо такі, які поєднуються з вибраними лічильниками, а саме постійна напруга повинна не перевищувати 5В.

В якості дешифратора візьмемо мікросхему К176 ИД2. Мікросхема К176 ИД2 являє собою перетворювач двійково-десяткового коду в сигнали семиелементного коду для цифрових сегментних індикаторів на світлодіодах. Ця мікросхема виготовляється на основі кремнієвих КМОП-структур і випускається в стандартному пластмасовому корпусі  з 16-ма виводами. Мікросхема К176 ИД2 призначена для керування семиелементними ЦБІ на світлодіодах з роз'єднаними анодами сегментів. Умовне графічне позначення мікросхеми К176 ИД2 (Рис. 2. 3. 1).

 

Рис. 2. 3. 1 – Умовне графічне позначення мікросхеми К176 ИД2.

 

Призначення виводів:

S

К

М

8

16–

–

–

–

–Вхід керування;

вхід блокування;

вхід інверсії;

спільний (корпус);

+Uд.ж

 

D0, D1,D2,D3 – інформаційні входи; 

A,B,C,D,E,F,G – виходи, що підключаються до сегментів індикатора;

Таблиця 2.3

Відповідності вхідних і вихідних сигналів

D3D2D1D0ABCDEFGВідображувана цифра

000011111100

000101100001

001011011012

001111110013

010001100114

010110110115

011010111116

011111100007

100011111118

100111110119

 

Дешифрування вхідних сигналів здійснюється при високому рівні на вході S, а на входах K і M у цей час повинні бути низькі рівні. При подачі на входи D0 –D3 певного двійково-десяткового коду на виходах A – G будуть з'являтися сигнали, що забезпечують індикацію відповідної цифри 0 – 9. При вхідних кодах від 10 до 15 на виходах дешифратора будуть сигнали 0000000, тобто індикатор світитися не буде.

У випадку установки на вході К високого логічного рівня всі виходи дешифратора замикаються незалежно від стану вхідної інформації (тобто, цифровий індикатор повністю вимикається).

Якщо під час роботи дешифратора на вхід S надходить низький рівень, то на виході фіксується той останній код, що був до зміни рівня на вході S, тобто на цифровому індикаторі запам'ятовується відповідна цифра, незалежно від зміни вхідної інформації. 

При подачі на вхід М високого логічного рівня, на виходах формуються інверсні сигнали. Це дозволяє використовувати з даним дешифратором цифрові індикатори як із спільними анодами, так і зі спільними катодами (при цьому спільні аноди з'єднуються з +Uдж , а спільні катоди зі спільним проводом).

Слід зазначити, що максимальний вихідний струм цього типу дешифраторів обмежений величинами – 2... +3 мА, тому без вихідних підсилювачів до них можливо підключати тільки малопотужні цифрові індикатори.

Як індикатор оберемо схему КЛЦ201А – це однорозрядний індикатор з висотою цифри 18 мм з семи сегментів (Рис. 2. 3. 2). Виготовляється на основі планарних структур галій-фосфор-миш'як. Випускаються в пластмасовому корпусі. Маса не більше 10 г. Колір яким він світиться є червоний. Сила світла одного сегмента 2 мкд, постійна пряма напруга – 4 В. Такий індикатор нам підходить і за розміром цифри, і за внутрішніми характеристиками.

 

Рис. 2. 3. 2 – Індикатор КЛЦ201А

 

 

Для розрахунку вузла індикації використаємо один світловипромінюючий діод (Рис. 3.1).

 

Рис. 3.1 – Світловипромінюючий діод. Еквівалентна схема підключення світлодіода до вихода логічного елемента І-НЕ.

 

Таблиця 3.1

Параметри мікросхеми К555ТР2 і світлодіода КЛЦ201А 

К555ИЕ2КЛЦ201А

Напруга живлення

Uж = +5 ВСила світла:

Iv≥ 2 мкд

Вихідна напруга низького рівня-

U°вих≤ 0,4 ВПостійна пряма напруга:

Uпр ≤ 4