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

В моїй роботі використаний лічильник імпульсів транзисторно-транзисторної логіки із структурами Шотки (ТТЛШ). Основну логічну операцію в елементі ТТЛШ виконує багатоемітерний транзистор, а саме мікросхема К555ИЕ2. Це 4-розрядний двійково-десятковий лічильник, що складається з чотирьох комбінованих тригерів типу JK. Перший тригер може працювати самостійно і утворює дільника вхідної послідовності імпульсів з коефіцієнтом ділення Кд = 2. Тактовий вхід першого тригера СО (вивід 14) інверсний динамічний, тому перемикання тригера відбувається спадом вхідного імпульсу, а вихід QO – вивід 12. Інші три тригери утворюють синхронного дільника на п'ять (Кд=5). Тактові входи С1 інверсні динамічні, управляються синхронно спадом вхідного імпульсу.

Лічильник має два входи R для синхронного спаду (обнуління), це виводи 2 і 3, а також два синхронних входи попередньої установки двійкового коду (1001 = 9), виводи 6 і 7. Входи R і S з логікою 2І-НЕ на вході. Входи синхронного спаду R1 і R2 забороняють дію імпульсів по всім тактовим входам і виходам попередньої установки. Імпульс, поданий на вхід R, виконує скидання даних по всім тригерам одночасно. Подача напруги на входи S1 і S2 забороняє проходження тактових сигналів, а також сигналів від входів R1 и R2 на лічильник. На виходах встановлюється код 1001=9. Так як вихід першого тригера внутрішньо не з'єднаний з наступними трьома тригерами, то можливі три незалежниі режми роботи.

В моєму випадку необхідно використання ИЕ2 як двійково-десяткового лічильника зі значенням двійкових розрядів 8-4-2-1. В цьому випадку необхідно вивід 12 (вихід першого тригера) з'єднати з виводом 1 (тактовим входом трьох тригерів) зовнішнім перемикачем. Вхідна послідовність імпульсів подається на тактовий вхід першого тригера (вивід 14). Часові діаграми його роботи зображені на Рис. 4. 2.

 

Рис. 4.2 – Часові діаграми роботи двійково-десяткового лічильника типу ИЕ2

 

Режим роботи ИЕ2 можна прослідкувати в таблиці станів (табл. 4. 2. 1) – це скидання даних в нуль, установка попереднього коду 1001 = 9 і підрахунок.

 

Таблица 4. 2. 1 – Стани лічильника ИЕ2

 

Входи обнуління та устаноки

Виходи

 R1R2S1S2Q0рQ1РQ2РQ3Р

110X0000

11X00000

XX111001

0X0XПідрахунок

X0X0Підрахунок

0XX0Підрахунок

X01XПідрахунок

 

Послідовність двійково-десяткового рахунку в лічильнику ИЕ2 див. Табл. 4. 2. 2

 

Таблиця 4.2.2 – Послідовність підрахунку імпульсів в лічильнику.

Кількість імпульсівВиходи лічильника

Q3РQ2РQ1РQ0р

00000

10001

20010

30011

40100

50101

60110

70111

81000

91001

100000

110001

120010

 

 

Вузол індикації в моїй роботі складається з чотирьох частин, кожна з яких складається з дешифратора та цифро-буквеного індикатора з'єднаних між собою послідовно. 

Плоскі світловипромінюючі діоди конструктивного досить прості і мають велику робочу поверхню. Проте ефективність їх на порядок нижча ефективності півсферичних. пояснюється це тим, що в плоских світловипромінюючих діодах велика частина внутрішніх променів, що виходять із зони p, - n –переходу, падає на випромінюючу поверхню під кутом, що перевищує критичний, при якому відбувається повне внутрішнє відображення. СВД в основному застосовуються як елементи індикації включення, готовності апаратури до роботи, наявності напруги живлення у блоці, аварійної ситуації і інших станів.

Основними параметрами промислових СВД є:

Сила світла – випромінюваний діодом світловий потік, що доводиться на одиницю тілесного кута в напрямі, перпендикулярному площині випромінюючого кристала. Вказується при заданому значенні прямого струму і вимірюється в канделах. 

Пряма напруга – падіння напруги на світлодіоді при протіканні через нього номінального прямого струму. 

Максимально допустимий прямий струм – максимальне значення прямого струму, яке заборонено перевищувати.

Яскравість – величина, рівна відношенню сили світла до площі поверхні, що світиться. Вимірюється в канделах на квадратний метр при заданому значенні прямого струму через діод. 

Номінальний прямий струм – це рекомендоване значення величини прямого струму при нормальній експлуатації. 

Довжина хвилі світлового випромінювання – відповідає максимальній спектральній характеристиці випромінювання.

Основні параметри світлодіодів залежать від навколишньої температури. Зі збільшенням температури яскравість (сила світла), а також падіння напруги на діоді зменшується. Залежність яскравості від навколишньої температури. Зі збільшенням температури яскравість (сила світла), а також падіння напруги на діоді зменшується. Залежність яскравості від температури практично лінійна, в інтервалі робочої температури може змінюватися 2-3 рази. Для формування того або іншого знаку треба на відповідні елементи подати ті, що живлять напругу. Існує два способи елементів з'єднання індикаторів. У простому випадку підкладка використовується як загальний електрод для усіх СВД, а другі їх електроди мають індивідуальні виводи. Число зовнішніх виводів в цьому випадку робить на одиницю більше число СВД. Подаючи від схеми управління індикатором напруги на того, що відповідає з виводом, можна вирахувати необхідну смужку або точковий елемент, з яких складаються потрібна буква або цифра. Інший спосіб включення індикаторів називається    x-y-з'єднання окремі діоди індикатори електрично-ізольовані один від одного. Усі катоди діодів, розташованих в одному рядку (вісь x), сполучені між собою і утворюють один вивід. Усі аноди СВД, розташованих в одному стовпці (осі у), сполучені між содою і також мають один загальний вивід.

Дешифратор мікросхема К176 ИД2 – 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.

Призначення виводів: D0 – D3 – інформаційні входи; Г – вхід гасіння; А, В, З, D, E, F, G – виходи, що підключаються до сегментних індикаторів; 16 – Uж; 8 – загальний. Дешифрування вхідних сигналів відбувається при встановленні високого логічного рівня на вході Г. При цьому вхідній інформації (на виводах D3, D2, D1, D0) 0000 відповідатиме вихідна (на виводах A, B, C, D, E, F, G) 0000001, що обумовлює збудження на індикаторі символу. Сигнал низького логічного рівня, Г (гасіння), що поступає на вхід, переводить усі виходи дешифратора в стани логічних нулів (незалежно від вхідної інформації), при цьому жоден сегмент індикатора не збуджується.

 

 

Спочатку живлення подається на блок СТ 2/10, після виконання цієї дії усі тригери лічильника встановлюються в нульовий стан шляхом натиснення кнопки Кн2. При кожному натисненні на кнопку Кн1 генератор одиночних імпульсів ГОІ виробляє поодинокий імпульс, який поступає на вузол лічильників імпульсів (ВЛІ). 

Послідовно сполучені лічильник одиниць, лічильник десятків, лічильник сотень і лічильник тисяч (ЛОІ, ЛДІ, ЛСІ і ЛТІ відповідно) підраховують кількість одиничних імпульсів, які поступають на їх вхід. 

Вузол індикації (ВІНД) забезпечує індикацію поточного коду вузла ВЛІ на ЦБІ на основі свіловипромінюючих діодах. Світлові діоди виводять інформацію.

 

 

Під час виконання даної курсової роботи було розроблено цифровий блок з оптоелектронними елементами, а саме блок з генератором одиночних імпульсів, двійково-десятковим лічильником і вузлом індикації на цифробуквених індикаторах (ЦБІ). Були побудовані спрощена структурна і принципова схеми двійково-десяткового лічильника одиночних імпульсів, розроблені і описані основні вузли, які входять до складу блоку. 

Було обрано інтегральна схему 1533 ТР2 як основний елемент генератора, за обрахованими показниками вона була кращою. В ході роботи були проведені розрахунки порівняльних характеристик різних мікросхем. Також був проведений розрахунок схеми індикації. Для власне цифрового блоку  за узагальненим критерієм порівняння середньої роботи перемикання, було обрано, як найкращу, мікросхему К555 ИЕ2. Для вузла індикації було обрано – К176 ИД2 (дешифратор) і схему КЛЦ201А – це однорозрядний індикатор. 

 

 

Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А., Шалимо В.В. Цифровые интегральные микросхемы: Справ. – Минск: “Беларусь”, 1991.

Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справ. – М. “Энергоатомиздат”, 1989.

Резисторы: (справочник) / Ю. Н. Андреев, А. И. Антонян, Д. М. Иванов и др.; Под ред. И. И. Четверткова. – М.: Энергоиздат, 1981. – 352 с., ил.

Усатенко С.Т. и др.. Графическое изображение электрорадиосхем. – К.: «Техніка», 1986.