Разработка функциональной схемы устройства индикации

4. Разработка функциональной схемы устройства индикации

Рис.18. Функциональная схема устройства индикации.

По заданию необходимо спроектировать схему устройства индикации  частоты f_у на основе семисегментных световых индикаторов. Сигнал f_у поступает на счетчик, который считает импульсы в течение 1 с и выдает цифровой код в двоично-десятичном виде. Далее число поступает на регистр, который его запоминает и выдает на индикатор. Так как импульсы считаются в течение 1 с, то отображаемое число и будет значением частоты f_у.

4.1. Выбор элементной базы устройства индикации.

Счетчики.

Рис.19. Схема 12-ти разрядного счетчика.

          Микросхема К155ИЕ2 ­­­– это четырехразрядный двоично-десятичный счетчик. Цоколевка и условное обозначение приведены на рис.20.

Рис.20. Цоколевка и условное обозначение микросхемы К155ИЕ2.

Таблица состояний счетчика ИЕ2.

Входы сброса и установки				Выходы
R1	R2	S1	S2	Q0	Q1	Q2	Q3
1	1	0	×	0	0	0	0
1	1	×	0	0	0	0	0
×	×	1	1	1	0	0	1
0	×	0	×	счет
×	0	×	0	счет
0	×	×	0	счет
×	0	1	×	счет

Регистры.

          В качестве регистров памяти используем микросхему К155ИР19. Микросхема ИР19 представляет собой четырехразрядный параллельный регистр с D-триггерами и буферными входами разрешения записи данных IE. При сигнале низкого уровня на входе EI и при поступлении на вход С фронта сигнала триггер принимает данные на входы D_i и выдает их на выходы Q_i. При положительном сигнале на входе EI триггер переходит в состояние хранения. Цоколевка и условное обозначение регистра приведены на рис.21.

Рис.21. Условное обозначение и цоколевка микросхемы К155ИР19.

Генератор тактовых импульсов.

Генератор тактовых импульсов выполним на специализированной микросхеме К176ИЕ5, которая представляет собой практически готовый генератор с выходом 1024 Гц, 2 Гц, 1 Гц, 1/60 Гц. Мы используем данную микросхему, так как нам необходима частота 1 Гц, а выполнить такой генератор на обычных микросхемах достаточно сложно.

Рис.22. Схема ГТИ.

Цифровой индикатор.

На основе микросхемы К514ИД1 выбираем преобразователь двоично-десятичного кода в сегментный.

Номинальные параметры: 

Напряжение питания        U_пит = 5 В;

Ток потребления               I_пот = 50 мА.

Рис.23. Преобразователь двоично-десятичного кода в сегментный.

Таблица преобразования кодов

Слово на индикаторе	Код на входе преобразователя (D3D2D1D0)	Код на выходе преобразователя (АBCDEFG)
1	0001	0110000
2	0010	1101101
3	0011	1111001
4	0100	0110011
5	0101	1011011
6	0110	1011111
7	0111	1110000
8	1000	1111111
9	1001	1111011
0	0000	1111110
-	1110	0000001
Ничего не высвечивается	1111	0000000

Рис.24. Цифровой индикатор.

 На рис.24 изображён цифровой индикатор  на светодиодах АЛС 324 А.

Параметры индикатора:

Постоянное прямое напряжение      U_пр = 3,6 В

Постоянный прямой ток                   I_пр = 20 мА.

Мощность рассеяния                         P_рас = 720 мВт.

4.2. Разработка принципиальной схемы устройства индикации.

Рис.25. Принципиальная схема устройства индикации.

При высоком уровне тактового импульса ГТИ счетчики производят подсчет импульсов f_у. При переходе сигнала с «1» на «0» регистры запоминают значения соответствующих счетчиков. При нулевом уровне тактового импульса счетчики обнуляются, а регистры находятся в состоянии хранения. Далее цифровой код передается на преобразователь двоично-десятичного кода в семисегментный, а далее – на семисегментный световой индикатор. Так как частота ГТИ составляет 1 Гц, то информация, отображаемая на индикаторах будет обновляться каждые 2 с. Для уменьшения времени обновления информации требуется увеличить частоту ГТИ, что приведет к уменьшению числа посчитываемых импульсов f_у за один такт, а, следовательно, к уменьшению точности измерения.