CMOS FREKVENSRÄKARE: 3 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:35

Detta är en guide med inkluderade PDF -filer och foton på hur jag utformade min egen frekvensräknare för skojs skull utan diskret logik. Jag kommer inte att gå in i detalj på hur jag gjorde kretsarna eller hur man kopplar den, men scheman är gjorda i KICAD som är gratis programvara som låter dig göra dina projekt på en PCB av professionell kvalitet. gärna kopiera eller använd denna information som referensguide. detta är en bra inlärningsövning, jag tyckte att det var en spännande resa och absolut ont i huvudet samtidigt men detta projekt använder många färdigheter som lärt sig i en grundläggande digital designkurs. detta kan förmodligen allt göras med en mikrokontroller och några externa delar. men vad är det roliga i det haha!

Steg 1: Designa en frekvensräknare med diskreta CMOS -logikchips

Så som en introduktion har jag designat, kopplat och testat denna krets. Jag gjorde det mesta av arbetet i NI multisim och använde simuleringarna för att designa de flesta modulerna. efter att ha testat i multisim konstruerade jag sedan testkretsen i bitar på ett brödbräda, detta var för att vara säker på att varje del fungerade korrekt, det här var en riktig huvudvärk och det tog mig nästan en vecka att få igång den första kompletta versionen. I nästa steg kommer jag att inkludera BOM (materialförteckning) och ett blockschema över konstruktionen och sedan gå in på detaljer om hur den sattes ihop. Jag använde inga scheman för att göra detta, jag läste helt enkelt databladet för chipset och körde simuleringar och testade varje chip för att de skulle fungera korrekt. Detta projekt har fyra huvudbegrepp som alla är sammanbundna i den slutliga monteringen som kommer att beskrivas i blockdiagrammen. Jag använde dessa block för att beskriva hur det hela skulle organiseras och utformas.

1. Tidsmodul En Pierce-oscillatorkrets med en xtal (kristall) som oscillerar vid 37.788 kHz matas in i en CD4060B (14-stegs rippelbärande binär räknare och frekvensdelare), detta resulterar i en 2Hz signal. Den signalen skickas sedan till en JK flip -flop konfigurerad för växlingsläge. Detta kommer att reducera det till hälften till en 1Hz kvadratvåg. signalen sänds sedan till ännu en JK flip flop och delas ner till 0,5 Hz (1 sekund på 1 sekund av). detta kommer att vara den exakta tidsbasen för att ställa in vår aktiveringsklocka för att "skära" ett sekundprov av den inkommande frekvensen. Detta är i huvudsak en bit pulser som måste räknas under en sekund.
2. Synkron decenniumräknare Det är två huvudbegrepp för att förstå hur den inkommande frekvensen räknas. Den inkommande signalen måste vara en kvadratisk våg och även kompatibel med chipsens logiska nivå. Jag använde en funktionsgenerator på min labbbänk men en kan konstrueras med en 555 -timer och en JK- eller D -flip -flop konfigurerad som en frekvensdelare. det andra konceptet använder 0,5 Hz -signalen för att göra det möjligt för den uppmätta pulsen att lämna en OCH -grind i intervaller på en sekund. och blockerar det när det blir logiskt LÅGT. denna puls lämnar OCH -grinden och går in i decennieräknarna vid den parallella klockan. räknarna fungerar som synkronräknare och använder utför och i funktioner som beskrivs i databladet för CD4029.
3. Återställ Kretsen måste återställas varannan sekund för att prova frekvensen och inte få en sammansatt avläsning på displayen. vi vill att den ska återställa räknarna till noll innan nästa segment kommer in, eller det kommer att lägga till det tidigare värdet. vilket inte är så intressant! vi gör detta Genom att använda D flip -flop trådbunden för att mata tillbaka och vi klockar in 0,5 Hz -signalen i klockan som läggs ut i de förinställda aktiveringspinnarna på decennieräknare. detta sätter alla räknare till noll i två sekunder och går sedan högt i 2 sekunder. enkelt men effektivt inte detta kan också göras med en JK flip flop men jag gillar att visa två sätt att göra samma sak. Det här är allt för skojs skull och självinlärning, så avvik gärna!
4. LED -SEGMENT Den bästa delen sparas till slutet! de klassiska 7 -segmentskärmarna och drivrutinschipsen rekommenderar jag starkt att utforma detta kring databladet för 7 -segmentskärmen och drivrutinschipet. Du måste vara mycket uppmärksam på skillnaden mellan vanlig katod eller anod. chipet jag använde måste vara högt eller lågt beroende på de lysdioder du väljer att använda och som god praxis används 220 ohm motstånd för att begränsa strömmen, det finns viss flexibilitet, det är alltid bäst att hänvisa till databladet, ingen är verkligen det smarta svaren ligger alla i databladet. När du är osäker läs den så mycket du kan.

Steg 2: Block Diagram

Denna nästa del är bara en bild av blockdiagrammet. Det är en bra idé att titta på detta när du designar något för att skära problemet i bitar.

Steg 3: Tidsbas och scheman

o-omfånget visar hur utmatningen ska se ut jämfört med tidsbasen.

Denna krets använder cd 4060 -kabeln som visas på bilden, se PDF -filen för fullständig bild

Chips använder i denna krets är

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohm RESISTORER
• 3 X 7 SEGEMNT LED -DISPLAYER
• 37.788 KHZ CRYSTAL
• 330K OHM -RESISTOR
• 15M OHM RESISTOR
• 18x 10K 8 PIN RESITOR NÄTVERK (REKOMMENDERAT)
• MASSOR AV KOPPLINGstrådar om du använder ett brödbräda
• Många brödbrädor

REKOMMENDERAD UTRUSTNING

• BÄNKSTRÖM
• O-SCOPE
• FUNKTIONSGENERATOR
• MULTIMETER
• TÅNG

REKOMMENDERAD DESIGNPROGRAMVARA

• KICAD
• NImultisim