מונה תדירות CMOS: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

זהו מדריך הכולל מסמכי PDF ותמונות של איך עיצבתי מונה תדרים משלי בכיף מתוך היגיון נפרד. אני לא אפרט על האופן שבו עשיתי את חזירי המעגל או כיצד לחבר אותו, אך הסכימות נעשות ב- KICAD שהיא תוכנה חינמית המאפשרת לך לבצע את הפרוייקטים שלך במחשב PCB ברמה מקצועית. אל תהסס להעתיק או להשתמש במידע זה כמדריך עזר. זהו תרגיל למידה טוב, מצאתי שזהו מסע מרגש וכאבי ראש מוחלטים בו זמנית אך פרויקט זה מנצל כישורים רבים הנלמדים בקורס עיצוב דיגיטלי בסיסי. כנראה שכל זה יכול להיעשות באמצעות בקר מיקרו אחד וכמה חלקים חיצוניים. אבל מה הכיף בזה חחח!

שלב 1: עיצוב מונה תדרים באמצעות שבבי לוגיקה נפרדים של CMOS

אז כמבוא, עיצבתי, חיווטתי ובדקתי את המעגל הזה. את רוב העבודה עשיתי ב- NI multisim והשתמשתי בסימולציות לעיצוב רוב המודולים. לאחר בדיקה במולטי סים, בניתי את מעגל הבדיקה בחתיכות על לוח לחם, זה היה כדי להיות בטוח שכל חלק עובד כמו שצריך, זה היה כאב ראש אמיתי ולקח לי כמעט שבוע להפעיל את הגרסה המלאה הראשונה. בשלב הבא אכלול את BOM (שטר החומרים) ותרשים בלוקים של העיצוב ולאחר מכן אפרט על אופן חיבורו. לא השתמשתי בשום סכמה כדי לעשות זאת, פשוט קראתי את דפי הנתונים של ערכות השבבים והרצתי סימולציות ובדקתי כל שבב לתפקוד תקין. פרויקט זה כולל 4 מושגים עיקריים שכולם קשורים יחד בהרכבה הסופית שיפורטו בתרשימי הבלוקים. השתמשתי בלוקים אלה כדי לתאר כיצד הכל יתארגן ויעוצב.

1. מודול תזמון מעגל מתנד פירס עם תנודה xtal (קריסטל) ב 37.788 קילוהרץ מוזרם לתוך CD4060B (אדוות 14 שלבים לשאת מונה בינארי ומפריד תדרים), התוצאה היא אות של 2 הרץ. אות זה נשלח לאחר מכן לכפכף JK המוגדר למצב החלפה. זה יקטין אותו בחצי לגל מרובע של 1 הרץ. אז האות נשלח לעוד כפכף JK ומחולק עד 0.5Hz (שנייה אחת על שנייה אחת). זה יהיה בסיס הזמן המדויק להגדרת שעון ההפעלה שלנו על מנת "לחתוך" דגימה של שנייה אחת מהתדר הנכנס. זו בעצם פרוסת פולסים שצריך לספור למשך שנייה אחת.
2. מונה עשור סינכרוני אלה שני מושגים עיקריים שיש להבין כיצד נמדדים התדרים הנכנסים. האות הנכנס צריך להיות גל מרובע, וגם תואם את רמת הלוגיקה של השבבים. השתמשתי בגנרטור פונקציות על ספסל המעבדה שלי אך ניתן לבנות אותו עם טיימר 555 וכפכף JK או D המוגדר כמפריד תדרים. הרעיון השני משתמש באות 0.5Hz כדי לאפשר לדופק הנמדד לצאת משער AND למשך מרווחי שנייה אחת. וחסימתו כשהיא הולכת להיגיון נמוך. דופק זה יוצא משער AND ונכנס למוני העשור בשעון המקביל. המונים מתפקדים כמונים סינכרוניים ומשתמשים בפעולות הביצוע ובפונקציות המתוארות בגיליון הנתונים של ה- CD4029.
3. איפוס המעגל צריך להתאפס כל 2 שניות כדי לדגום את התדירות ולא לקבל קריאה מורכבת בתצוגה. אנחנו רוצים שזה יאפס את המונים לאפס לפני שהפרוסה הבאה תיכנס או שהיא תוסיף לערך הקודם. וזה לא כל כך מעניין! אנו עושים זאת על ידי שימוש בכפכף D לחיבור ניווט ואנו מציירים את האות של 0.5 הרץ לתוך השעון שמוצג לתוך סיכות ההפעלה המוגדרות מראש של מוני העשור. זה מגדיר את כל המונים לאפס למשך שתי שניות ואז עולה גבוה למשך 2 שניות. פשוט אך יעיל לא ניתן היה לעשות זאת גם עם כפכף JK אבל אני אוהב להראות שתי דרכים לעשות את אותו הדבר. כל זה בשביל הכיף ולמידה עצמית אז אל תהסס לסטות!
4. קטעי LED החלק הטוב ביותר נשמר לסוף! את תצוגות הקטע הקלאסי 7 ואת שבבי הנהג אני ממליץ בחום לעצב זאת סביב גליון הנתונים של תצוגת 7 הקטע ושבב הנהג. יהיה עליך לשים לב היטב להבדל בין קתודה נפוצה או אנודה. השבב בו השתמשתי יצטרך להיות גבוה או נמוך בהתאם לנוריות שבחרת להשתמש בו וכפי שיטות עבודה טובות משמשים נגדים של 220 אוהם להגבלת הזרם, יש גמישות מסוימת תמיד עדיף להתייחס לדף הנתונים אף אחד אינו התשובות חכמות כולן נמצאות בגיליון הנתונים. במקרה של ספק תקרא אותו כמה שאתה יכול.

שלב 2: חסום תרשים

החלק הבא הוא רק ויזואלי של תרשים הבלוק. זה רעיון טוב להסתכל על זה כאשר אתה מתכנן משהו לחתוך את הבעיה לחתיכות.

שלב 3: בסיס הזמן ותרשימים

o-scope מראה כיצד התפוקה אמורה להיראות לעומת בסיס הזמן.

מעגל זה משתמש בתקליטור 4060 המחובר כפי שמוצג בתמונה עיין בקובץ ה- PDF לתמונה מלאה

השימוש בצ'יפס במעגל זה

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 x 220 אוהם נגדים
• 3 X 7 תצוגות LED SEGEMNT
• 37.788 קריסטל KHZ
• מגן אחסון 330K
• עמיד למים 15 מ '
• 18X 10K 8 PIN RESITOR NETWORK (מומלץ)
• הרבה חוטי חיבור אם משתמשים בלוח לחם
• לוחות לחם רבים

ציוד מומלץ

• ספק כוח הספסל
• O-SCOPE
• מחולל פונקציות
• רב מטר
• צְבָת

תוכנת עיצוב מומלצת

• KICAD
• NImultisim