CMOS FREKVENS TÆLLER: 3 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Dette er en vejledning med inkluderede PDF'er og fotos af, hvordan jeg designede min egen frekvensmåler til sjov ud af diskret logik. Jeg vil ikke gå i detaljer med, hvordan jeg lavede kredsløbssvinene, eller hvordan man kabler det, men skemaerne er lavet i KICAD, som er gratis software, der giver dig mulighed for at lave dine projekter på en PCB af professionel kvalitet. du er velkommen til at kopiere eller bruge disse oplysninger som en referencevejledning. dette er en god læringsøvelse, jeg syntes det var en spændende rejse og absolut ondt i hovedet på samme tid, men dette projekt udnytter mange færdigheder, der er lært i et grundlæggende digitalt designkursus. dette kunne sandsynligvis alle gøres med en mikrokontroller og et par eksterne dele. men hvad er det sjove i det haha!

Trin 1: Design af en frekvensmåler ved hjælp af diskrete CMOS -logikchips

Så som en introduktion har jeg designet, kablet og testet dette kredsløb. Jeg lavede det meste af arbejdet i NI multisim og brugte simuleringerne til at designe de fleste moduler. efter at have testet i multisim, konstruerede jeg derefter testkredsløbet i stykker på et brødbræt, dette var for at være sikker på, at hver del fungerede korrekt, dette var en rigtig hovedpine og tog mig næsten en uge at få den første komplette version til at køre. I det næste trin vil jeg inkludere styklisten (stykliste) og et blokdiagram over designet og derefter gå i detaljer om, hvordan det blev sat sammen. Jeg brugte ikke nogen skemaer til at lave dette, jeg læste bare databladene for chipsætene og kørte simuleringer og testede hver chip for den korrekte funktion. Dette projekt indeholder 4 hovedkoncepter, der alle er bundet sammen i den endelige samling, der vil blive skitseret i blokdiagrammerne. Jeg brugte disse blokke til at beskrive, hvordan det hele skulle organiseres og designes.

1. Timemodul Et Pierce-oscillatorkredsløb med et xtal (krystal), der oscillerer ved 37.788 kHz, føres ind i en CD4060B (14-trins bølget bære-binær tæller og frekvensdeler), hvilket resulterer i et 2Hz signal. Dette signal sendes derefter til en JK flip -flop, der er konfigureret til skiftemodus. Dette reducerer det i halve til en 1Hz firkantbølge. signalet sendes derefter til endnu en JK flip flop og deles ned til 0,5 Hz (1 sekund ved 1 sekund fra). dette vil være det nøjagtige tidsgrundlag for opsætning af vores aktiveringsur for at "skære" en prøve på et sekund af den indgående frekvens. Dette er i det væsentlige et stykke pulser, der skal tælles i et sekund.
2. Synkron tiårstæller Der er to hovedbegreber at forstå, hvordan den indgående frekvens tælles. Det indgående signal skal være en firkantet bølge og også kompatibelt med chipsets logiske niveau. Jeg brugte en funktionsgenerator på min laboratoriebænk, men den kan konstrueres med en 555 timer og en JK eller D flip -flop konfigureret som en frekvensdeler. det andet koncept bruger 0,5 Hz -signalet til at gøre det muligt for den målte puls at forlade en AND -port i intervaller på et sekund. og blokerer det, når det går logisk lavt. denne puls forlader AND -porten og går ind i tiårstællerne ved det parallelle ur. tællerne fungerer som synkrone tællere og bruger udførelses- og funktionerne beskrevet i databladet til CD4029.
3. Nulstil Kredsløbet skal nulstilles hvert andet sekund for at prøve frekvensen og ikke få en sammensat læsning på displayet. vi vil have det til at nulstille tællerne til nul, før det næste stykke kommer ind, eller det tilføjer til den tidligere værdi. hvilket ikke er så interessant! vi gør dette Ved at bruge D flip -flop, der er kablet til at feed back, og vi slår 0,5 Hz -signalet ind i uret, som er sat ud i de forudindstillede aktiveringsnåle til tiårstællerne. dette sætter alle tællere til nul i to sekunder og går derefter højt i 2 sekunder. enkelt, men effektivt ikke dette kunne også gøres med en JK flip flop, men jeg kan godt lide at vise to måder at gøre det samme på. Dette er alt for sjov og selvlæring, så du er velkommen til at afvige!
4. LED -SEGMENTER Den bedste del gemmes til sidst! de klassiske 7 -segmentdisplays og driverchipsne. Jeg anbefaler stærkt at designe dette omkring databladet for 7 -segmentdisplayet og driverchippen. Du bliver nødt til at være meget opmærksom på forskellen mellem almindelig katode eller anode. den chip, jeg brugte, skal være høj eller lav afhængigt af de lysdioder, du vælger at bruge, og som god praksis bruges 220 ohm modstande til at begrænse strømmen, der er en vis fleksibilitet. Det er altid bedst at henvise til databladet, ingen er virkelig det smart svarene ligger alle i databladet. Når du er i tvivl, læs det så meget som du kan.

Trin 2: Blokdiagram

Denne næste del er blot en visuel af blokdiagrammet. Det er en god idé at se på dette, når du designer noget til at skære problemet i stykker.

Trin 3: Tidsbase og skemaer

o-omfanget viser, hvordan output skal se ud i forhold til tidsbasen.

Dette kredsløb bruger cd 4060 kablet op som vist på billedet, se PDF'en for fuldt billede

chips bruger i dette kredsløb er

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohm MODSTANDE
• 3 X 7 SEGEMNT LED DISPLAYS
• 37.788 KHZ KRYSTAL
• 330K OHM MODSTAND
• 15M OHM MODSTAND
• 18x 10K 8 PIN RESITOR NETVÆRK (ANBEFALET)
• Masser af tilslutningstråde, hvis du bruger et brødbræt
• MANGE BRØDBRÆDE

ANBEFALET UDSTYR

• BÆNK STRØMFORSYNING
• O-OMFANG
• FUNKTIONSGENERATOR
• MULTI-METER
• TANG

ANBEFALET DESIGN SOFTWARE

• KICAD
• NImultisim