COMPTADOR DE FREQÜÈNCIA CMOS: 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Aquesta és una guia amb PDF i fotos incloses de com vaig dissenyar el meu propi comptador de freqüències per divertir-me amb una lògica discreta. No entraré en detalls detallats sobre com vaig fabricar els senglars del circuit ni com connectar-los, però els esquemes es fan a KICAD, que és un programari lliure que us permet fer els vostres projectes en un PCB de qualitat professional. no dubteu a copiar o utilitzar aquesta informació com a guia de referència. Aquest és un bon exercici d'aprenentatge, he trobat que era un viatge emocionant i un mal de cap absolut al mateix temps, però aquest projecte utilitza moltes habilitats apreses en un curs bàsic de disseny digital. probablement, tot això es podria fer amb un microcontrolador i una part externa. però quina diversió hi hahaha!

Pas 1: dissenyar un comptador de freqüències mitjançant xips lògics CMOS discrets

Així doncs, com a introducció, vaig dissenyar, connectar i provar aquest circuit. Vaig fer la major part del treball a NI multisim i vaig utilitzar les simulacions per dissenyar la majoria dels mòduls. després de provar-ho en multisim, vaig construir el circuit de prova a trossos sobre una placa de pa, per estar segur de que cada part funcionava correctament, era un autèntic mal de cap i vaig trigar gairebé una setmana a executar la primera versió completa. Al següent pas inclouré la llista de materials (llista de materials) i un diagrama de blocs del disseny i, a continuació, detallaré com es va ajuntar. No he utilitzat cap esquema per fer això, simplement he llegit els fulls de dades dels chipsets i he realitzat simulacions i he provat cada xip per al seu bon funcionament. Aquest projecte inclou 4 conceptes principals que estan tots units en l'assemblea final que es descriuran als diagrames de blocs. He utilitzat aquests blocs per descriure com s’organitzaria i dissenyà tot.

1. Un circuit oscil·lador Pierce amb un xtal (cristall) oscil·lant a 37.788 kHz s’introdueix en un CD4060B (comptador binari i divisor de freqüència de 14 etapes), cosa que provoca un senyal de 2Hz. Aquest senyal s'envia a un xanclet JK configurat per al mode de commutació. Això el reduirà per la meitat a una ona quadrada d'1 Hz. el senyal s'envia a un altre xanclet JK i es divideix a 0,5Hz (1 segon en 1 segon apagat). aquesta serà la base de temps precisa per configurar el nostre rellotge d'activació per tal de "tallar" una mostra d'un segon de la freqüència d'entrada. Es tracta essencialment d’una llesca de polsos que s’ha de comptar durant una durada d’un segon.
2. Comptador de dècades síncrons Són dos conceptes principals per entendre sobre com es compta la freqüència d'entrada. El senyal entrant ha de ser una ona quadrada i també compatible amb el nivell lògic dels xips. He utilitzat un generador de funcions al banc de laboratori, però es pot construir amb un temporitzador 555 i un xanclet JK o D configurat com a divisor de freqüència. el segon concepte utilitza el senyal de 0,5 Hz per permetre que el pols mesurat surti d’una porta AND durant intervals d’un segon. i bloquejar-lo quan es fa lògic BAIX. aquest pols surt de la porta AND i entra als comptadors de la dècada al rellotge paral·lel. els comptadors funcionen com a comptadors síncrons i utilitzen les funcions de realització i en funcions descrites al full de dades del CD4029.
3. Restabliment El circuit ha de restablir-se cada 2 segons per provar la freqüència i no obtenir una lectura composta a la pantalla. volem que es restableixin els comptadors a zero abans que entri el següent segment o s’afegirà al valor anterior. cosa que no és tan interessant! ho fem mitjançant l'ús de xancletes D cablejades per retroalimentar i comptabilitzem el senyal de 0,5 Hz al rellotge que es posa als pins d'habilitació del conjunt pre dels comptadors de la dècada. això posa tots els comptadors a zero durant dos segons i després augmenta durant 2 segons. senzill però eficaç, això també es podria fer amb un xanclet JK, però m'agrada mostrar dues maneres de fer el mateix. Això és tot per divertir-se i aprendre per si mateix, així que no dubteu a desviar-vos.
4. SEGMENTS LED La millor part es guarda per al final. les pantalles del segment Classic 7 i els xips del controlador. Us recomano dissenyar-los al voltant del full de dades de la pantalla del segment 7 i del xip del controlador. Haureu de prestar molta atenció a la diferència entre càtode o ànode comú. el xip que he utilitzat haurà de ser alt o baix segons els LEDs que trieu utilitzar i, com a bona pràctica, s’utilitzen resistors de 220 ohm per limitar el corrent, hi ha certa flexibilitat, sempre és millor fer referència a la fitxa tècnica. intel·ligentment, totes les respostes es troben al full de dades. En cas de dubte, llegiu-lo tant com pugueu.

Pas 2: diagrama de blocs

Aquesta següent part és només una imatge del diagrama de blocs. És una bona idea tenir-ho en compte quan estigueu dissenyant alguna cosa per reduir el problema a trossos.

Pas 3: base de temps i esquemes

l’o-scope mostra l’aspecte de la sortida en comparació amb la base de temps.

Aquest circuit utilitza el cd 4060 connectat com es mostra a la imatge. Consulteu el PDF per obtenir una imatge completa

els xips que s’utilitzen en aquest circuit són

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• RESISTÈNCIES DE 21 X 220 ohms
• PANTALLES LED DE 3 X 7 SEGEMNT
• 37.788 KHZ CRISTALL
• RESISTÈNCIA OHM 330K
• 15M OHM RESISTOR
• XARXA RESITOR 18x 10K 8 PIN (RECOMANAT)
• MOLTS FILS DE CONNECCIÓ EN CAS D'UTILITZAR UNA TAULA DE PA
• MOLTES TAULES DE PA

EQUIPAMENT RECOMANAT

• ALIMENTACIÓ D'ALIMENTACIÓ DEL BANC
• O-ÀMBIT
• GENERADOR DE FUNCIONS
• MULTI-METRE
• ALICATES

PROGRAMARI DE DISSENY RECOMANAT

• KICAD
• NImultisim