CMOS FREKANS SAYACI: 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Bu, ayrık mantıktan eğlence için kendi Frekans sayacımı nasıl tasarladığımın dahil olduğu PDF'leri ve fotoğrafları içeren bir kılavuz. Devre kartlarının nasıl yapıldığına veya nasıl kablolanacağına dair tam ayrıntılara girmeyeceğim, ancak şemalar, projelerinizi profesyonel kalitede bir PCB üzerinde yapmanıza izin veren ücretsiz bir yazılım olan KICAD'de yapılmıştır. bu bilgileri bir başvuru kılavuzu olarak kopyalamaktan veya kullanmaktan çekinmeyin. Bu iyi bir öğrenme alıştırması, aynı zamanda hem heyecan verici bir yolculuk hem de mutlak baş ağrısı olduğunu buldum ama bu proje temel bir dijital tasarım kursunda öğrenilen birçok beceriyi kullanıyor. bu muhtemelen bir mikro kontrolör ve birkaç harici parça ile yapılabilir. ama bunun neresi eğlenceli haha!

Adım 1: Ayrık CMOS Mantık Yongalarını Kullanarak Frekans Sayacı Tasarlama

Giriş olarak, bu devreyi tasarladım, kabloladım ve test ettim. İşin çoğunu NI multisim'de yaptım ve modüllerin çoğunu tasarlamak için simülasyonları kullandım. multisim'de test ettikten sonra, test devresini parçalar halinde bir ekmek tahtası üzerine kurdum, bu her parçanın düzgün çalıştığından emin olmaktı, bu gerçekten baş ağrısıydı ve ilk tam sürümü çalıştırmam neredeyse bir haftamı aldı. Bir sonraki adımda BOM'u (Malzeme Listesi) ve tasarımın bir blok şemasını ekleyeceğim ve ardından nasıl bir araya getirildiğine dair ayrıntılara gireceğim. Bunu yapmak için herhangi bir şema kullanmadım, sadece yonga setleri için veri sayfalarını okudum ve simülasyonları çalıştırdım ve her bir yongayı uygun işlev için test ettim. Bu proje, blok şemalarda özetlenecek olan son montajda birbirine bağlı 4 ana konsepte sahiptir. Her şeyin nasıl organize edileceğini ve tasarlanacağını anlatmak için bu blokları kullandım.

1. Zamanlama modülü Bir xtal (kristal) 37.788 kHz'de salınan bir Delme osilatör devresi bir CD4060B'ye (14 aşamalı dalgalanma taşıma ikili sayıcı ve frekans bölücü) beslenir, bu 2 Hz'lik bir sinyalle sonuçlanır. Bu sinyal daha sonra geçiş modu için yapılandırılmış bir JK flip flop'a gönderilir. Bu, onu yarı yarıya 1Hz kare dalgaya indirecektir. sinyal daha sonra başka bir JK flip flop'a gönderilir ve 0,5 Hz'ye bölünür (1 saniyede 1 saniye). bu, gelen frekansın bir saniyelik bir örneğini "dilimlemek" için etkinleştirme saatimizi ayarlamak için kesin zaman tabanı olacaktır. Bu aslında bir saniyelik bir süre boyunca sayılması gereken bir darbe dilimidir.
2. Senkron onlu sayaç Gelen frekansın nasıl sayıldığını anlamak için iki ana kavramdır. Gelen sinyalin kare dalga olması ve ayrıca çiplerin mantık düzeyiyle uyumlu olması gerekir. Laboratuar tezgahımda bir fonksiyon üreteci kullandım, ancak bir 555 zamanlayıcı ve frekans bölücü olarak yapılandırılmış bir JK veya D flip flop ile oluşturulabilir. ikinci konsept, ölçülen darbenin bir saniye aralıklarla bir AND geçidinden çıkmasını sağlamak için 0,5 Hz sinyalini kullanır. ve mantık DÜŞÜK olduğunda bloke eder. bu darbe AND geçidinden çıkar ve paralel saatteki onlu sayaçlara girer. sayaçlar senkron sayaçlar olarak işlev görür ve CD4029'un veri sayfasında açıklanan yürütme ve işlevleri kullanır.
3. Sıfırla Devrenin frekansı örneklemek ve ekranda bileşik okuma almaması için her 2 saniyede bir sıfırlanması gerekir. bir sonraki dilim gelmeden önce sayaçları sıfırlamasını istiyoruz, yoksa önceki değere eklenir. ki bu o kadar da ilginç değil! Bunu, geri besleme için kablolu D flip flop kullanarak yapıyoruz ve 0,5 Hz sinyalini, onlu sayaçların Ön ayarlı etkinleştirme pinlerine yerleştirilen saate saatliyoruz. bu, tüm sayaçları iki saniye için sıfıra ayarlar ve ardından 2 saniye boyunca yükselir. basit ama etkili değil bu bir JK flip flop ile de yapılabilir ama ben aynı şeyi yapmanın iki yolunu göstermeyi seviyorum. Bunların hepsi eğlence ve kendi kendine öğrenme içindir, bu yüzden sapmaktan çekinmeyin!
4. LED SEGMENTLERİ En iyi kısım sona kaldı! Klasik 7 segmentli ekranlar ve sürücü yongaları Bunu, 7 segmentli ekranın ve sürücü yongasının veri sayfası etrafında tasarlamanızı şiddetle tavsiye ediyorum. Ortak katot veya anot arasındaki farka çok dikkat etmeniz gerekecek. kullandığım çipin, kullanmayı seçtiğiniz LED'lere bağlı olarak yüksek veya düşük olması gerekecek ve akımı sınırlamak için iyi bir uygulama olarak 220 ohm dirençler kullanılıyor, biraz esneklik var, veri sayfasına başvurmak her zaman en iyisidir. akıllı yanıtların tümü Veri sayfasında yer alır. Şüphe duyduğunuzda, mümkün olduğunca çok okuyun.

Adım 2: Blok Şeması

Bu sonraki bölüm sadece Blok diyagramın bir görselidir. Sorunu parçalara ayırmak için bir şeyler tasarlarken buna bakmak iyi bir fikirdir.

Adım 3: Zaman Tabanı ve Şemalar

o kapsamı, çıktının zaman tabanına kıyasla nasıl görünmesi gerektiğini gösterir.

Bu devre, resimde gösterildiği gibi kablolanmış cd 4060'ı kullanır, tam resim için PDF'ye bakın

Bu devrede kullanılan cipsler

• 3X CD4029
• 1XCD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohm DİRENÇLER
• 3X7 SEGEMNT LED GÖSTERGELER
• 37.788 KHZ KRİSTAL
• 330K OHM DİRENÇ
• 15M OHM DİRENÇ
• 18x 10K 8 PİMLİ REZİTOR AĞI (ÖNERİLEN)
• BİR EKMEK TAHTASINI KULLANIYORSANIZ ÇOK BAĞLANTI TELLERİ
• BİRÇOK EKMEK KURULU

ÖNERİLEN EKİPMAN

• BENCH GÜÇ KAYNAĞI
• O-KAPSAM
• FONKSİYON ÜRETİCİSİ
• ÇOK METRE
• pense

ÖNERİLEN TASARIM YAZILIMI

• KICAD
• NImultisim