Das Design basiert auf nur einem K561IE16-Chip. Da für den korrekten Betrieb ein externer Taktgenerator erforderlich ist, ersetzen wir ihn in unserem Fall durch eine einfache blinkende LED. Sobald wir die Zeitgeberschaltung mit Spannung versorgen, beginnt sich die Kapazität C1 über den Widerstand R2 aufzuladen, sodass an Pin 11 kurzzeitig eine logische Eins erscheint und der Zähler zurückgesetzt wird. Der an den Zählerausgang angeschlossene Transistor öffnet sich und schaltet das Relais ein, das über seine Kontakte die Last verbindet.

Hier kommt der zweite Auslöser der Mikroschaltung K561TM2 zum Einsatz, der nicht an der ersten Schaltung beteiligt ist. Es wird in Reihe mit dem ersten Trigger eingeschaltet und bildet einen zweistelligen Binärzähler, der sich vom „Standard“ nur durch das Vorhandensein einer Verzögerungsschaltung R3-C2 in der ersten Triggerverbindung unterscheidet. Jetzt ändert sich der Zustand der Triggerausgänge entsprechend dem Binärcode. Beim Einschalten der Spannung werden beide Flipflops in den Nullzustand versetzt, so dass dazu der R-Eingang des zweiten Flipflops mit dem gleichen Eingang des ersten verbunden wird. Jetzt wirkt die C1-R2-Schaltung auf beide Flip-Flops und setzt sie beim Anlegen der Spannung auf Null zurück. Beim ersten Tastendruck wird der Trigger D1.1 in den Einzelzustand versetzt und die Lampe H1 eingeschaltet.

Der erste der unten beschriebenen Zähler ist ein Generator Zufallszahl. Es kann zur Bestimmung der Zugreihenfolge in verschiedenen Spielsituationen, als Lotterieautomat usw. verwendet werden. Der Generator verwendet integrierte Schaltkreise der K155-Serie. Auf den Elementen DD1.1 -DD1.4 Integrierter Schaltkreis K155LN1 baute einen Rechteckimpulsgenerator mit einer Betriebsfrequenz in der Größenordnung von mehreren Kilohertz zusammen.

Wenn Sie den SB1-Kippschalter drücken, schließen sich die Tastenkontakte und Impulse vom Generatorausgang folgen dem Eingang des ersten von vier in Reihe geschalteten JK-Flip-Flops. Ihre Eingänge sind so geschaltet, dass JK-Flip-Flops grundsätzlich im Zählmodus arbeiten. Der Eingang jedes Triggers ist mit dem inversen Ausgang des vorherigen verbunden, sodass alle mit einer recht ordentlichen Frequenz schalten und die LEDs HL1...HL4 entsprechend blinken.

Dieser Vorgang läuft so lange weiter, wie SB1 gedrückt wird. Sobald es jedoch freigegeben wird, befinden sich alle Auslöser in einem stabilen Zustand. In diesem Fall leuchten nur die LEDs auf, die an die Ausgänge der Trigger angeschlossen sind, die sich im Nullzustand 0 befinden.

Jeder LED ist ein eigenes numerisches Äquivalent zugeordnet. Um die Gewinnkombination zu ermitteln, ist es daher notwendig, die Zahlenwerte der leuchtenden LEDs zu addieren.

Die Schaltung des Zufallszahlengenerators ist so einfach, dass keine Anpassung erforderlich ist und sie sofort mit der Stromversorgung beginnt. Anstelle von JK-Flip-Flops kann im Design der Binärzähler K155IE5 verwendet werden.

Die Maschine verfügt über zwei identische Kanäle, von denen jeder einen Taktgenerator basierend auf den Elementen DD1.1 - DD1.4 (DD2.1 - DD2.4), einen Vier-Bit-Binärzähler DD3, DD5 (DD4, DD6) und eine Steuerung enthält Schaltungen basierend auf DD8.1, DD8.2 (DD8.3, DD8.4), Anzeigeeinheiten DD10.1 (DD10.2).

Das Steuermodul (DD7), das die „Exklusiv-ODER“-Formel umsetzt, kombiniert beide Kanäle. Die Funktionslogik von DD7 ist sehr einfach: Kommen zwei identische logische Pegel an den Eingang eines Elements, so wird an dessen Ausgang ein logischer Pegel von 0 gebildet, andernfalls 1.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet und die „Reset“-Taste (SB1) gedrückt wird, wechseln die Trigger DD3...DD6 in den Einzelzustand und die LEDs erlöschen. Parallel dazu wird an den Ausgängen DD8.1 und DD8.3 eine logische 1 gebildet, die den Start von Taktgeneratoren ermöglicht. Impulse von ihren Ausgängen folgen den Triggern und provozieren deren synchrones Schalten. Außerdem blinken die entsprechenden LEDs. Die Schaltgeschwindigkeit des letzteren kann über die Widerstände R1 und R2 gesteuert werden, die sich in den Konsolen der Spieler befinden.

Wenn der Spieler davon ausgeht, dass die Zustände der LEDs beider Kanäle gleich sind, drückt er die Taste SB2. Dann wird am Ausgang des DD8-Elements eine logische Null gebildet, die die Generatoren sperrt und die Zustände der Trigger festlegt. Am Ausgang von DD8.2 wird die Stufe eins gebildet, die das Umschalten des Triggers auf DD8.3, DD8.4 blockiert und den Betrieb der Anzeige ermöglicht. Dadurch können Sie herausfinden, welcher der beiden Spieler den Knopf schneller drückt.

Logikpegel von den inversen Ausgängen der Trigger gehen an die Steuereinheit DD7.1 – DD7.4, wo der Vergleich stattfindet. Wenn sie gleichwertig sind, erscheint an den Ausgängen der Steuerknotenelemente ein logischer Nullpegel.

Durch die Umkehrung von DD9.1-DD9.4 entsteht am Ausgang der ODER-Schaltung (VD1-VD4) ein hoher Pegel. Somit befinden sich beide Einheiten gleichzeitig nur am DD10.1-Eingang. An seinem Ausgang wird eine logische Null gebildet und die HL9-LED beginnt zu leuchten und zeigt damit den Sieg des Spielers an, der die SB2-Taste gedrückt hat.

Wenn Sie SB2 drücken logische Ebenen unterschiedlich wären, so entsteht am Ausgang der ODER-Schaltung ein Nullpegel. In diesem Fall wird ein einzelnes Level nur dem Eingang DD10.2 zugeführt und die entsprechende LED leuchtet auf und zeigt damit den Sieg des anderen Spielers an.

Die Schaltung verhält sich ähnlich, wenn Sie zuerst die SB3-Taste drücken. Die Umschaltzeit von DD8.1 – DD8.4 ist recht kurz, sodass die Möglichkeit eines Ausfalls nahezu ausgeschlossen ist.

Die Schaltung hat einen Knoten automatische Abschaltung Die Stromversorgung erfolgt nach einer halben Stunde, auf Wunsch kann die Verbindung jedoch auch früher durch Berühren des Sensors mit dem Finger unterbrochen werden.

Um die Struktur aufzubauen, benötigen Sie sieben Transistoren und drei ICs: K155LAZ und K155IE8.

Die Set-Top-Box besteht aus einer Tonsignaleinheit an VT1, VT2 und DD1 - DD3 und einer Leistungsschalteinheit an VT3-VT7.

Der Tonalarmkreis besteht aus einem Taktgenerator an DD1.1, DD1.2 und VT1. Es erzeugt Rechteckimpulse mit einer Wiederholrate von etwa 1 Hz.

Nach dem Einschalten beginnt der Taktgenerator, Taktimpulse zu senden, und der von der Schaltung R4, C2 erzeugte Rücksetzimpuls setzt den Zähler und den Trigger zurück, der den Teilungsfaktor steuert.

Der logische Eins-Pegel kommt vom sechsten Ausgang des Triggers DD3.1 und sperrt die Diode VD1, wodurch der Tongenerator an DD1.4 und Transistor VT2 eingeschaltet wird. Parallel dazu folgen die Impulse einem Taktgenerator mit einer Frequenz von einem Hz zum zehnten Eingang des DD1.4-Elements und schalten den Tongenerator ein und aus, der ein intermittierendes Tonsignal erzeugt.

Darüber hinaus setzt der logische Pegel 1, der vom Ausgang 6 des Triggers kommt, den Zählerteilungsfaktor auf sechzehn. Nachdem der 17. Impuls am Zählereingang eintrifft, wird am Ausgang von sechs DD2 ein positiver Impuls erzeugt, der DD3.1 in den Einzelzustand schaltet. Ab Ausgang 6 blockiert ein niedriger Pegel dieses Triggers den Betrieb des Tongenerators und setzt den Zählerteilungsfaktor auf 64. Nach dem Eintreffen der nächsten 64 Impulse wird am Zählerausgang ein positiver Impuls erzeugt, der den DD3.1 schaltet Trigger in den Nullzustand. Der Triggerausgang aktiviert den Tongenerator und setzt den Teilungsfaktor auf sechzehn. Somit erzeugt die Set-Top-Box alle 64 Sekunden ein intermittierendes Tonsignal mit einer Dauer von 16 Sekunden. In diesem Modus kann die Set-Top-Box so lange betrieben werden, bis der Strom ausgeschaltet wird.

Der akustische Alarmkreis wird über einen „elektronischen Schalter“ und ein automatisches Leistungsschaltgerät mit den Transistoren VT3-VT7 mit Strom versorgt. Darüber hinaus begrenzt dieses Modul den Stromverbrauch der Set-Top-Box im Standby-Modus auf Mikroampere-Ebene, wodurch im Design auf den Einsatz eines mechanischen Netzschalters verzichtet werden kann.

Um die Set-Top-Box einzuschalten, schließen wir kurz die Punkte A und B. Gleichzeitig gelangt über den Widerstand R9 ein positives Spannungspotential zur VT3-Basis und der an VT4-VT5 gebildete Verbundtransistor wird entsperrt, wodurch ein Spannungsteiler entsteht Strom an den Widerständen R10, R11. Der Spannungsabfall an R10 und dem Kollektor-Emitter-Abschnitt VT5 entsperrt den Verbundtransistor VT6-VT7.

Die Versorgungsspannung gelangt über VT7 zur akustischen Alarmeinheit. Parallel dazu wird über R6, R7 und den Kollektor-Emitter-Abschnitt VT3 die Kapazität C4 geladen. Aufgrund des Spannungsabfalls im Kapazitätsladekreis bleibt der Verbundtransistor VT4-VT5 offen, wodurch der Betrieb des Verbundtransistors VT6-VT7 sichergestellt wird.

Während sich die Kapazität C4 auflädt, sinkt das Potenzial an den Punkten R6, VD2, C4, R7 und bei einem bestimmten Wert wird der Verbundtransistor VT4-VT5 durch VT6-VT7 gesperrt, belegt und geschlossen, wodurch der Stromversorgungskreis für den akustischen Alarm ausgeschaltet wird .

Die C4-Kapazität entlädt sich schnell und die Set-Top-Box wechselt in den Schlafmodus. Die Betriebszeit wird durch den Widerstand R6 und die Kapazität C4 eingestellt und beträgt für die angegebenen Nennwerte 30 Minuten. Sie können den Strom auch manuell ausschalten, indem Sie die Touch-Kontakte E1, E2 berühren.

Das negative Spannungspotential erreicht über den Widerstand der Hautoberfläche und R8 die Basis des Transistors VT3 und entsperrt ihn. Die Spannung am Kollektor fällt stark ab und schließt den Verbundtransistor VT4-VT5, der VT6, VT7 schließt.

ZÄHLER AUF DEM MIKROCONTROLLER

In vielen technischen und automatisierungstechnischen Geräten sind noch immer mechanische Zähler verbaut. Sie zählen die Anzahl der Besucher, Produkte auf dem Förderband, Drahtwindungen in Wickelmaschinen und so weiter. Bei einem Ausfall ist ein solches mechanisches Messgerät nicht leicht zu finden und mangels Ersatzteilen auch nicht zu reparieren. Ich schlage vor, den mechanischen Zähler durch einen elektronischen zu ersetzen, der einen PIC16F628A-Mikrocontroller verwendet.

Ein elektronischer Zähler erweist sich als zu komplex, wenn er auf Mikroschaltungen der Serien K176, K561 aufgebaut ist. insbesondere, wenn ein Reverse-Konto benötigt wird. Aber Sie können einen Zähler auf nur einem Chip aufbauen – dem universellen Mikrocontroller PIC16F628A, der eine Vielzahl von enthält Peripheriegeräte und in der Lage, ein breites Spektrum an Problemen zu lösen.

Vor kurzem hat mich jemand gebeten, einen mehrstelligen Impulszähler zu bauen. Ich habe mich gegen LED-Blinker entschieden, da diese viel Platz beanspruchen und viel Energie verbrauchen. Deshalb habe ich die Schaltung auf LCD implementiert. Der Zähler auf dem Mikrocontroller kann Eingangsimpulse mit bis zu 15 Stellen messen. Die ersten beiden Ziffern werden durch einen Punkt getrennt. EEPROM wurde nicht verwendet, da keine Notwendigkeit bestand, sich den Zählerstatus zu merken. Es gibt auch eine Countdown-Funktion – rückwärts. Schematische Darstellung ein einfacher Zähler auf einem Mikrocontroller:

Der Zähler ist auf zwei Leiterplatten aus Folienfiberglas montiert. Die Zeichnung ist in der Abbildung dargestellt.

Eine der Platinen verfügt über eine LCD-Anzeige, die andere über 4 Tasten, einen Controller und andere Teile des Messgeräts, mit Ausnahme der Stromversorgung. Die Platinen und die Zählerschaltung im Lay-Format sowie die Mikrocontroller-Firmware können Sie im Forum herunterladen. Material bereitgestellt von Samopalkin.

Funktionsprinzip

Der Ausgangszustand ist der Nullpegel an allen Triggerausgängen (Q 1 – Q 3), also der digitale Code 000. Die höchstwertige Ziffer ist in diesem Fall der Ausgang Q 3. Um alle Flipflops in den Nullzustand zu überführen, werden die Eingänge der R-Flipflops zusammengefasst und versorgt Benötigtes Level Spannung (d. h. ein Impuls, der die Auslöser zurücksetzt). Dies ist im Wesentlichen ein Reset. Eingang C empfängt Taktimpulse, die den digitalen Code um eins erhöhen, d. h. nach dem Eintreffen des ersten Impulses wechselt der erste Trigger in den Zustand 1 (Code 001), nach dem Eintreffen des zweiten Impulses wechselt der zweite Trigger in den Zustand 1, und der erste gibt 0 an (Code 010), dann der dritte usw. Infolgedessen kann ein solches Gerät bis zu 7 zählen (Code 111), da 2 · 3 – 1 = 7. Wenn alle Ausgänge der Auslöser sind auf Einsen gesetzt, sagen sie, dass der Zähler übergelaufen ist. Nach dem Eintreffen des nächsten (neunten) Impulses wird der Zähler auf Null zurückgesetzt und alles beginnt von vorne. In den Diagrammen erfolgen Änderungen der Triggerzustände mit einer gewissen Verzögerung t h. Bei der dritten Ziffer verdreifacht sich die Verzögerung bereits. Ein Nachteil von Zählern mit serieller Übertragung ist die mit der Anzahl der Bits zunehmende Verzögerung, die trotz ihrer Einfachheit ihren Einsatz in Geräten mit einer geringen Anzahl von Bits einschränkt.

Klassifizierung von Zählern

Zähler sind Geräte zum Zählen der an ihrem Eingang empfangenen Impulse (Befehle), zum Speichern und Speichern des Zählergebnisses und zur Ausgabe dieses Ergebnisses. Der Hauptparameter des Zählers ist das Zählmodul (Kapazität) Kс. Dieser Wert entspricht der Anzahl der stabilen Zustände des Zählers. Nach dem Eintreffen der Kc-Impulse kehrt der Zähler zu zurück der Ausgangszustand. Für Binärzähler ist Kс = 2 m, wobei m die Anzahl der Zählerbits ist.

Wichtige Kenngrößen des Zählers sind neben Kc die maximale Zählfrequenz fmax und die Einschwingzeit tset, die die Geschwindigkeit des Zählers charakterisieren.

Tst ist die Dauer des Übergangsprozesses zum Umschalten des Zählers in einen neuen Zustand: tset = mttr, wobei m die Anzahl der Stellen und ttr die Trigger-Umschaltzeit ist.

Fmax ist die maximale Frequenz der Eingangsimpulse, bei der kein Impulsverlust auftritt.

Nach Art der Operation:

– Summieren;

– Subtraktiv;

– Reversibel.

Bei einem Summierzähler erhöht das Eintreffen jedes Eingangsimpulses das Zählergebnis um eins, bei einem subtraktiven Zähler verringert es sich um eins; In Umkehrzählern kann sowohl Summation als auch Subtraktion erfolgen.

Nach struktureller Organisation:

- konsistent;

– parallel;

– seriell-parallel.

Bei einem seriellen Zähler wird der Eingangsimpuls nur dem Eingang der ersten Ziffer zugeführt; der Ausgangsimpuls der vorhergehenden Ziffer wird den Eingängen jeder nachfolgenden Ziffer zugeführt.

Bei einem Parallelzähler erfolgt mit dem Eintreffen des nächsten Zählimpulses gleichzeitig die Umschaltung der Trigger beim Übergang in einen neuen Zustand.

Die Serien-Parallel-Schaltung umfasst beide bisherigen Möglichkeiten.

In der Reihenfolge der Zustandsänderungen:

– mit natürlicher Zählreihenfolge;

– mit beliebiger Zählreihenfolge.

Modulo-Zählung:

– binär;

– nicht-binär.

Das Zählmodul eines binären Zählers ist Kc=2, und das Zählmodul eines nicht-binären Zählers ist Kc= 2m, wobei m die Anzahl der Zählerbits ist.

Summierender Serienzähler

Abb.1. Summierender serieller 3-Bit-Zähler.

Die Trigger dieses Zählers werden durch die fallende Flanke des Zählimpulses ausgelöst. Der Eingang der oberen Ziffer des Zählers ist mit dem direkten Ausgang (Q) der unteren Nachbarziffer verbunden. Das Zeitdiagramm des Betriebs eines solchen Zählers ist in Abb. 2 dargestellt. Im Anfangszeitpunkt sind die Zustände aller Flip-Flops gleich log.0 bzw. an ihren direkten Ausgängen liegt log.0 an. Dies wird erreicht, indem kurzzeitig log.0 an die Eingänge der asynchronen Einstellung von Flip-Flops auf log.0 angelegt wird. Der allgemeine Zustand des Zählers kann durch eine Binärzahl (000) charakterisiert werden. Während des Zählens bleibt die Logik 1 an den Eingängen der asynchronen Triggerinstallation in log.1 erhalten. Nach Eintreffen der Rückflanke des ersten Impulses wechselt das 0-Bit in den entgegengesetzten Zustand – log.1. Am 1-Bit-Eingang erscheint die steigende Flanke des Zählimpulses. Zählerstand (001). Nachdem die fallende Flanke des zweiten Impulses am Eingang des Zählers ankommt, wechselt das 0-Bit in den entgegengesetzten Zustand – log.0, und die fallende Flanke des Zählimpulses erscheint am Eingang des 1-Bit, das umschaltet das 1-Bit zu log.1. Der allgemeine Status des Zählers ist (010). Die nächste fallende Flanke am 0-Bit-Eingang setzt ihn auf logisch 1 (011) usw. Somit akkumuliert der Zähler die Anzahl der an seinem Eingang ankommenden Eingangsimpulse. Wenn 8 Impulse an seinem Eingang ankommen, kehrt der Zähler in seinen ursprünglichen Zustand (000) zurück, was bedeutet, dass der Zählkoeffizient (CFC) dieses Zählers 8 beträgt.

Reis. 2. Zeitdiagramm eines seriellen Additionszählers.

Subtraktiver Serienzähler

Die Trigger dieses Zählers werden durch die fallende Flanke ausgelöst. Um die Subtraktionsoperation durchzuführen, wird der Zähleingang der höherwertigen Ziffer mit dem inversen Ausgang der benachbarten niederwertigen Ziffer verbunden. Die Trigger sind vorläufig auf log.1 (111) eingestellt. Die Funktionsweise dieses Zählers ist im Zeitdiagramm in Abb. dargestellt. 4.

Reis. 1 Serieller subtraktiver Zähler

Reis. 2 Zeitdiagramm eines seriellen subtraktiven Zählers

Reversibler Serienzähler

Um einen Vorwärts-/Rückwärtszähler zu implementieren, ist es notwendig, die Funktionen eines addierenden Zählers und die Funktionen eines subtrahierenden Zählers zu kombinieren. Das Diagramm dieses Zählers ist in Abb. dargestellt. 5. Die Signale „Summe“ und „Differenz“ werden zur Steuerung des Zählmodus verwendet. Für den Summationsmodus ist „sum“ = log.1, „0“ ist kurzfristig log.0; „Differenz“ = log.0, „1“ – kurzfristiges Log.0. In diesem Fall ermöglichen die Elemente DD4.1 und DD4.3 die Zuführung von Signalen von den Direktausgängen der Trigger DD1.1, DD1.2 zu den Takteingängen der Trigger DD1.2, DD2.1 über die Elemente DD5.1 ​​​​bzw. DD5.2. In diesem Fall sind die Elemente DD4.2 und DD4.4 geschlossen, an ihren Ausgängen liegt ein Log 0 an, sodass die Wirkung der inversen Ausgänge keinerlei Einfluss auf die Zähleingänge der Flip-Flops DD1.2 hat, DD2.1. Somit ist die Summationsoperation implementiert. Um die Subtraktionsoperation zu implementieren, wird log.0 an den Eingang „Summe“ und log.1 an den Eingang „Differenz“ geliefert. In diesem Fall ermöglichen die Elemente DD4.2, DD4.4 die Zuführung von Signalen von den inversen Ausgängen der Trigger DD1.1, DD1.2 zu den Eingängen der Elemente DD5.1, DD5.2 und damit zur Zählung Eingänge der Trigger DD1.2, DD2.1. In diesem Fall sind die Elemente DD4.1, DD4.3 geschlossen und die Signale der Direktausgänge der Trigger DD1.1, DD1.2 haben keinerlei Einfluss auf die Zähleingänge der Trigger DD1.2, DD2. 1. Somit ist die Subtraktionsoperation implementiert.

Reis. 3 Serieller Auf-/Ab-3-Bit-Zähler

Zur Implementierung dieser Zähler können Sie auch Trigger verwenden, die durch die steigende Flanke der Zählimpulse ausgelöst werden. Beim Summieren muss dann ein Signal vom inversen Ausgang des benachbarten niederwertigen Bits dem Zähleingang der höchsten Ziffer zugeführt werden, und beim Subtrahieren muss umgekehrt der Zähleingang mit dem direkten Ausgang verbunden werden.

Der Nachteil eines seriellen Zählers besteht darin, dass mit zunehmender Bittiefe die Installationszeit (tset) dieses Zählers proportional zunimmt. Der Vorteil liegt in der einfachen Implementierung.

Reis. 3 – Umkehrzähler

Es gibt zwei Eingänge zum Zählen von Impulsen: „+1“ – für Erhöhung, „-1“ – für Verringerung. Der entsprechende Eingang (+1 oder -1) wird mit Eingang C verbunden. Dies kann über eine ODER-Schaltung erfolgen, wenn man diese vor dem ersten Flip-Flop einfügt (der Ausgang des Elements liegt am Eingang des ersten Flip-Flops). -Flop, die Eingänge liegen an den Bussen +1 und -1). Das seltsame Zeug zwischen den Triggern (DD2 und DD4) wird als AND-OR-Element bezeichnet. Dieses Element besteht aus zwei UND-Elementen und einem ODER-Element, zusammengefasst in einem Gehäuse. Zuerst werden die Eingangssignale an diesem Element logisch multipliziert, dann wird das Ergebnis logisch addiert.

Die Anzahl der Eingänge des UND-ODER-Elements entspricht der Nummer der Ziffer, d. h. wenn die dritte Ziffer, dann drei Eingänge, der vierte - vier usw. Die Logikschaltung ist ein Zwei-Positions-Schalter, der direkt oder invers gesteuert wird Ausgabe des vorherigen Triggers. Bei log. 1 am Direktausgang zählt der Zähler Impulse vom „+1“-Bus (sofern diese natürlich ankommen), mit Protokoll. 1 am inversen Ausgang – vom „-1“-Bus. Die UND-Glieder (DD6.1 und DD6.2) bilden die Übertragungssignale. Bei Ausgang >7 wird das Signal generiert, wenn Code 111 (Nummer 7) und ein Taktimpuls auf Bus +1 am Ausgang vorhanden ist<0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Das alles ist natürlich interessant, aber im Mikroschaltungsdesign sieht es schöner aus:

Reis. 4 Vier-Bit-Binärzähler

Hier ist ein typisches voreingestelltes Messgerät. CT2 bedeutet, dass der Zähler binär ist; wenn er dezimal ist, dann wird CT10 gesetzt; wenn er binär-dezimal ist, ist er CT2/10. Die Eingänge D0 – D3 werden als Informationseingänge bezeichnet und dienen dazu, einen beliebigen binären Zustand in den Zähler zu schreiben. Dieser Zustand wird an seinen Ausgängen angezeigt und der Countdown beginnt von dort aus. Mit anderen Worten handelt es sich um voreingestellte Eingaben oder einfach um Voreinstellungen. Der Eingang V wird verwendet, um die Codeaufzeichnung an den Eingängen D0 – D3 zu ermöglichen, oder, wie man sagt, die Voreinstellung zu aktivieren. Dieser Eingang kann auch mit anderen Buchstaben bezeichnet werden. Die vorläufige Aufzeichnung im Zähler erfolgt, wenn in dem Moment, in dem der Impuls am Eingang C ankommt, ein Schreibfreigabesignal gesendet wird. Eingang C ist getaktet. Hier werden Impulse gesetzt. Das Dreieck bedeutet, dass der Zähler durch den Abfall des Impulses ausgelöst wird. Wird das Dreieck um 180 Grad gedreht, also mit der Rückseite zum Buchstaben C, dann wird es durch die Impulsflanke ausgelöst. Der Eingang R dient zum Zurücksetzen des Zählers, d. h. wenn an diesem Eingang ein Impuls angelegt wird, werden an allen Zählerausgängen Protokolle gesetzt. 0. Der PI-Eingang wird Übertragseingang genannt. Der Ausgang p wird Übertragsausgang genannt. An diesem Ausgang wird ein Signal erzeugt, wenn der Zähler überläuft (wenn alle Ausgänge auf logisch 1 gesetzt sind). Dieses Signal kann an den Übertragseingang des nächsten Zählers angelegt werden. Wenn dann der erste Zähler überläuft, wechselt der zweite in den nächsten Zustand. Die Ausgänge 1, 2, 4, 8 sind einfach Ausgänge. Sie erzeugen einen Binärcode, der der Anzahl der am Eingang des Zählers empfangenen Impulse entspricht. Wenn die Schlussfolgerungen Kreise haben, was viel häufiger vorkommt, dann sind sie invers, also statt logarithmisch. 1 erhält Protokoll. 0 und umgekehrt. Auf den Betrieb von Zählern zusammen mit anderen Geräten wird später noch näher eingegangen.

Paralleler Totalisator

Das Funktionsprinzip dieses Zählers besteht darin, dass das Eingangssignal, das Zählimpulse enthält, gleichzeitig an alle Bits dieses Zählers angelegt wird. Und das Setzen des Zählers auf den Zustand log.0 oder log.1 wird von der Steuerschaltung gesteuert. Die Schaltung dieses Zählers ist in Abb. 6 dargestellt

Reis. 4 Paralleler Sammelzähler

Die Zählerbits sind Trigger DD1, DD2, DD3.

Steuerkreis – Element DD4.

Der Vorteil dieses Zählers ist seine kurze Installationszeit, die nicht von der Ziffernkapazität des Zählers abhängt.

Der Nachteil liegt in der Komplexität der Schaltung mit zunehmender Zählerkapazität.

Parallele Übertragszähler

Um die Leistung zu steigern, wird eine Methode zur gleichzeitigen Erzeugung eines Übertragungssignals für alle Bits verwendet. Dies wird durch die Einführung von UND-Gliedern erreicht, über die Taktimpulse sofort an die Eingänge aller Bits des Zählers gesendet werden.

Reis. 2 – Paralleler Übertragszähler und Diagramme zur Erläuterung seiner Funktionsweise

Beim ersten Auslösen ist alles klar. Ein Taktimpuls wird nur dann an den Eingang des zweiten Triggers weitergeleitet, wenn am Ausgang des ersten Triggers ein Protokoll vorhanden ist. 1 (ein Merkmal der UND-Schaltung) und zum Eingang des dritten - wenn an den Ausgängen der ersten beiden ein Protokoll anliegt. 1 usw. Die Reaktionsverzögerung beim dritten Auslöser ist dieselbe wie beim ersten. Ein solcher Zähler wird Parallelübertragszähler genannt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, nimmt mit zunehmender Anzahl der Bits auch die Anzahl der Protokolle zu. UND-Elemente, und je höher der Rang, desto mehr Eingaben hat das Element. Dies ist ein Nachteil solcher Zähler.

Entwicklung eines schematischen Diagramms

Impulsformer

Ein Impulsformer ist ein Gerät, das notwendig ist, um Kontaktprellen zu verhindern, die beim Schließen mechanischer Kontakte auftreten und zu Fehlfunktionen des Schaltkreises führen können.

Abbildung 9 zeigt Diagramme von Impulsformern aus mechanischen Kontakten.

Reis. 9 Impulsformer aus mechanischen Kontakten.

Bildschirmsperre

Zur Anzeige des Zählergebnisses müssen LEDs verwendet werden. Um eine solche Informationsausgabe durchzuführen, können Sie das einfachste Schema verwenden. Das Diagramm der LED-Anzeigeeinheit ist in Abbildung 10 dargestellt.

Reis. 10 LED-Anzeigeeinheit.

Entwicklung von CCS (Combination Control Circuit)

Um diesen Zähler aus der TTLSh-Serie der K555-Mikroschaltungen zu implementieren, habe ich Folgendes ausgewählt:

zwei K555TV9-Mikroschaltungen (2 JK-Trigger mit Installation)

eine K555LA4-Mikroschaltung (3 3I-NOT-Elemente)

zwei K555LA3-Mikroschaltungen (4 2I-NOT-Elemente)

ein K555LN1-Chip (6 Wechselrichter)

Diese Chips bieten eine minimale Anzahl von Paketen auf einer Leiterplatte.

Erstellen eines Blockdiagramms des Messgeräts

Ein Blockdiagramm besteht aus einer Reihe von Zählerblöcken, die bestimmte Funktionen ausführen und den normalen Betrieb des Zählers sicherstellen. Abbildung 7 zeigt das Blockdiagramm des Messgeräts.

Reis. 7 Blockschaltbild des Messgeräts

Die Steuereinheit übernimmt die Funktion, ein Signal zu senden und Trigger zu steuern.

Der Zählblock dient dazu, den Zustand des Zählers zu ändern und diesen Zustand zu speichern.

Die Anzeigeeinheit zeigt Informationen zur visuellen Wahrnehmung an.

Erstellen eines Funktionsdiagramms des Messgeräts

Funktionsdiagramm – interne Struktur des Messgeräts.

Bestimmen wir die optimale Anzahl von Triggern für einen nicht-binären Zähler mit einem Zählkoeffizienten Kc=10.

M = log 2 (Kc) = 4.

M = 4 bedeutet, dass zur Implementierung eines binären Dezimalzählers 4 Flip-Flops benötigt werden.

Die einfachsten einstelligen Impulszähler

Der einfachste einstellige Impulszähler kann ein JK-Flip-Flop und ein D-Flip-Flop sein, die im Zählmodus arbeiten. Es zählt Eingangsimpulse Modulo 2 – jeder Impuls schaltet den Trigger in den entgegengesetzten Zustand. Ein Trigger zählt bis zu zwei, zwei in Reihe geschaltete zählen bis zu vier, n Trigger zählen bis zu 2n Impulse. Das Zählergebnis wird in einem vorgegebenen Code generiert, der im Speicher des Zählers abgelegt oder von einem anderen digitalen Decodergerät gelesen werden kann.

Die Abbildung zeigt die Schaltung eines Drei-Bit-Binärimpulszählers, der auf einem JK-Flip-Flop AX K155TB1 aufgebaut ist. Montieren Sie einen solchen Zähler auf einem Steckbrett und verbinden Sie LED-Anzeigen (oder Transistoranzeigen mit einer Glühlampe) wie zuvor mit den Direktausgängen der Auslöser. Legen Sie eine Reihe von Impulsen mit einer Wiederholfrequenz von 1 ... 2 Hz vom Testgenerator an den Eingang C des ersten Auslösers des Zählers an und zeichnen Sie den Betrieb des Zählers anhand der Lichtsignale der Anzeigen auf.

Wenn im ersten Moment alle Auslöser des Zählers im Nullzustand waren (Sie können den Knopfschalter SB1 auf „Set.0“ stellen, indem Sie eine niedrige Spannung an den Eingang R der Auslöser anlegen), dann beim Abfallen des Beim ersten Impuls (Abb. 45.6) wechselt der Trigger DD1 in den Einzelzustand – an seinem direkten Ausgang erscheint ein hoher Spannungspegel (Abb. 45, c). Der zweite Impuls schaltet den DD1-Trigger in den Nullzustand und den DD2-B-Trigger in den Einzelzustand (Abb. 45, d). Wenn der dritte Impuls abfällt, befinden sich die Trigger DD1 und DD2 im Eins-Zustand und der Trigger DD3 bleibt weiterhin im Null-Zustand. Der vierte Impuls schaltet die ersten beiden Trigger in den Nullzustand und der dritte in den Einzelzustand (Abb. 45, d). Der achte Impuls schaltet alle Trigger in den Nullzustand. Wenn der neunte Eingangsimpuls abfällt, beginnt der nächste Betriebszyklus des dreistelligen Impulszählers.

Beim Studium der Diagramme fällt leicht auf, dass sich jede hohe Ziffer des Zählers von der niedrigen Ziffer um die doppelte Anzahl an Zählimpulsen unterscheidet. Somit ist die Periode der Impulse am Ausgang des ersten Triggers 2-mal größer als die Periode der Eingangsimpulse, am Ausgang des zweiten Triggers – 4-mal, am Ausgang des dritten Triggers – 8-mal. Um es in der Sprache der digitalen Technologie auszudrücken: Ein solcher Zähler arbeitet mit einem 1-2-4-Gewichtscode. Hier bezieht sich der Begriff „Gewicht“ auf die Menge an Informationen, die der Zähler empfängt, nachdem er seine Trigger auf den Nullzustand gesetzt hat. In Geräten und Instrumenten der Digitaltechnik werden am häufigsten vierstellige Impulszähler mit dem Gewichtscode 1-2-4-8 verwendet. Frequenzteiler zählen die Eingangsimpulse bis zu einem bestimmten, durch den Zählkoeffizienten angegebenen Zustand, bilden dann ein Trigger-Schaltsignal in den Nullzustand, beginnen erneut mit dem Zählen der Eingangsimpulse bis zum angegebenen Zählkoeffizienten usw.

Die Abbildung zeigt die Schaltung und Diagramme der Funktionsweise eines auf JK-Flip-Flops aufgebauten Teilers mit einem Zählfaktor von 5. Hier wird der bereits bekannte Drei-Bit-Binärzähler durch ein logisches Element 2І-NOT DD4.1 ergänzt, wodurch der Zählfaktor auf 5 gesetzt wird. Das passiert so. Während der ersten vier Eingangsimpulse (nachdem die Trigger mit der SB1-Taste „Set 0“ auf den Nullzustand gesetzt wurden) arbeitet das Gerät als regulärer binärer Impulszähler. In diesem Fall liegt an einem oder beiden Eingängen des Elements DD4.1 ein niedriger Spannungspegel an, sodass sich das Element in einem Einzelzustand befindet.

Beim Abfallen des fünften Impulses erscheint am direkten Ausgang des ersten und dritten Triggers und damit an beiden Eingängen des DD4.1-Elements ein hoher Spannungspegel, der dieses logische Element in den Nullzustand schaltet. In diesem Moment entsteht an seinem Ausgang ein kurzer Low-Pegel-Impuls, der über die Diode VD1 an den R-Eingang aller Flip-Flops übertragen wird und diese in den anfänglichen Nullzustand schaltet.

Ab diesem Moment beginnt der nächste Zyklus der Zähleroperation. Der in diesen Zähler eingefügte Widerstand R1 und die Diode VD1 sind erforderlich, um zu verhindern, dass der Ausgang des Elements DD4.1 mit dem gemeinsamen Draht kurzgeschlossen wird.

Sie können die Funktion eines solchen Frequenzteilers überprüfen, indem Sie Impulse mit einer Frequenz von 1 ... 2 Hz an den Eingang C seines ersten Triggers anlegen und eine Leuchtanzeige an den Ausgang des DD3-Triggers anschließen.

In der Praxis werden die Funktionen von Impulszählern und Frequenzteilern von speziell entwickelten Mikroschaltungen mit hohem Integrationsgrad übernommen. Bei der K155-Serie sind dies beispielsweise die Zähler K155IE1, K155IE2, K155IE4 usw.

In der Amateurfunkentwicklung werden am häufigsten die Mikroschaltungen K155IE1 und K155IE2 verwendet. Konventionelle grafische Symbole dieser Zähler-Mikroschaltungen mit der Nummerierung ihrer Ausgänge sind in Abb. dargestellt. 47.

Die Mikroschaltung K155IE1 (Abb. 47a) wird als Zehn-Tage-Impulszähler bezeichnet, also als Zähler mit einem Zählfaktor von 10. Sie enthält vier in Reihe geschaltete Trigger. Der Ausgang (Pin 5) der Mikroschaltung ist der Ausgang ihres vierten Triggers. Durch gleichzeitiges Anlegen einer High-Pegel-Spannung an beide Eingänge R (Pins 1 und 2), verknüpft nach der UND-Gliederschaltung (Symbol „&“), werden alle Flipflops in den Nullzustand versetzt. Zählimpulse, die einen niedrigen Pegel haben müssen, können an die zusammengeschalteten Eingänge C (Pins 8 und 9) angelegt werden, die auch über I zusammengefasst werden, oder an einen von ihnen, wenn zu diesem Zeitpunkt der zweite einen hohen Spannungspegel hat. Bei jedem zehnten Eingangsimpuls erzeugt der Zähler einen Low-Pegel-Impuls mit der gleichen Dauer wie der Eingangsimpuls. Mikroschaltung K155IE2 (Abb. 48b)

Binär-dezimaler vierstelliger Zähler. Es verfügt auch über vier Flip-Flops, aber das erste verfügt über einen separaten C1-Eingang (Pin 14) und einen separaten Direktausgang (Pin 12). Die anderen drei Trigger sind so miteinander verbunden, dass sie einen Teiler durch 5 bilden. Wenn der Ausgang des ersten Triggers (Pin 12) mit dem Eingang C2 (Pin 1) der Schaltung der verbleibenden Trigger verbunden wird, wird die Mikroschaltung ein Teiler durch 10 (Abb. 48, a), der im Code 1 -2-4-8 arbeitet, was die Zahlen an den Ausgängen der grafischen Bezeichnung der Mikroschaltung symbolisieren. Um die Zählertrigger auf den Nullzustand zu setzen, wird an beide Eingänge R0 (Pins 2 und 3) eine Spannung mit hohem Pegel angelegt.

Zwei kombinierte Eingänge R0 und vier Trennausgänge der Mikroschaltung K155IE2 ermöglichen den Aufbau von Frequenzteilern mit Teilungsfaktoren von 2 bis 10 ohne zusätzliche Elemente. Wenn Sie beispielsweise die Pins 12 und 1, 9 und 2, 8 n 3 verbinden (Abb. 48, 6), dann beträgt der Zählfaktor 6, und wenn die Pins 12 und 1 verbunden werden, beträgt der Zählfaktor 11. 2 und 3 (Abb. 48, c) beträgt der Zählfaktor 8. Diese Funktion der Mikroschaltung K155IE2 ermöglicht die Verwendung sowohl als binärer Impulszähler als auch als Frequenzteiler.

Ein digitaler Impulszähler ist eine digitale Einheit, die die an ihrem Eingang ankommenden Impulse zählt. Das Zählergebnis wird vom Zähler in einem vorgegebenen Code generiert und kann für die gewünschte Zeit gespeichert werden. Zähler basieren auf Triggern, und die Anzahl der Impulse, die der Zähler zählen kann, wird aus dem Ausdruck N = 2 n – 1 bestimmt, wobei n die Anzahl der Trigger und minus eins ist, da in der Digitaltechnik 0 als Startwert verwendet wird Punkt. Zähler sind summativ, wenn die Zählung in Richtung Anstieg geht, und die subtraktive Zählung geht in Richtung Abnahme. Wenn der Zähler während des Betriebs von Summation auf Subtraktion und umgekehrt umschalten kann, spricht man von reversibel.

2006

Um die über einen bestimmten Zeitraum verbrauchte elektrische Energie zu berechnen, ist es notwendig, die Momentanwerte der Wirkleistung über die Zeit zu integrieren. Bei einem Sinussignal entspricht die Leistung dem Produkt aus Spannung und Strom im Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt. Jeder Stromzähler funktioniert nach diesem Prinzip.

2006

Die Installation und der Anschluss eines Stromzählers ist nicht schwierig. Das Panel mit dem Zähler muss auf vier Rollen (an den Ecken des Panels) im Raum in der Nähe der Stelle installiert werden, an der die elektrischen Leitungen des gemeinsamen Wohnungszählers verlaufen

2012

Dieses Gerät überwacht den Stromverbrauch im Haushalt und zeichnet die Messwerte auf einer SD-Speicherkarte auf. Einfache analoge Verstärker verstärken das Signal von Spannungs- und Stromsensoren und basierend auf den empfangenen Daten berechnet der ATmega168-Mikrocontroller den Stromverbrauch. Spannung und Strom werden bei 9615 Hz gemessen, daher sollten die Messwerte auch bei nicht sinusförmigen Lasten wie Computern oder Leuchtstofflampen genau sein.

Impulszähler ist ein serielles digitales Gerät, das die Speicherung eines Informationsworts und die Ausführung einer zählenden Mikrooperation darauf ermöglicht, die darin besteht, den Wert einer Zahl im Zähler auf 1 zu ändern. Im Wesentlichen besteht der Zähler aus einer Reihe verbundener Trigger in gewisser Weise. Der Hauptparameter des Zählers ist das Zählmodul. Dies ist die maximale Anzahl an Einzelsignalen, die der Zähler zählen kann. Zähler werden mit ST (vom englischen Counter) bezeichnet.

Impulszähler werden klassifiziert

● nach Zählmodulo:
. BCD;
. binär;
. mit einem beliebigen konstanten Zählmodul;
. mit variablem Zählmodul;
. in Richtung Konto:
. summativ;
. subtraktiv;
. reversibel;
● durch die Methode der Bildung interner Verbindungen:
. mit sequentieller Übertragung;
. mit Parallelübertragung;
. mit kombinierter Übertragung;
. Ring.

Summierender Impulszähler

Betrachten Sie einen Summierzähler (Abb. 3.67, A). Ein solcher Zähler ist auf vier JK-Flip-Flops aufgebaut, die bei einem logischen Signal „1“ an beiden Eingängen umschalten, wenn an den Synchronisationseingängen negative Spannungsabfälle auftreten.

Zeitdiagramme, die den Betrieb des Zählers veranschaulichen, sind in Abb. dargestellt. 3,67, B. Ksi bezeichnet den Zählmodul (Impulszählkoeffizient). Der Zustand des linken Triggers entspricht der niedrigstwertigen Ziffer der Binärzahl und der rechte der höchstwertigen Ziffer. Im Ausgangszustand sind alle Flip-Flops auf logische Nullen gesetzt. Jeder Trigger ändert seinen Zustand nur in dem Moment, in dem er von einem negativen Spannungsabfall betroffen ist.

Somit implementiert dieser Zähler die Summierung von Eingangsimpulsen. Aus den Zeitdiagrammen ist ersichtlich, dass die Frequenz jedes nachfolgenden Impulses zweimal kleiner ist als die des vorherigen, d. h. jeder Trigger teilt die Frequenz des Eingangssignals durch zwei, was in Frequenzteilern verwendet wird.

Drei-Bit-Subtrahiererzähler mit seriellem Übertrag

Betrachten wir einen Drei-Bit-Subtraktionszähler mit sequentiellem Übertrag, dessen Schalt- und Zeitdiagramme in Abb. dargestellt sind. 3,68.
(xtypo_quote)Der Zähler verwendet drei JK-Flip-Flops, die jeweils im T-Flip-Flop-Modus (Flip-Flop mit Zähleingang) arbeiten.(/xtypo_quote)

An die Eingänge J und K jedes Flip-Flops werden logische Einsen angelegt. Daher ändert jedes Flip-Flop beim Eintreffen der abfallenden Flanke des an seinen Synchronisationseingang C angelegten Impulses den vorherigen Zustand. Zunächst sind die Signale an den Ausgängen aller Flip-Flops gleich 1. Dies entspricht dem Speichern der Binärzahl 111 oder der Dezimalzahl 7 im Zähler. Nach dem Ende des ersten Impulses F wechselt das erste Flip-Flop seinen Zustand : Das Signal Q 1 wird gleich 0, a ¯ Q 1 − 1.

Die übrigen Trigger ändern ihren Zustand nicht. Nach dem Ende des zweiten Synchronisationsimpulses ändert der erste Trigger seinen Zustand erneut und geht in den Zustand 1 über (Q x = 0). Dies gewährleistet eine Zustandsänderung des zweiten Triggers (der zweite Trigger ändert seinen Zustand mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Ende des zweiten Synchronisationsimpulses, da sein Umkippen Zeit erfordert, die der Betriebszeit von ihm selbst und dem ersten Trigger entspricht).

Nach dem ersten Impuls F speichert der Zähler den Zustand 11O. Weitere Änderungen des Zählerstandes erfolgen auf die gleiche Weise wie oben beschrieben. Nach Zustand 000 geht der Zähler zurück auf Zustand 111.

Dreistelliger, selbststoppender Subtraktionszähler mit seriellem Übertrag

Betrachten Sie einen selbststoppenden subtraktiven Drei-Bit-Zähler mit sequentiellem Übertrag (Abb. 3.69).

Nach dem Übergang des Zählers in den Zustand 000 erscheint an den Ausgängen aller Flipflops ein logisches 0-Signal, das über ein ODER-Logikelement den Eingängen J und K des ersten Flipflops zugeführt wird, woraufhin dieses Flipflop austritt wechselt in den T-Flip-Flop-Modus und reagiert nicht mehr auf F-Impulse.

Drei-Bit-Aufwärts-/Abwärtszähler mit seriellem Übertrag

Betrachten Sie einen Drei-Bit-Aufwärts-/Abwärtszähler mit sequentiellem Übertrag (Abb. 3.70).

Im Subtraktionsmodus müssen die Eingangssignale am Tv-Eingang angelegt werden. In diesem Fall wird dem T c-Eingang ein logisches 0-Signal zugeführt. Alle Flip-Flops befinden sich im Zustand 111. Wenn das erste Signal am T c-Eingang ankommt, erscheint am T c-Eingang des ersten Flip-Flops eine logische 1. Flop, und es ändert seinen Zustand. Danach erscheint an seinem inversen Eingang ein logisches 1-Signal. Wenn ein zweiter Impuls am Eingang T ankommt, erscheint am Eingang des zweiten Triggers eine logische 1, sodass der zweite Trigger seinen Zustand ändert (der erste Trigger ändert sich ebenfalls). seinen Zustand bei Ankunft des zweiten Impulses). Weitere Zustandsänderungen erfolgen auf ähnliche Weise. Im Additionsmodus funktioniert der Zähler ähnlich wie ein 4-Bit-Addierzähler. In diesem Fall wird das Signal dem T c-Eingang zugeführt. Am T-Eingang liegt eine logische 0 an.
Betrachten Sie als Beispiel Mikroschaltungen von Umkehrzählern (Abb. 3.71) mit Parallelübertragung der 155er-Serie (TTL):
● IE6 – binärer dezimaler Auf-/Abwärtszähler;
● IE7 – Binärer Vor-/Rückwärtszähler.

Die Zählrichtung wird dadurch bestimmt, an welchen Pin (5 oder 4) die Impulse gesendet werden. Die Eingänge 1, 9, 10, 15 dienen der Information und Eingang 11 dient der Voraufzeichnung. Diese 5 Eingänge ermöglichen eine Voraufzeichnung auf den Zähler (Preset). Dazu müssen Sie die entsprechenden Daten an die Informationseingänge senden und dann einen Schreibimpuls mit niedrigem Pegel an Eingang 11 anlegen, damit sich der Zähler die Zahl merkt. Eingang 14 ist der O-Einstelleingang, wenn ein Hochspannungspegel angelegt wird. Um Zähler mit größerer Kapazität zu bauen, werden Vorwärts- und Rückwärtsübertragungsausgänge verwendet (Pins 12 bzw. 13). Von Pin 12 sollte das Signal dem Vorwärtszähleingang der nächsten Stufe zugeführt werden, und von Pin 13 dem Abwärtszähleingang.