Конструкція виконана лише на одній мікросхемі К561ІЕ16. Тому що, для нього правильної роботипотрібен зовнішній генератор тактових імпульсів, то в нашому випадку ми його замінимо простим миготливим світлодіодом. Як тільки подамо напругу живлення на схему таймера, ємність С1 почне заряджатися через резистор R2 тому на виведенні 11 короткочасно з'явиться логічна одиниця, що скидає лічильник. Транзистор, під'єднаний до виходу лічильника, відкриється та ввімкне реле, яке через свої контакти підключить навантаження.

Тут використовується другий тригер мікросхеми К561ТМ2, який у першій схемі не задіяний. Він включається послідовно першому тригеру утворюючи дворозрядний двійковий лічильник, який відрізняється від типового тільки наявністю ланцюга затримки R3-C2 в першому тригерном ланці. Тепер стан виходів тригерів змінюватиметься відповідно до двійкового коду. При включенні живлення обидва тригери встановлюються в нульовий стан, щоб це відбувалося вхід R другого тригера з'єднаний з таким самим входом першого. Тепер ланцюг C1-R2 діє на обидва тригери, обнуляючи їх при подачі живлення. З першим натисканням кнопки в одиничний стан встановлюється тригер D1.1, -включається лампа Н1.

Перший з описуваних далі лічильників є генератором випадкового числа. Його можна використовувати для визначення черговості ходів у різних ігрових ситуаціях, як лототрон та ін. У генераторі використовуються інтегральні схеми серії К155. На елементах DD1.1-DD1.4 інтегральної схемиК155ЛН1 зібраний генератор прямокутних імпульсів з робочою частотою близько кількох кілогерц.

При натисканні на тумблер SB1 замикаються контакти кнопки та імпульси з виходу генератора йдуть на вхід першого з 4 послідовно з'єднаних JK-тригерів. Їхні входи включені так, що JK-тригери по суті працюють у рахунковому режимі. Вхід кожного тригера з'єднаний з інверсним виходом попереднього, тому всі вони перемикаються з досить пристойною частотою, у відповідність до неї спалахують і світлодіоди HL1...HL4.

Цей процес триває доти, доки натиснута SB1. Але щойно її відпускають, як усі тригери опиняться у якомусь стійкому стані. При цьому горітимуть тільки ті світлодіоди, які приєднані до виходів тригерів, які опинаться в нульовому стані 0.

Кожному світлодіоду задається свій числовий еквівалент. Тому для визначення комбінації, що випала, необхідно підсумувати числові значення світильників, що горять.

Схема генератора випадкового числа настільки проста, що не вимагає ніякого налагодження і починає працювати відразу з подачею живлення. Замість JK-тригерів у конструкції можна застосувати двійковий лічильник К155ІЕ5.

Автомат має два ідентичні канали, кожен з яких містить тактовий генератор на елементах DD1.1 -DD1.4 (DD2.1 - DD2.4), чотирьох розрядний двійковий лічильник DD3, DD5 (DD4, DD6), схеми управління на DD8.1 DD8.2 (DD8.3, DD8.4), вузли індикації DD10.1 (DD10.2).

Об'єднує обидва канали модуль контролю (DD7), що реалізують формулу «Виключає АБО». Логіка роботи DD7 дуже проста: якщо на вхід елемента приходять два однакові логічні рівні, то на його виході формується рівень логічного 0, інакше 1.

У момент включення живлення та натискання на кнопку «Скидання» (SB1) тригери DD3...DD6 перемикаються в одиничний стан і світлодіоди гаснуть. Паралельно на виходах DD8.1 та DD8.3 формується логічна 1, що дозволяє запуск тактових генераторів. Імпульси з їх виходів, йдуть на тригери і провокують їхнє синхронне перемикання. Спалахують і відповідні світлодіоди. Швидкістю перемикання останніх можна керувати опорами R1 та R2, розташованими в пультах гравців.

Якщо граючий вважаючи, що стани світлодіодів обох каналів рівнозначні, натискає на кнопку SB2. Тоді на виході елемента DD8 формується логічний нуль, що замикає генератори та фіксує стан тригерів. Рівень одиниці формується на виході DD8.2 і блокує перемикання тригера на DD8.3, DD8.4 і дозволяючи роботу індикації. Завдяки цьому можна з'ясувати, хто з двох гравців швидше натисне кнопку.

Логічні рівні з інверсних виходів тригерів йдуть на вузол контролю DD7.1 – DD7.4, де відбувається порівняння. Якщо вони рівнозначні, то виходах елементів вузла контролю утворюється рівень логічного нуля.

Інвертуючись DD9.1-DD9.4, він викликає виникнення високого рівняна виході схеми АБО (VD1-VD4). Таким чином, обидві одиниці одночасно будуть лише на вході DD10.1. На його виході формується логічний нуль і починає горіти світлодіод HL9, що фіксує перемогу гравця, який натиснув на кнопку SB2.

Якщо при натисканні SB2 логічні рівнібули різними, то на виході схеми АБО формується рівень нуля. При цьому одиничний рівень надходить тільки на вхід DD10.2, і запалення відповідного світлодіода, що фіксує перемогу іншого гравця.

Аналогічно схема поводитиметься і якщо першою натиснути кнопку SB3. Час перемикання DD8.1 - DD8.4 досить низький, тому ймовірність збою майже виключена.

Схема має вузол автоматичного відключенняживлення через півгодини, але за бажання його можна від'єднати і раніше, торкнувшись пальцем сенсора.

Для складання конструкції необхідно сім транзисторів і три ІМС: К155ЛАЗ і К155ІЕ8.

Приставка складається з вузла звукового сигналізатора на VT1, VT2 та DD1 - DD3 та вузла комутації живлення на VT3-VT7.

Схема звукового сигналізатора складається з тактовий генератор на DD1.1, DD1.2 та VT1. Він генерує прямокутні імпульси з частотою проходження близько 1 Гц.

Після включення живлення тактовий генератор починає посилати тактуючі імпульси, а імпульс скидання, що формується ланцюгом R4, С2, скидає лічильник і тригер, керуючий коефіцієнтом поділу.

Рівень логічної одиниці йде з шостого виходу тригера DD3.1 і блокує діод VD1, включаючи тональний генератор на DD1.4 і транзисторі VT2. Паралельно імпульси, йдуть на десятий вхід елемента DD1.4 з тактового генератора частотою один Гц, включаючи і відключаючи тональний генератор, що формує переривчастий звуковий сигнал.

Крім того, рівень логічної 1, що йде з виходу 6 тригера, задає коефіцієнт розподілу лічильника рівний шістнадцяти. Після надходження на вхід лічильника 17-го імпульсу на виході шість DD2 формується позитивний імпульс, що перемикає DD3.1 одиничний стан. З виходу 6 низький рівень цього тригера блокує роботу тонального генератора і встановлює коефіцієнт розподілу лічильника 64. Після приходу наступних імпульсів 64 на виході лічильника генерується позитивний імпульс, що перемикає тригер DD3.1 в нульовий стан. Вихідний сигнал тригера дозволяє роботу тонального генератора та встановлює коефіцієнт розподілу рівний шістнадцяти. Таким чином, приставка через кожні 64 секунди генерує уривчастий тональний звуковий сигнал тривалістю 16 секунд. У такому режимі приставка може працювати до вимкнення живлення.

Живлення схеми звукової сигналізації відбувається через «електронний вимикач» та пристрій автоматичної комутації живлення на транзисторах VT3-VT7. Крім того, цей модуль обмежує струм споживання приставки в черговому режимі на рівні мікроампер, що дозволяє не використовувати в конструкції механічний вимикач живлення.

Для включення приставки короткочасно замикаємо точки А і Б. При цьому на базу VT3 через опір R9 йде позитивний потенціал напруги і складений транзистор, утворений на VT4-VT5, відмикається, забезпечуючи струм дільника напруги на резисторах R10, R11. Падіння напруги на R10 і ділянці колектор - емітер VT5 відмикає складовий транзистор VT6-VT7.

Напруга живлення через VT7 відбувається на вузол звукової сигналізації. Паралельно через R6, R7 та ділянку колектор - емітер VT3 заряджається ємність С4. За рахунок падіння напруги в ланцюзі заряду ємності складовий транзистор VT4-VT5 підтримується відкритим, забезпечуючи роботу складеного транзистора VT6-VT7.

У міру заряду ємності С4 потенціал у точці R6, VD2, С4, R7 падає і при певній величині складовий транзистор VT4-VT5 замикається, займає і закривається VT6-VT7, відключаючи ланцюг живлення звукової сигналізації.

Місткість С4 швидко розряджається і приставка переходить у режим сну. Час роботи визначається опором R6 і ємністю С4 і для зазначених номіналів час становить 30 хв. Можна вимкнути живлення та вручну, торкнувшись сенсорних контактів E1, Е2.

Негативний потенціал напруги через опір поверхні шкіри R8 потрапляє на базу транзистора VT3, відмикаючи його. Напруга на колекторі різко падає і замикає складовий транзистор VT4-VT5, який закриває VT6, VT7.

ЛІЧИЛЬНИК НА МІКРОКОНТРОЛЕРІ

У багатьох пристроях техніки та автоматики все ще встановлені механічні лічильники. Вони вважають кількість відвідувачів, продукцію на конвеєрі, витки дроту в намотувальних верстатах тощо. У разі виходу з ладу знайти такий механічний лічильник непросто, а відремонтувати неможливо через відсутність запчастин. Пропоную замінити механічний лічильник електронним з використанням мікроконтролера PIC16F628A.

Електронний лічильник виходить надто складним, якщо будувати його на мікросхемах серій К176, К561. особливо якщо потрібний реверсивний рахунок. Але можна побудувати лічильник всього на одній мікросхемі - універсальному мікроконтролері PIC16F628A, що має у своєму складі різноманітні периферійні пристроїі здатне вирішувати широке коло завдань.

Ось і нещодавно мене попросила людина зробити лічильник імпульсів на багато розрядів. Я відмовився від світлодіодних індикаторів, оскільки вони займають багато місця та споживають чимало енергії. Тому реалізував схему LCD. Лічильник мікроконтролера може заміряти вхідні імпульси до 15 знаків розрядності. Два перші розряди відокремлені точкою. EEPROM не використовувалась, тому що не було потреби запам'ятовувати стан лічильника. Також є функція зворотного рахунку - реверсу. Принципова схемапростого лічильника на мікроконтролері:

Лічильник зібраний на двох друкованих платах із фольгованого склотекстоліту. Креслення наведено на малюнку.

На одній із плат встановлено індикатор LCD, на іншій - 4 кнопки, контролер та інші деталі лічильника, за винятком блоку живлення. Завантажити плати і схему лічильника у форматі Lay, а також прошивку мікроконтролера можна на форумі. Матеріал надав Samopalkin.

Принцип дії

Як вихідний стан прийнятий нульовий рівень усім виходах тригерів (Q 1 – Q 3), т. е. цифровий код 000. У цьому старшим розрядом є вихід Q 3 . Для переведення всіх тригерів у нульовий стан входи R тригерів об'єднані і на них подається необхідний рівеньнапруги (тобто імпульс, що обнулює тригери). По суті, це скидання. На вхід надходять тактові імпульси, які збільшують цифровий код на одиницю, тобто після приходу першого імпульсу перший тригер переключається в стан 1 (код 001), після приходу другого імпульсу другий тригер переключається в стан 1, а перший - в стан 0 (код 010), потім третій тощо. буд. У результаті подібний пристрій може дорахувати до 7 (код 111), оскільки 2 3 – 1 = 7. Коли всіх виходах тригерів встановилися одиниці, кажуть, що лічильник переповнений. Після приходу наступного (дев'ятого) імпульсу лічильник обнуляться і почнеться з початку. На графіках зміна станів тригерів відбувається із деякою затримкою t з. На третьому розряді затримка вже втричі. Затримка, що збільшується зі збільшенням числа розрядів, є недоліком лічильників з послідовним переносом, що, незважаючи на простоту, обмежує їх застосування в пристроях з невеликим числом розрядів.

Класифікація лічильників

Лічильниками називають пристрої для підрахунку числа надійшли на їх вхід імпульсів (команд), запам'ятовування та зберігання результату рахунку та видачі цього результату. Основним параметром лічильника є модуль счёта(емкость) Kс. Ця величина дорівнює числу стійких станів лічильника. Після надходження імпульсів Kс лічильник повертається в вихідний стан. Для двійкових лічильників Kс = 2 m, де m – число розрядів лічильника.

Крім Kз важливими характеристиками лічильника є максимальна частота рахунку fmax і час встановлення tуст, які характеризують швидкодію лічильника.

Tуст - тривалість перехідного процесу перемикання лічильника в новий стан: tуст = mtтр, де m - число розрядів, а tтр - час перемикання тригера.

Fmax – максимальна частота вхідних імпульсів, коли він відбувається втрати імпульсів.

За типом функціонування:

- Підсумовуючі;

- віднімають;

– Реверсивні.

У підсумовуючому лічильнику прихід кожного вхідного імпульсу збільшує результат рахунку на одиницю, у віднімає – зменшує на одиницю; у реверсивних лічильниках може відбуватися як підсумовування, і віднімання.

По структурній організації:

- Послідовними;

– паралельними;

- Послідовно-паралельними.

У послідовному лічильнику вхідний імпульс подається тільки вхід першого розряду, на входи кожного наступного розряду подається вихідний імпульс попереднього розряду.

У паралельному лічильнику з приходом чергового лічильного імпульсу перемикання тригерів під час переходу на новий стан відбувається одночасно.

Послідовно-паралельна схема включає обидва попередні варіанти.

По порядку зміни станів:

- З природним порядком рахунку;

- З довільним порядком рахунку.

За модулем рахунку:

- Двійкові;

- Недвійкові.

Модуль рахунку двійкового лічильника Kc=2, а модуль рахунку недвійкового лічильника Kc= 2m, де m – число розрядів лічильника.

Підсумовуючий послідовний лічильник

Рис.1. Підсумовуючий послідовний 3-х розрядний лічильник.

Тригери даного лічильника спрацьовують по задньому фронті лічильного імпульсу. Вхід старшого розряду лічильника пов'язаний із прямим виходом (Q) молодшого сусіднього розряду. Тимчасова діаграма роботи такого лічильника наведено на рис.2. У початковий момент часу стану всіх тригерів дорівнюють лог.0 відповідно на їх прямих виходах лог.0. Це досягається за допомогою короткочасного лог.0, поданого на входи асинхронної установки тригерів лог.0. Загальний стан лічильника можна охарактеризувати двійковим числом (000). Під час рахунку на входах асинхронної установки тригерів лог.1 підтримується лог.1. Після приходу заднього фронту першого імпульсу 0-розряд переключається на протилежний стан – лог.1. На вході 1-розряду з'являється передній фронт лічильного імпульсу. Стан лічильника (001). Після приходу на вхід лічильника заднього фронту другого імпульсу 0-розряд перемикається в протилежний стан - лог.0, на вході 1-розряду з'являється задній фронт лічильного імпульсу, який перемикає 1-розряд лог.1. Загальний стан лічильника – (010). Наступний задній фронт на вході 0-розряду встановить його в лог.1(011) і т.д. Таким чином, лічильник накопичує число вхідних імпульсів, що надходять на його вхід. При надходженні 8-ми імпульсів з його вхід лічильник повертається у вихідний стан (000), отже коефіцієнт рахунки (КСЛ) даного лічильника дорівнює 8.

Мал. 2. Тимчасова діаграма послідовного підсумовуючого лічильника.

Послідовний лічильник, що віднімає

Тригери цього лічильника спрацьовують по задньому фронту. Для реалізації операції віднімання лічильний вхід старшого розряду підключається до інверсного виходу сусіднього молодшого розряду. Попередньо тригери встановлюють стан лог.1 (111). Роботу даного лічильника показує часова діаграма на рис. 4.

Мал. 1 Послідовний лічильник, що віднімає

Мал. 2 Тимчасова діаграма послідовного лічильника, що віднімає

Реверсивний лічильник

Для реалізації реверсивного лічильника необхідно об'єднати функції підсумовуючого лічильника та функції лічильника, що віднімає. Схема цього лічильника наведена на рис. 5. Для керування режимом рахунку служать сигнали «сума» та «різниця». Для режиму підсумовування "сума" = лог.1, "0" - короткочасний лог.0; "Різниця" = лог.0, "1"-короткочасний лог.0. При цьому елементи DD4.1 та DD4.3 дозволяють подачу на тактові входи тригерів DD1.2, DD2.1 через елементи DD5.1 ​​та DD5.2 сигналів з прямих виходів тригерів DD1.1, DD1.2 відповідно. При цьому елементи DD4.2 і DD4.4 закриті, на їх виходах є лог.0, тому дія інверсних виходів ніяк не відбивається на рахункових входах тригерів DD1.2, DD2.1. Таким чином, реалізується операція підсумовування. Задля реалізації операції віднімання на вхід «сума» подається лог.0, вхід «різницю» лог.1. При цьому елементи DD4.2, DD4.4 дозволяють подачу на входи елементів DD5.1, DD5.2, відповідно і на рахункові входи тригерів DD1.2, DD2.1 сигналів з інверсних виходів тригерів DD1.1, DD1.2. При цьому елементи DD4.1, DD4.3 закриті і сигнали з прямих виходів тригерів DD1.1, DD1.2 не впливають на рахункові входи тригерів DD1.2, DD2.1. Таким чином, реалізується операція віднімання.

Мал. 3 Послідовний реверсивний 3-х розрядний лічильник

Для реалізації даних лічильників також можна використовувати тригери, які спрацьовують на передньому фронті рахункових імпульсів. Тоді під час підсумовування на лічильний вхід старшого розряду треба подавати сигнал з інверсного виходу сусіднього молодшого розряду, а відніманні навпаки – з'єднувати лічильний вхід із прямим виходом.

Недолік послідовного лічильника – зі збільшенням розрядності пропорційно збільшується час установки (tуст) даного лічильника. Перевагою є простота реалізації.

Мал. 3 – Реверсивний лічильник

Для рахункових імпульсів передбачено два входи: “+1” – збільшення, “-1” – зменшення. Відповідний вхід (+1 або -1) підключається до входу С. Це можна зробити схемою АБО, якщо вліпити її перед першим тригером (вихід елемента до входу першого тригера, входи – до шин +1 та -1). Незрозуміла фігня між тригерами (DD2 і DD4) називається елементом І-АБО. Цей елемент складається з двох елементів І та одного елемента АБО, об'єднаних в одному корпусі. Спочатку вхідні сигнали цьому елементі логічно перемножуються, потім результат логічно складається.

Число входів елемента І-АБО відповідає номеру розряду, тобто якщо третій розряд, то три входи, четвертий - чотири і т. д. Логічна схема є двопозиційним перемикачем, керованим прямим або інверсним виходом попереднього тригера. При балку. 1 на прямому виході лічильник відраховує імпульси з шини "+1" (якщо вони, звичайно, надходить), при лог. 1 на інверсному виході – із шини “-1”. Елементи І (DD6.1 та DD6.2) формують сигнали перенесення. На виході >7 сигнал формується при коді 111 (число 7) і тактового імпульсу на шині +1, на виході<0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Все це, звичайно, цікаво, але красивіше виглядає у мікросхемному виконанні:

Мал. 4 Чотирьохрозрядний двійковий лічильник

Ось типовий лічильник із передустановкою. СТ2 означає, що лічильник двійковий, якщо він десятковий, ставиться СТ10, якщо двійково-десятковий – СТ2/10. Входи D0 - D3 називаються інформаційними входами і служать для запису в лічильник будь-якого двійкового стану. Цей стан відобразиться на його виходах і від нього буде розпочато відлік. Іншими словами, це входи попередньої установки або просто попереднього встановлення. Вхід V служить для дозволу запису коду по входах D0 - D3, або, як кажуть, дозволу попереднього встановлення. Цей вхід може бути позначений і іншими літерами. Попередній запис у лічильник проводиться при подачі сигналу дозволу запису в момент приходу імпульсу на вхід С. Вхід тактовий. Сюди запихають імпульси. Трикутник означає, що лічильник спрацьовує за спадом імпульсу. Якщо трикутник повернутий на 180 градусів, тобто дупою до літери С, значить він спрацьовує по фронту імпульсу. Вхід R служить для обнулення лічильника, т. е. при подачі імпульсу цей вхід усім виходах лічильника встановлюються балка. 0. Вхід PI називається входом перенесення. Вихід p називається виходом перенесення. На цьому виході формується сигнал при переповненні лічильника (коли всіх виходах встановлюються лог. 1). Цей сигнал можна подати на вхід перенесення наступного лічильника. Тоді при переповненні першого лічильника другий перемикатиметься в наступний стан. Виходи 1, 2, 4, 8 просто виходи. Там формується двійковий код, відповідний числу імпульсів, що надійшли на вхід лічильника. Якщо висновки з кружальцями, що буває набагато частіше, значить вони інверсні, тобто замість балки. 1 подається балка. 0 і навпаки. Докладніше робота лічильників разом з іншими пристроями розглядатиметься надалі.

Паралельний підсумовуючий лічильник

Принцип дії даного лічильника полягає в тому, що вхідний сигнал, що містить лічильні імпульси, подається одночасно на всі розряди лічильника. А установкою лічильника стан лог.0 чи лог.1 управляє схема управління. Схема даного лічильника показано на рис.6

Мал. 4 Підсумовуючий лічильник паралельної дії

Розряди лічильника - тригери DD1, DD2, DD3.

Схема управління – елемент DD4.

Достоїнство даного лічильника - малий час установки, що не залежить від розрядності лічильника.

Недолік – складність схеми у разі підвищення розрядності лічильника.

Лічильники з паралельним перенесенням

Для підвищення швидкодії застосовують спосіб одночасного формування сигналу перенесення всім розрядів. Досягається це запровадженням елементів І, якими тактові імпульси надходять відразу на входи всіх розрядів лічильника.

Мал. 2 – Лічильник з паралельним перенесенням та графіки, що пояснюють його роботу

Із першим тригером все зрозуміло. На вхід другого тригера тактовий імпульс пройде лише тоді, коли на виході першого тригера буде балка. 1 (особливість схеми І), але вхід третього – як у виходах перших двох буде лог. 1 і т. д. Затримка спрацьовування третьому тригері така ж, як і першому. Такий лічильник називається лічильником з паралельним перенесенням. Як видно із схеми, зі збільшенням числа розрядів збільшується число балок. І елементів, причому чим вище розряд, тим більше входів у елемента. Це недолік таких лічильників.

Розробка принципової схеми

Формувач імпульсів

Формувач імпульсів - пристрій, необхідний для усунення брязкоту контактів, що виникає при замиканні механічних контактів, що може призвести до неправильної роботи схеми.

На малюнку 9 наведено схеми формувачів імпульсів від механічних контактів.

Мал. 9 Формувачі імпульсів від механічних контактів.

Блок індикації

Для відображення результату рахунку необхідно використовувати світлодіоди. Щоб здійснити такий висновок інформації, можна скористатися найпростішою схемою. Схема блоку індикації на світлодіодах наведена малюнку 10.

Мал. 10 Блок індикації на світлодіодах.

Розробка КСУ (комбінаційної схеми управління)

Для реалізації цього лічильника із серії ТТЛШ мікросхем К555 я вибрав:

дві мікросхеми К555ТВ9 (2 JK-тригери з установкою)

одну мікросхему К555ЛА4 (3 елементи 3І-НЕ)

дві мікросхеми К555ЛА3 (4 елементи 2І-НЕ)

одну мікросхему К555ЛН1 (6 інверторів)

Дані мікросхеми забезпечують мінімальну кількість корпусів на друкованій платі.

Складання структурної схеми лічильника

Структурна схема – сукупність блоків лічильника, які виконують будь-яку функцію і забезпечують нормальну роботу лічильника. На малюнку 7 показано структурну схему лічильника.

Мал. 7 Структурна схема лічильника

Блок керування виконує функцію подачі сигналу та керування тригерами.

Блок рахунку призначений для зміни стану лічильника та збереження цього стану.

Блок індикації виводить інформацію для зорового сприйняття.

Складання функціональної схеми лічильника

Функціональна схема – внутрішня структура лічильника.

Визначимо оптимальне кількість тригерів для недвійкового лічильника з коефіцієнтом рахунку Кс=10.

M = log 2 (Кс) = 4.

M = 4 означає реалізації двоично-десятичного лічильника необхідно 4 тригера.

Найпростіші однорозрядні лічильники імпульсів

Найпростішим однорозрядним лічильником імпульсів може бути JK-тригер та D-тригер, що працює у рахунковому режимі. Він вважає вхідні імпульси по модулю 2-кожний імпульс перемикає тригер у протилежний стан. Один тригер вважає до двох, два з'єднаних послідовно вважають до чотирьох, п тригерів-до 2n імпульсів. Результат рахунка формується в заданому коді, який може зберігатися в пам'яті лічильника або бути зчитаним іншим пристроєм цифрової техніки дешифратором.

На малюнку показано схему трирозрядного двійкового лічильника імпульсів, побудованого на JK-тригер ax K155TB1. Змонтуйте такий лічильник на макетній панелі та до прямих виходів тригерів підключіть світлодіодні (або транзисторні – з лампою розжарювання) індикатори, як це робили раніше. Подайте від випробувального генератора на вхід З першого тригера лічильника серію імпульсів із частотою прямування 1...2 Гц і за світловими сигналами індикаторів побудуйте графіки роботи лічильника.

Якщо в початковий момент усі тригери лічильника перебували в нульовому стані (можна встановити кнопковим вимикачем SB1 «Уст.0», подаючи на вхід R тригерів напруга низького рівня), то по спаду першого імпульсу (рис. 45,6) тригер DD1 переключиться в одиничний стан-на його прямому виході з'явиться високий рівень напруги (рис. 45, в). Другий імпульс переключить тригер DD1 у нульовий стан, а тригер DD2-B одиничний (рис. 45, г). По спаду третього імпульсу тригери DD1 і DD2 виявляться в одиничному стані, а тригер DD3 все ще буде в нульовому. Четвертий імпульс переключить перші два тригери в нульовий стан, а третій в одиничний (рис. 45, д). Восьмий імпульс переключить всі тригери на нульовий стан. По спаду дев'ятого вхідного імпульсу розпочнеться наступний цикл роботи трирозрядного лічильника імпульсів.

Вивчаючи графіки, неважко помітити, кожен старший розряд лічильника відрізняється від молодшого подвоєним числом імпульсів рахунки. Так, період імпульсів на виході першого тригера в 2 рази більше за період вхідних імпульсів, на виході другого тригера - в 4 рази, на виході третього тригера - в 8 разів. Говорячи мовою цифрової техніки, такий лічильник працює у ваговому коді 1-2-4. Тут під терміном "вага" мається на увазі обсяг інформації, прийнятої лічильником після встановлення його тригерів у нульовий стан. У пристроях та приладах цифрової техніки найбільшого поширення набули чотирирозрядні лічильники імпульсів, що працюють у ваговому коді 1-2-4-8. Дільники частоти вважають вхідні імпульси до деякого задається коефіцієнтом рахунку стану, а потім формують сигнал перемикання тригерів я нульовий стан, знову починають рахунок вхідних імпульсів до коефіцієнта рахунку, що задається і т. д.

Тут уже знайомий вам трирозрядний двійковий лічильник доповнений логічним елементом 2Й-НЕ DD4.1, який і задає коефіцієнт рахунку 5. Відбувається це так. При перших чотирьох вхідних імпульсах (після встановлення тригерів у нульовий стан кнопкою SB1 «Уст. 0») пристрій працює як звичайний лічильник імпульсів. При цьому одному або обох входах елемента DD4.1 діє низький рівень напруги, тому елемент знаходиться в одиничному стані.

За спадом п'ятого імпульсу на прямому виході першого і третього тригерів, а значить, і на обох входах елемента DD4.1 з'являється високий рівень напруги, що перемикає цей логічний елемент а нульовий стан. У цей момент на його виході формується короткий імпульс низького рівня, який через діод VD1 передається на вхід R всіх тригерів і перемикає їх у вихідний нульовий стан.

З цього моменту починається наступний цикл роботи лічильника. Резистор R1 і діод VD1, введені в цей лічильник, необхідні для того, щоб унеможливити замикання виходу елемента DD4.1 на загальний провід.

Дію такого дільника частоти можете перевірити, подаючи на вхід першого його тригера імпульси, що йдуть з частотою 1… 2 Гц, і підключивши до виходу тригера DD3 світловий індикатор.

На практиці функції лічильників імпульсів та дільників частоти виконують спеціально розроблені мікросхеми підвищеного ступеня інтеграції. У серії К155, наприклад, це лічильники К155ІЕ1, К155ІЕ2, К155ІЕ4 та ін.

У радіоаматорських розробках найбільш широко використовують мікросхеми К155ІЕ1 та К155ІЕ2. Умовні графічні позначення цих мікросхем-лічильників із нумерацією їх висновків показано на рис. 47.

Мікросхему К155ІЕ1 (рис. 47,а) називають декадним лічильником імпульсів, тобто лічильником з коефіцієнтом рахунку 10. Він містить чотири тригери, з'єднаних між собою послідовно. Вихід (виведення 5) мікросхеми - вихід її четвертого тригера. Встановлюють всі тригери в нульовий стан подачею напруги високого рівня одночасно на обидва входи R (висновки 1 і 2), об'єднані за схемою елемента (умовний символ «&»). Рахункові імпульси, які повинні мати низький рівень, можна подавати на з'єднані разом входи (висновки 8 і 9), також об'єднані по І. або на один з них, якщо в цей час на другому буде високий рівень напруги. При кожному десятому вхідному імпульсі на виході лічильник формує рівний за тривалістю вхідний імпульс низького рівня. Мікросхема К155ІЕ2 (рис.48, б)

Двійково-десятковий чотирирозрядний лічильник. У ньому також чотири тригери, але перший має окремі вхід С1 (висновок 14) і окремий прямий вихід (висновок 12). Три інших тригера з'єднані між собою так, що утворюють дільник на 5. При з'єднанні виходу першого тригера (висновок 12) з входом С2 (висновок 1) ланцюга інших тригерів мікросхема стає дільником на 10 (рис. 48 а), що працює в коді 1 -2-4-8, що символізують цифри біля виходів графічного позначення мікросхеми. Для встановлення тригерів лічильника в нульовий стан подають на обидва входи R0 (висновки 2 і 3) напруга високого рівня.

Два об'єднані входи R0 і чотири розділові виходи мікросхеми К155ІЕ2 дозволяють без додаткових елементів будувати дільники частоти з коефіцієнтами розподілу від 2 до 10. Так, наприклад, якщо з'єднати між собою висновки 12 і 1, 9 і 2, 8 н 3 (рис. 48, 6), то коефіцієнт рахунку буде 6, а при з'єднанні висновків 12 та 1, 11,. 2 і 3 (рис. 48,в) коефіцієнт рахунку стане 8. Ця особливість мікросхеми К155ІЕ2 дозволяє використовувати її як двійковий лічильник імпульсів, і як дільник частоти.

Цифровий лічильник імпульсів - це цифровий вузол, який здійснює рахунок імпульсів, що надходять на його вхід. Результат рахунка формується лічильником у заданому коді і може зберігатися потрібний час. Лічильники будуються на тригерах, причому кількість імпульсів, яке може підрахувати лічильник визначається з виразу N = 2 n – 1, де n – число тригерів, а мінус один, тому що в цифровій техніці за початок відліку приймається 0. Лічильники бувають підсумовують, коли рахунок йде збільшення, і віднімають – рахунок зменшення. Якщо лічильник може перемикатися у процесі роботи з підсумовування віднімання і навпаки, він називається реверсивним.

2006 р.

Для розрахунку електричної енергії, яка споживається за певний період часу, необхідно інтегрувати в часі миттєві значення активної потужності. Для синусоїдального сигналу потужність дорівнює добутку напруги на струм у мережі в даний момент часу. На цьому принципі працює будь-який лічильник електричної енергії

2006 р.

Встановлення та підключення електролічильника не викликає труднощів. Щиток з лічильником треба встановити на чотирьох роликах (по кутах щитка) в кімнаті, поблизу того місця, звідки проходить електропроводка від загального квартирного лічильника

2012 р.

Цей пристрій стежить за використанням побутової мережі та записує показання на SD карту пам'яті. Прості аналогові підсилювачі підсилюють сигнал з датчиків напруги і струму, і, виходячи з отриманих даних мікроконтролер ATmega168 обчислює споживану потужність. Напруга і струм вимірюється з частотою 9615Гц, тому показання повинні бути точними навіть на несинусоїдальних навантаженнях, таких як комп'ютери або люмінесцентні лампи.

Лічильник імпульсів— це послідовне цифрове пристрій, що забезпечує зберігання слова інформації та виконання над ним мікрооперації рахунку, що полягає в зміні значення числа в лічильнику на 1. По суті лічильник являє собою сукупність з'єднаних певним чином тригерів. Основний параметр лічильника – модуль рахунку. Це максимальна кількість одиничних сигналів, яка може бути порахована лічильником. Лічильники позначають через СТ (від англ. counter).

Лічильники імпульсів класифікують

● за модулем рахунку:
. двійково-десяткові;
. двійкові;
. з довільним постійним модулем рахунку;
. із змінним модулем рахунку;
. за направленням рахунку:
. підсумовуючи;
. віднімають;
. реверсивні;
● за способом формування внутрішніх зв'язків:
. з послідовним перенесенням;
. з паралельним перенесенням;
. з комбінованим перенесенням;
. кільцеві.

Підсумовуючий лічильник імпульсів

Розглянемо підсумовуючий лічильник (рис. 3.67, а). Такий лічильник побудований на чотирьох JK-тригерах, які за наявності на обох входах логічного сигналу «1» перемикаються в момент появи на входах синхронізації негативних перепадів напруги.

Тимчасові діаграми, що ілюструють роботу лічильника, наведено на рис. 3.67, б. Через К сі позначено модуль рахунку (коефіцієнт рахунку імпульсів). Стан лівого тригера відповідає молодшому розряду двійкового числа, а правого старшому розряду. У вихідному стані на всіх тригерах встановлені логічні нулі. Кожен тригер змінює свій стан лише тоді, коли нього діє негативний перепад напруги.

Таким чином, цей лічильник реалізує підсумовування вхідних імпульсів. З часових діаграм видно, що частота кожного наступного імпульсу вдвічі менша, ніж попередня, тобто кожен тригер ділить частоту вхідного сигналу на два, що використовується в дільниках частоти.

Трирозрядний лічильник, що віднімає, з послідовним переносом

Розглянемо трирозрядний лічильник, що віднімає, з послідовним переносом, схема і часові діаграми роботи якого наведені на рис. 3.68.
(xtypo_quote)У лічильнику використовуються три JK-тригери, кожен з яких працює в режимі Т-тригера (тригера з рахунковим входом).(/xtypo_quote)

На входи J і До кожного тригера подано логічні 1, тому приходу заднього фронту імпульсу, що подається на його вхід синхронізації, кожен тригер змінює попередній стан. Спочатку сигнали на виходах всіх тригерів дорівнюють 1. Це відповідає зберіганню в лічильнику двійкового числа 111 або десяткового числа 7. Після закінчення першого імпульсу F перший тригер змінює стан: сигнал Q 1 стане рівним 0, Q 1 − 1.

Інші тригери у своїй свій стан не змінюють. Після закінчення другого імпульсу синхронізації перший тригер знову змінює свій стан, переходячи у стан 1 (Q x = 0). Це забезпечує зміну стану другого тригера (другий тригер змінює стан з деякою затримкою по відношенню до закінчення другого імпульсу синхронізації, так як для його перекидання потрібен час, що відповідає часу спрацьовування його самого та першого тригера).

Після першого імпульсу F лічильник зберігає стан 11О. Подальша зміна стану лічильника відбувається аналогічно до викладеного вище. Після стану 000 лічильник знову перетворюється на стан 111.

Трирозрядний лічильник з послідовним перенесенням, що самозупиняється.

Розглянемо трирозрядний самозупиняється лічильник, що віднімає, з послідовним переносом (рис. 3.69).

Після переходу лічильника стан 000 на виходах всіх тригерів виникає сигнал логічного 0, який подається через логічний елемент АБО на входи J і До першого тригера, після чого цей тригер виходить з режиму Т-тригера і перестає реагувати на імпульси F.

Трирозрядний реверсивний лічильник із послідовним перенесенням

Розглянемо трирозрядний реверсивний лічильник із послідовним перенесенням (рис. 3.70).

У режимі віднімання вхідні сигнали повинні подаватися на вхід Т ст. На вхід Т з при цьому подається сигнал логічного 0. Нехай всі тригери знаходяться в стані 111. Коли перший сигнал надходить на вхід Т на вході Т першого тригера з'являється логічна 1, і він змінює свій стан. Після цього на його інверсному вході виникає сигнал логічної 1. При надходженні другого імпульсу на вхід Т на вході другого тригера з'явиться логічна 1, тому другий тригер змінить свій стан (перший тригер також змінить свій стан приходу другого імпульсу). Подальша зміна стану відбувається аналогічно. У режимі складання лічильник працює аналогічно 4-розрядному підсумовувальному лічильнику. При цьому сигнал подається на вхід Т с. На вхід Т подається логічний 0.
Як приклад розглянемо мікросхеми реверсивних лічильників (рис. 3.71) з паралельним перенесенням серії 155 (ТТЛ):
● ІЕ6 - двійково-десятковий реверсивний лічильник;
● ІЕ7 — двійковий реверсивний лічильник.

Напрямок рахунку визначається тим, який висновок (5 або 4) подаються імпульси. Входи 1, 9, 10, 15 - інформаційні, а вхід 11 використовується для попереднього запису. Ці 5 входів дозволяють здійснити попередній запис у лічильник (передустановку). Для цього потрібно подати відповідні дані на інформаційні входи, а потім подати імпульс запису низького рівня на вхід 11 і лічильник запам'ятає число. Вхід 14 - вхід установки О при подачі високого рівня напруги. Для побудови лічильників більшої розрядності використовуються виходи прямого та зворотного перенесення (висновки 12 та 13 відповідно). З виведення 12 сигнал повинен подаватися на вхід прямого рахунку наступного каскаду, а з 13 на вхід зворотного рахунку.