BỘ ĐẾM TẦN SỐ CMOS: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Đây là hướng dẫn với các tệp PDF kèm theo và hình ảnh về cách tôi thiết kế bộ đếm Tần số của riêng mình để giải trí cho logic rời rạc. Tôi sẽ không đi vào chi tiết đầy đủ về cách tôi tạo bo bo mạch hoặc cách đấu dây nhưng các sơ đồ được tạo trong KICAD, là phần mềm miễn phí cho phép bạn thực hiện các dự án của mình trên PCB cấp chuyên nghiệp. vui lòng sao chép hoặc sử dụng thông tin này như một hướng dẫn tham khảo. Đây là một bài tập tốt để học tập, tôi thấy nó là một cuộc hành trình thú vị và tuyệt đối đau đầu cùng một lúc nhưng dự án này sử dụng nhiều kỹ năng được học trong một khóa học thiết kế kỹ thuật số cơ bản. tất cả điều này có thể được thực hiện với một bộ điều khiển vi mô và một vài bộ phận bên ngoài. nhưng niềm vui trong đó là gì haha!

Bước 1: Thiết kế bộ đếm tần số bằng chip logic CMOS rời rạc

Vì vậy, như một phần giới thiệu, tôi đã thiết kế, nối dây và thử nghiệm mạch này. Tôi đã thực hiện hầu hết công việc trong NI multisim và sử dụng các mô phỏng để thiết kế hầu hết các mô-đun. sau khi thử nghiệm trong multisim, tôi sau đó xây dựng mạch thử nghiệm thành từng phần trên một bảng mạch bánh mì, điều này để đảm bảo từng phần hoạt động bình thường, đây thực sự là một vấn đề đau đầu và tôi đã mất gần một tuần để chạy phiên bản hoàn chỉnh đầu tiên. Trong bước tiếp theo, tôi sẽ bao gồm BOM (Hóa đơn nguyên vật liệu) và một sơ đồ khối của thiết kế và sau đó đi vào chi tiết về cách chúng được kết hợp với nhau. Tôi không sử dụng bất kỳ sơ đồ nào để thực hiện điều này, tôi chỉ đơn giản đọc các bảng dữ liệu cho các chipset và chạy mô phỏng và kiểm tra từng con chip cho chức năng thích hợp. Dự án này có 4 khái niệm chính được gắn với nhau trong bản lắp ráp cuối cùng sẽ được phác thảo trong các sơ đồ khối. Tôi đã sử dụng các khối này để mô tả tất cả sẽ được tổ chức và thiết kế như thế nào.

1. Mô-đun định thờiMột mạch dao động Pierce với một xtal (tinh thể) dao động ở 37,788 kHz được đưa vào một CD4060B (bộ đếm nhị phân mang theo gợn sóng 14 tầng và bộ chia tần số), điều này dẫn đến tín hiệu 2Hz. Tín hiệu đó sau đó được gửi đến một flip flop JK được cấu hình cho chế độ bật tắt. Điều này sẽ giảm nó đi một nửa thành sóng vuông 1Hz. tín hiệu sau đó được gửi đến một flip flop JK khác và được chia xuống 0,5Hz (1 giây trên 1 giây tắt). đây sẽ là cơ sở thời gian chính xác để thiết lập đồng hồ kích hoạt của chúng tôi nhằm "cắt" mẫu một giây của tần số đến. Về cơ bản, đây là một phần của các xung cần được đếm trong khoảng thời gian một giây.
2. Bộ đếm thập kỷ đồng bộ Chúng là hai khái niệm chính để hiểu về cách tần số đến được đếm. Tín hiệu đến cần phải là sóng vuông và cũng tương thích với mức logic của các chip. Tôi đã sử dụng một bộ tạo chức năng trên băng ghế phòng thí nghiệm của mình nhưng một bộ có thể được xây dựng với bộ đếm thời gian 555 và một flip flop JK hoặc D được định cấu hình làm bộ phân tần. khái niệm thứ hai sử dụng tín hiệu 0,5Hz để cho phép xung đo được thoát ra khỏi cổng AND trong khoảng thời gian một giây. và chặn nó khi nó đi theo logic THẤP. xung này ra khỏi cổng AND và đi vào bộ đếm thập kỷ tại đồng hồ song song. bộ đếm hoạt động như bộ đếm đồng bộ và sử dụng các chức năng thực hiện và trong các chức năng được mô tả trong Bảng dữ liệu cho CD4029.
3. Đặt lại Mạch cần đặt lại sau mỗi 2 giây để lấy mẫu tần số và không nhận được kết quả đọc gộp trên màn hình. chúng tôi muốn nó đặt lại các bộ đếm về 0 trước khi lát tiếp theo xuất hiện hoặc nó sẽ thêm vào giá trị trước đó. đó không phải là tất cả những điều thú vị! chúng tôi thực hiện điều này Bằng cách sử dụng flip flop D có dây để cấp nguồn trở lại và chúng tôi đồng hồ tín hiệu 0,5 Hz vào đồng hồ được đưa vào các chân kích hoạt Pre set của bộ đếm thập kỷ. điều này đặt tất cả các bộ đếm về 0 trong hai giây và sau đó tăng cao trong 2 giây. Không đơn giản nhưng hiệu quả, điều này cũng có thể được thực hiện với một con lật đật JK nhưng tôi muốn đưa ra hai cách để làm điều tương tự. Đây là tất cả để giải trí và tự học, vì vậy hãy thoải mái đi chệch hướng!
4. PHÂN ĐOẠN LED Phần tốt nhất được lưu lại cho đến cuối cùng! màn hình 7 phân đoạn Classic và các chip trình điều khiển mà tôi thực sự khuyên bạn nên thiết kế điều này xung quanh bảng dữ liệu của màn hình 7 phân đoạn và chip trình điều khiển. Bạn sẽ cần phải chú ý đến sự khác biệt giữa cực âm hoặc cực dương thông thường. chip tôi đã sử dụng sẽ cần cao hoặc thấp tùy thuộc vào đèn LED bạn chọn sử dụng và như thực tiễn tốt, điện trở 220 ohm được sử dụng để giới hạn dòng điện nên có một số độ linh hoạt, tốt nhất nên tham khảo bảng dữ liệu không có ai thực sự như vậy thông minh, tất cả các câu trả lời đều nằm trong Bảng dữ liệu. Khi nghi ngờ, hãy đọc nó nhiều nhất có thể.

Bước 2: Sơ đồ khối

Phần tiếp theo này Chỉ là hình ảnh của Sơ đồ khối. Bạn nên xem xét điều này khi bạn đang thiết kế một thứ gì đó để cắt vấn đề thành nhiều mảnh.

Bước 3: Cơ sở thời gian và sơ đồ

phạm vi o hiển thị đầu ra trông như thế nào so với cơ sở thời gian.

Mạch này sử dụng cd 4060 có dây như trong hình, tham khảo bản PDF để có hình ảnh đầy đủ

các chip sử dụng trong mạch này là

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• ĐIỆN TRỞ 21 X 220 ohm
• 3 X 7 MÀN HÌNH LED SEGEMNT
• 37,788 KHZ CRYSTAL
• ĐIỆN TRỞ OHM 330K
• KHÁNG KHUẨN OHM 15M
• MẠNG LƯU TRỮ PIN 18x 10K 8 (ĐÃ KHỞI ĐỘNG)
• RẤT NHIỀU DÂY HOOKUP NẾU SỬ DỤNG BẢNG BÁNH MÌ
• NHIỀU BẢNG BÁNH MÌ

THIẾT BỊ NHẬN ĐƯỢC

• CUNG CẤP ĐIỆN BENCH
• PHẠM VI O
• MÁY PHÁT CHỨC NĂNG
• MULTI-METER
• NGƯỜI CẮM

PHẦN MỀM THIẾT KẾ ĐƯỢC ƯU ĐÃI

• KICAD
• NImultisim