آمارگیر فرکانس CMOS: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

این یک راهنمای شامل PDF ها و عکس هایی است که من چگونه فرکانس شمارنده خود را برای تفریح بدون منطق گسسته طراحی کرده ام. من به طور کامل در مورد چگونگی ساختن گرازهای مدار یا نحوه سیم کشی آن صحبت نمی کنم ، اما طرح ها در KICAD ساخته شده است که یک نرم افزار رایگان است که به شما امکان می دهد پروژه های خود را بر روی PCB حرفه ای بسازید. با خیال راحت این اطلاعات را به عنوان راهنمای مرجع کپی یا استفاده کنید. این یک تمرین یادگیری خوب است ، من متوجه شدم که این یک سفر هیجان انگیز و همزمان درد سر مطلق است ، اما این پروژه از مهارتهای زیادی که در یک دوره طراحی دیجیتال پایه آموخته شده است ، استفاده می کند. این کار احتمالاً با یک میکرو کنترلر و چند قسمت خارجی قابل انجام است. اما چه جالب در آن است هاها!

مرحله 1: طراحی شمارنده فرکانس با استفاده از تراشه های منطقی CMOS

بنابراین به عنوان مقدمه ، این مدار را طراحی ، سیم کشی و آزمایش کردم. من بیشتر کارها را در NI multisim انجام دادم و از شبیه سازی ها برای طراحی بیشتر ماژول ها استفاده کردم. پس از آزمایش در چند حالته ، سپس مدار آزمایش را به صورت تکه ای روی تخته نان ساختم ، این مطمئن بود که هر قسمت به درستی کار می کند ، این یک سردرد واقعی بود و تقریباً یک هفته طول کشید تا اولین نسخه کامل آن اجرا شود. در مرحله بعد من BOM (بیل مواد) و یک بلوک دیاگرام از طرح را شامل می شوم و سپس در مورد چگونگی ترکیب آن به جزئیات می پردازم. من از هیچ طرح واره ای برای ساختن آن استفاده نکردم ، من فقط داده های مربوط به چیپست ها را خواندم و شبیه سازی ها را اجرا کردم و هر تراشه را برای عملکرد مناسب آزمایش کردم. این پروژه دارای 4 مفهوم اصلی است که همه آنها در مونتاژ نهایی به هم گره خورده اند و در بلوک نمودارها بیان شده است. من از این بلوک ها برای توصیف نحوه سازماندهی و طراحی همه چیز استفاده کردم.

1. یک مدار نوسان ساز Pierce با یک xtal (کریستال) که در 37.788 کیلوهرتز در حال نوسان است به یک CD4060B وارد می شود (14 مرحله ای که امواج موج دار و تقسیم فرکانس را حمل می کند) ، این منجر به سیگنال 2 هرتز می شود. سپس آن سیگنال به یک فلیپ فلاپ JK ارسال می شود که برای حالت ضامن پیکربندی شده است. این امر آن را به نصف کاهش می دهد و به موج مربع 1 هرتز می رساند. سپس سیگنال به یک فلیپ فلاپ JK دیگر ارسال می شود و به 0.5Hz تقسیم می شود (1 ثانیه در 1 ثانیه خاموش). این زمان دقیق برای تنظیم ساعت فعال سازی ما به منظور "برش" یک نمونه دوم فرکانس ورودی خواهد بود. این در اصل یک تکه از نبض است که باید به مدت یک ثانیه شمارش شود.
2. شمارنده همزمان همزمان آنها دو مفهوم اصلی برای درک نحوه شمارش فرکانس ورودی هستند. سیگنال ورودی باید یک موج مربعی باشد و همچنین با سطح منطقی تراشه ها سازگار باشد. من از یک مولد عملکرد در نیمکت آزمایشگاه خود استفاده کردم ، اما می توان با تایمر 555 و یک فلیپ فلاپ JK یا D به عنوان تقسیم فرکانس پیکربندی کرد. مفهوم دوم از سیگنال 0.5 هرتز برای فعال کردن پالس اندازه گیری شده برای خروج از یک دروازه AND به فاصله یک ثانیه استفاده می کند. و وقتی منطقی LOW می شود آن را مسدود کنید. این پالس از دروازه AND خارج شده و در ساعت موازی وارد شمارنده های دهه می شود. شمارنده ها به عنوان شمارنده های همزمان عمل می کنند و از توابع انجام شده و توابع توصیف شده در برگه داده برای CD4029 استفاده می کند.
3. تنظیم مجدد مدار باید هر 2 ثانیه تنظیم مجدد شود تا فرکانس را نمونه گیری کرده و یک نمایش ترکیبی روی صفحه نمایش نداشته باشد. ما می خواهیم پیش از وارد شدن تکه بعدی شمارنده ها را به صفر برسانیم وگرنه به مقدار قبلی اضافه می شود. که چندان جالب نیست! ما این کار را با استفاده از فلیپ فلاپ D به صورت سیم کشی شده برای بازخورد انجام می دهیم و سیگنال 0.5 هرتز را در ساعت قرار می دهیم که در پین های پیش فعال مجموعه شمارنده های دهه قرار می گیرد. این همه شمارنده ها را برای دو ثانیه صفر می کند و سپس به مدت 2 ثانیه بالا می رود. ساده اما م notثر ، این را نمی توان با یک فلیپ فلاک JK نیز انجام داد ، اما من دوست دارم دو روش انجام یک کار را نشان دهم. همه اینها برای سرگرمی و خودآموزی است ، بنابراین با خیال راحت انحراف کنید!
4. SEGMENTS LED بهترین قسمت برای پایان ذخیره می شود! صفحه نمایش های کلاسیک 7 و تراشه های درایور را توصیه می کنم این را در برگه اطلاعات صفحه 7 بخش و تراشه درایور طراحی کنید. شما باید به تفاوت بین کاتد یا آند معمولی توجه زیادی داشته باشید. بسته به LED هایی که استفاده می کنید ، تراشه ای که استفاده می کنم باید زیاد یا پایین باشد و به عنوان یک عمل خوب مقاومت 220 اهم برای محدود کردن جریان استفاده می شود ، انعطاف پذیری وجود دارد ، همیشه بهتر است به برگه اطلاعات مراجعه کنید. هوشمندانه پاسخ ها همه در برگه داده ها نهفته است. در صورت تردید آن را تا جایی که می توانید بخوانید.

مرحله 2: بلوک نمودار

این قسمت بعدی فقط تصویری از نمودار بلوک است. ایده خوبی است وقتی در حال طراحی چیزی هستید که مشکل را تکه تکه می کند به این موضوع توجه کنید.

مرحله 3: زمانبندی و شماتیک

محدوده o نشان می دهد که خروجی باید در مقایسه با زمان چگونه باشد.

این مدار از cd 4060 سیم کشی شده استفاده می کند ، همانطور که در تصویر نشان داده شده است. برای مشاهده تصویر کامل به PDF مراجعه کنید

چیپس در این مدار استفاده می کند

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• مقاومت 21 در 220 اهم
• 3 X 7 SEGEMNT LED DISPLAYS
• 37.788 KHZ CRYSTAL
• مقاومت 330K OHM
• مقاومت 15M OHM
• 18x 10K 8 PIN RESITOR NETWORK (توصیه می شود)
• در صورت استفاده از تخته نان ، بسیاری از سیم های هوکاپ
• تخته های زیادی نان

تجهیزات توصیه شده

• تامین برق BENCH
• O-SCOPE
• ژنراتور عملکرد
• چند متری
• انبر

نرم افزار طراحی توصیه شده

• KICAD
• NImultisim