CMOS -TAAJUUSLASKURI: 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämä opas sisälsi PDF -tiedostoja ja valokuvia siitä, miten suunnittelin oman taajuuslaskurin huvin vuoksi erillisestä logiikasta. En tapahdu yksityiskohtaisesti siitä, miten tein piirisikoja tai kuinka langat sen, mutta kaaviot on tehty KICADissa, joka on ilmainen ohjelmisto, jonka avulla voit tehdä projektisi ammattitason PCB: llä. voit vapaasti kopioida tai käyttää näitä tietoja viiteoppaana. Tämä on hyvä oppimisharjoitus, mielestäni se oli jännittävä matka ja ehdoton päänsärky samanaikaisesti, mutta tämä projekti hyödyntää monia digitaalisen suunnittelun peruskurssilla opittuja taitoja. tämä voidaan todennäköisesti tehdä yhdellä mikro -ohjaimella ja muutamalla ulkoisella osalla. mutta mitä hauskaa siinä on haha!

Vaihe 1: Taajuuslaskurin suunnittelu erillisten CMOS -logiikkapiirien avulla

Joten johdantona suunnittelin, langallisin ja testasin tämän piirin. Tein suurimman osan töistä NI -multisimissä ja käytin simulaatioita useimpien moduulien suunnitteluun. Multisim -testin jälkeen rakensin sitten testipiirin palasina leipälevylle, varmistaakseni, että jokainen osa toimi oikein, tämä oli todellinen päänsärky ja kesti melkein viikon ensimmäisen täydellisen version käynnistämiseen. Seuraavassa vaiheessa sisällytän BOM: n (Bill of Materials) ja lohkokaavion suunnittelusta ja menen sitten yksityiskohtaisesti sen kokoonpanoon. En käyttänyt mitään kaavioita tämän tekemiseen, luin vain piirisarjojen tietolomakkeet ja suoritin simulaatioita ja testasin jokaisen sirun oikean toiminnan. Tässä projektissa on neljä pääkonseptia, jotka kaikki on sidottu yhteen lopullisessa kokoonpanossa, joka esitetään lohkokaavioissa. Kuvasin näitä lohkoja kuvaamaan, miten kaikki järjestettiin ja suunniteltiin.

1. Ajoitusmoduuli Lävistysoskillaattoripiiri, jossa xtal (kristalli) värähtelee 37,788 kHz: n taajuudella, syötetään CD4060B: hen (14-portainen aaltoilun kantobinäärilaskuri ja taajuusjakaja), mikä johtaa 2 Hz: n signaaliin. Tämä signaali lähetetään sitten JK -kiikulle, joka on konfiguroitu vaihtotilaa varten. Tämä pienentää sen puoleen 1 Hz: n neliöaallolle. signaali lähetetään sitten toiselle JK -kiikulle ja jaetaan 0,5 Hz: iin (1 sekunti 1 sekunnin pois päältä). tämä on tarkka aikaperuste käyttöönottokellomme asettamiseksi, jotta "leikataan" toisen sekunnin näyte saapuvasta taajuudesta. Tämä on pohjimmiltaan siivu pulsseista, jotka on laskettava yhden sekunnin ajan.
2. Synkroninen vuosikymmenlaskuri Ne ovat kaksi pääkäsitettä, joiden avulla ymmärretään, miten saapuva taajuus lasketaan. Tulevan signaalin on oltava neliöaalto ja yhteensopiva myös sirujen logiikkatason kanssa. Käytin toimintogeneraattoria laboratorion penkillä, mutta yksi voidaan rakentaa 555 -ajastimella ja JK- tai D -varvastossulla, joka on konfiguroitu taajuusjakajaksi. toinen konsepti käyttää 0,5 Hz: n signaalia, jotta mitattu pulssi voi poistua AND -portista yhden sekunnin välein. ja estää sen, kun se menee logiikalla MATALA. tämä pulssi poistuu AND -portista ja tulee vuosikymmenen laskureihin rinnakkaiskellolla. laskurit toimivat synkronilaskurina ja käyttävät CD4029: n tietosivulla kuvattuja suoritus- ja toimintoja.
3. Nollaa Piiri täytyy nollata 2 sekunnin välein näytteenottotaajuuden saamiseksi, eikä näytöllä näkyä yhdistelmälukemaa. haluamme sen nollaavan laskurit nollaan ennen seuraavan viipaleen tuloa, tai se lisää edellisen arvon. mikä ei ole niin mielenkiintoista! teemme tämän Käyttämällä D -flip -floppia langallisella palautteella ja kellomme 0,5 Hz: n signaalin kelloon, joka on kytketty vuosikymmenen laskureiden esiasetettuihin aktivointitappeihin. tämä asettaa kaikki laskurit nollaan kahden sekunnin ajaksi ja nousee sitten korkealle 2 sekunniksi. yksinkertaista mutta tehokasta, mutta tätä ei voisi tehdä myös JK -flipillä, mutta haluan näyttää kaksi tapaa tehdä sama asia. Tämä on hauskaa ja itsensä oppimista, joten voit vapaasti poiketa!
4. LED -SEGMENTIT Paras osa on tallennettu loppuun! Classic 7 -segmenttinäytöt ja ohjainsirut Suosittelen suunnittelemaan tämän 7 -segmenttisen näytön ja ohjainsirun datalehden ympärille. Sinun on kiinnitettävä erityistä huomiota yhteisen katodin tai anodin eroon. käyttämäni sirun on oltava korkea tai matala riippuen valitsemistasi LED -valoista ja hyvän käytännön mukaan 220 ohmin vastuksia käytetään virran rajoittamiseen. älykkäät vastaukset löytyvät tietolomakkeesta. Jos olet epävarma, lue se niin paljon kuin voit.

Vaihe 2: Lohkokaavio

Tämä seuraava osa on vain visuaalinen lohkokaavio. Tätä on hyvä tarkastella, kun suunnittelet jotain, joka leikkaa ongelman palasiksi.

Vaihe 3: Aikataulu ja kaaviot

o-laajuus näyttää, miltä tuotoksen pitäisi näyttää verrattuna aikaperusteeseen.

Tämä piiri käyttää cd 4060 -laitetta, joka on kytketty kuvan mukaisesti, katso koko kuva PDF -tiedostosta

Chipsin käyttö tässä piirissä on

• 3X CD4029
• 1X CD4081
• 1X CD4013
• 1X CD4060
• 1X CD4027
• 3X CD4543
• 21 X 220 ohmin vastukset
• 3 X 7 SEGEMNT -LED -NÄYTÖT
• 37,788 KHZ KITE
• 330 K OHM -VASTUS
• 15M OHM -VASTUS
• 18x 10K 8 NAPAISTEEN VERKKO (SUOSITELTU)
• PALJON KYTKENTÄJOHTOJA, JOS KÄYTÄT LEIVYLEVYÄ
• MONTA LEIVÄLEVYÄ

SUOSITELLUT LAITTEET

• PENKKIVIRTALÄHDE
• O-SOVELTAMISALA
• TOIMINTAGENERAATTORI
• MONIMITTARI
• PIHDIT

SUOSITELTU SUUNNITTELUOHJELMISTO

• KICAD
• NImultisim