8 Bit Απαριθμητής αύξησης ελάττωσης

 

     

       Ο δυαδικός απαριθμητής αύξησης - ελάττωσης σχεδιάστηκε για να εξυπηρετήσει εργαστηριακές ανάγκες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές που χρειάζεται ένα ψηφιακό σήμα των 8 ψηφίων, όπως για παράδειγμα ψηφιακούς αποκωδικοποιητές ή μετατροπείς ψηφιακού σήματος σε αναλογικό. Διαθέτει οπτική απεικόνιση των ψηφίων εξόδου, σε δυαδική μορφή με LED και κατάλληλες υποδοχές για σύνδεση σε raster με τη βοήθεια καλωδίων. Χρειάζεται εξωτερική τροφοδοσία από 2 ως 18 V DC. Συνιστώνται 5 V DC ώστε να έχουν καλή φωτεινότητα τα LED και να μην καταναλώνουν υπερβολικό ρεύμα.

        Το κύκλωμα αποτελείται από δύο απαριθμητές 4 ψηφίων (CD 4516), έναν ταλαντωτή - απαριθμητή 14 ψηφίων (CD 4060), 8 LED για την απεικόνιση της εξόδου, δυο τρανζίστορ και πλήκτρα για την επιλογή αύξησης, ελάττωσης και μηδενισμού. Η συχνότητα λειτουργίας μπορεί να είναι 2, 4 ή 8 Hz. Η τιμή της εξόδου αυξάνει δυαδικά πιέζοντας το πλήκτρο αύξησης (UP), ελαττώνει πιέζοντας το πλήκτρο ελάττωσης (DOWN) και παραμένει σταθερή όταν δεν πιέζεται κανένα πλήκτρο. Το πλήκτρο μηδενισμού (RESET) μηδενίζει την έξοδο.

        Οι δύο απαριθμητές 4 ψηφίων συνδυάζονται υλοποιώντας έναν απαριθμητή 8 ψηφίων. Ο συνδυασμός γίνεται συνδέοντας την έξοδο κρατούμενου (Carry Out) του πρώτου (IC2), στην είσοδο ρολογιού (Clock In) του δεύτερου (IC3). Η είσοδος ρολογιού του πρώτου συνδέεται στην έξοδο του ταλαντωτή. Ο ταλαντωτής χρησιμοποιεί εξωτερικό κρύσταλλο στα 32.768 kHz και διαθέτει εξόδους από το τέταρτο σημαντικό ψηφίο και πάνω. Οι έξοδοι του 12ου, 13ου και 14ου σημαντικού ψηφίου παράγουν τετραγωνικό σήμα συχνότητας f=fo/2n=32.768kHz/2n, το οποίο οδηγείται στην είσοδο ρολογιού του πρώτου απαριθμητή μέσω βραχυκυκλωτήρων (JP1) για την επιλογή της επιθυμητής συχνότητας.

        Η απαρίθμηση προς τα πάνω ή προς τα κάτω καθορίζεται από την κατάσταση των εισόδων CI, U/D και RESET. Τα σήματα εφαρμόζονται κοινά και στα δύο ολοκληρωμένα. Οι συνδυασμοί που απαιτούνται για την κατάλληλη λειτουργία εφόσον υπάρχει παλμός ρολογιού παρουσιάζονται στον πίνακα Ι.

 

Πίνακας Ι. Λειτουργίες του CD4516 εφόσον υπάρχει παλμός ρολογιού.

CI

U/D

RESET

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

1

X

0

Σταθερή έξοδος

0

1

0

Αύξηση

0

0

0

Ελάττωση

X

X

1

Μηδενισμός και σταθερή έξοδος μηδέν

 

        Η επιλογή του σήματος στις εισόδους CI και U/D γίνεται με τη βοήθεια των τρανζίστορ Q1 και Q2. Το Q1 λειτουργεί ως πύλη NOR. Όταν κάποιο από τα πλήκτρα UP ή DOWN πιεσθεί, το τρανζίστορ περνάει σε κατάσταση αγωγιμότητας δίνοντας χαμηλή στάθμη (λογικό 0) στην έξοδό του, η οποία αρχικά βρισκόταν σε λογικό 1 μέσω της αντίστασης R9. Η έξοδός του οδηγείται στη συνέχεια στην είσοδο CI των απαριθμητών και ενεργοποιεί την απαρίθμηση προς τα πάνω ή προς τα κάτω, ανάλογα με την κατάσταση στην είσοδο U/D.

        Η κατάσταση στην είσοδο U/D των απαριθμητών ελέγχεται από το τρανζίστορ Q2, το οποίο λειτουργεί ως λογικός αναστροφέας (NOT). Όταν πιεσθεί το πλήκτρο DOWN, το τρανζίστορ περνάει σε κατάσταση αγωγιμότητας, δίνοντας 0 στην έξοδό του, η οποία αρχικά βρισκόταν σε λογικό 1 μέσω της αντίστασης R10 και ενεργοποιεί την απαρίθμηση προς τα κάτω.

        Συνοπτικά, σε κανονική κατάσταση, στις εισόδους CI και U/D εφαρμόζεται σήμα υψηλής στάθμης (λογικό 1). Με πίεση του πλήκτρου UP, η CI οδηγείται σε λογικό 0, ενώ με πίεση του DOWN και οι δύο οδηγούνται σε 0, ενεργοποιώντας τις αντίστοιχες λειτουργίες του πίνακα Ι.

        Ο διακόπτης RESET θέτει σε λογικό 1 την είσοδο RESET των απαριθμητών μηδενίζοντάς τους. Όσο είναι ενεργοποιημένο το RESET, καμιά λειτουργία δεν εκτελείται στους απαριθμητές και οι έξοδοί τους παραμένουν σε λογικό 0, ανεξάρτητα από την κατάσταση των υπόλοιπων εισόδων.

            Συνδεσμολογία του κυκλώματος:

  1. Τροφοδοτούμε την πλακέτα με 5 V DC προσέχοντας την πολικότητα όπως είναι σημειωμένη στην πλευρά του τυπωμένου.
  2. Ρυθμίζουμε την επιθυμητή συχνότητα λειτουργίας με το βραχυκυκλωτήρα, όπως είναι σημειωμένη στην πλευρά του τυπωμένου.
  3. Με το πλήκτρο RESET μηδενίζουμε τον απαριθμητή.
  4. Με τα πλήκτρα UP ή DOWN, κρατώντας τα πατημένα, ελαττώνουμε ή αυξάνουμε τα περιεχόμενα του απαριθμητή.

Συμπληρωματικές πληροφορίες:

α) Η τιμή της τάσης τροφοδοσίας δεν είναι κρίσιμη αλλά συνιστώνται 5 V DC, όπως έχει ήδη αναφερθεί, ώστε να έχουν καλή φωτεινότητα τα LED και να μην καταναλώνουν υπερβολικό ρεύμα.

β) Τα πλήκτρα UP και RESET επιτελούν τις λειτουργίες που περιγράφηκαν παραπάνω και ταυτόχρονα αποτελούν γέφυρες για την τροφοδοσία ορισμένων βαθμίδων. Αφαίρεση ή αντικατάσταση με άλλου τύπου δε θα επιτρέψει τη λειτουργία του κυκλώματος.

 

   

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
     
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Components list

 

C1             = 100n

C2             = 100n

C3             = 100n

C4             = 100n

C5             = 10n

C6             = 82p

C7             = 22p

C8             = 10n

C9             = 10n

 

D1             = 1N4148

D2             = 1N4148

D3             = 1N4148

D4             = LED

D5             = LED

D6             = LED

D7             = LED

D8             = LED

D9             = LED

D10           = LED

D11           = LED

 

IC1             = 4060

IC2             = 4516

IC3             = 4516

 

Q1             = BC547

Q2             = BC547

 

R1             = 10k

R2             = 10k

R3             = 1k

R4             = 10k

R5             = 1k

R6             = 1k

R7             = 10k

R8             = 10k

R9             = 10k

R10           = 10k

R11           = 10M

R12           = 750k

R13           = 560

R14           = 560

R15           = 560

R16           = 560

R17           = 560

R18           = 560

R19           = 560

R20           = 560

 

SW1          = Up

SW2          = Down

SW3          = Reset

 

XT1           = 32.768kHz

 

     e-mail Πορλιδάς Δημήτριος