Устройство динамической цифровой индикации

       3.1 Построение недвоичного счетчика 

       Устройство  динамической цифровой индикации имеет 5 семисегментных индикаторов, что требует  применения недвоичного счетчика с  коэффициентом пересчета K_пер=5. Однако на практике недвоичные счетчики рациональнее получить на базе двоичного счетчика, применив цепь обратной связи для исключения «лишних» состояний. В качестве цепи обратной связи применяется конъюнктор, подключение и разрядность которого определяются коэффициентом пересчета требуемого недвоичного счетчика.

       Для того, чтобы определить число входов ЛЭ И и схему его подключения  к выходам счетчика, преобразуем  K_пер=5 в четырехразрядный двоичный код. 5₍₁₀₎=0101₍₂₎. Таким образом требуется конъюнктор на два входа.

       В качестве двоичного счетчика целесообразно  применить микросхему К555ИЕ5, а в  качестве конъюнктора – 1533ЛИ1. УГО, цоколевка и электрические параметры данных микросхем приведены ниже: 

       

       Рисунок 12 – УГО и цоколевка счетчика К555ИЕ5 

       Таблица 4 – Таблица состояний счетчика К555ИЕ5 

 

 

       Таблица 5 – Основные электрические параметры микросхем [4]

       

 

       

       Рисунок 13 – УГО и цоколевка ЛЭ 1533ЛИ1 

 

        Таблица 6 – Таблица истинности ЛЭ 1533ЛИ1 

 

       Рассмотрим  подключение конъюнктора к выходам  счетчика К555ИЕ5 для получения коэффициента пересчета  K_пер=5. Переведем K_пер=5 в трехразрядный двоичный код:  

         

       Количество  единиц в полученном числе – две, поэтому необходим конъюнктор на два входа. Так как для работы счетчика как трехразрядного необходимо подавать последовательность входных импульсов на вход C1, при этом рабочими будут выводы 9, 8 и 11 (соответственно выходы Q₁, Q₂ и Q₃), то подключение конъюнктора будет производится к выходам Q₃ и Q₁ счетчика (в данном случае имеющим весовые коэффициенты 4 и 1 соответственно): 

       

  

       Рисунок 14 – Счетчик с K_пер=5 на базе двоичного счетчика К555ИЕ5  

       Следует отметить, что для того, чтобы  выход сброса счетчика мог быть использован  для непосредственного сброса счетчика в нулевое состояние внешним  сигналом, необходимо использовать дизъюнктор на 2 входа, 1 вход которого соединяется с цепью обратной связи, а второй – с внешним источником; выход соединяется со входом сброса счетчика (как это показано на рисунке 14).

       В качестве дизъюнктора применим ЛЭ К555 ЛЛ1, представляющий собой микросхему, состоящую из четырех двухвходовых ЛЭ ИЛИ в одном корпусе. Основные электрические параметры данной микросхемы приведены в таблице 5 на странице 23.

       Рассмотрим  УГО и таблицу истинности данного элемента: 

 

       

 

       Рисунок 15 – УГО и цоколёвка ЛЭ К555ЛЛ1 

       Таблица 7 – Таблица истинности ЛЭ 1533ЛИ1 

 

       Принцип работы счетчика с обратной связью хорошо понятен из временной диаграммы  работы счетчика (причем выход Q₀ не используется и на диаграмме не отображен): 

       

       Рисунок 16 – Временная диаграмма работы недвоичного счетчика с K_пер=5 

       Когда на выходах счетчика появляется комбинация 101, на выходе конъюнктора формируется высокий уровень сигнала, который подается на вход асинхронного сброса R счетчика. Формирование сигнала в конъюнкторе и восприятие его счетчиком происходит не мгновенно, а через некоторый промежуток времени, называемый временем задержки распространения обратной связи. Таким образом на выходах счетчика при поступлении каждого пятого импульса синхронизации устанавливается кратковременное и нежелательное состояние 101 на время, равное t_ЗД.Р.ОС, и только после этого устанавливается требуемое состояние 000. Задержки, вносимые обратной связью, определяются параметрами используемых в ней элементов, а также параметрами счетчика.  

       3.2 Выбор дешифратора 

       В соответствии с требуемым числом индикаторов n=5 необходим дешиф-ратор минимум на 5 выходов и 3 входа. При построении устройства динамической цифровой индикации воспользуемся дешифратором на 3 входа и 7 выходов.

       Тип выходов дешифратора определяется схемой включения световых индикаторов, в данном случае – с общими катодами (ОК). Из этого следует, что необходим дешифратор с инверсными выходами. В соответствии с требуемой схемотехникой – ТТЛШ – целесообразно применить дешифратор К555ИД7 (превосходящий аналогичный дешифратора на 4 входа и 10 выходов К555ИД10 по потребляемому току и времени задержки распространения)

       Микросхема  К555ИД7 – это двоично-десятичный дешифратор, преобразующий двоичный код, поступающий на входы А0…А2, в сигнал низкого уровня на одном из выходов . Дешифрация происходит тогда, когда на входах и действует напряжение низкого уровня, а на входе E3 – высокого. При иных сочетаниях уровней на входах E_i на всех выходах будет напряжение высокого уровня. Основные электрический параметры микросхемы приведены в таблице 5 на странице 23.

       Рассмотрим  УГО и цоколевку микросхемы К555ИД7, таблицу истинности: 

       

       Рисунок 17 – УГО и цоколевка дешифратора К555ИД7 

       Таблица 7 – Таблица  истинности дешифратора К555 ИД7 

 

       3.3 Выбор мультиплексора 

       В соответствии с заданным количеством индикаторов n=5 необходимо применение мультиплексора с 5-ю входами данных (так как мультиплексор будет осуществлять выборку для поочередной передачи данных от пяти источников) и, следовательно, с тремя адресными входами.

       Выбор мультиплексора произведём по таким критериям, как потребляемая мощность и количество адресных входов. Среди существующих ТТЛШ-микросхем одной из наиболее приемлемых является 1533КП15. Основные электрические параметры микросхемы приведены в таблице 5 на странице 23.

       Микросхема 1533КП15 – это восьмивходовый селектор-мультиплексор, имеющий восемь входов данных I1…I8 и три адресных входа S0…S2 , вывод разрешения выходных данных и прямой Y и инверсный выходы с третьим состоянием – z.

       В устройствах динамической цифровой индикации, построенных на семисегментных цифровых индикаторах, входные данные должны быть четырехразрядными, что  требует параллельной работы четырех  мультиплексоров.

       Рассмотрим  УГО и таблицу истинности мультиплексора 1533КП15: 
 

       

       Рисунок 18 – УГО и цоколевка мультиплексора 1533 КП15 

 

        Таблица 8 – Таблица истинности мультиплексора 1533 КП15