6.2 Счетчик импульсов с динамической индикацией

Цифровые счетчики импульсов получили широкое распространение при конструировании цифровых измерительных приборов, дисплеев, электронных часов, электронных игр и т. д.

Предлагаемое устройство представляет собой 4-разрядный счетчик импульсов, работающий по методу динамической индикации, когда один и тот же дешифратор с транзисторными ключами используется для дешифрации состояний четырех декадных счетчиков и для управления четырьмя газоразрядными индикаторами.

Использование метода динамической индикации позволяет применять один и тот же узел счетчика (как правило - дешифратор) для работы в нескольких разрядах счетчика. Это дает возможность уменьшить число используемых элементов. Метод динамической индикации удобен и тогда, когда индикаторные лампы должны находиться на удалении от самого устройства: в этом случае за счет использования динамической индикации сократится число жил в соединительном кабеле. На рис. 130 показана принципиальная схема счетчика, а на рис. 131 - схема включения индикаторов, входных цепей и цепей питания.

На микросхемах DD1-DD4 собраны декадные счетчики, соединенные последовательно друг с другом. Напомним, что микросхема К155ИЕ2 состоит из триггера со счетным входом С1 и счетчика с коэффициентом пересчета 5 со входом С2. Если выход триггера соединить со входом счетчика (т. е. соединить выводы 12 и 1 микросхемы), получится последовательный двоично-десятичный счетчик, работающий в коде 1-2-4-8. Временные эпюры напряжений такого счетчика показаны на рис. 132. Триггеры счетчиков устанавливают в состояние 0, одновременно подавая напряжение высокого

уровня на входы &R0. Полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С1 и С2, положительная. Триггеры переключаются спадом входных импульсов. Максимальная частота импульсов, подаваемых на вход счетчика, составляет 10 МГц. Выходное сопротивление устройства, к которому может быть подключен вход 4-разрядного счетчика, должно быть не более 2 кОм. Напряжение высокого уровня в импульсе должно быть не менее 2,4 В, логического 0 - не более 0,4 В. Импульсы должны иметь крутые фронты.

На микросхеме DD10 собран генератор тактовых импульсов, частота следования которых составляет 2...3 кГц. Эти импульсы поступают на счетчик с коэффициентом пересчета 4, собранный на двух D-триггерах микросхемы DD1.1. D-триггер работает следующим образом: после прихода синхронизирующего импульса на вход С на выходе триггера устанавливается такой логический уровень, который был на входе D до прихода импульса. Если вход D соединить с инверсным выходом этого же триггера, то состояние триггера будет изменяться на противоположное после прихода каждого очередного импульса на вход С, т. е. триггер будет работать в счетном режиме. Соединив два таких счетных триггера

последовательно, получим счетчик с коэффициентом пересчета 4. Дешифратор состояний этого счетчика выполнен на микросхемах DD12, DD13. Во время работы генератора тактовых импульсов на выходах логических элементов DD12.2, DD12.4, DD13.2, DD13.4 появляется последовательно напряжение высокого уровня. Работа генератора на микросхеме DD10, счетчика на микросхеме DD11 и дешифратора на микросхемах DD12, DD13 поясняется рис. 133.

Микросхемы DD5-DD8 представляют собой логические элементы 2-2-2-3И-4ИЛИ-НЕ. Это означает, что если напряжение высокого уровня имеется на всех входах хотя бы одного из элементов И (например, на выводах 9, 10), то на выходе микросхемы будет напряжение низкого уровня. Подключением к выходам микросхем инверторов DD9.1-DD9.4 и объединением выводов 5, 6 в каждой из микросхем DD5-DD8 логическая операция 2-2-2-2И-4ИЛИ-НЕ

сведена к операции 2-2-2-2И-4ИЛИ, т. е. если хотя бы на одной паре входов одного из четырех элементов И есть напряжение высокого уровня, то на выходах микросхемы DD9 также будет напряжение высокого уровня.

Выходы инверторов DD9.1-DD9.4 подключены ко входам микросхемы DD14. Она представляет собой дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный, и высоковольтные транзисторные ключи, управляющие зажиганием цифр газоразрядных индикаторов HG1-HG4.

Выход логического элемента DD12.2 соединен со входами логических элементов И (выводы 10) каждой из микросхемDD5-DD8. Ко вторым входам этих логических элементов (выводы 9) подключены выходы микросхемы DD1. Когда на выходе DD12.2 имеется напряжение высокого уровня, уровни напряжения на

выходах элементов DD9.1, DD9.2, DD9.3, DD9.4 повторяют соответственно уровни на выходах 1, 2, 4, 8 микросхемы DD1, т. е. происходит считывание информации, записанной в счетчике DD1. Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе элемента DD12.4, информация считывается из счетчика DD2 и т. д. Таким образом, за время выработки генератором четырех тактовых импульсов на входы дешифратора DD14 поочередно поступает информация о состоянии счетчиков DD1, DD2, DD3, DD4.

Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе логического элемента DD12.2, то транзистор, подключенный к выводам 2, 13, 14 микросхемы DA1, закрыт, а остальные транзисторы открыты, на анодах ламп HG2-HG4 напряжение низкого уровня и они не светятся; светится только одна из цифр лампы HG1. При поступлении следующего импульса с генератора тактовых импульсов оказывается закрытым следующий транзистор микросхемы DA1, поэтому под напряжением находится только лампа HG2, и так далее при поступлении следующих импульсов. Таким образом, лампа HG1 индицирует состояние счетчика DD1, HG2- DD2, HG3 - DD3 и HG4 -DD4. Так как частота тактовых импульсов достаточно велика, создается впечатление непрерывной работы каждой газоразрядной лампы.

Устройство собрано на плате из гетинакса размерами 112 х 95 мм. Здесь расположены только те элементы, которые обозначены на рис. 130. Все соединения выполнены проводами. Конденсаторы Cl, C2 -типов КМ-6, КЛС, МБМ и др. В счетчике могут быть использованы аналогичные микросхемы серии К 133, имеющие такую же нумерацию всех выводов. Вместо микросхем DD5-DD10, DD12, DD13 могут быть использованы также аналоги из серий К 131, К 158, имеющие такую же нумерацию выводов. Вместо микросборки транзисторов DA1 можно применить транзисторы типа КТ605А или КТ940А. В качестве ламп HG1-HG4 можно использовать индикаторы ИН-1, ИН-8, ИН-12Б и ИН-18.

Если все детали исправны и монтаж выполнен без ошибок, устройство начинает работать сразу. В этом случае настройка его сводится к подбору резисторов R4-R7 таким образом, чтобы ток через анод каждой из ламп составлял 1...1,5 мА.

Для надежной работы необходимо, чтобы длина проводника, через который поступают импульсы на вход счетчика, не превышала 0,2...0,3 м.