7.3. Блок деления частоты

Задача данного блока – обеспечить деление входной частоты до частоты 1 Гц, которая в дальнейшем будет предназначена для формирования фазы счета и индикации. Для получения 1 Гц на выходе, соединим последовательно счетчики, делящие на 10. Так как на вход блока деления частоты подается 10 МГц (частота генерации кварцевого резонатора), то для получения на выходе 1 Гц, нам понадобится 7 счетчиков-делителей. В блоке деления частоты используется счетчик К155ИЕ4 (рис.14). Характеристики и функциональная схема счетчика указаны в Приложении Е.

Рис.14. Схема счетчика-делителя К155ИЕ4

К155ИЕ4 – четырехразрядный счетчик-делитель на 2, на 6 и на 12. Он содержит по четыре счетных триггера. Один из триггеров имеет отдельный вход С1 и прямой выход, три оставшихся триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 6.

При соединении выхода первого триггера с входом С2 цепочки из трех триггеров образуется делитель на 12. Делитель на 12 работает в коде 1-2-4-6. Чтобы получить делитель на 2, нужно соединить выводы 14 и 12.

Построим счетчик с модулем деления на 10. Наличие входов установки, объединенных по схеме &, позволяет строить делители частоты с различными коэффициентами деления в пределах 2-6 без использования дополнительных логических элементов.

На рис.15 приведены схема декады на микросхеме К155ИЕ4 и ее временная диаграмма.

Рис.15. Делитель частоты на 10 на микросхеме К155ИЕ4

и диаграмма его работы.

До прихода десятого импульса декада работает как делитель частоты на 12. Десятый импульс переводит триггеры микросхемы в состояние 10, при котором на выходах 4 и 6 микросхемы формируются уровни лог. 1. Эти уровни, поступая на входы  R микросхемы, переводят ее в 0, в результате чего коэффициент пересчета К становится равным 10.

7.4. Схема управления

Схема управления обеспечивает режимы сброса, счета и индикации. Она состоит из схемы счета, схемы сброса, схемы управления циклом измерения, RC-фильтра и триггера Шмитта. Для схемы управления циклом измерения можно использовать микросхему К555ИЕ5. Микросхема К555ИЕ5 (рис.16) является четырехразрядным асинхронным двоичным счетчиком. Состоит из счетного триггера (вход С1 и выход Q0), работающего по модулю деления 2, и трех последовательно соединенных триггеров (вход С2), работающих по модулю деления 8, с асинхронной потенциальной установкой нулевого состояния значением сигнала R= R1 ∙ R2 =1. Характеристики и диаграмма работы счетчика представлены в Приложении Ж.

Рис.16. Схема управления циклом измерения

на счетчике К555ИЕ5

Основу этой интегральной микросхемы составляют четыре счетных триггера, каждый из которых изменяет свое состояние на противоположное по срезу импульса (переходу с лог.1 в лог.0) на счетном входе Т. Все триггеры имеют вход R асинхронной установки в нуль, т.е. предусмотрена возможность сброса счетчика в нуль по сигналам R1 и R2, объединенным по функции И. Таким образом, счетчик устанавливается в нуль при R1=R2=1.

Для расширения функциональных возможностей первый триггер изолирован от других и представляет собой счетчик на 2 (mod2) (вход - C1, выход - Q0) - одноразрядный счетчик. Три остальных триггера соединены по схеме последовательного переноса и образуют счетчик на 8 (mod8) (вход - С2, выходы - Q1, Q2, Q3) - трехразрядный счетчик.

При необходимости получить счетчик, считающий до 16 (mod16), необходимо внешним соединением соединить выход Q0 со входом С2, тогда эта микросхема преобразуется в 4-разрядный асинхронный счетчик с коэффициентом счета 16 (рис.17). Тактовые импульсы в этом случае подаются на вход C1.

а б

Рис.17. Включение счетчика К555ИЕ5 по mod16 (а),

временная диаграмма его работы (б)

В режиме счета хотя бы на один из входов R1 или R2 должен быть подан нуль.

Счетчик работает следующим образом: входные импульсы подаются на вход синхронизации C1 первого триггера. Так как триггеры меняют свое состояние в момент перепада с лог.1 на лог.0, то в момент окончания первого входного импульса на выходе Q0 появится лог.1. В момент окончания второго импульса первый триггер вернется в исходное нулевое состояние. При этом перепад сигнала с лог.1, на лог.0 на выходе Q0 перебросит второй триггер в состояние лог.1. Третий импульс перебросит первый триггер в единичное состояние. Четвертый импульс вызывает переброс первого и второго триггеров в нулевое состояние, а третьего – в единичное. Состояния триггеров счетчика при дальнейшем увеличении числа входных импульсов видно из таблицы истинности.

Таблица состояния выходов счетчика (таблица 2) приведена для схемы, приведенной на рис. 17, когда счетный вход счетчика по mod8 соединен с выходом счетчика по mod2 и, таким образом, получается счетчик по mod16 (с коэффициентом пересчета 16).

Таблица 2. «Таблица состояния выходов счетчика,