5. Указания по разработке принципиальной схемы

5.1. Принципиальная схема измерителя временных параметров

Для составления принципиальной схемы измерителя необходимо определить разрядность счетчика, который должен подсчитывать количество импульсов, проходящих через схему временной селекции за время действия разрешающего сигнала. Данное количество зависит от диапазона изменения измеряемой величины. Модуль счета используемой схемы счетчика должен быть больше максимально возможного количества этих импульсов для того, чтобы показания прибора можно было считать достоверными.

Выбрав конкретный тип микросхем для счетчика, необходимо нарастить его разрядность до требуемого значения. Для этого можно воспользоваться табл. 4.7, округлив полученное максимальное количество импульсов до ближайшего большего значения модуля счета. Рекомендации по наращиванию счетчиков с целью увеличения их разрядности приведены в разделе 6.

Конкретный тип счетчиков определяет требования к полярности импульсов сброса и тактовых импульсов на счетных входах. Для формирования импульсов сброса от низкочастотного разрешающего сигнала можно применить одну из схем, описанных в разделе 6.3 и 6.4.

Если необходимо использовать в схеме регистр для хранения информации об измеренной величине, то сигнал для записи в регистр можно формировать также с помощью одной из таких схем.

Число необходимых в схеме индикаторов и дешифраторов для преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментных индикаторов определяется количеством значащих цифр в показаниях прибора.

5.2. Принципиальная схема программируемого формирователя

5.2.1. Составление принципиальной схемы программируемого счетчика-делителя частоты

Программируемый счетчик-делитель на ИЕ9 и ИЕ10

Общие сведения о счетчиках приведены в разделе 6.6.

Если сигнал с выхода CR проинвертировать и подать на вход L, получится программируемый счетчик-делитель с переменным коэффициентом деления K, определяемым формулой:

К = 10 – D - для двоично-десятичных счетчиков (ИЕ9);

К = 16 – D - для двоичных счетчиков (ИЕ10);

где D – число, записанное в счетчик через входы параллельной загрузки D3-D0 в двоично-десятичном (для ИЕ9) или двоичном (для счетчика ИЕ10) коде.

Счет происходит от числа D до 9 (ИЕ9) или до 15 (ИЕ10). В качестве инвертора можно использовать один логический элемент 2И-НЕ микросхемы К155ЛА3.

Синхронное каскадное включение счетчиков с целью увеличения разрядности осуществляется следующим способом. Счетные импульсы подаются на входы С всех счетчиков параллельно, выход CR каждого счетчика подключается к входу СЕ следующего, а входы Е всех счетчиков, входы сброса R и входы L включаются параллельно.

Каскадно-включенные счетчики можно использовать в качестве программируемого счетчика-делителя, если инвертированный сигнал с выхода CR последнего счетчика подавать параллельно на все входы L. Коэффициент деления определяется тогда формулой

К = M_max - D,

где M_max - максимальный для данной схемы модуль счета, который равен

M_max = 10 ⁿ для ИЕ9;

M_max = 16 ⁿ для ИЕ10, где n – количество счетчиков в схеме.

Для получения требуемого модуля счета К на информационные входы счетчиков Di следует подавать код числа, которое является дополнением до максимально возможного для данной схемы коэффициента деления. Пример схемы программируемого счетчика-делителя на основе микросхем К555ИЕ9 приведен на рис. 5.1,а.

Рис.5.1. Схема программируемого счетчика на микросхеме К555ИЕ9 (а) и временные диаграммы его работы (б)

Коэффициент деления частоты в этой схеме может изменяться от 2 до 100. При этом на входы Di подается двоично-десятичный код чисел от 98 до 0. Например, чтобы получить на выходе этой схемы частоту в 13 раз меньше входной, на информационные входы счетчиков должен быть подан двоично-десятичный код числа 87:

87₁₀ = 1000 0111_2-10,

D3 = 0, D2 = D1 = D0 = 1, для первого счетчика и

D3(D7) = 1, D2(D6) = D1(D5) = D0(D4) = 0 для второго.

Диаграммы, иллюстрирующие работу схемы для этого случая, приведены на рис. 5.1,б.

Программируемые счетчики-делители на ИЕ16, ИЕ17

Микросхемы К531ИЕ16 (двоично-десятичный реверсивный счетчик) и К531ИЕ17 (двоичный реверсивный счетчик) также можно использовать в качестве программируемых счетчиков-делителей в режиме как прямого, так и обратного счета. Если входные импульсы подаются на вход C, на вход L – сигнал с выхода CR, а на вход выбора направления счета U/D подается логический 0 (режим обратного счета), то коэффициент деления счетчика равен:

К = D + 1.

где D – число, код которого подан на входы Di.

Если на вход выбора направления счета U/D подать логическую 1 (режим прямого счета), то модуль счета вычисляется по той же формуле, как и для суммирующих счетчиков ИЕ9 и ИЕ10:

К = М_max – D,

где М_max – максимально возможный для данной схемы коэффициент деления.

В качестве примера рассмотрим программируемый делитель частоты с коэффициентом деления, находящимся в диапазоне от 2 до 256, причем коэффициент деления равен числу, двоичный код которого подан на входы Di +1. Схема программируемого счетчика-делителя на микросхемах К531ИЕ17 приведена на рис. 5.2,а, а временные диаграммы входных импульсов и сигналов на всех выходах обоих счетчиков и на входах L – на рис. 5.2,б. На информационные входы Di подан двоичный код числа 19:

19₁₀ = 0001 0011₂.

Рис.5.2. Схема программируемого счетчика на микросхемах К531ИЕ17 (а) и временные диаграммы его работы (б)