Ф.Старт – блок, снимающий сигнал «Сброс» после нажатия кнопки «Старт».

При включении питания схемы или после нажатия кнопки «Сброс» блок «Ф.сброс» устанавливает в активный уровень сигнал «Сброс», который держит блоки «УА1», «УА2», «УА3» и делитель в сброшенном состоянии. Так как блок «Делитель» сброшен, то в этом режиме сигнал «Измерение» имеет активный уровень. Следовательно блоки «В1» и «В2» пропускают импульсы от датчика или внутреннего генератора, но вход сброса у всех микросхем имеет приоритет по отношению к другим входам, поэтому состояние блоков «Делитель», «УА1», «УА2», «УА3» меняться не будет, т.е. на индикаторах будут высвечиваться нули.

При дальнейшем нажатии кнопки «Старт» снимается сигнал «Сброс», и блок «Делитель» начинает реагировать на импульсы, поступающие от внутреннего генератора, а блок «УА1» - на импульсы с датчика. При переполнении счётчика «УА1» блок переноса «Ф1» формирует фронт импульса, переводящий блок «УА2» в следующее состояние, подобную функцию, но по отношению к блокам «УА2», «УА3» выполняет блок «Ф2». Соответственно на семисегментных индикаторах начинается насчёт количества поступивших от датчика импульсов. При насчёте блока «Делитель» до числа (частота*60) снимается сигнал «Измерение», и блоки «В1» и «В2» перестают пропускать импульсы от датчика и внутреннего генератора. Следовательно, на индикаторах фиксируется количество ударов, насчитанное за минуту.

Дальнейшее нажатие кнопки «Старт» не изменит состояние системы, так как отсутствует сигнал «Измерение». Для того, чтобы установить сигнал «Измерение», необходимо сбросить блок «Делитель». Нажатие кнопки «Сброс» устанавливает сигнал «Сброс», а следовательно сбрасывает блоки «Делитель» и блоки «УА1», «УА2», «УА3», и устанавливает сигнал «Измерение». Дальнейшее нажатие кнопки «Старт» снимает сигнал «Сброс», а следовательно после нажатия кнопки «Старт» начинается новое измерение.

2. Разработка принципиальной схемы

2.1 Разработка внутреннего генератора

По заданию частота внутреннего генератора – 0.5 кГц. Поскольку нет жёстких требований к стабильности частоты, то делаем генератор на КМОП-инверторах и RC-цепочке. Схема генератора на рис.2.1.

Рисунок 2.1. - Схема внутреннего генератора

Частота колебаний такого генератора приблизительно равна:

R1 выбираем из стандартного ряда номиналов равным 2.2 кОм. Отсюда рассчитываем номинал C1: . Ближайший номинал из стандартного ряда – 100 нФ. Следовательно R1=2.2 кОм, C1=100 нФ. Применяем КМОП – инверторы типа 4069BPC.

2.2 Разработка блоков «в1» и «в2»

Как было сказано выше, данные блоки пропускают импульсы от датчи-ка или от внутреннего генератора при наличии сигнала «Измерение», и не пропускают при отсутствии сигнала «Измерение». Зададимся условием, что активный уровень сигнала «Измерение» - высокий уровень. В этом случае блоки «В1» и «В2» будут состоять только из одного элемента – 2И.

Рисунок 2.2. - Схема блоков «В1» и «В2».

2.3 Разработка делителя и блока «ф.Измер.»

Эти блоки после нажатия кнопки «Старт» формируют сигнал «Измерение» длительностью 60 секунд. По заданию частота равна 4400 Герц. Следовательно, делитель должен досчитать до (500*60=30000), чтобы блок «Ф.Измер.» снял сигнал «Измерение».

Делитель может быть сделан цепочкой из шести двоично-десятичных счётчиков, например из микросхем 74LS90. Данная микросхема представ-ляет собой два независимых счётчика с коэффициентами деления 2 и 5. Для того, чтобы получить делитель на 10, выход счётчика до 2 соединяем с тактирующим входом счётчика до 5. В это случае счётчик считает до 9 (1001), после чего сбрасывается. Следовательно, в схеме делителя старший разрядный выход предыдущей микросхемы соединяем с тактирующим входом счётчика до 2 следующей микросхемы.

Такт. вход

Сброс

Рисунок 2.3. - Схема блока «Делитель»

Примечание: как видно из рисунка 2.3, не указано, куда подключены входы сброса счётчиков. Подключение входов сброса будет рассмотрено позже при разработке блока «Ф.сброс».

Пока делитель не досчитал до 30000, присутствует сигнал «Измерение». Как было сказано выше, активный для сигнала измерение уровень – высокий. Следовательно блок «Ф.Измер.» представляет собой элемент И-НЕ, подключённый к определённым разрядным выходам делителя. Запишем число 30000 в двоично-десятичном коде: 0010 0110 0100 0000 0000 0000. Следовательно, блок «Ф.Измер.» представляет собой элемент 4И-НЕ, подключённый к следующим выходам: 1) выходу, имеюще-му вес разряда 2 микросхемы DD6; 2) выходу, имеющему вес разряда 2 микросхемы DD5; 3) выходу, имеющему вес разряда 4 микросхемы DD5;

4) выходу, имеющему вес разряда 4 микросхемы DD4.

Измерение

Рисунок 2.4. - Схема блока «Ф.Измер.»