1. Постановка и анализ задачи. Выбор технических средств.

1. Формирование импульсной последовательности осуществляется как вручную (кнопочным переключателем) так и с использованием генератора импульсов с

В формирователе импульсов предусмотреть схему

защиты от дребезга механических контактов.

2. В двоичном 4-х разрядном счётчике предусмотреть возможность установки его разрядов в 'О', то есть предусмотреть сброс.

3. Узел индикации выполнить с использованием светодиодов (возможен также вариант индикации с использованием 7 сегментных индикаторов).

В задании на курсовую работу к разрабатываемой схеме счётчика не предъявляется каких либо особых требований ни по габаритам ни по другим техническим требованиям.

Рисунок 2 Распиновка МС

В качестве источника импульсных сигналов выбрана схема генератора прямоугольных импульсов (Рис.1), на основе отечественной микросхемы К561ЛЕ5.

Микросхемы представляют собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ Содержат 49 интегральных элементов. Рабочее напряжение +5В.

Исходя из варианта (№14), представленная схема должна генерировать импульсы частотой F = 2,4 Гц. Для этого необходимо подобрать номиналы конденсатора С1 и резистора R1. Из предоставленной таблицы 1 было взято минимальное значение сопротивления резистора R1 = 1кОм.

В экспериментальной формуле для расчёта частоты (см. табл.1) используются следующие единицы измерения: F-Гц, Rl-Ом, С1-Ф.

Найдём по экспериментальной формуле ёмкость конденсатора С1:

Выбираем ближайшее значение по номиналу равное 200 мкФ

Дребезг контактов - это явление многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в моменты их контактирования (замыкания и размыкания). Это явление приводит к формированию нескольких импульсов (вместо требуемого одиночного импульса или перепада напряжения), могущих вызвать многократное непредсказуемое срабатывание схемы цифрового устройства.

Причины возникновения дребезга:

/ первая связана с механической конструкцией кнопки, которая не позволяет надежно за

короткое время зафиксировать контакт; S вторая связана с самим контактом, который покрыт тончайшим слоем оксида, не

проводящим электричество. В момент замыкания происходит ионизация промежутка и

возникает дуга, спекающая контакты вместе.

Схема защиты от дребезга организована на основе RS-триггера (интегральная микросхема К155ЛАЗ).

RS-триггер — триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах. При подаче логического нуля на вход S (Set - установить) выходное состояние становится равным логической единице. А при подаче логического нуля на вход R (Reset -сбросить) выходное состояние становится равным логическому нулю.

Рис. 3 Условное графическое обозначение и реализация в виде МС RS- триггера

Состояние RS-триггера при поступлении сигналов на его входы можно проанализировать посредством таблицы 2.

Таблица.2 Таблица истинности RS-триггера.

R	s		Q(t+i)	Пояснения
0	0	*	*	R=S=0 запрещённый режим
1	0	о	l	Режим установки в единицу S=l
0	1	1	0	Режим сброса в ноль R=l
1	1	0	0	R=S=1 режим хранения

Для реализации RS-триггера воспользуемся логическими элементами "2И-НЕ". Данная микросхема содержат 56 интегральных элементов. Принципиальная схема и расположение выводов приведены на рисунке 4.

Рис. 4. Принципиальные схемы триггера. Входы R и S инверсные (активный уровень'О').

На оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подведено напряжение питания для поддержания логической единицы, когда SA1 не подключен к соответствующему входу.

Схема защиты от дребезга выглядит следующим образом (см. рис.5):

При замыкании и размыкании ключа в следующий момент времени происходит переход с одного контакта на другой, при котором образуется дребезг, в следствии чего на входы RS- триггера поступает не один, а несколько импульсов ('0' и 1').

Любой дребезг это причина того, что за короткое время происходит множество замыканий и размыканий подвижного контакта с неподвижным.

У RS- триггера по его конструктивным особенностям активный уровень равен '0' и на логическую Т реагировать не будет, следовательно, при возникновении дребезга триггером будет замечен только один логический ноль. Используя это свойство и организуем защиту от дребезга.

Развёрнутая схема четырёхразрядного двоичного счётчика выглядит следующим образом:

Данный счётчик реализован на 2-х микросхемах К155ТМ2, содержащих по 2 D-триггера. В состав этой микросхемы входит 70 интегральных элементов.

Назначение выводов:

1. — инверсный вход установки в ⁶0' R1, 8 —инверсный выход Q2,

2. — вход D1, 9 — выход Q2;

3. — вход синхронизации С1, 10 — инверсный вход установки «1» S2,

4. — инверсный вход установки «1» S1; 11 —вход синхронизации С2,

5. — выход Q1; 12 — вход D2;

6. — инверсный выход 01; 13 — инверсный вход установки в 'О' R2,

7. — общий; 14 —напряжение питания

8. Схематически счётчик представляет собой несколько Т-триггеров построенных на основе D-триггеров.

9. Данная схема счётчика, позволяет посчитать не больше пятнадцати импульсов. Количество поступивших на вход импульсов можно узнать, подключившись к выходам счётчика Q0 ... Q3. Это число будет представляться в двоичном коде.

10. Работу схемы двоичного четырёхразрядного счётчика можно проанализировать, воспользовавшись временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы (рис.7).

12. Описание работы счётчика

13. Триггеры данного счетчика срабатывают по переднему фронту счетного импульса. Вход старшего разряда счетчика связан с прямым выходом (Q) младшего соседнего разряда.

14. В начальный момент времени состояния всех триггеров равны лог.0, после кратковременного нажатия на кнопку SB1 (сброс счётчика). Общее состояние счетчика можно охарактеризовать двоичным числом (0000). После прихода первого импульса 0-ой разряд (Qo) счётчика переходит в состояние равное лог.1. На входе С микросхемы DD 3.1 (см. рис.9) появляется передний фронт счетного импульса. Состояние счетчика (0001). После прихода на вход счетчика второго импульса Qo переключается в противоположное состояние равное лог.0, на входе 1-разряда появляется лог.1. и бщее состояние счетчика будет равно (0010) и т.д. Таким образом, счетчик накапливает число входных импульсов, поступающих на его вход.

15. Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Эти цифры записаны в двоичном виде (табл.3).

16. При поступлении 16-го импульса на его вход счетчик возвращается в исходное состояние (0000), коэффициент счета данного счетчика равен 16.

17. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его разряда увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики стали называть суммирующими.

18. 

№	Q3	Q2	Ql	QO
9	1	0	0	1
10	1	0	1	0
11	1	0	1	1
12	1	1	0	0
13	1	1	0	1
14	1	1	1	0
15	1	1	1	1
16	0	0	0	0
17	0	0	0	1