Первой конструкцией на цифровых ИС,
Первой конструкцией на цифровых ИС, изготовляемой радиолюбителями, являются, как правило, электронные часы. На ИС серии К155 можно собрать часы, самые разнообразные по своим схемам. Одна из самых простых схем приведена на рис. 40.
Часы включают в себя кварцевый генератор на ИС DD1 и кварцевом резонаторе Z1 на частоту 100 кГц, делитель частоты с коэффициентом деления 10s (DD2 — DD6), счетчики секунд (DD7, DD8), минут (DD9, DD10) и часов (DD11 — DD12), а также не показанные на рис. 40 дешифраторы и индикаторы. Интегральные микросхемы DD7, DD9, DD11 (К155ИЕ2) имеют коэффициент пересчета 10, а в ИС DD8 и DD10 (К155ИЕ4) для получения коэффициента деления 6 используются лишь первые три триггера, что обеспечивает необходимый для дешифраторов код 1 — 2 — 4.
Для пересчета на 24 в счетчике часов выходы 8 микросхем DD11 и DD12 подключены ко входам Л этих же микросхем. При достижении состояния 4 ИС DD11 и состояния 2 ИС DD12 на обоих входах R этих счетчиков формируется уровень логической 1, и они переходят в нулевое состояние.
Выходы счетчиков секунд, минут и часов подключены ко входам дешифраторов, выходы дешифраторов — к соответствующим электродам индикаторов. В часах могут быть использованы самые разнообразные индикаторы и соответствующие им дешифраторы.
Эффектно выглядят электронные часы, если индикация секунд производится на индикаторах меньшего размера, чем индикация часов и минут. В этом случае индикаторы секунд меньше раздражают глаза своим постоянным; переключением. Хорошо смотрятся часы с газоразрядными индикаторами часов и минут и небольшими полупроводниковыми индикаторами секунд красного свечения, установленными между индикаторами часов и минут.
Подключение газоразрядных индикаторов с помощью дешифратора К155ИД1 описано выше. Для подключения полупроводниковых семисегментных индикаторов могут использоваться интегральные микросхемы преобразователей кода 1 — 2 — 4 — 8 в код семисегментного индикатора К514ИД1 и К514ИД2.
Цоколевжа этих микросхем одинакова (рис. 41).
Рис. 40. Схема электронных часов на ИС серия К155
Интегральная микросхема К514ИД1 служит для подключения индикаторов с общим катодом и содержит ограничительные резисторы, обеспечивающие выходной ток около 5 мА. Электроды индикатора, рассчитанного на указанный ток, подключают к выходам микросхемы, а общий катод соединяют с общим проводом.
Рис. 41. Выводы ИС К514ИД1 и К514ИД2
Интегральная микросхема К514ИД2 не содержит ограничительных резисторов, ее выходы через внешние резисторы подключают к катодам индикаторов с общим анодом. Сопротивление резисторов выбирают, исходя из номинального тока индикаторов (максимально допустимый ток для ИС 20 мА). Общий анод подключают к источнику постоянного или пульсирующего напряжения, не превышающего 6 В.
Вход 5 микросхем К514ИД1 и К514ИД2 служит для гашения индикации при подаче на него логического 0. Интегральные микросхемы К.514ИД2 могут быть использованы для накаль-ных индикаторов, их включают без ограничительных резисторов. Общий вывод индикаторов подключают к плюсу источника постоянного или пульсирующего напряжения, соответствующего их рабочему напряжению питания.
Люминесцентные вакуумные индикаторы можно подключить к выходам микросхемы К514ИД2 с использованием р — n — р-транзисторов с допустимым напряжением коллектор — эмиттер не менее 30 В в соответствии с рис. 42,а. Подключение возможно и с использованием n — р — n-транзисторов в соответствии с рис. 42,6.
Интегральная микросхема К514ИД1 может быть использована для подключения к вакуумным люминесцентным индикаторам по схеме рис. 43.
Установка начальных показаний (сверка) часов производится с использованием эталонных часов следующим образом. Нажав на кнопку SB3, подают на вход счетчика секунд импульсы с частотой 5000 Гц и устанавливают показания счетчика часов. Затем, нажав на кнопку SB2, подают на вход счетчика секунд импульсы с частотой 100 Гц и устанавливают показания счетчика минут.
Наконец, нажав кнопку SB1, отпускают ее в момент, когда секундная стрелка эталонных часов покажет на циферблате на число (12.
Можно исключить из часов кнопку SB2, в этом случае входы R DD9 и DD10 следует соединить с аналогичными входа!ми DD2 — DD8, а сверку часов можно будет производить лишь в моменты времени, соответствующие целым часам.
Использованный в часах метод пуска обладает тем недостатком, что установка часов, минут и секунд взаимосвязана и должна производиться обязательно в указанном порядке. В то же время метод наиболее прост, так как не требует специальных мер по борьбе с так называемым дребезгом — многократным неконтролируемым замыканием и размыканием механических контактов, кнопок, переключателей, реле и т. п., в результате которого вместо одного импульса включения формируется «пачка» импульсов.
Какие изменения в схеме часов можно сделать при отсутствии тех или иных микросхем?
Рис. 42. Подключение вакуумных люминесцентных индикаторов к ИС К514ИД2
Рис. 43. Подключение вакуумных люминесцентных индикаторов к ИС К514ИД1
Рис. 44. Делитель на 6 на ЛК-триггерах {а) и D-триггерах (б)
Интегральные микросхемы К155ИЕ1 можно заменить на К.155ИЕ2. При отсутствии микросхем К155ИЕ2, К.155ИЕ4, К155ИЕ5 на место микросхем DD2 — DD7, DD9, DD11 можно установить декады по схемам рис. А,а или 5,а. К декаде по рис. Ъ,а интегральные микросхемы К15ШД1, К514ИД1, К514ИД2 следует подключать по схеме рис. 26. Делители частоты на 6 можно выполнить по схемам рис. 44,а и б соответственно на JK- или D-триггерах. Дешифратор к делителю по рис. 44,6 следует подключать по схеме рис. 45.
Рис. 45. Подключение дешифратора к делителю на 6 по схеме рис. 44.6
Счетчик часов с коэффициентом пересчета 24 можно собрать по схемам рис. 46. На рис. 46,а знаком СТ10 помечена декада по схеме рис. 4,а, на рис. 46,6 — по схеме рис. Ъ,а. В случае применения декад и счетчиков на микросхемах КД55ТВ1 или К155ТМ2 следует использовать кнопку SB1 с нормально разомкнутыми контактами.
Рис. 46. Схема счетчика часов на JK-триггерах (а) и D-триггерах (б). Прямой выход DD2 (рис. 46,а) соединить с выходом 2 счетчика
При отсутствии кварцевого резонатора на частоту 100 кГц можно использовать кварцевые резонаторы на другие частоты. Если частота резонатора в 2 — 10, 12 или 16 раз превышает частоту 100 кГц, между выходом генератора и входом DD2 следует включить одну из ИС (К165ИЕ2, К156ИЕ4, К155ИЕ5), соединив ее выводы для получения необходимого коэффициента деления в соответствии с табл. 2.
Если значение частоты кварцевого резонатора в герцах допускает разложение на указанные выше множители, можно установить несколько микросхем с различными коэффициентами деления для получения результирующей частоты 1 Гц. При этом для подачи на кнопки SB2 и SB3 сигналов с частотами 60 — 120 Гц и 3600 — 7200 Гц с выходов делителя необходимо сделать соответствующие отводы.
Более экономичным по структуре получается построение делителя с произвольным коэффициентом деления по схеме рис. 47. Делитель содержит цепочку ИС К155ИЕ5 DD1 — DD3 и элемент И (DD4 — DD6) с большим числом входов, выход которого подключен ко входам R интегральных микросхем цепочки. Входы элемента И подключены к определенным выходам цепочки, это подключение и определяет коэффициент пересчета.
Делитель работает по принципу принудительной установки в 0 при достижении требуемого состояния (см. с. 9).
Для определения количества ИС К155ИЕ5 в делителе, количества входов элемента И и порядка подключения входов этого элемента к выходам ИС не- . обходимый коэффициент пересчета переводят в двоичную форму.
Для перевода числа в двоичную форму его делят на 2, остаток (0 или 1) записывают. Результат вновь делят на 2, остаток снова записывают и так далее, пока после деления не останется нуль. Первый остаток является младшим разрядом двоичной формы числа, последний — старшим.
Число разрядов получившегося двоичного числа определяет необходимое «число триггеров цепочки делителя, число единиц в двоичной форме числа равно числу входов в элементе И.
Расстановка единиц в двоичном эквиваленте определяет, к каким выходам цепочки необходимо подключить входы элемента И. Наличие 1 в младшем разряде означает подключение к выходу 1 цепочки, в следующем — к выходу 2 и т. д.
Для примера рассмотрим расчет для кварцевого резонатора с частотой 150007 Гц. Двоичный эквивалент числа 150 0074о составляет 10 0100 1001 1111 011Ь. В двоичном эквиваленте 18 разрядов, необходимая длина цепочки — 18 триггеров или 5 микросхем К155ИЕ5. Число единиц в двоичном эквиваленте — 1.1, следовательно, необходим элемент И на 11 входов. Входы элемента И необходимо подключить к следующим выходам цепочки: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 15, 18. Выходной сигнал снимается с выхода 18 цепочки — последнего, подключаемого ко входу элемента И. В цепочке возможно применение интегральных микросхем К155ИЕ2, в этом случае расчет упрощается, но число ИС в цепочке увеличивается.
Рис. 47. Схема делителя частоты с переключаемым коэффициентом деления
Из-за накопления задержек в цепочке для нормальной работы делителя необходимо, чтобы частота входных импульсов не превышала 1 МГц. Если частота кварцевого генератора более 1 МГц, необходимо поделить ее до частоты 500 кГц — 1 МГц с помощью одной микросхемы К155ИЕ5 и лишь потом подать на делитель.
Делитель с произвольным коэффициентом деления на ИС К155ТВ1 или К155ТМ2 также можно собрать по схеме рис. 47, но в этом случае более экономичным по количеству микросхем является способ, который приведен ниже при описании электронных часов на интегральных микросхемах серии KI34.
Точная подстройка кварцевого генератора может быть обеспечена включением последовательно с кварцевым резонатором конденсатора емкостью от единиц до сотен микофарад, а также подбором емкости: СЗ (см. рис. 40).
