Дослідження годинникових схем

     На  выходе HS выходной сигнал будильника. Использование выходов S, К, HS не обязательно. Подача лог. 0 на вход V микросхемы переводит  ее выходы 1, 2, 4, 8 и С в высокоимпедансное  состояние.

      При подаче питания на микросхемы в счетчик  часов и минут и в регистр памяти будильника автоматически записываются нули.

       Для введения в счетчик минут начального показания  следует нажать кнопку SB1, показания  счетчика начнут меняться с частотой 2 Гц от 00 до 59 и далее снова 00, в  момент перехода от 59 к 00 показания счетчика часов увеличатся на единицу. Показания счетчика часов будут также изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 23 и снова 00, если нажать кнопку SB2. Если нажать кнопку SB3, на индикаторах появится время включения сигнала будильника. При одновременном нажатии кнопок SB1 и SB3 показание разрядов минут времени включения будильника будет изменяться от 00 до 59 и снова 00, однако переноса в разряды часов не происходит. Если нажать кнопки SB2 и SB3, будет изменяться показание разрядов часов времени включения будильника, при переходе из состояния 23 в 00 произойдет сброс показаний разрядов минут. Можно нажать сразу три кнопки, в этом случае будут изменяться показания как разрядов минут, так и часов.

      Кнопка SB4 служит для пуска часов и  коррекции хода в процессе эксплуатации. Если нажать кнопку SB4 и отпустить ее спустя одну секунду после шестого сигнала поверки времени, установится правильное показание и точная фаза работы счетчика минут. Теперь можно установить показания счетчика часов, нажав кнопку SB2, при этом ход счетчика минут не будет нарушен. Если показания счетчика минут находятся в пределах 00...39, показания счетчика часов при нажатии и отпускании кнопки SB4 не изменятся. Если же показания счетчика минут находятся в пределах 40...59, после отпускания кнопки SB4 показания счетчика часов увеличиваются на единицу. Таким образом, для коррекции хода часов независимо от того, опаздывали часы или спешили, достаточно нажать кнопку SB4 и отпустить ее спустя секунду после шестого сигнала поверки времени.

      Индикация возможна и при помощи люминесцентных индикаторов. В этом случае необходима подача импульсов Т1-Т4 на сетки индикаторов  и подключение объединенных между  собой одноименных анодов индикаторов  через микросхему К176ИД2 или К176ИД3 к выходам 1, 2, 4, 8 микросхемы К176ИЕ13.

1.8 Микросхема К176ИЕ17

      Микросхема К176ИЕ17 - календарь. Она содержит счетчики дней недели, чисел месяца и месяцев. Счетчик чисел считает от 1 до 29, 30 или 31 в зависимости от месяца. Счет дней недели производится от 1 до 7, счет месяцев от 1 до 12. Схема подключения микросхемы К176ИЕ17 к микросхеме К176ИЕ13 часов приведена на рисунке 12. На выходах 1-8 микросхемы DD2 присутствует поочередно коды цифр числа и месяца аналогично кодам часов и минут на выходах микросхемы К176ИЕ13. Подключение индикаторов к указанным выходам микросхемы К176ИЕ17 производится аналогично их подключению к выходам микросхемы К176ИЕ13 с использованием импульсов записи с выхода С микросхемы К176ИЕ13. На выходах А, В, С постоянно присутствует код 1-2-4 порядкового номера дня недели. Его можно подать на микросхему К176ИД2 или К176ИД3 и далее на какой-либо семисегментный индикатор, в результате чего на нем будет индицироваться номер дня недели. Однако более интересной является возможность вывода двухбуквенного обозначения дня недели на цифробуквенные индикаторы ИВ-4 или ИВ-17, для чего необходимо изготовить специальный преобразователь кода.

     Установка числа, месяца и дня недели производится аналогично установке показаний  в микросхеме К176ИЕ13. При нажатии  кнопки SB1 происходит установка числа, кнопки SB2 - месяца, при совместном нажатии SB3 и SB1 - дня недели. Для уменьшения общего числа кнопок в часах с календарем можно использовать кнопки SB1-SB3, SB5 схемы рисунка 24 для установки показаний календаря, переключая их общую точку тумблером со входа Р микросхемы К176ИЕ13 на вход Р микросхемы К176ИЕ17. Для каждой из указанных микросхем цепь R1C1 должна быть своя подобно схеме рисунка 28.

     Подача  лог. 0 на вход V микросхемы переводит  ее выходы 1-8 в высокоимпедансное  состояние. Это свойство микросхемы позволяет относительно несложно организовать поочередную выдачу показаний часов и календаря на один четырехразрядный индикатор (кроме дня недели).

1.9 Микросхема К176ИЕ18

      Микросхема К176ИЕ18 (рисунок 13) по своему строению во многом напоминает К176ИЕ12. Ее основным отличием является выполнение выходов Т1-Т4 с открытым стоком, что позволяет подключать сетки вакуумных люминесцентных индикаторов к этой микросхеме без согласующих ключей.

     Для обеспечения надежного запирания  индикаторов по их сеткам скважность импульсов Т1-Т4 в микросхеме К176ИЕ18 сделана несколько более четырех и составляет 32/7. При подаче лог. 1 на вход R микросхемы на выходах Т1-Т4 лог. 0, поэтому подача специального сигнала гашения на вход К микросхем К176ИД2 и К176ИД3 не требуется.

     Вакуумные люминесцентные индикаторы зеленого свечения в темноте кажутся значительно  более яркими, чем на свету, поэтому  желательно иметь возможность изменения  яркости индикатора. Микросхема К176ИЕ18 имеет вход Q, подачей лог. 1 на этот вход можно в 3,5 раза увеличить скважность импульсов на выходах Т1-Т4 и во столько же раз уменьшить яркость свечения индикаторов. Сигнал на вход Q можно подать или с переключателя яркости, или с фоторезистора, второй вывод которого подключен к плюсу питания. Вход Q в этом случае следует соединить с общим проводом через резистор величиной от 100 кОм до 1 МОм, который необходимо подобрать для получения требуемого порога внешней освещенности, при котором будет происходить автоматическое переключение яркости.

     Следует отметить, что при лог. 1 на входе Q (малая яркость) установка показаний  часов не действует.

     Микросхема  К176ИЕ18 имеет специальный формирователь  звукового сигнала. При подаче импульса положительной полярности на вход HS на выходе HS появляются пачки импульсов отрицательной полярности с частотой 2048 Гц и скважностью 2. Длительность пачек - 0,5 с, период повторения - 1 с. Выход HS выполнен с открытым стоком и позволяет подключать излучатели с сопротивлением 50 Ом и выше между этим выходом и плюсом питания без эмиттерного повторителя. Сигнал присутствует на выходе HS до окончания очередного минутного импульса на выходе М микросхемы.

     Следует отметить, что допустимый выходной ток микросхемы К176ИЕ18 по выходам  Т1-Т4 составляет 12 мА, что значительно  превышает ток микросхемы К176ИЕ12, поэтому требования к коэффициентам усиления транзисторов в ключах при применении микросхем К176ИЕ18 и полупроводниковых индикаторов (рисунок 25) значительно менее жестки, достаточно h_21Э > 20. Сопротивление базовых резисторов в катодных ключах может быть уменьшено до 510 Ом при h_21Э > 20 или до 1 кОм при h_21Э > 40.

     Микросхемы  К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИЕ17, К176ИЕ18 допускают  напряжение питания такое же, как  и микросхемы серии К561 - от 3 до 15 В.

Результати роботи 

1. Вихід К (14)

 
 
 
 
 

     Т=6 д · 5 мкс =30 · 10^-6 с

     f=1/T=1/30 · 10^-6 с ≈ 33000 Гц 
 

2. Вихід F (11)

 
 
 
 
 

     Т=10 д · 0,1 мс =1 · 10^-3 с

     f=1/T=1/ 10^-3 с = 1000 Гц 

3. Виходи  Т1-Т4 (3,1,15,2)

 

     Т=8 д · 1 мс =8 · 10^-3 с

     f=1/T=1/8 · 10^-3 с ≈ 125 Гц

Частота сигналів 1 та 2 однакова але ми спостерігаємо фазовий здвиг.

      Висновки: на цій лабораторній роботі ми розглянули різні типи ІС лічильників, їх часові діаграми та схеми підключення, дослідили роботу годинника побудованого на мікросхемах К176ИЕ12, К176ИЕ13.

Література

 

1. Аналоговые  и цифровые интегральные микросхемы:

 Справочное  пособие под редакцией С.В.Якубовского.

2. Бирюков  С.А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП.

3. Ланцов  А.Л., Зворыкин Л.Н., Осипов И.Ф.

Цифровые  устройства на КМДП интегральных микросхемах.

4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я.

Проектирование  дискретных устройств на интегральных микросхемах.

5. Применение  микросхем серии К561. Журнал ”РАДИО”, 1987 г., №1, с.42