ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ (занятие №10)

На прошлом занятии мы познакомились с микросхемой К561ИЕ8, содержащей в одном корпусе десятичный счетчик и десятичный дешифратор, а также с микросхемой К176ИД2, содержащей дешифратор, предназначенный .для работы с семисегментными индикаторами. Существуют микросхемы К176ИЕЗ и К176ИЕ4, содержащие в себе счетчик и дешифратор, предназначенный для работы с семисегментным индикатором. 

Микросхемы имеют одинаковые цоколевки и корпуса (показано на рисунке 1А и 1Б на примере микросхемы К176ИЕ4), разница состоит в том, что К176ИЕЗ считает до 6-ти, а К176ИЕ4 до 10- ти. Микросхемы предназначены для электронных часов, поэтому К176ИЕЗ считает до 6-ти, например если нужно считать десятки минут или секунд. Кроме того обе микросхемы имеет по дополнительному выводу (вывод 3). В микросхеме К176ИЕ4 на этом выводе появляется единица в тот момент, когда её счетчик переходит в состояние "4". А в микросхеме К176ИЕЗ на этом выводе появляется единица в тот момент, когда счетчик досчитает до 2-х. Таким образом, наличие этих выводов дает возможность построить счетчик часов, считающий до 24-х.

Рассмотрим микросхему К176ИЕ4 (рисунок 1А и 1Б). На вход "С" (вывод 4) подаются импульсы которые микросхема должна считать и отображать их число в семисегментном виде на цифровом индикаторе. Вход "R" (вывод 5) служит для принудительной установки счетчика микросхемы в ноль. При подаче на него логической единицы счетчик переходит в нулевое состояние, и на индикаторе, подключенном к выходу дешифратора микросхемы будет цифра "0", выраженная в семисегментном виде (смотри занятие №9). Счетчик микросхемы имеет выход переноса "Р" (вывод 2). По микросхема считает до 10 на этом выводе логическая единица. Как только микросхема достигает 10-ти (на её вход "С" поступает десятый импульс) она автоматически возвращается в нулевое состояние, и в этот момент (между спадом 9-го импульса и фронтом 10-го) на выходе "Р" формируется отрицательный импульс (нулевой перепад). Наличие этого выхода "Р" позволяет использовать микросхему как делитель частоты на 10, потому, что частота импульсов на этом выходе будет в 10 раз ниже частоты импульсов, поступающих на вход "С" (через каждые 10 импульсов на входе "С", — на выходе "Р" получается один импульс). Но главное назначение этого выхода ("Р") — организация многразрядного счетчика.

   Еще один вход — "S" (вывод 6), он нужен для выбора типа индикатора, с котором будет работать микросхема. Если это светодиодный индикатор с общим катодом (см. занятие №9), то для работы с ним на этот вход нужно подать логический нуль. Если индикатор с общим анодом — нужно подать единицу.

Выходы "A-G" служат для управления сегментами светодиодного индикатора, они подключаются к соответствующим входам семисегментного индикатора.

Микросхема К176ИЕЗ работает так же как и К176ИЕ4, но считает только до 6-ти, и на её выводе 3 появляется единица тогда, когда её счетчик досчитывает до 2-х. В остальном микросхема не отличается от К176ИЕЗ.

Для изучения микросхемы К176ИЕ4 соберите схему, показанную на рисунке 2. На микросхеме D1 (К561ЛЕ5 или К176ЛЕ5) построен формирователь импульсов. После каждого нажатия и отпускания кнопки S1 на его выходе (на выводе 3 D1.1) формируется один импульс. Эти импульсы поступают на вход "С" микросхемы D2 — К176ИЕ4. Кнопка S2 служит для подачи единичного логического уровня на вход "R" D2, чтобы переводить, таким образом, счетчик микросхемы в нулевое положение.

К выходам A-G микросхемы D2 подключен светодиодный индикатор Н1. В данном случае используется индикатор с общим анодом, поэтому для зажигания его сегментов на соответствующих выходах D2 должны быть нули. Чтобы переключить микросхему D2 в режим работы с такими индикаторами на её вход S (вывод 6) подается единица.

При помощи вольтметра Р1 (тестера, мультиметра, включенного в режим измерения напряжения) можно наблюдать за изменением логических уровней на выходе переноса (вывод 2) и на выходе "4" (вывод 3).

Установите микросхему D2 в нулевое состояние (нажать и отпустить S2). Индикатор Н1 покажет цифру "О". Затем нажимая на кнопку S1 проследите работу счетчика от "0^й до "9", и при следующем нажатии снова переходит в "0". Затем установите щуп прибора Р1 на вывод 3 D2 и нажимайте S1. Сначала, пока идет счет от нуля до трех на этом выводе будет нуль, но с появлением цифры "4" — на этом выводе будет единица (прибор Р1 покажет напряжение, близкое к напряжению питания).

Попробуйте соеди­нить между собой выводы 3 и 5 микросхемы D2 при помощи отрезка монтажного провода (на схеме показан штрих-линией). Теперь счетчик дойдя до нуля станет считать только до "4". То есть показания индикатора будут такие — "0", "1", "2", "3" и снова "0" и далее по кругу. Вывод 3 позволяет ограничить счет микросхемы до четырех.

Установите щуп прибора Р1 на вывод 2 D2. Все время прибор будет показывать единицу, но после 9-го импульса в момент поступления 10-го импульса и перехода в ноль здесь уровень упадет до нулевого, а затем, после десятого снова станет единичным. Используя этот вывод (выход Р) можно организовать многоразрядный счетчик. 

На рисунке 3 показана схема двухразрядного счетчика, построенного на двух микросхемах К176ИЕ4. Импульсы на вход этого счетчика поступают с выхода мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 микросхемы К561ЛЕ5 (или К176ЛЕ5).

Счетчик на D2 считает единицы импульсов, и после каждого десятка импульсов, поступивших на его вход "С" на его выходе "Р" появляется один импульс. Второй счетчик -- D3 считает эти импульсы (поступающие с выхода "Р" счетчика D2) и его индикатор показывает десятки импульсов, поступивших на вход D2 с выхода мультивибратора.

Таким образом, этот двухразрядный счетчик считает от "00" до "99" и с приходом 100-го импульса переходит в нулевое положение.

Если нам нужно, чтобы этот двухразрядный счетчик считал до ^и39" (переходил в нуль с поступлением 40-го импульса) нужно вывод 3- D3 при помощи отрезка монтажного провода соединить с соединенными вместе выводами 5 обеих счетчиков. Теперь с окончанием третьего десятка входных импульсов, единица с вывода 3 -D3 поступит на входы "R" обеих счетчиков и принудительно установит их в нулевое состояние.

Для изучения микросхемы К176ИЕЗ соберите схему, показанную на рисунке 4.

 Схема такая же как на рисунке 2. Разница в том, что микросхема будет считать от "О" до "5", и при поступлении 6-го импульса переходить в нулевое состояние. На выводе 3 будет появляться единица при поступлении на вход второго импульса. Импульс переноса на выводе 2 будет появляться с приходом      6-го входного импульса. Пока считает до 5-ти на выводе 2 — единица , с приходом 6-го импульса в момент перехода в ноль — логический ноль.

Используя две микросхемы К176ИЕЗ и К176ИЕ4 можно построить счетчик, на подобие того, что используется в электронных часах для подсчета секунд или минут, то есть, счетчик считающий до 60-ти. На рисунке 5 показана схема такого счетчика. 

Схема такая же как на рисунке 3, но разница в том, что в качестве микросхемы D3 вместе К176ИЕ4 используется К176ИЕЗ. А эта микросхема считает до 6-ти, значит и число десятков будет 6. Счетчик будет считать "00" до "59", и с приходом 60-го импульса переходить в ноль. Если сопротивление резистора R1 подобрать таким образом, чтобы импульсы на выходе D1.2 следовали с периодом в одну секунду, то можно получить секундомер, работающий до одной минуты.

Используя эти микросхемы несложно построить электронные часы.

 Это и будет нашим следующим занятием.