НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К155

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 10^s (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).

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ