При последовательной выборке элементов знака (рис 15.13), генератор импульсов частотой fp совместно со счетчиком DD7 генерирует двоичный код, который после дешифрации цифр DD8 последовательно возбуждает и синтезирует цифры от 0 до 9 параллельно на всех знакоместах монодисплея.
Рис 15.15. Схема динамической индикации с последовательной выборкой элементов цифры
Отображаемая двоично-десятичная информация D0-Dn сравнивается в цифровых компараторах DD0-DDn с двоичным кодом счетчика DD6. Выходы компараторов подаются на общий электрод знакомест. Цифра высвечивается момент совпадения входной информации D0-Dn с синтезируемой цифрой.
Частота генератора не зависит от количества знакомест, выбирается из условия fр=Ксч×fкр= 10fкр»200 Гц, где Ксч – коэффициент счета счетчика (Ксч=10 - десять отображаемых цифр от 0 до 9). Устройство не имеет ограничений по числу разрядов, однако работает при постоянной скважности 10, что ограничивает возможности использования с некоторыми видами индикаторов (например, ЖКИ).
Приложение. Компьютерный практикум
Практическое освоение основ цифровой техники требует лаборатории, оснащенной современной контрольно измерительной аппаратурой, источниками питания, генераторами входных сигналов, возможностью электрической стыковки с микропроцессором или персональным компьютером. Нужна технологическая оснастка для изготовления печатной платы, монтажа и пайки многовыводных интегральных схем, минимального набора пассивных и активных электронных компонент и, конечно, необходим квалифицированный персонал, способный поддерживать лабораторию в рабочем состоянии. Обеспечить такого уровня учебное рабочее место дорого, сложно и далеко не всегда по силам лабораториям ВУЗов, а уж индивидуальным пользователям совершенно не реально. Работа с современными компонентами требует определенных навыков, иначе их легко вывести из строя при монтаже и наладке, причем не всегда даже успев понять, что произошло.
Поэтому начальные навыки разработки и отладки электронных схем следует приобретать на тренажерах, как это принято в высокотехнологичных областях техники. Космонавты и летчики, прежде чем сесть за штурвал, проходят обучение на тренажерах. В электронике в качестве тренажера используются компьютерные виртуальные лаборатории. Использование персонального компьютера создаёт приемлемую альтернативу учебной лаборатории - виртуальную лабораторию, которая является по существу программой численного расчёта схем с интерфейсом, имитирующим деятельность исследователя в реальной лаборатории.
Существует большое число программ моделирования электронных схем, отвечающих в той или иной степени задачам анализа их работы. Большинство из них требуют серьёзной предварительной подготовки пользователя и наличия у него специальных знаний. Такие возможности предоставляет пользователю программа Electronics Workbench (EWB) - виртуальная электронная лаборатория на компьютере. Хотя в основе её лежит серьёзная профессиональная программа моделирования PSPICE, она имеет интуитивный легко осваиваемый пользовательский интерфейс, погружающий его в привычную обстановку лабораторных исследований с использованием знакомых приборов, не требует глубоких знаний в компьютерной технике. В библиотеках компонент содержится современная аналоговая и цифровая элементная база. Параметры компонент легко редактируются, что позволяет пополнять библиотеки новыми компонентами. Наличие современного приборного парка в программе предоставляет возможности осуществления самого широкого спектра экспериментов.
Входящий в состав компонентов электродвигатель постоянного тока DC Motor позволяет разрабатывать и исследовать не только электронные схемы, но и сложные электромеханические системы.
В настоящее время Electronics Workbench широко используется в учебных заведениях, изданы обстоятельные книги по моделированию разнообразных электрических и электронных схем, имеются подробные методические указания работы с программным пакетом.
Особенностью данного компьютерного практикума является сквозная разработка распространенной практической задачи - электронной схемы цифрового управления приводом с двигателем постоянного тока, причем диапазон устройств велик – от микропривода в приборостроении до достаточно мощного привода в машиностроении. Работа начинается с общего технического задания (ТЗ) на все устройство в целом, разработки функциональной схемы и частных технических заданий (ЧТЗ) на отдельные узлы, разработки модели электродвигателя в соответствии с ТЗ, соответствующих электрических схем управления, их расчета, моделирования режимов, исследования не только электрических, но и электромеханических характеристик привода. Заканчивается работа техническим отчетом канонического вида.
Такой подход к практикуму преследует цели научиться не только рассчитывать и моделировать отдельные схемы и узлы и схемы, но соприкоснуться с практической стороной проектирования, когда разработчик устройства сам себе формулирует ЧТЗ и планирует исследование, как отдельных узлов, так и всего устройства.
Практикум многовариантный. Имеется возможность задавать параметры электродвигателя (ток, напряжение, скорость вращения) в соответствии с внешними условиями. Может варьироваться тип базовой логики (TTLS, CMOS), схемотехническое решение ШИМ-контроллера.
Тематика практикума охватывает практически весь учебный материал курса. Практикум так построен, что его можно и рекомендуется выполнять параллельно с изучением курса, т.е. для разработки и исследования отдельных узлов достаточно материала изучаемой главы и лишь при оформлении технического отчета в конце практикума будет необходим общий кругозор по теме.
В настоящее время в практике ВУЗов используются различные версии Electronics Workbench. Оптимальной представляется Electronics Workbench 5.0С или 5.12 PRO, сохраняющая простой интерфейс и достаточные возможности для моделирования. В распространенной версии 5.12 (не путать с профессиональной версией 5.12 PRO) отсутствует такой важный для нашего практикума режим моделирования, как Parameter Sweep, а также отсутствуют другие режимы, которые у нас не используются, но интересны в других задачах - Noise, Distortion, Parameter Sweep, Temperature Sweep, Pole-Zero, Transfer Function, Sensitivity, Worst Case.
Старшие версии Electronics Workbench, получившие название Multisim обеспечивают профессиональное качество моделирования, но интерфейс усложнился и требуется большее время на его освоение.
Ниже приведен пример исходного технического задания на проектирование
