Разработка схемы счетчика интервалов времени

Теперь можно приступить к разработке принципиальной схемы счетчика интервалов времени. Как мы уже выяснили при разработке структурной схемы часов, в состав этого счётчика входит точно такой же делитель на 60, как и в генераторе минутных импульсов, поэтому для счетчика минут можно воспользоваться уже разработанной принципиальной схемой, приведенной на рисунке 10.8.

Отличие в применении схемы счетчика заключается только в том, что на этот раз нам потребуются все выходы счётчиков. Логические потенциалы с выходов счетчиков мы будем подавить на вход семисегментных дешифраторов блока индикации для отображения внутреннего состояния счетчика минут на светодиодных индикаторах.

Последний счётчик, который нам потребуется для реализации блока счётчика интервалов времени — это счётчик часов с коэффициентом счета 24. Этот счётчик было бы удобно реализовать на микросхеме десятичного счётчика, однако сдвоенных микросхем асинхронных десятичных счётчиков не производится, поэтому реализуем счётчик часов на той же микросхеме, что и остальные блоки часов — микросхеме SN74HC393PW.

Сложность при разработке схемы счетчика часов заключается в том, что коэффициент его счёта не кратен десяти, поэтому сигнал обратной связи необходимо заводить на обе части микросхемы одновременно. Можно было бы реализовать этот счётчик в двоичном виде, но тогда возникнут сложности с отображением содержимого этого счётчика на семисегментных индикаторах.

Для того чтобы реализовать на первом 4-х разрядном счётчике десятичный счётчик и одновременно получить возможность сброса всего счётчика часов в начале суток, используем в цепи обратной связи дополнительный логический элемент "2ИЛИ". Сигнал сброса на выходе этого элемента появится либо в случае достижения счётчиком D1.1 числа 10, либо при достижении всем счётчиком часов значения 24.

Полная принципиальная схема счётчика часовых импульсов, реализованная на микросхеме SN74HC393PW приведена на рисунке 10.9.

Рисунок 10.9 – Схема счётчика часовых импульсов

В качестве логического элемента "2ИЛИ" используем микросхему малой логики, подобную уже использованной микросхеме "2И". Это микросхема SN74LVC1G32DRLR. Цифра 32 в названии микросхемы и обозначает логический элемент "2ИЛИ". Размеры корпуса этой микросхемы не превышают 1.6´1.6 мм. В результате, несмотря на несколько более сложную по сравнению с применением двух десятичных счетчиков принципиальную схему, площадь, занимаемая счётчиком часов, значительно уменьшается.

Использование обратной связи с выводов Q1 и Q3 первой микросхемы превращает ее в десятичный счётчик. Для реализации счетчика по модулю 24 мы используем обратную связь с вывода Q1 старшего разряда счётчика (двойка) и вывода Q2 младшего разряда счётчика часов (четвёрка). Иначе говоря, микросхемы D1.1 и D2 образуют десятичный счетчик, а микросхемы D1.1, D1.2 и D4 реализуют счётчик по модулю 24. Микросхема D3 объединяет сигналы обратной связи десятичного счетчика и счетчика часов для первой микросхемы делителя часов D1.1.

Таким образом, мы реализовали основную часть схемы часов. Схема уже умеет измерять время, но, как уже обсуждалось при разработке структурной схемы, этого недостаточно. Требуется уметь отображать полученную информацию о текущем времени. Перейдём к разработке блока индикации часов.