2 Структурная схема устройства. Описание функционирования устройства в целом.
Упрощенная структурная схема измерителя периодов повторения импульсов представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема устройства.
Согласно данной схеме периодически повторяющиеся импульсы (измеряемая величина) длительностью Tx подаются на входное устройство. В общем случае входное устройство может содержать узлы для масштабного преобразования входного сигнала, выделения его из помех и т. д.
Далее сигнал поступает на вход счетчика МП. По фронту импульса запускается счетчик, а по спаду счет прекращается.
В данной работе рассмотрим измеритель длительности импульсов, реализующий время-импульсный метод преобразования.
В измерителях данного вида измеряемая величина Тх преобразуется в цифровой код N. Таким образом эти измерители относятся к измерителям прямого преобразования.
Рис. 4. Временные диаграммы работы устройства:
а) входной сигнал; б) временная диаграмма подсчета импульсов.
В общем случае входное устройство может содержать узлы для масштабного преобразования входного сигнала, выделения его из помех и т. д. В МП осуществляется измерение длительности импульса. Значение, полученное в результате подсчета, через дешифраторы подается на индикаторы.
На входы одного из дешифраторов последовательно во времени поступают двоично-десятичные коды отображаемых цифр. Синхронно с их поступлением формируются управляющие сигналы идентификации знакоместа выводимого символа (на индикаторы подаются через другой дешифратор).
Измерение происходит примерно через каждые 0,5 с, яркость индикаторов и частота обновления достаточная, так что глаз человека не замечает мерцания.
3 Принципиальная схема устройства
Структурная схема устройства приведена в приложении 1.
Устройство основано на базе следующих микросхем: КР181ВЕ51, 564ИД1, 564ИД5. Далее рассмотрим их характеристики подробнее.
Дешифраторы
564ИД1
Рис. 6. Дешифратор 564ИД1, условное обозначение.
Данная микросхема является универсальным дешифратором. Она преобразовывает четырехразрядный двоичный код в десятичный. Она имеет четыре входа A..D, на которые подается двоичный код для дешифрации, и десять выходов 0..9. Выходной дешифрированный сигнал сохраняется до тех пор, пока на входах присутствует его двоичный код. Данный дешифратор принимает входной четырехразрядный код А…D и выдает напряжение низкого уровня по одному из десяти выходов Y0…Y9. На входы А…D поступают числа от 0 до 9 в двоичном коде, при этом открывается соответствующий выходной транзистор. Коды, эквивалентные числам от 10 до 15, дешифратор не отображает. Состояния дешифратора ИД1 показаны в таблице 2.
Табл.2.
входы |
Выходы с низким уровнем “0” |
|||
A |
B |
C |
D |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Все выходы отключены |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
564ИД5
Рис. 7. Дешифратор 564ИД5, условное обозначение.
Микросхема 564ИД5 представляет собой дешифратор двоично-десятичного кода в код для управления семисегментными цифровыми индикаторами. Выходные усилители данной микросхемы позволяют выдавать на индикатор переменное напряжение с амплитудой, в 2 раза превышающей напряжение питания. Это необходимо для обеспечения достаточной яркости свечения индикаторов. Входной сигнал Р определяет выходной сигнал с инверсией (Р=1) и без нее (Р=0). В микросхеме присутствует входной регистр на основе однотактных D-триггеров, запись в которые осуществляется по сигналу С=1.
Данный дешифратор используется в работе для отображения численных значений проведенных измерений.