Понимаем принцип работы к176ие4

Цифровые микросхемы – начинающим (занятие 10) — К176ИЕ4

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.

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 «0й 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 приходом6-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.

Журнал Радиоконструктор 2000г.

Дополнительно

Микросхема К176ИЕ4 представляет счетчик по модулю 10 с дешифратором для вывода информации на семисегментный индикатор. Микросхема К176ИЕ4 была разработана специально для работы в схемах электронных часов.

Счет происходит по спаду импульсов положительной полярности на тактовом входе C. Подача лог. «1» на вход R переводит триггеры счетчика в нулевое состояние. Вход S управляет «полярностью» сигналов на выходах сегментов — это позволяет использовать индкаторы как с общим анодом так и с общим катодом.

На выводе 2 выделяется последовательность импульсов с частотой f/10, на выводе 3 — f/4.

Условное обозначение К176ИЕ4:

Назначение выводов К176ИЕ4:

Понимаем принцип работы к176ие4

Существуют микросхемы К176ИЕ3 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 К176ИЕ3 считает до 6-ти, а К176ИЕ4 до 10-ти. Микросхемы предназначены для электронных часов, поэтому К176ИЕ3 считает до 6-ти, например если нужно считать десятки минут или секунд.

Читайте также  Как достать нужную информацию?

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 К176ИЕ3 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 ИР» 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 (ИРИ) — 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 К176ИЕ3 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.

Рис.2
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 «0». Затем нажимая на кнопку S1 проследите работу счетчика от «0» 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.

Рис.3
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 K561ЛE5 (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 «39» (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.

Рис.4
Для изучения микросхемы К176ИЕ3 соберите схему, показанную на рисунке 4. Схема такая же как на рисунке 2. Разница в том, что микросхема будет считать от «0» 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 К176ИЕ3 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 К176ИЕ3.

Рис.5
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.

Понимаем принцип работы К176ИЕ4

В данной статье я хочу рассказать о принципе работы с К176ИЕ4 — незаменимым драйвером семисегментных индикаторов. Его работу предлагаю разобрать на примере данной схемы:

Не пугайтесь — хоть схема и выглядит массивной, несмотря на это она очень простая, используется всего 29 электронных компонентов

Принцип работы К176ИЕ4:

К176ИЕ4 — по своей сути очень простая в понимании микросхема. Она представляет собой десятичный счетчик с дешифратором для семисегментной индикации. Она имеет 3 входа и 9 выходов сигнала.

Номинальное напряжение питания — от 8.55 до 9.45В. Максимальный ток на один выход — 4мА

  • Тактирующая линия (4 ножка микросхемы) — по ней приходит сигнал, который заставляет микросхему переключать свои состояния, то есть считать
  • Выбор общего анода/катода (6 ножка) — подключая эту линию к минусу мы можем управлять индикатором с общим катодом, к плюсу — с общим анодом
  • Сброс (5 ножка) — при подаче лог. 1 сбрасывает счетчик до нуля, при подаче лог. 0 — разрешает микросхеме переключать состояния
  • 7 выходов на семисегментный индикатор (1, 8-13 ножки)
  • Тактирующий сигнал поделенный на 4 (3 ножка) — нужен для часовых схем, нами не используется
  • Тактирующий сигнал поделенный на 10 (2 ножка) — позволяет объединять несколько К176ИЕ4, расширяя диапазон разрядов (можно добавлять десятки, сотни и т.д.)

Принцип подсчета работает таким образом, что при переключении нами сигнала на тактирующей линии с лог. 0 на лог. 1 текущее значение увеличивается на единицу

Принцип работы данной схемы:

Для упрощения восприятия работы этой схемы можно составить такую последовательность:

Читайте также  Электроника для муфельной печи
  • NE555 выдает прямоугольный импульс
  • К176ИЕ4 под воздействием импульса увеличивает свое состояние на единицу
  • Его текущее состояние передается на транзисторную сборку ULN2004 для усиления
  • Усиленный сигнал поступает на светодиоды
  • Индикатор отображает текущее состояние

    Данная схема переключает состояния ИЕ4 один раз в секунду (этот период времени сформирован RC-цепью, состоящей из R1, R2 и C2)

    NE555 можно спокойно заменить на КР1006ВИ1

    C3 можно выбирать в диапазоне от 10 до 100нФ

    Усилитель необходим потому что максимальный ток на один выход ИЕ4 — 4мА, а номинальный ток большинства светодиодов 20мА

    Семисегментные индикаторы подойдут любые с общим анодом и номинальным напряжением от 1.8 до 2.5В, с током от 10 до 30мА

    Мы подключаем 6 ножку микросхемы к минусу питания, но при этом используем индикатор с общим анодом, это обусловлено тем, что ULN2004 не лишь усиливает, но и инвертирует сигнал

    Микросхема сбрасывает свое состояние при подаче питания (выполнен цепью из C4 и R4) или по нажатию кнопки (S1 и R3). Сброс при подаче питания необходим потому что, иначе, микросхема не будет нормально работать

    Резистор перед кнопкой сброса необходим для безопасной работы кнопки — почти все тактовые кнопки рассчитаны на ток не более 50мА, а следовательно резистор мы должны выбирать в районе от 9В/50мА=180Ом и до 1кОм


    Список радиоэлементовОбозначение
    Тип
    Номинал
    Количество
    ПримечаниеМагазинМой блокнот

    РезисторыR1
    Резистор33 кОм1
    0.25 ВтR2
    Резистор56 кОм1
    0.25 ВтR4
    Резистор10 кОм1
    0.25 ВтR3
    Резистор390 Ом1
    0.25 ВтR5-R18
    Резистор680 Ом14
    0.25 ВтКонденсаторыС1
    Электролитический конденсатор220 мкФ1
    С2
    Электролитический конденсатор10 мкФ1
    С3
    Керамический конденсатор100 нФ1
    С4
    Электролитический конденсатор1 мкФ1
    МикросхемыIC1
    Программируемый таймер и осцилляторNE5551
    КР1006ВИ1IC2, IC3
    Десятичный счетчик с выводом на семисегментный индикаторК176ИЕ42
    IC4, IC5
    Транзисторная сборка ДарлингтонаULN20041
    ULQ2004Прочие компонентыDISP1, DISP2
    Семисегментный индикатор2В 20мА2
    S1
    Тактовая кнопка1
    Добавить все

    Самодельные цифровые часы с индикаторами из светодиодных лент (К176ИЕ12, К176ИЕ4)

    Для установки на проходных предприятий, вокзалах, в торговых центрах и в других местах массового прохода людей необходимы электронные часы с очень крупным и ярким дисплеем.

    Сейчас такой дисплей, при относительно доступной цене, можно сделать на основе светодиодных лент. При этом размеры индикатора можно сделать очень большого размера, хоть в несколько метров высотой.

    А поверхностью для его установки может служить даже стекло большого окна или витрины, особенно если использовать светодиодную ленту с самоклеящимся покрытием.

    Ниже привожу описание схемы часов «массового пользования», которые были мной сделаны в кратчайшие сроки. Часы состоят из двух блоков, -блока управления (небольшая коробочка с запираемой крышкой, под которой расположены кнопки управления), и блока индикации, представляющего собой еще одну коробочку с драйверами светодиодных лент, а так же сами семисегментные индикаторы, выложенные из отрезков светодиодной ленты, расположенные, так как располагаются сегменты светодиодного цифрового индикатора.

    Принципиальная схема

    Схема блока управления проста, и может быть, даже примитивна, — она выполнена по типовой схеме электронных часов на устаревших микросхемах серии К176, со статической индикацией. Всего пять микросхем, — одна К176ИЕ12, две К176ИЕЗ и две К176ИЕ4 Несмотря на устарелость, эти микросхемы пока еще встречаются в продаже.

    Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 1).

    На рисунке 1 показана схема блока управления. Вдаваться в подробности её работы, думаю, нет смысла. — схема всем хорошо известна (подробно ознакомиться можно в Л.1). Скажу только, что на входы «S» счетчиков подан нуль, чтобы активными выходными уровнями были логические единицы.

    А вместо светодиодных индикаторов подключены транзисторные ключи ключи, нагруженные отрезками светодиодных лент. Точность хода часов зависит от точности кварцевого генератора.

    В небольших пределах его частоту можно изменять подбором емкости конденсатора С2 (можно установить на его месте подстрочный конденсатор).

    Кнопка S1 служит для установки минут, а кнопка S2 — для установки часов. Эти кнопки не фиксируемые. При их нажатии показания индикаторов меняются с частотой 1 Гц.

    Сбрасываются счетчики досчитав до «24-00», с помощью диодов VD1 и VD2. На рисунке 2 показана схема одного из разрядов цифрового табло.

    HL1-HL7 — это отрезки 12-вольтовой светодиодной ленты, на схеме показано их взаимное расположение, так чтобы получился цифровой индикатор. Размер (длина) «сегментов» из светодиодной ленты зависит от того, какого размера требуется дисплей.

    Рис. 2. Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 2).

    Управляют «сегментами» полевые ключевые транзисторы VТ1-VТ7 типа IRLU024N. На их затворы подаются логические уровни с выходов микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 (рис. 1).

    Радиаторов им не требуется, конечно, если каждый сегмент не будет 10-метровой длины. Конструкция табло зависит от конкретного случая.

    Если ленты с самоклящимся слоем можно наклеить на гладкую поверхность. Для лент без такого слоя потребуется какое-то крепление, клеевое или механическое. Блок управления питается от того же источника напряжением 12V, что и светодиодные ленты, но через стабилизатор А1 (рис.1), понижающий напряжение до 9V.

    Собран блок управления на печатной плате, заимствованной из Л.1 Плата отличается подключением выводов 6 микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 и отсутствием на ней светодиодных индикаторов.

    Лешанок Д. РК-11-19.

    Литература: 1. Радиошкола. Цифровые микросхемы, РК-11-2000.

    Понимаем принцип работы к176ие4

    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 D 1 (К561ЛЕ5 или К176ЛЕ5) построен формирователь импульсов. После каждого нажатия и отпускания кнопки S 1 на его выходе (на выводе 3 D 1.1) формируется один импульс. Эти импульсы поступают на вход «С» микросхемы D 2 — К176ИЕ4. Кнопка S 2 служит для подачи единичного логического уровня на вход » R » D 2, чтобы переводить, таким образом, счетчик микросхемы в нулевое положение.

    Читайте также  Компания laird выпустила новый модуль беспроводного зарядного устройства

    К выходам A — G микросхемы D 2 подключен светодиодный индикатор Н1. В данном случае используется индикатор с общим анодом, поэтому для зажигания его сегментов на соответствующих выходах D 2 должны быть нули. Чтобы переключить микросхему D 2 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 D 2 в нулевое состояние (нажать и отпустить S 2). Индикатор Н1 покажет цифру «О». Затем нажимая на кнопку S 1 проследите работу счетчика от «0 й до «9», и при следующем нажатии снова переходит в «0». Затем установите щуп прибора Р1 на вывод 3 D 2 и нажимайте S 1. 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 D 2 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 D 2. 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 D 1.1 и D 1.2 микросхемы К561ЛЕ5 (или К176ЛЕ5).

    Счетчик на D 2 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 D 2) и его индикатор показывает десятки импульсов, поступивших на вход D 2 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 и 39″ (переходил в нуль с поступлением 40-го импульса) нужно вывод 3- D 3 при помощи отрезка монтажного провода соединить с соединенными вместе выводами 5 обеих счетчиков. Теперь с окончанием третьего десятка входных импульсов, единица с вывода 3 — D 3 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 D 3 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 R 1 подобрать таким образом, чтобы импульсы на выходе D 1.2 следовали с периодом в одну секунду, то можно получить секундомер, работающий до одной минуты.

    Используя эти микросхемы несложно построить электронные часы.

    Нестандартное использование микросхем серии К176

    В статье рассматриваются генераторы стабильной частоты с использованием пьезокерамических резонаторов и различных ИМС серии К176.

    Разработка и построение генераторов в радиолюбительской практике чаще всего сводится к выбору цифровой микросхемы, конфигурации ее выводов по одной из распространенных схем и расчету постоянной времени RС-цепочки для выбранной частоты. Однако, в этом случае, характеристики конденсаторов сильно влияют на параметры, поэтому если необходимо получить стабильную частоту генерации, то лучше использовать генераторы не на основе RС-цепочек, а на основе кварцевых резонаторов.

    Из-за ограниченной номенклатуры резонаторов не всегда возможно подобрать кварц с нужными характеристиками, поэтому берут кварц с частотой основного резонанса от 2 до 20 раз больше необходимой, а затем с помощью счетчиков-делителей получают на выходе нужную частоту. В этом случае схема получается довольно громоздкой, что не всегда желательно. Лучше, конечно же, использовать микросхемы со встроенными делителями частоты, как, например, К176ИЕ12.

    Использование ИМС К176ИЕ12

    Интегральная микросхема К176ИЕ12 (рис.1) специально разработана для использования в электронных часах. В ее состав входит генератор, рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором с частотой 32,768 кГц и два делителя частоты с коэффициентами деления 215 =32768 и 60.

    Предлагается получить на выходе данной микросхемы нестандартные значения частот, подключив вместо часового кварца с резонансной частотой 32,768 кГц использовать пьезокерамический резонатор ZQ1, например, на частоту 455 кГц.

    Такие резонаторы являются наиболее массовыми, так как они использовались в шедеврах китайской «ШирПотребИндустрии» — карманных радиоприемниках, которые некоторое время назад буквально наводнили вещевые рынки стран СНГ.

    При подключении керамического резонатора по схеме на рис.1 микросхема выдает набор сигналов различной частоты. Импульсы с частотой следования 1778 Гц и скважностью 4 формируются на выходах Т1-Т4: они сдвинуты между собой на четверть периода. С выхода М можно получить импульсы с частотой следования 0,23 Гц. Сигналы частотой 14 и 28 Гц можно получить на выходах S1 и S2 соответственно. Сигнал с выхода F равен 14219 Гц. Выход К (455 кГц) — контрольный.

    Использование ИМС К176ИЕ5

    Еще одна микросхема, которую можно использовать таким же нестандартным способом, — К176ИЕ5 (рис.2). Эта ИМС также разрабатывалась, как генератор импульсов, рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором с частотой 32,768 кГц. В её состав входят также два делителя частоты, 9-разрядный и 6-разрядный, образующих вместе 15-разрядный двоичный делитель частоты задающего генератора.Пьезокерамический резонатор ZQ2 вместе с транзистором VT2 и времязадающими элементами генератора подключают к выводам 9 (вход Z) и 10 (выход Z). Сигнал генератора частотой 455 кГц, который можно контролировать на выходах К и К, поступает на вход 9-разрядного делителя частоты. На выходе 9 (вывод 1) формируются импульсы частотой следования 888 Гц. Этот сигнал генератора может быть подан на вход 10 (вывод 2) второго делителя — 6-разрядного. Для этого надо лишь соединить выводы 1 и 2. Тогда с выхода 14 (вывод 4) пятого разряда этого делителя можно будет снимать сигнал частотой 28 Гц, а с выхода 15(вывод 5) шестого разряда — частотой 14 Гц.

    Вход К (вывод 3) микросхемы служит для установки исходной фазы колебаний, формируемых на ее выходах. При подаче на него напряжения высокого уровня на выходах 9, 10 и 15 возникает напряжение низкого уровня. После снятия установочного уровня, на этих выходах появляются соответствующие сигналы.

    Конденсаторы С1 и С2 служат для точной установки частоты кварцевого генератора. Приуменьшении их емкости частота генерации возрастает, и наоборот. Для резонатора на 455 кГц частоту можно изменять от 425 до 485 кГц, т.е. на ±6,6%. Естественно, частота выходных сигналов будет изменяться в таких же пределах.

    Транзисторы VT1 и VT2 с коэффициентами передачи тока базы не менее 50 служат для облегчения запуска генератора с использованием керамического резонатора. R2, R4 — 100 кОм…1 МОм.

    Используя кварцевые и пьезокерамические резонаторы иных номиналов можно получить и другие значения частот на выходе, однако нужно помнить, что граничная рабочая частота данных микросхем составляет 1 МГц.

    Использование ИМС К176ИЕ18

    Что касается К176ИЕ18, то она во многом напоминает свою предшественницу К176ИЕ12, но ее выходы Т1-Т4 выполнены с открытым стоком. Скважность импульсов на этих выходах равна 32/7 (у К176ИЕ12 скважность 4/1), кроме того, ее можно регулировать. При использовании ZQ с частотой 455 кГц на выводе 7 можно получить сигнал частотой 28438,5 Гц со скважностью 2/1.

    Более подробно с особенностями работы этих микросхем можно ознакомиться в [1].

    Литература

    1. Алексеев С. Применение микросхем серии К176 // Радио. — 1984. — №4-6.

    Автор: Геннадий Котов, г. Антрацит
    Источник: Радиоаматор №2, 2015