Digital frekvens räknare (3 / 11 steg)

Steg 3: Beskrivning av delar

LM311 komparator
Kontrollapparater liknar analoga op-förstärkare, men i stället för som används som förstärkare (negativ feedback), de används för att göra en mycket snabb beslut om huruvida en spänning är större än ett annat (positiv feedback). Kontrollapparater har oftast en "öppen kollektor" och "öppna sändare". LM311 har båda. Det betyder bara att jämförelseperson kontrollerna en inre transistor, spänningar som kan vara användaren valt. För detta projekt, vi håller kollektorn på + 5 genom en pullup motstånd, och sändaren att marken. Detta genererar en TTL signal. Jämförelse operationen är följande:

7404 inverter
Växelriktare är digital logik grindar som konverterar ett "Sant" tillstånd till ett "Falskt" tillstånd. TTL, + 5V är allmänt "True" eller hög och 0V är "Falsk" eller låg. En inverter helt enkelt förnekar sanningen i dess ingång.

7402 eller Gate
NOR är OR grindar med en inverterad utgång. En eller-grind lägger två bitar ihop, A + B = Q. Det läggs till i den logiska icke-ALGEBRAISKA avkänningen, som i 1 + 1 = 1. Om A är sann eller B är sant, då minst en av dem är sant.

4518 BCD Counter
Räknare göra exakt vad du tror att de gör. När du matar in en rad pulser till en disk input, återspeglar utgångarna antalet pulser indata har fått. Alla digital räknare räkna i binärt, men de kan ha olika gränser för deras maximala antalet. En standard 4 bitars räknare räknar från 0 till 15 (0000 till 1111 i binär). En räknare för BCD (Binary Coded Decimal) är avsedd för matematik med decimal (bas tio), så att de bara räknar från 0 till 9 (0000 till 1001). Detta avfall uppenbarligen bit kapacitet, men det gör vissa saker lättare. Mata in en konstant frekvens till en counter resultat i uppdelningen av frekvensen. En en-bitars räknare delar ingående frekvensen med 2. En 4-bitars räknare kan dela upp den ingående frekvensen av 16. En BCD räknare delar ingående frekvensen vid 10.

74151 Multiplexer
Dessa används för att välja mellan upp till 8 ingående linjer. En dig bitarsadress matas till multiplexorn, som väljer önskad indata. Sedan visas oavsett signalen är på vald ingång utdata. De är en digital motsvarighet till en 8 plats vridknappen.

7474 D-Flip Flop
Detta är nästan oändligt användbar i digital elektronik. I själva verket kan många komponenter delas upp i en kombination av D-Flip Flops. De är i huvudsak en en bit räknare. Indata ges på D och FF gör ingenting förrän en klocka puls ges, då FF placerar indatavärdet på Q-utgång. Det var allt. De används som en bit minne av denna anledning. 1. input lite så att de sparas, 2. kommandot lagring, 3. lagrad bit visas utdata tills över. De två FFs i detta projekt används som ett slags "skiftregister", som sprider en enda kommando lite längs en linje av D-FFs.

4511 BCD 7-segment
Detta chip omvandlar en binary coded decimal adress (från räknare) i ett mönster som korrekt lyser upp en 7-segment decimal display. Det tar massor av logik gates att göra detta, så har det hela på ett chip är riktigt trevlig. Dessa är också utrustade med flera snygga finesser som en BLINK pin och en spärr pin. Blink stänger av utgångarna när blink pin hålls låg. Detta används för att snabbt vända visar på och av vid låg intermittens att spara ström (de dra om .6a på kontinuerlig, och blir ganska varma). Spärren används för att fånga räkningarna av räknarna BCD och håll det numret tills spärren nästa kommando. Detta är så vi ser bara den slutliga räkningen i stället för 0,1,2,3, 4... sista räkna, 0, 1, 2... etc.

100kHz kristalloscillator
Detta är vad möjliggör frekvens disken för att få en korrekt mätning. Vi måste jämföra den sak vi mäter till något. Crystal oscillatorer är mycket exakt, med typisk frekvens fel på 20-40 ppm. Det innebär att denna kristall skulle förlora ca 15 minuter efter 1 års drift. De är inte perfekt, men för detta projekt, de är faktiskt slag av overkill. Men de är också billigt, billig, billiga. De fungerar på de piezoelectric verkställer. När de får en spänning, expandera de fysiskt mycket svagt (storleksordningen nanometer). Sedan när de kontrakt på grund av sin egen elasticitet, genererar de en ny spänning. Eftersom expansionen svängningen är 90 grader ur fas med spänning svängningen, kan vi använda det i kombination med några kondensatorer till få en svängning som är 180 grader ur fas med drivande spänning. När detta villkor uppfylls, positiv feedback inträder och vi får en stabil svängning. Crystal's form och massa garanterar att det svänger på exakt 100kHz. Tillverkare gör kristaller i tusentals olika frekvenser, 100kHz är bara bekvämt för detta projekt.