сигнал 1 последовательно переместится с первого выхода дешифратора на последний.

Выходные сигналы дешифратора управляют включением двунаправленных переключателей DD4 микросхемы К176КТ1: при сигнале 1 на управляющем входе (выводы 13, 6, 5, 12) соответствующий переключатель замыкает (электрически) два других вывода и таким образом создается цепь подключения резистора к мультивибратору DD1.3, DD1.4. Номиналы сопротивлений резисторов R2 - R5 могут выбираться в достаточно широком диапазоне значений, например от 100 до 200 кОм. Емкость конденсатора С2 также подбирается и составляет несколько нанофарад.

8. БЛОК ИНДИКАЦИИ

При выборе типа индикатора следует учитывать требования к размерам знаков, яркости свечения, возможность по размещению блока питания, совместимость с примененными микросхемами, энергопотребление. Из сопоставления характеристик индикаторов и микросхем серии К176 можно сделать вывод о том, что большинство индикаторов требуют сопряжения с микросхемами этой серии. Причины этого уже указывались - это либо недостаточное напряжение для возбуждения сегментов и обеспечения их свечения с необходимой яркостью, либо недостаточный выходной ток.

Микросхемы счетчиков серии К176 в большинстве рассчитаны для совместной работы с семисегментными индикаторами. Поэтому здесь основное внимание будет уделено рассмотрению условий и способов сопряжения микросхем К176ИЕЗ, К.176ИЕ4 с семисегментными индикаторами разных типов.

В крупногабаритных электронных часах наиболее широкое применение находят катодолюминисцентные индикаторы. Приборы этого типа для своей работы в нормальном режиме требуют напряжений на анодах и сетке 20 - 30 В. Отсюда следует, что для управления ими требуется повысить напряжение, которое формируется на выходах микросхем серии К176.

Правда, в ряде случаев оказывается достаточной яркость свечения знаков при пониженном до 9 В напряжении на электродах индикатора. Тогда индикатор выводами сегментов непосредственно подключается к выходам микросхемы счетчика, а сеткой к источнику питания. Однако для обеспечения нормальной по техническим условиям яркости свечения требуется сопряжение микросхемы и индикаторного прибора по уровню напряжения. Вариант элемента сопряжения на основе транзисторного ключа с напряжением питания U%, равным 20 - 25 В, приведен на рис. 29,а. Для компактности блок сопряжения целесообразно выполнять на транзисторных сборках, в частности К1НТ661.

К. Stiixqdy

ктиЕЗ

и,

(6,4..-7,9 В}

К 8ц/ходу

„а " H17SHE3 (К178ИЕ1)

к выходу

..а" К17ШЗ

НТ315Б

+9В

330

6)

11 11

к Выводу >

К176ИЕ5

П П «г«

г)

Рис. 29. Узлы сопряжения микросхем серии К176 с индикаторами:

а - катодолюминесцентными, б - накальными, в - светодиодными, г жидкокристаллическими

Поскольку транзисторный ключ с ОЭ инвертирует сигнал с выхода микросхемы, то необходимо управляющие сегментами сигналы на выходах микросхемы представить в инверсном коде. Для этого на управляющий вход V (вывод 6) микросхемы К176ИЕЗ, К176ИЕ4 следует подать напряжение высокого уровня 10, например напряжение источника питания. Для обеспечения четкой индикации в условиях сильной освещенности применяют электровакуумные на-кальные индикаторы. Эти приборы при работе пропускают через нить сегмента ток 20 - 30 мА.

Микросхемы серии К176 допускают через свои выходные цепи ток не более 1 мА. Следовательно, для совместного применения этих микросхем с накальными индикаторами необходимо их сопряжение по току. Пример реализации элемента сопряжения приведен на рис. 29,6. Он состоит из транзисторного ключа с ОК. Сегмент индикатора включается последовательно с токоограни-чивающим резистором в цепи эмиттера. Для расчета сопротивления этого резистора следует исходить из ограничений на максимальный коллекторный ток транзистора и допускаемый ток накала нити сегмента.

Указанная для накальных индикаторов особенность характерна и для индикаторов на основе

полупроводниковых светодиодов. Для свечения сегмента эти приборы требуют ток 10 - 20 мА. Поэтому подключение светодиодных индикаторов к выходам микросхем серии К176 должно осуществляться через согласующий элемент, в частности через транзисторный ключ (рис. 29,в).

В цепь коллектора последовательно с органичивающим ток резистором включен светодиод (сегмент). При сигнале 1, подаваемом на базу транзистора с выхода микросхемы, он открывается, и через светодиод протекает ток, вызывающий свечение сегмента. Сопротивление резистора выбирается исходя из допустимого тока через транзистор и значения рабочего тока светодиода. Напряжение питания ключа U2 может быть равно напряжению источника питания микросхемы. Однако и в этом случае необходимо разделять источники питания для устранения влияния многоразрядного индикатора на режим микросхем.

Заметим, что в данном случае сопряжения свечение сегмента вызывается сигналом 1 па соответствующем выходе микросхемы счетчика. Следовательно, выходные сигналы микросхемы должны представляться своими прямыми значениями, а для этого на входе V (вывод 6) должен быть обеспечен нулевой потенциал.

Все более широкое применение находят индикаторы на жидких кристаллах. С появлением ЖКИ с большими размерами знаков значительно расширилась область их практического применения за счет крупногабаритных электронных часов и других устройств отображения информации. Благоприятные перспективы использования ЖКИ связывают с их низким энергопотреблением, удобной конструкцией и невысокой стоимостью.

Для большинства индикаторов на ЖК достаточным для управления является напряжение 9 В. Поэтому микросхемы серии К176 могут работать с этими индикаторами без сопряжения. Однако следует учитывать, что для увеличения срока служба индикаторов управление ими должно производиться переменным напряжением с частотой десятки герц. В типовых конструкциях часов для этой цели используется импульсная последовательность с частотой повторения 64 Гц. В микросхемах серии К176, в частности К176ИЕ5, на основе которых изготавливают генераторы секундных (минутных) импульсов, предусматривается выход, на котором при кварцевом резонаторе на частоту 32768 Гц получается импульсная последовательность с частотой 64 Гц (у микросхемы К176ИВ5 - это вывод 1, см. рис. 18,а). Эта последовательность, снимаемая с вывода 1 микросхемы К176ИЕ5, подается на вход V (вывод 6) микросхем (К176ИЕЗ, К176ИЕ4) и общий электрод индикатора (рис. 29,г). Тогда выходные сигналы микросхемы счетчика будут иметь значения, определяемые напряжением на входе V в соответствии с выражением (на примере напряжений, подаваемых на сегмент а): A=aV+aV. Следовательно, при а=0(а=1) на этом выходе микросхемы будет переменное напряжение 64 Гц, так как A - V. Поскольку это напряжение син-фазно с напряжением на общем электроде индикатора, то разность напряжения между сегментом а и общим электродом равна нулю и жидкокристаллическое вещество сохраняет свою прозрачность, т. е. сегмент не виден.

В другом случае, когда значение сегментного сигнала а равно 1, результирующий сигнал на этом выходе А сохраняется в виде последовательности импульсов, но с противоположной фазой по отношению к импульсам на общем электроде, так как А = V. Таким образом, к сегменту относительно общего электрода прикладывается знакопеременное напряжение в виде противофазных импульсов, следующих с частотой 64 Гц, имеющих амплитуду 8 - 9 В. Этого напряжения достаточно для переориентации молекул вещества и, как следствие, потемнения сегмента. При использовании более высоковольтных ЖКИ появляется необходимость в их сопряжении с микросхемами по напряжению.

В заключение заметим, что рассмотрены примеры схемотехнических решений узла сопряжения микросхем с блоком индикации на основе дискретных компонентов, поскольку эти решения просты в реализации, требуют небольшого количества доступных компонентов и потому практичны.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ НА МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176

9. ПРОСТЕЙШИЕ СХЕМЫ

Простейшие часы настольного или настенного типа. Структурная схема представлена на рис. 30. Часы содержат генератор минутной последовательности импульсов, счетчики, дешифраторы и цифровые индикаторы минут » часов. Первоначальная установка времени производится подачей импульсов с частотой следования 2 Гц на вход счетчика десятков минут. Установка «нуля» осуществляется подачей положительного перепада на делители генератора импульсов и на счетчик единиц минут. Таким образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. При достижении показаний, соответствующих 24 ч, счетчики единиц и десятков часов устанавливаются в нулевое состояние отдельной схемой.

Принципиальная схема часов представлена на рис. 31. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов выполнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импульсов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод 10) - для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) - для первоначальной установки времени, 1 Гц (вывод 4) - для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может

быть выполнен на : других микросхемах и кварце на другую частоту. Варианты таких генераторов рассмотрены в § 5.

Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на микросхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоичного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифраторы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифрового индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необходимо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последовательно.

Уст.

Генератор

Тмин

1Гц

Уст. Времени

[

Счетчик, бёсятнои минут

Сметчик еби ниц часов

Уст. О при 24

-Л

Дешифратор

Счетчик весяглнов чисоб

Дешифратор

Цифровой индикатор

п

Дешифратор

Цифровой индикатор

Цифровой икон на тор

Ед. мин

дес. мин

Ед. чао

Лес. час

Рис. 30. Структурная схема простейших часов настольного (настенного) типа

JF1

И. цафробйщ

О

)-1.5,6. 436л„

гг« 52

и

г) имсз h17she3

к цифровому индикатору

"2206

Уст, времени

5($)

а

(п.)

д

(f)

О

е

ж(е)

К175ИЕ4

н цифровому индикатору VV1

-ft-

ИМС5 К175ИЕЗ

НД5226

Р.ч-75к

К цифровому инди натори VD2

КД5225

Рис. 31. Принципиальная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхемы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряжения 9 В кнопкой S1 через резистор R3. Первоначальная установка времени ос-стальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков минут с помощью кнопки S2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максимальное время установки времени не превышает 72 с.

Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении значения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих логическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно только при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.

Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклянный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 - прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 - гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 - в виде коротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укороченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.

На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схеме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение напряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает