In questa prima lezione vedremo come
realizzare un contatore digitale composto da una serie di moduli uguali tra
loro che, una volta connessi in modo opportuno, permettono di realizzare
contatori di diversa tipologia, con 1 o più display, a salire od a scendere,
ecc.
In
ogni modulo saranno presenti
Per visualizzare i risultati verrà utilizzato un classico display a 7 segmenti a catodo comune il cui schema è il seguente
nei collegamenti il catodo comune andrà
collegato a massa (GND) mentre i contatti relativi ai sette segmenti (a, b, c,
d, e, f, g) andranno collegati ai rispettivi contatti del decodificatore BCD
interponendo delle resistenze per evitare di bruciare i LED del display che
devono funzionare ad una tensione di 1,8V circa (tale valore dipende dal
display usato).
Il decodificatore si occupa di convertire il codice BCD in uscita dal contatore alimentando i segmenti del display a seconda del numero da visualizzare; i collegamenti da realizzare per far funzionare il decodificatore utilizzato sono i seguenti
I collegamenti in uscita (a, b, c, d, e, f, g) andranno collegati, come abbiamo già visto, al display; i collegamenti in ingresso (A,B,C,D) andranno collegati ai contatti del contatore indicati dalle sigle Q1, Q2, Q3, Q4 mentre i piedini 8 e 16 andranno collegati rispettivamente a massa (GND) e al positivo di alimentazione (nel nostro caso +5V).
Resta da vedere come collegare i seguenti pin:
BL (= Blanking) Questo piedino va sempre collegato al livello alto perchè se lo colleghiamo a massa , cioè al livello logico 0, il decodificatore lascia spenti tutti i segmenti del display.
LT (=Lamp Test) questo piedino va collegato a livello basso perchè se viene collegato a livello alto il decodificatore accende tutti i segmenti (serve per testare il display).
Passiamo ora ad analizzare i collegamenti del contatore CD4029B rappresentato in figura
i pin di uscita Q1, Q2, Q3, Q4 andranno collegati rispettivamente ai pin A, B, C, D del decoder, come già indicato in precedenza; anche per questo integrato i piedini 8 e 16 andranno collegati rispettivamente a massa (GND) e al positivo di alimentazione (+5V).
Vediamo ora quale funzione hanno i
restanti pin e come devono essere collegati:
U/D (=Up/Down) attiva il conteggio a salire (up) se collegato a livello alto, a scendere (down) se collegato a livello basso
Clock riceve il segnale di clock che attiva il contatore; a seconda dell'applicazione tale segnale può essere un'onda quadra fornita da apposito circuito (applicazione come timer) oppure l'uscita di un segnalatore (applicazione come contapezzi).
B/D (=Binary/Decode) se tale pin si trova a livello alto il contatore funziona come contatore binario, se si trova a livello basso funziona come contatore decimale; per la nostra applicazione tale pin deve essere collegato a livello basso.
Carry In riceve il segnale del contatore relativo al display che si trova a destra del display di questo contatore; ad esempio se il display di questo contatore indica le decine al Carry In sarà connesso il Carry Out del contatore del display che indica le unità. Se non è presente nessun display a destra il Carry In deve trovarsi a livello basso.
Carry Out invia il segnale al contatore successivo; se tale contatore non è presente non deve essere collegato
PE (=Preset Enable) a livello alto resetta il contatore al numero impostato con J1, J2, J3, J4 secondo la tabella seguente; durante il conteggio deve essere posto a livello basso
| Impostazione J1-J4 | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| J1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| J2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| J3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| J4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Nella figura precedente è anche presente la parte di circuito necessaria per resettare il contatore; la resistenza da 10 kΩ evita il corto circuito durante il reset, pur mantenendo il PE a livello basso (resistenza di pull down).
Se il contatore deve avanzare ad
intervalli regolari è necessario connetterlo al un generatore di clock; la
configurazione nella figura seguente viene definita multivibratore astabile ed
è stata ottenuta con una delle porte NAND (pin 8, 9 e 10) presenti all'interno
dell'integrato CD4093B
La frequenza di clock dipende dai valori dalla resistenza R1 e del condensatore C1; ponendo C1=1μF e R1=1MΩ si ottiene una frequenza pari a 2,5 Hz. Il trimmer TR1 viene eventualmente utilizzato per regolare la frequenza.
Collegando insieme i componenti indicati otteniamo il contatore modulo 10 in figura, in grado di contare da 0 a 9 per poi resettarsi automaticamente e ripetere il ciclo; vedremo successivamente degli esempi più complessi.
I valori delle resistenze in figura sono R1=1,5MΩ , R2=10kΩ, R3-R9=470Ω, tutte da 1/4W; il trimmer TR1 è da 470 kΩ, il condensatore C1 è un elettrolitico da 1μF 63V.
Unendo due moduli che utilizzano lo stesso generatore di clock otteniamo un contatore modulo 100 in grado di contare da 0 a 99 per poi ricominciare
