Електротехнички факултет
Универзитет у Бањој Луци
ИЗВЈЕШТАЈ ПРОЈЕКТНОГ ЗАДАТКА
из предмета
ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКА
Име и презиме: Јовица Станаревић
Број индекса: 12122/14
Број бодова:
Јун, 2018. године
Пројектни задатак из предмета Дигитална електроника - извјештај
ЗАДАТАК бр. 2
Пројектовати и симулирати фреквенциометар. Одабрати произвољан мјерни опсег уз
одговарајуће образложење.
1. Уводна разматрања
Принцип рада фреквенциометра заснива се на бројању импулса мјереног сигнала унутар једног
импулса улазног сигнала тачно одређеног трајања. Другим ријечима, током једног референтног
импулса тачно одређеног трајања (нпр. 1s), бројач изброји колико се “мањих” импулса налази
унутар њега. Ако се десет импулса изброји у току једне секунде то значи да је фреквенција
сигнала 10 пута већа од 1Hz, дакле 10Hz.
На сљедећој слици приказана је блок шема фреквенциометра или прецизније речено, бројача
импулса.
Сл.1. Блок шема фреквенциометра
2
Пројектни задатак из предмета Дигитална електроника - извјештај
Сигнал чија се фреквенција мјери доводи се на један улаз “I” кола, а на други улаз доводи се
референтни сигнал који је генерисан помоћу тајмера 555 или још боље, кварцног осцилатора са
дјелитељем фреквенције. Током тог референтног импулса тачно одређеног трајања, “I” коло
пропушта мјерени сигнал само током логичке јединице референтног сигнала. Тиме се обезбјеђује
да бројач броји само током прецизно генерисане једне секунде, или у случају другог опсега, 10s и
0,1s. Фреквенција улазног сигнала директно је пропорционална броју импулса унутар тог
временског интервала а обрнуто пропорционална његовом трајању. Сигнали којима се управља
са LE и RE могу се генерисати у генератору временске базе (кварцни осцилатор) или се може
искористити коло и тиме поједноставити склоп.
Након завршеног бројања, када је излаз логичког кола низак, на излазу декадног бројача добије
се број импулса приказан у BCD облику. У том тренутку се на LE улаз доводи краткотрајан
импулс који резултат бројања пребацује са улаза на излазе и при томе та вриједност остаје
запамћена. Затим декодер BCD вриједност пребацује у седмосегментну и то се исписује на
дисплеју. Одмах након завршетка краткотрајног импулса LE, доводи се исто краткотрајан импулс
на RE бројача чиме се он поново поставља на нулу.
2. Пројектовање система
Склоп који је реализован садржи 4 дисплеја и при томе се опсег подешава ручно. Опсег мјерења
зависи од резолуције која се одабере. Могуће је измјерити фреквенцију од 0 до 9999Hz са
резолуцијом 1Hz, од 0 до 99999Hz са резолуцијом 10Hz или од 0 до 999Hz са резолуцијом 0,1Hz.
Као додатну функционалност могуће је додати Шмитов тригер да би се могла измјерити
фреквенција простопериодичног сигнала, иако би у Протеусу радило и без тога. Ако би се овај
склоп реализовао на некој плочици или протоборду, било би лакше користити тајмер 555 јер би
се тада могла извршити калибрација уређаја а не би се утицало пуно на тачност. Кварцни
осцилатор је ипак много прецизнија варијанта, али би се тада повећала комплексност израде.
Треба водити рачуна о bypass кондензаторима, које треба физички поставити близу интегрисаног
кола.
Табела 1. Кориштене компоненте
Компонента
Вриједност Библиотека
7SEG-COM-CATHODE
///
DISPLAY
RES16DIPIS
470Ω
DEVICE
4543
///
CMOS
74HC390
///
74HC
AND
///
ACTIVE
Multilayer Capacitors
100nF
///
Radial Electrolytic Capacitor
100uF
///
MINRES10K
10kΩ
RESISTORS
BUTTON
///
ACTIVE
Опис
Седмосегментни дисплеј
Отпорничка мрежа
BCD to 7-Seg Latch/Decoder/Driver
Dual Decade Ripple Counters
I логичко коло
Bypass кондензатори
Електролитски кондензатор
Отпорник
Push Button
Првобитни план је био да се користе дисплеји DIS1417 или TIL311. Међутим, те компоненте се
више не производе нити их има у Протеусу. Умјесто њих користи се комбинација
дисплеј/леч/декодер/драјвер.
3
Пројектни задатак из предмета Дигитална електроника - извјештај
Сл.2. Реализовани склоп у Протеусу
3. Резултати симулације
Као резултат симулације приложена је слика склопа при чему је временска база 0,1s а то значи да
је резолуција приказа 10Hz. Фреквенција мјереног сигнала је 150Hz и на дисплеју је приказано 15
што значи да је на тај начин показано да се у корацима по 10Hz приказује вриједност.
Кондензатор који је везан између улазног пина временске базе и ресета бројача служи да
приликом позитивне ивице референтног импулса пренесе висок логички ниво на ресет и тиме
постави бројаче на 0.
На сљедећој слици приказан је фреквенциометар у току рада:
4
Пројектни задатак из предмета Дигитална електроника - извјештај
Сл.3. Склоп (фреквенциометар) у току рада
4. Закључак
Након неколико урађених симулација за различите вриједности фреквенције улазног сигнала,
долази се до закључка да реализовани склоп ради у свим предвиђеним условима исправно.
Компонента 74HC390 тј. декадни бројач долази у паковању од два склопа у једном интегрисаном
колу али у Протеусу је то раздвојено. Овај фреквенциометар може да мјери и аналогни сигнал
али би при физичкој реализацији требало размотрити коришћење Шмитовог тригера. Да би се
смањио број потребних управљачких сигнала кориштен је инвертор и кондензатор. Помоћу три
прекидача одабира се опсег мјерења а самим тим и резолуција. У једном тренутку може бити
укључен само један прекидач тј. тастер. Што се тиче одабира временске базе, на пројектанту је да
одлучи на који начин ће то бити реализовано.
5
Пројектни задатак из предмета Дигитална електроника - извјештај
Литература
[1] Бранко Докић, Дигитална Електроника, [2012], [Академска мисао, Београд; Електротехнички
Факултет, Бања Лука]
[2] Using Seven-Segment Displays, адреса: http://www.nutsvolts.com/magazine/article/using-sevensegment-displays-part-1
[3] Simple digital frequency meter, адреса: http://danyk.cz/fmetr_en.html
[4] NE555 calculator, адреса: http://www.ohmslawcalculator.com/555-astable-calculator
6