Вариант схемы автоматической установки счетчиков в нуль приведен на рис. 24. Основу схемы составляет транзисторный ключ с общим коллектором w интегрирующей R-цепью на входе. При включении питания некоторое время, необходимое для заряда конденсатора С1 до напряжения открывания транзистора VT1, ключ закрыт и сигнал на его выходе имеет нулевой уровень. Этот уровень преобразуется логическим элементом DD1 в уровень 1 и подается на установочные входы R всех счетчиков. Так обеспечивается их обнуление.

Когда напряжение на конденсаторе С1 достигает порогового значения, транзистор VT1 открывается и подключает ко входу элемента D1 напряжение источника питания. В результате на всех входах R устанавливается 0 и счетчики переходят в рабочий режим.

В схеме на рис. 24 предусмотрено и принудительное обнуление. Для этого контактом переключателя S2 необходимо на входе элемента DD1 обеспечить нулевой потенциал.

7. УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ

Назначение и принцип построения устройства сигнализации рассмотрены в § 1. В его структурной схеме (см. рис. 3) можно выделить два функциональных блока: программирования (установки времени) и звуковой сигнализации. Реализация блока программирования существенно зависит от конструктивных и функциональных особенностей микросхем, на которых построен блок счетчиков.

Рассмотрим несколько вариантов построения блока программирования применительно к случаю реализации электронных часов на микросхемах серии К176. В наиболее простом варианте (рис. 25,а) блок программирования представляет собой многовходовую схему совпадения (логический элемент И) на диодах VD1 - VD28 и резисторе R1 и кнопочное наборное устройство SI - S28. Для установки времени используются выходы микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 блока счетчиков, которые через контакты нажатых кнопок соединяются со входами схемы совпадения. При отжатой кнопке такого соединения нет, т. е. соответствующий вход схемы совпадения изолируется от внешней цепи.

Конструктивно наборное устройство выполняется в виде аппликаций четырех цифр, в сегментах которых расположены кнопки, как показано для одного разряда на рис. 25,6. Для наглядности может быть использована подсветка кнопки светодиодами.

к 5/>оку, зёукодои. сигнализациа

К 8ы$одам !/„„ 2 макросхем

к входам R

СчетчиноВ

Рис. 24. Схема автоматического обнуления счетчиков Рис. 25. Блок программирования:

а - функциональная схема, б - элемент наборного устройства

Установка времени производится нажатием кнопок сегментов, образующих наружную цифру в каждом знаковом разряде. До установленного таким образом времени схема совпадения открыта, так как в любой момент времени несколько диодов имеют на своих базах нулевой потенциал. Диоды в цепях отжатых кнопок изолированы от внешней цепи и тока не пропускают, что эквивалентно их закрытому состоянию. С наступлением установленного времени на соответствующих выходах микросхем счетчиков появятся сигналы 1,

которыми все диоды схемы совпадения закрываются. В результате на ее выходе формируется напряжение высокого уровня, включающее блок звуковой сигнализации. При построении схемы совпадения необходимо выполнить условие (иип - идпр)/Рч<10вь1х max, где иип - напряжение источника питания; идпр - падение напряжения на открытом диоде; Рвах тих - максимальный выходной ток логического элемента в открытом состоянии.

VD1

-&

IOSk *93 ,,2

к схеме совпадение

и)

к схеме сввяадено..

Рис. 26. Дешифраторы блока программирования: а - десятков часов, 6 - десятков минут

Наибольший выходной ток микросхем серии К176 не превышает 1 мА (сц- § 3). Если принять в расчет напряжение источника питания 9 В, прямое падение напряжения на открытом кремниевом диоде 1 В, то получается, что сопротивление резистора R1 в схеме совпадения не должно быть меньше 8 кОм. учитывая разброс и температурный дрейф характеристик диодов и колебания напряжения источника питания, а также для снижения потребляемой мощности целесообразно иметь это сопротивление равным 50 - 100 кОм.

Рассмотренный вариант при сравнительно простой и удобной для реализации схеме вместе с тем имеет и ряд недостатков: значительный уровень потребляемой мощности, большое количество механических контактов, громоздкость наборного устройства.

Другой вариант построения блока программирования основан на преобразовании семиэлементного кода на выходе каждого из счетчиков секций минут и часов в десятичный код. На рис. 26,а приведен дешифратор для установки десятков часов. Входными для него являются сигналы с выходов микросхемы К176ИЕЗ, которая отсчитывает в блоке счетчиков десятки часов. Использованы всего три выхода сигналов сегментов a, d, g (выводы 8, 11, 1 соответственно). Дешифратор имеет три выхода, обозначенных цифрами 0, 1, 2 и построен на одном инверторе DD1 и двухвходовой схеме совпадения на диодах VD1, VD2 и резисторе R1. В качестве инвертора можно использовать один элемент любой из логических микросхем серии К176, объединив входы этого элемента. Дешифратор обеспечивает сигнал 1 на выходе 0 в интервале от 0 до 10 ч, на остальных выходах напряжение имеет уровень 0. В интервале от 10 до 20 ч сигнал 1 присутствует на выходе 1, от 20 ч до момента сброса счетчика - на выходе 2.

Исходя из аналогичных требований, но уже применительно к дешифрации десятков минут, построена схема дешифратора, приведенная на рис. 26,6. На семь входов этой схемы поступают сигналы с выходов счетчика К176ИЕЗ секции минут. Использованы не только сигналы для управления сегментами, но и сигналы с выходов счетчика-делителя. Дешифратор имеет шесть выходов, обозначенных цифрами 0 - 5, сигнал 1 на каждом из которых присутствует при отсчете счетчиком десятка минут, соответствующего номеру выхода. Схема дешифратора построена на логических элементах ИЛИ-НЕ и требует для реализации двух микросхем К176ЛЕ5. Для уменьшения числа логических микросхем включен элемент ИЛИ на диодах VD3, VD4 и резистор R2, который может быть заменен двумя последовательно соединенными элементами ИЛИ-НЕ.

Таким же образом могут быть реализованы дешифраторы сигналов микросхемы К176ИЕ4 для установки единиц минут и часов. При этом схемы получаются несколько сложнее рассмотренных, что объясняется увеличением числа выходов дешифраторов, а также менее удобным для использования сочетанием выходных сигналов микросхемы К176ИЕ4. По этой причине для установки единиц часов и минут в блоке

программирования целесообразно использовать микросхему К176ИЕ8, представляющую собой счетчик с дешифратором на выходе, который формирует выходные сигналы в десятичном коде (рис. 27). Обе микросхемы устанавливаются и работают параллельно счетчикам единиц минут и часов, имея на своих входах те же сигналы Тчдс, Тмин. Входы установки нуля этих микросхем также соединены со входами установки нуля счетчиков часов и минут.

К шине Уст в

Рис. 27. Функциональный узел установки единиц часов (минут)

блока программирования на микросхеме К176ИЕ8 для

Принципиально все узлы олока программирования можно построить на микросхеме К176ИЕ8. Необходимо лишь предусмотреть изменение коэффициента счета с помощью ОС.

Следует подчеркнуть еще раз, что включение в схему блока программирования счетчиков обусловливает необходимость обязательного введения в структуру часов функционального узла начального обнуления счетчиков при включении питания. Заметим, что на сочетании решений, приведенных на рис. 26 и 27, построен блок программирования серийных электронных часов «Электроника 2-05» (см. стр. 54).

Блок звуковой сигнализации в простейшем исполнении представляет собой транзисторный ключ с динамиком в цепи эмиттера или коллектора {см. рис. 3). В более сложных вариантах этот блок дополняется узлами, расширяющими его функциональные возможности. На рис. 28 приведен пример блока сигнализации с автоматически изменяющейся частотой звуковых колебаний.

Применение многочастотных сигналов, управляющих выходным усилителем мощности, позволяет получить звучание различного характера, в частности имитирующее звонок будильника. В рассматриваемой схеме управляющие выходным усилителем DD5 колебания формируются мультивибратором на элементах DD1.3, DD1.4, в цепь ОС которого включены конденсаторы С2 и набор резисторов R2 - R5, подключаемых к мультивибратору двунаправленными переключателями DD4. Управление переключателями осуществляется функциональным узлом, который состоит из генератора DD1.1, DD1.2, двухразрядного счетчика DD2.1, DD2.2 и дешифратора DD3. Частота генератора задается R1C1r цепью и может быть установлена в широком диапазоне значений. Однако в данном! варианте применения генератора его частота должна составлять единицы-десятки герц, что соответствует сопротивлению сотни килоом - единицы мегаом и емкости десятые доли микрофарады.

нттм1

низ

Н176ЛЕ5

Рис. 28. Схема блока звуковой сигнализации

Под воздействием импульсов генератора счетчик последовательно проходит четыре состояния, которые отображаются комбинацией 0 и 1 на выходах триггеров. Дешифратор DD3 выделяет последовательно сигнал 1 на одном из своих выходов, так что по мере прохождения счетчиком полного цикла из четырех состояний