ملتقى مهندسي كردستان
اهلا بك زائرنا الكريم انت غير مسجل لدينا يشرفنا الانضمام الى اسرتنا بالضغط على ( تسجيل ) او الذهاب الى القسم الذي تريد وتمتع بوقتك معنا



 
المجلةالرئيسيةالتسجيلدخول

شاطر | 
 

 ساعة رقمية

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
مازن علي حاجي
مدير عام
مدير عام



مُساهمةموضوع: ساعة رقمية   2011-12-22, 2:55 am

بسم الله الرحمن الرحيم


في عصر الميكروكونترولر قد لا يكون من المجدي بناء مشروع ساعة من هذا النوع بجيش من المتكاملات والعناصر ..
مع ذلك تبقى مقاربة مثل هذه الدوائر وفهم طبيعة عملها قيمة إضافية لتعلم
المنطق الالكتروني وخاصة فهم عمل المتكاملات التي تقوم بوظيفة عدادات
الكترونية مثل 4518 و4060 .. وفهم تقسيم التردد والتحكم في الحد الاعلى
لعداد وغيرذلك ..
كما ان الانتقال من مفهوم العد المنطقي بالمتكاملات المحددة الوظيفة سلفا الى لبرمجة العد على ميكروكونترولر ربما يكون اسهل ..
مجرد رأي ..
من أجل ذلك اضع اليوم دائرة ساعة رقمية من هذا النوع، محاولا شرح عملها بمقاربة عملية أكثر منها نظرية ..
ويبقى الباب مفتوحا لكل سؤال عن اي جانب نظري من المشروع ..
وبهذا نتبع بعون الله منهجية عملية على العموم مع الرد بالتفصيل قدر المستطاع على اي سؤال متعلق بالنظري..
وأرجو من الله التوفيق


الخطاطة المبدئية العامة :

2- الدائرة + فكرة العمل العامة :



سعيا وراء التبسيط من أجل تيسير الفهم .. نختصر مؤقتا البنية العامة للساعة الى بنية تبقي فقط على الاساسي :


وكما نلاحظ فإن البنية تتكون من :
1- عداد للثواني يعد من 00 ثانية الى 59 ثانية ونسميه عداد 60 نبضة
يحصل على نبضات تشغيله من مدخل الساعة
والنبضات التي تفعله قيمتها محددة في 1 ثانية
2-عداد مماثل يراكم الدقائق ويحصل على نبضات قيمتها 1 دقيقة من عداد الثواني
3-عداد مماثل ايضا لكن حده الاعلى ليس 59 كسابقية ولكن 23 لانه يعد ساعات يوم واحد من 00 الى 32 س
4- مفككات ترميز تترجم الارقام الثنائية الخارجة من العدادات الى ارقام مفهومة لنا نحن البشر ، على عارضات سباعية
نبضات 1 تانية :
في الخطاطة نلاحظ ان عدادا الثواني بحاجة الى نبضات بقيمة 1 ثانية لتشغيله
وحتى يتمكن من عد التواني الستين في كل دورة له وليولد بدوره في آخر كل
دورة نبضة 1 دقيقة ..
نحن إذن بحاجة لمولد دقيق لنبضات قيمتها 1 تانية (يتكون من مذبذب او هزاز + مقسمات تردد )
يمكن ان نختار لهذا المولد (generateur)الدارة التالية :

لكن وبما ان هذا الجزء غير حاضر في الخطاطة المبدئية المختصرة (هنا للتذكير) فلن ندخل في تفاصيل عمله الان..
يكفي ان نعرف انها دارة تولد ترددا بقيمة 1 هرتز او زمنا دوريا 1 تانية ..
في دارة الساعة المختصرة سنكتفي للحصول على التردد المطلوب 1 هرتز باستخدام مولد برنامج بروتوس
للاستفادة من "جهاز" توليد النبضات المتوفر ببرنامج بروتوس
ننطلق من مثال بالعداد الشهير 4017:
نفتح صفحة مشروع جديد في بروتوس ونرسم الدائرة (هنا دائرة بسيطة تتكون من عداد عشري 4017 وليدات ومقاومات غير مرسومة للاختصار)..
1- نفعل المولد وندخل رمزه (الازرق)في دائرة المشروع ونتابع بالترتيب المراحل المرقمة من 1 الى 3:

2- نربط رمز مولد الاشارة (الازرق) بمدخل الساعة في العداد 4017 وهو الطرف 14

3-نقوم بالتعديلات الضرورية


في النهاية نحصل على دارة موصلة بمولد اشارات مناسبة
انطلاقا من الخطاطة السابقة (المختصرة ) لمبدأ عمل الساعة نبدأ في التعرف على الاجزاء المكونة للدارة وهي :
عداد التواني
عداد الدقائق
عداد الساعات
ونبدأ بإذن الله بعداد التواني ..
بداية نعرف ما هو المطلوب منه ؟
كل ما نريده من دارة عداد التواني في المشروع هو ان يولد لنا نبضات موجبة
بقيمة 1 دقيقة .. اي ان المنتظر منه ان يعطينا نبضة موجبة قيمتها 1 دقيقة
بعد مضي كل 60 تانية ما يعني:
بعد عده ستين مرة نبضات التواني الداخلة عليه من مدخل الساعة (رجل 1 في 4518) يولد نبضة موجبة تحرك عداد الدقائق وتجعله يزيد بواحد
عداد الثواني :

هو عداد يعد من 00 الى 59 .. لكن كيف نحصل عليه ؟
من خلال خطوتين هما:
1- نبني دارة عداد قياسي يعد من 00 الى 99 بالمتكاملة 4518 ( دارة اليمين في الصورة )
2- نوصل المخرجين Q1 و Q2 لعداد العشرات بمدخلي بوابة منطقية ( بوابة "و" تحتوي عليها المتكاملة 4081)
3- نربط مخرج البوابة "و" بمدخل تصفير عداد الوحدات وعداد العشرات

2- نحاول بطريقة من الطرق جعل حده الاعلى هو 59 ..( لاننا نريده ان يعد فقط
60 ثانية اي من 00 الة 59 ثم يعود الى الصفر وباستمرار .. )

شرح طريقة عمل عداد التواني (الدائرة بالصورة الاولى او دارة يسار بالصورة الثانية أعلاه ):
- يستقبل العداد نبضات متتابعة بقيمة 1 تانية من المدخل clock لعداد الوحدات( الطرف 1)
- يبدأ في العد من 0 طبعا (0000 على مخارج الوحدات و 0000 على مخارج العشرات)
مع اول نبضة يسجل 0001 0000 ( 0001 في الوحدات و0000 دائما في العشرات )
بعدها تأتي النبضة الثانية فيسجل 0010 0000 ( 0010 في الوحدات و0000 في العشرات )
مع النبضة 10 يسجل 4518 على مخارجه : 0000 0001 (انتقل العد الى عداد العشرات )
سيتابع هكذا وفق نظام العد الثنائي (Binaire) وما يهمنا هو عندما يسجل
العداد 4518 (مخارج الوحدات ومخارج العشرات) الرقم الثنائي العدد التنائي
1001 0101 ( اي 59 عشري)..ويستعد - وهذا بيت القصيد - يريد مواصلة العد اي
يستعد لتسجيل العدد 0000 0110 (0000 في عداد الوحدات و 0110 في العشرات )
هنا كل الحكاية ..
فبمجرد ما يستعد العداد 4518 (وحدات وعشرات ) لتسجيل العدد 000 0110 نجعله
يصفر نفسه (بنبضة موجبة على مداخل التصفير فيه وهما الطرفان 7 و 15 )
ويبدأ العد من جديد من 0000 0000 ..
نعرف ان العدد الثنائي 000 0110 = العدد العشري 60 معنى هذا انه عندما يصل العد الى 60 عشري فإن :
عداد الوحدات U1:A سيسجل 0000 على مخارجه الاربع أي 0 عشري
وعداد العشرات U1:B سيسجل 0110 .. أي 6 عشري
العدد 6 عشري يعني 0110 ثنائي ويهمنا ان نلاحظ ان معنى ذلك هو :
المخرج Q1 و المخرج Q2 يظهر عليهما جهدا موجبا لحظة بلوغ عداد العشرات العدد 6
ولكي نجعل العداد يصفر نفسه في هذه اللحظة يكفي ان نوصل المخارج Q1وQ2 ببوابة منطقية "و" And ..
Q1 توصل بالمدخل الاول للبوابة : In1
وQ2 بالمدخل الثاني لنفس البوابة In2
وكلما تحقق الشرط :
In1 = "1" Logic
In2 =" 1" logic
فإن مخرج البوابة Out سيظهر عليه "1" Logic
وبذلك يتمكن من تصفير العدادين U1:A و U1:B عبر المدخلين MR وهما الطرفين 7 و 15
للتذكير فإن :
"1" Logic = قيمة جهد تغذية الدائرة المتكاملة U1 /4518 ..
كما ان تصفير المتكاملة 4518 يتم بإعطاء نبضة موجبة للمدخل المسمى MR او Reset ..

ملفات المحاكاة :

عداد التواني مولد نبضة الدقائق:هنا



- عداد قياسي يعد من 0000 0000 الى 1001 1001
الوحدات : 1001 (9 عشري)
العشرات 1001 (9 عشري)
هنا
نفس العداد القياسي السابق
وقد أضيفت للعدادين Aو B ب 4518 مفككات ترميز 4511 وعارضات سباعية لتيسير
الفهم (مخارج 4518 تسجل العد بانظام الثنائي فتحولها المفككات الى عدد
بالعشري " بشكل مفهوم" على العارضة السباعية)
هنا

ملاحظة هامة :4518 عداد من النوع BCD اي عداد ثنائي مرمز عشريا ..( يحوي عدادين في الواقع )
معنى BCD انه يبدأ العد من 0000 ويكمل الدورة بالعدد 1001 اي 9 عشري وهكذا فان دورته تتكون من 10 مرات
لفهم هذه النقطة فأن العداد 4520 ليس من نفس النوع بل هو عدادا ثنائي اي ان
كل عداد من العددين الموجودين به يكملان دورة من 16 مرة : العد من 0000
الى 1111
باختصار :
4518: عداد من نوع BCD كل عداد من العدادين الموجودين به (Aو B) يعد 10 نبضات.. دورة من 0000 الى 1001
4520: عداد من نوع Binaire كل عداد من العدادين الموجودين به (Aو B) يعد 16 نبضة .. دورة من 0000 الى 1001
قراءة عدد خارج من 4518 يكون مماثلا لطريقة عدد عشري : رقم الوحدات يمينا
ورقم العشرات يسارا رغم ان الترقيم هو بالنظام الثنائي .. مثال :
0000 1000 تعني 80 عشري (لاحظ الفصل بفراغ بين مجموعة امخارج الوحدات ومجموعة العشرات)
بالنسبة ل 4520 فإن العدد يتبع الطريقة القياسية لقراءة عدد ثنائي .. مثال :
نفس الرقم 80 عشري = 01010000 .. لاحظ ان الكتابة اختلفت عن السابق ..كما ان العدد لم يترك اي فراغ بين بتاته (bits)
وكمثال فإن الرقم BCD (الثنائي المرمز عشريا) 1001 0101 (59 عشري) سيظهر
في المحاكاة على مخارج العداد 4518 بمربعات زرقاء وحمراء كالتالي:

ملاحظة هامة :
للدقة .. فإن الترقيم التالي :
1001 0101 ليس ترقيما بالنظام الثنائي الصرف .. وإنما هو رقم بالنظام الثنائي المرمز عشريا (Binary Coded Decimal)
اختصارا : BCD
فقط هي العادة التي تجعلنا نصف الرقم في المثال السابق بأنه رقم ثنائي ..
أما التعرف على الرقم BCD فبسيط:
الرقم الثنائي المرمز عشريا BCD يكتب على شكل مجموعات من 4 حدود (4Bits) ويترك فراغ بين المجموعات المكونة للرقم :
وهو يتبع نفس نظام كتابة الاعداد العشرية :
مجموعة الوحدات على اليمين + فراغ فمجموعة العشرات + فراغ فمجموعة المئات + فراغ فمجموعة الالاف وهكذا ..
كما ان اكبر عدد لكل مجموعة لا يمكن ان يتعدى 1001 (9 عشري)
مزيد من التفاصيل :
الترميز BCD:
http://en.wikipedia.org/wiki/Binary-coded_decimal
http://fr.wikipedia.org/wiki/Binary_coded_decimal
داتا شيت المتكاملات المستخدمة في عداد الثواني:
العداد 4518
http://www.nxp.com/acrobat_download/...HEF4518B_4.pdf
4081 اربع بوابات "و"
http://www.nxp.com/acrobat_download/...HEF4081B_5.pdf

---------------------------------------------------------------------------------
الشرح والتقديم
مقدم من طرف الاخ والاستاذ زكي شاكر
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
ساعة رقمية
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
ملتقى مهندسي كردستان :: الاقسام الهندسية :: الدارات الالكترونية-
انتقل الى: