【文章內容簡介】 2狀態(tài)的對應關系如 表 。其中 0和 1表示繼電器的斷開和閉合。 表 Au與 KA KA2狀態(tài)的對應關系表 量程 Au KA1 KA2 5V～ 50mV 1 1 0 50mV～ 500mV 10 0 1 500mV 以下 100 1 0 由此可見，量程的自動轉換實際上可以歸結為繼電器 KA1， KA2狀態(tài)的轉換 。 15 量程寄存器 量程寄存器是量程自動轉換的核心部分，它的輸入信號為 CP+和 CP，而它的輸出則控制量程的轉換。根據前面的分析，量程的順次轉換可以表示為繼電器KA1,KA2狀態(tài)的不同組合，也就可以表示為兩位二進制數的減，加計數。因此，這里選用二進制可逆計數器 74LS193作為量程寄存器 。 （ 1） 74LS193芯片介紹 74LS193 是雙時鐘 4 位二進制同步可逆計數器 74LS193 的特點是有兩個時鐘脈沖（計數脈沖）輸入端 CPU和 CPD。在 RD=0、 LD＝ 1 的條件下，作加計數時 ,令 CPD＝ 1,計數脈沖從 CPU輸入；作減計數時，令 CPU＝ 1，計數脈沖從 CPD輸入。此外， 74LS193 還具有異步清零和異步預置數的功能。 （ 2） 74LS193芯片的管腳圖 圖 量程寄存器 （ 3） 74LS193功能表 表 74LS193功能表 清零 預置 時鐘 預置數據輸入 輸出 MR PL UCP DCP P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 H L L L L L L A B C D A B C D L H ↑ H 加計數 L H H ↑ 減計數 （ 4） 量程寄存器的工作原理 74LS193為異步二進制計數器，這里只利用它的加 、 減計數和 QA,QB兩個輸 16 出。根據其功能，當 CP+有脈沖輸入 ， CP為高電平時，其輸出 QA,QB進行二進制加計數；當 CP+為高電平， CP為脈沖輸入時，其輸出 QA,QB進行減計數；當CP+,CP同為高電平時，其輸出 QA,QB保持不變。比較器輸入與量程寄存器的關系如 表 。 表 輸入與量程寄存器的關系表 Ui CP+ CP 量程轉換 計數方式 5V CP 1 升量程 加計數 1 CP 降量程 減計數 ~5V 1 1 不變 不計數 量程開關 量程的切換是通過量程開關來 實現的，本儀表的量程開關是繼電器KA1,KA2。通過繼電器 KA1,KA2可以使放大器的放大倍數發(fā)生變化，從而實現量程的轉換。從 74LS193輸出的控制信號 QA,QB為數字信號，為了用該信號控制繼電器的通斷，采用如 圖 。 圖 驅動電路 繼電器的線圈為感性負載，當晶體管關斷時，二極管 D起到為繼電器的線圈續(xù)流的作用，從而保證驅動電路的正常工作。由于繼電器 KA只需斷開，閉合一條線路，故只需單觸點繼電器即可，這里選用 HG4100型。 17 表 Au與 KA KA2狀態(tài)的對應關系表 QA QB KA1 KA2 Au 0 0 0 0 100 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 譯碼器 譯碼器的作用主要是根據量程的控制信號指示量程的位置，因此又稱為量程指示器。由于本儀表為數字顯示，因此量程指示就體現為顯示單位和小說點的變化。換句話說就是譯碼器的輸出決定了顯示器的單位和小數點的變化。 由于高，低壓量程的切換是手動的，因此要用一位數字信號來表示這一變化。茲規(guī)定，當使用低壓量程時，信號 QC為低電平 0；當使用高壓量程時，信號 QC為高電平 1。 本儀表 的顯示為四位 BCD碼，單位可以采用伏（ V）和毫伏（ mV）兩種。量程和顯示的關系如 表 。 表 量程和顯示的關系 量程 4位 BCD碼顯示 單位 500V~50V 4 9 9. 9 V 50V~5V 4 9. 9 9 V 5V~50mV 4 9 9 9 mV 50mv~500mv 4 9 9. 9 mV 500mv以下 4 9. 9 9 mV 單位和小數點均可以用數字信號的高低電平驅動發(fā)光二極管來表示。當數字信號為高電平時，發(fā)光二極管亮；當數字信 號為低電平時，發(fā)光二極管熄滅。因此，單位和小數點的亮與熄滅可以用二進制數 0和 1來表示，可得邏輯真值表如 表。 18 表 邏輯真值表 量程 譯碼器輸入 譯碼器輸出 QC QB QA 第二位小數點S1 第一位小數點S2 V S3 mV S4 500V~50V 1 1 0 0 1 1 0 50V~5V 1 0 1 1 0 1 0 5V~50mV 0 1 0 0 0 0 1 50mv~500mV 0 0 1 0 1 0 1 500mv以下 0 0 0 1 0 0 1 由上面邏輯真值表可以寫出譯碼器輸入，輸出的邏輯表達式為： 第二位小數點 S1=QCQ BQA+Q CQ BQ A 第一位小數點 S2=QCQBQ A+Q cQ BQA V S3=QC MV S4=Q c 同時 ， 譯碼器還需要輸出 “禁進 ”， “禁返 ”信號。當量程切換到最高檔 500V~50V或 5V~500mV時，若直流輸出仍高于 “超出基準 ”，則必須產生 “禁進 ”信號。同樣，當量程處于最低檔 50V~5V及 50mV以下時，若直流輸出仍低于 “不足基準 ”，則必須產生 “禁返 ”信號。因此，可以得到如 表 。 表 “禁進”，“禁返”信號真值表 量程 QC QB QA 禁進 S5 禁返 S6 500V~50V 1 1 0 1 0 50V~5V 1 0 1 0 1 5V~50mV 0 1 0 1 0 50mV~500mV 0 0 1 0 0 500mV以下 0 0 0 0 1 由表可得如下邏輯表達式 禁進 S5= QCQBQ A +Q CQBQ A 19 禁返 S6= QCQ BQA +Q CQ BQ A 此處采用三線 — 八線譯碼器 74LS138和與非門 74LS00來產生信號 S1~S6。 至此，量程自動轉換電路已設計完畢。該電路可以根據輸入信號的大小，自動地轉換到合適的量程上，從而完成精確測量。 （ 1） 74LS138芯片管腳圖 圖 譯碼器 （ 2） 74LS138的功能表 表 74LS138的功能表 輸入 輸出 E3 1E + 2E C B A Y0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 20 74LS138是用 TTL與非門組成的 3線 8線譯碼器。 74LS138有 3個附加控制端 E1E 和 2E ，當 E3= 1E + 2E =0時， Gs輸出為高電平，譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有輸出端被封 鎖在高電平。這 3個控制端也叫做片選輸入端，利用片選的作用可以將多片連接起來以擴展譯碼器的功能。 （ 3） 連接電路 S1= QCQ BQA+Q CQ BQ A= B C ACA BQ Q Q Q Q Q? = 50Y Y ? S2= QCQBQ A+ ACBQ = C B AA C BQ Q Q Q Q Q? = 61Y Y ? S3= CQ = CQ ? （ AQ + AQ ） ? （ BQ + BQ ） = CB AQ + CQ AB + CBAQ + CQ BQ AQ = C B A C A C B CB A B AQ Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q???= 7 5 6 4Y Y Y Y? ? ? S4= CQ = CQ ? （ AQ + AQ ） ? （ BQ + BQ ） = BQ BA + ACBQ + CQ B A + CB AQ = B A A BC C B C A C B AQ Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q???= 3 1 2 0Y Y Y Y? ? ? S5= QCQBQ A +Q CQBQ A= CAC B A BQ Q Q