Mit einer Stoppuhr soll es möglich sein, eine Zeitspanne bis zu 99 Minuten abzudecken. Der aktuelle
Zählerstand soll mithilfe vier 7-Segmentanzeigen sichtbar gemacht werden. Mit einem Schalter kann die Stoppuhr gestartet
bzw. gestoppt werden. Die Anzeige soll im Sekundentakt aktualisiert werden.
Die Schaltung wird mit mehreren ICs realisiert. Die Zählaufgaben übernehmen zwei Zähler-Bausteine SN74HC393N.
Die Zählerzustände werden von dem Logik-Baustein M74HC08B1 überwacht und gesteuert. Als 7-Segmentanzeige-Treiber treten vier
ICs MC74HC4511N auf. Bei den Anzeigen handelt es sich um die Bausteine 5101AH. Bei der Takterzeugung wirkt der Gatterbaustein
SN7414N mit.
Die Schaltung benötigt ein Taktsignal, das mit einer Frequenz von 1Hz den ersten Zähler anstößt. Mit diesem Zähler, der
von rechts nach links betrachtend auf der ersten Stelle steht, ist für die Zählung der ersten 10 Sekunden zuständig. Der Zähler
wird mit der positiven Flanke des Taktsignals angesteuert. Die Signal-Schaltung ist wie folgt aufgebaut:
Mit dem Potenziometer R2 kann die Taktfrequenz beeinflusst werden.
Der Zähler-Baustein SN74HC393N von Texas Instruments beinhaltet in einem Gehäuse zwei 4-Bit
Vorwärts-Binärzähler. Der Baustein hat 14 Pins und arbeitet mit einer Spannung im Bereich 2 bis 6 V. Ausgänge können mit
einem Strom von 5 mA belastet werden. Der aktuelle Zählerstand wird dual-codiert mithilfe vier Ausgängen geliefert. Jeder
Zähler verfügt über einen eigenen Zähl- und Reset-Eingang.
Bei dem IC SN7414N handelt es sich um einen Logikbaustein mit sechs NOT-Gattern. Der Baustein hat 14
Pins, die Betriebsspannung beträgt 5V. Jedes Gatter hat einen Eingang und einen Ausgang. Ein NOT-Gatter kann z.B. als ein
Signalkonverter eingesetzt werden.
Die Schaltung besteht aus vier Blöcken, die praktisch identisch aufgebaut sind. Jeder Block besteht aus
einem Zähler, AND-Gatter und einer 1-Digit 7-Segmentanzeige mit einem Treiber. Sieben Widerstände begrenzen den Strom
der einzelnen Elemente der 7-Segmentanzeige.
Das Taktsignal erreicht mit dem Pfad P0 den ersten Zähler IC2a (von rechts nach links betrachtend). Bei
jeder positiven Flanke des Signals (Taktfrequenz 1Hz) erhöht sich der Zählerstand um 1. Der aktuelle Zählerstand wird an
seinen Ausgängen BCD-codiert ausgegeben. Diese Information wird mit dem Pfad P2 an den 7-Segmenttreiber IC4 weitergereicht.
Der Treiber decodiert diese Information und steuert mit sieben Ausgängen über den Pfad P3 die 7-Segmentanzeige A1 an. Die
Anzeige leuchtet auf und zeigt den aktuellen Zählerstand an.
Währenddessen überwacht der AND-Gatter IC1b über den Pfad P1 die Situation an den Ausgängen des Zählers. Da die
7-Segmentanzeige nur 10 Ziffern (0 – 9) anzeigen kann, muss bei dem Zählerstand 10 ein Reset durchgeführt werden. Deswegen
überwacht der Gatter den zweiten Ausgang (Wertigkeit 2) und den vierten Ausgang (Wertigkeit 8) des Zählers. Wenn die beiden
Ausgänge gesetzt werden, schaltet das AND-Gatter durch und setzt (Reset) über den Pfad P4b den Zählerstand wieder auf
0 zurück. Gleichzeitig wird der Zähleingang des folgenden Zählers über den Pfad P4a angestoßen. Sein Zählerstand wird
daraufhin um 1 erhöht.
Diese Schaltreihenfolge wiederholt sich bei allen vier Blöcken. Ein kleiner Unterschied ist bei dem Block Nr.
2 festzustellen. Hier wird der Zähler bereits, da jede Minute nicht 100, sondern nur 60 Sekunden enthält, bei der Zahl 6
zurückgesetzt. Das Gatter IC1c überwacht hier den zweiten (Wertigkeit 2) und den dritten (Wertigkeit 4) Ausgang des
Zählers IC2b.
Der Logikbaustein M74HC08B1 stellt vier einzelne AND-Gatter zur Verfügung. Jedes Gatter hat zwei
Eingänge und einen Ausgang. Ausgänge können mit einem Strom von 5 mA belastet werden. Versorgungsspannung beträgt 2 bis
6 V.
M74HC08B1 intern mit Pinbelegung
Anzeige
Die Zählerstände werden mithilfe vier 7-Segmentanzeigen 5101AH sichtbar gemacht. Die Ansteuerung der Displays
übernehmen vier BCD-Decoder 74HC4511.
