24. Счётчик 74HCT4060
24. Счётчик 74HCT4060
🎯 Цель урокаПонять двоичные счётчики и научиться делить частоту.
🧠 Фаза 2: Теория (15 мин)
Двоичный счётчик
Счётчик — регистр, который увеличивается на 1 при каждом тактовом импульсе.
CLK ████████████████████████████████
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11...
Q₀ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █ █
Q₁ ██ ██ ██ ██ ██ ██ ██ ██
Q₂ ████ ████ ████ ████
Q₃ ████████ ████████
Делитель частоты
Каждый следующий бит счётчика делит частоту на 2:
| Выход | Делитель | Частота (при CLK=1MHz) |
|---|---|---|
| Q₀ | ÷2 | 500 kHz |
| Q₁ | ÷4 | 250 kHz |
| Q₂ | ÷8 | 125 kHz |
| Q₃ | ÷16 | 62.5 kHz |
| Q₄ | ÷32 | 31.25 kHz |
| … | … | … |
| Q₁₃ | ÷16384 | 61 Hz |
Применения
- Деление тактовой частоты для медленных устройств
- Генерация временных интервалов (таймеры)
- Адресация памяти (счётчик программ PC)
- Создание часов (делим кварц 32768 Hz → 1 Hz)
📦 Микросхема 74HCT4060
74HCT4060 — 14-битный двоичный счётчик со встроенным генератором.
Распиновка
┌───────────────────┐
Q12 ─┤ 1 16 ├── VCC
Q13 ─┤ 2 15 ├── Q9
Q14 ─┤ 3 74HCT4060 14 ├── Q8
Cx1 ─┤ 4 13 ├── Q7
Cx2 ─┤ 5 12 ├── Q6
~MR ─┤ 6 11 ├── Rx
Q4 ──┤ 7 10 ├── Ext CLK
GND ──┤ 8 9 ├── Q5
└───────────────────┘
| Пин | Название | Описание |
|---|---|---|
| Cx1, Cx2 | Crystal | Подключение кварца |
| Rx | Resistor | Резистор для RC-генератора |
| Ext CLK | External Clock | Внешний тактовый вход |
| ~MR | Master Reset | Сброс (LOW) |
| Q4-Q14 | Outputs | Выходы делителей (Q0-Q3 не выведены!) |
⚠️ Нет Q0-Q3!Выходы Q0, Q1, Q2, Q3 внутри чипа, но не выведены наружу. Первый доступный выход — Q4 (делитель ÷16).
Встроенный генератор
74HCT4060 имеет внутренний генератор!
Вариант 1: Кварцевый генератор
Cx1 (Pin 4) ──┬── [Кварц] ──┬── Cx2 (Pin 5)
│ │
[Cload] [Cload]
│ │
GND GND
Вариант 2: RC-генератор
Cx1 (Pin 4) ──[C]── GND
Rx (Pin 11) ──[R]── Cx1
Частота ≈ 1 / (2.3 × R × C)
🔧 Фаза 3: Собираем часы (30 мин)
Цель: мигающий LED (1 Hz)
Используем кварц 32768 Hz (часовой кварц):
- Q14 = 32768 ÷ 16384 = 2 Hz
- Q13 = 32768 ÷ 8192 = 4 Hz
Компоненты
| Компонент | Количество |
|---|---|
| 74HCT4060 | 1 |
| Кварц 32.768 kHz | 1 |
| Конденсатор 22 пФ | 2 |
| LED | 1-3 |
| Резистор 330 Ом | 1-3 |
Схема с кварцем
Кварц 32.768 kHz:
Cx1 (Pin 4) ──┬── [Кварц] ──┬── Cx2 (Pin 5)
│ │
[22pF] [22pF]
│ │
GND GND
~MR (Pin 6) ── VCC (не сбрасывать)
Выходы:
Q14 (Pin 3) ── [330Ω] ── LED ── GND (2 Hz)
Q13 (Pin 2) ── [330Ω] ── LED ── GND (4 Hz)
Q12 (Pin 1) ── [330Ω] ── LED ── GND (8 Hz)
Альтернатива: RC-генератор
Rx (Pin 11) ──[100kΩ]──┬── Cx1 (Pin 4)
│
[100pF]
│
GND
Частота ≈ 1 / (2.3 × 100kΩ × 100pF) ≈ 43 kHz
Q14 ≈ 43000 / 16384 ≈ 2.6 Hz
Проверка
| Выход | Ожидаемая частота | Период |
|---|---|---|
| Q4 | 2048 Hz | 0.5 мс |
| Q7 | 256 Hz | 4 мс |
| Q9 | 64 Hz | 16 мс |
| Q12 | 8 Hz | 125 мс |
| Q13 | 4 Hz | 250 мс |
| Q14 | 2 Hz | 500 мс |
🔬 Эксперимент: Визуализация на осциллографе
Подключи Rigol DS804 к разным выходам:
CH1 ── Q4 (быстрый)
CH2 ── Q14 (медленный)
Масштаб: CH2 = ×4096 от CH1
💡 Реальное применение: Часы
[Кварц 32768 Hz] → [74HCT4060] → Q14 (2 Hz) → [÷2] → 1 Hz
│
[Счётчик секунд]
│
[Счётчик минут]
│
[Счётчик часов]
📝 Мини-задания
✅ Чеклист
- Понимаю принцип двоичного счётчика
- Знаю как считать делитель частоты
- Собрал генератор на 74HCT4060
- Проверил выходные частоты