IC olu taimeris: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Izveidoja: Gabriel Chiu

Pārskats

Šis projekts demonstrē digitālās loģikas pamatus, NE555 taimera īpašības un parāda, kā tiek skaitīti binārie skaitļi. Izmantotie komponenti ir: taimeris NE555, 12 bitu pulsācijas skaitītājs, divi 2 ievades NOR vārti, 4 ieejas UN vārti, 2 ieejas AND vārti un 2 ievades VAI vārti. Loģiskajiem vārtiem NOR, AND un OR ir TTL un CMOS ekvivalenti, kas atrodami vietnē Lee’s Electronic. Šis projekts ir vienkāršs olu taimeris ar diviem iestatījumiem: cieti vai mīksti vārīts, un tam ir atiestatīšanas funkcija.

Daļas un rīki

• 1x maizes dēlis (Lī numurs: 10516)

• 1x 9V akumulators (Lī numurs: 8775 vai 16123)

  PIEZĪME: Šī shēma var darboties arī, izmantojot 5 V jaudu. Nepārsniedziet 9V, jo tas var sabojāt mikroshēmas

• 1x 9V akumulatora turētājs (Lī numurs: 657 vai 6538 vai 653)
• Ciets savienojuma vads (Lī numurs: 2249)
• Jumper Wire (Lee numurs: 10318 vai 21805)
• Aligatoru testa rezultāti (Lī numurs: 690)
• 3x taustes slēdži (Lī numurs: 31241 vai 31242)
• 1x NE555 taimeris (Lī numurs: 7307)
• 1x 12 bitu pulsācijas skaitītājs CMOS 4040 (Lī numurs: 7210)
• 1x dubultā četrkāršā ieeja UN vārti CMOS 4082 (Lī numurs: 7230)
• 1x četru 2 ieeju UN vārtu CMOS 4081 (Lī numurs: 7229)
• 2x četru četru ieeju NOR vārti CMOS 4001 vai 74HC02 (Lī numurs: 7188 vai 71692)
• 1x četru četru ieeju VAI vārti 74HC32 (Lī numurs: 71702)
• 3x 1k OHM rezistori ¼ vati (Lī numurs: 9190)
• 2x 150k OHM rezistori ¼ vati (Lī numurs: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondensators (Lī numurs: 8180)
• 1x 4.7UF kondensators (Lī numurs: 85)
• 1x 1N4001 diode (Lī numurs: 796)
• 1x skaņas signāls 3-24V DC nepārtraukts (Lī numurs: 4135)

Rīki

1x stieples noņēmēji (Lī numurs: 10325)

1. darbība: dēļa uzstādīšana

Galvenais ir izveidot savu dēli šim projektam. Šī iestatīšana ir paredzēta, lai nodrošinātu visas strāvas sliedes (sarkanās un zilās līnijas).

1. Jums būs jāizmanto kāds džemperis, lai savienotu divus banānu termināļus tāfeles augšpusē ar pašu maizes dēli. Tas palīdzēs pievienot akumulatoru vai barošanas avotu.
2. Tāpat kā 1. attēlā, novietojiet sarkano savienojošo vadu, lai savienotu sarkanās sliedes.
3. Izmantojiet melno stiepli, lai savienotu zilās sliedes. (Es izmantoju melnu vadu, bet zils vads ir piemērots)

SVARĪGI !: Pārliecinieties, ka neviena no sarkanajām līnijām NAV savienota ar zilajām līnijām. Tas radīs īssavienojumu un sadedzinās JŪSU KREPJU, un iznīcinās jūsu vadus un akumulatoru.

Nodrošiniet, lai JŪSU DĀVENE NESLĒGTU VADOT! TAS VAR IZDARĪT SAVIEM SASTĀVDAĻĀM nejaušu bojājumu

Pirms darba sākšanas uz mūsu maizes dēļa mēs izmantosim ievērojamu daudzumu mikroshēmu, tāpēc es norādīšu vietas, kur uz maizes dēļa novietot komponentus, lai tie būtu ērti un ērti.

Lielākajai daļai mikroshēmu mikroshēmā ir indikators, kas parāda, kur atrodas priekšējais vai uz priekšu vērstais virziens. Mikroshēmā jābūt nedaudz iecirtumam, kas norāda mikroshēmas priekšpusi, kā parādīts 2. attēlā.

(Ja jūs interesē mazā LED ķēde stūrī, dodieties uz beigām. Es jums parādīšu, kāpēc tā tur atrodas un kā tā darbojas)

2. darbība. Taimera iestatīšana

Šis taimeris katru sekundi nosūta impulsu uz skaitītāju, ko izmantosim nākamajā darbībā. Pagaidām mēs koncentrēsimies uz pareizu NE55 taimera iestatīšanu. Es izmantoju NE555 taimera kalkulatoru, lai atrastu rezistora un kondensatora vērtības, kas vajadzīgas, lai iestatītu periodu uz 1 sekundi. Tas nodrošinās, ka skaitītājs tiek skaitīts pa sekundēm.

1. Novietojiet NE555 taimera mikroshēmu uz maizes tāfeles tā, lai priekšējās tapas būtu 5 līmenī maizes dēļa kreisajā pusē
2. Savienojiet 8. tapu ar sarkano sliedes līniju
3. Pievienojiet 1. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Pievienojiet 7. tapu pie sarkanās sliedes līnijas ar vienu no 150 k OHM rezistoru

5. Savienojiet 7. tapu ar 2. tapu, izmantojot otru 150 k OHM rezistoru un 1N4001 diode

   • Pārliecinieties, vai diodes līnija ir vērsta pret tapu 2, kā parādīts diagrammā
   • Neuztraucieties par pretestības virzienu
6. Savienojiet arī 6. tapu ar 2. tapu, izmantojot vadu vai džemperi
7. Savienojiet tapu 5 ar zilās sliedes līniju, izmantojot kondensatoru 10nF
8. Pievienojiet tapu 2 pie zilās sliedes līnijas, izmantojot 4.7uF kondensatoru
9. Pārliecinieties, vai vads, kas atrodas līnijas marķējuma pusē, ir pievienots zilajai sliedei, vai arī kondensators ir atpakaļ
10. Savienojiet 4. tapu ar sarkano sliedes līniju, izmantojot vadu, lai atspējotu atiestatīšanas funkciju
11. Visbeidzot, novietojiet džemperi pie tapas 3, lai veiktu nākamo darbību.

3. darbība: skaitītāja iestatīšana

Šī ir vissvarīgākā visas sistēmas daļa, pretējā gadījumā jūs iegūsit vairāk nekā tikai cieti vārītu olu!

1. Novietojiet CMOS 4040 Counter IC mikroshēmu uz maizes tāfeles pēc NE555 taimera mikroshēmas, lai priekšējās tapas būtu 10.
2. Pievienojiet tapu 16 pie sarkanās sliedes līnijas
3. Pievienojiet 8. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Pievienojiet tapu 10 pie NE555 taimera izejas (3. tapa uz NE555), kuru atstājāt iepriekšējā solī
5. Atstājiet 11. tapu atiestatīšanas funkcijai

4. solis: sistēmas smadzeņu sagatavošana

Pirmie sistēmas smadzeņu iestatīšanas soļi uzdod jautājumu: Cik ilgi mēs vēlamies, lai mūsu olas vārītos?

Sistēmai ir divi gatavošanas iestatījumi; cieti vārīti un mīksti vārīti. Tomēr grūtā daļa ir tāda, ka digitālās sistēmas (pat jūsu datori) tiek skaitītas bināros skaitļos, tātad 1 un 0. tāpēc mums ir jāpārvērš mūsu parastie decimāldaļskaitļi par binārajiem skaitļiem.

LAIKS KĀDAM SKAITU KRUŠANAI

Decimāldaļu pārvēršana par bināro prasa vienkāršus dalīšanas soļus.

1. Paņemiet savu numuru un daliet to ar 2
2. Atcerieties sadalījuma rezultātu un atlikumu
3. Pārējais tiek pārvietots uz pirmo bitu
4. Sadaliet rezultātu ar 2

5. Atkārtojiet 2. līdz 4. darbību katram secīgajam bitam, līdz rezultāts kļūst nulle.

   PIEZĪME. BINĀRIE CIPARI IR LASĪTI PAR TIEŠI UZ KREISO, TĀPĒC BIT #1 IR PATIESĀKAIS VISPĀRĪGĀKAIS CIPARS

Piemērs decimāldaļskaitlim: 720

Skatiet tabulu iepriekš

Tāpēc iegūtais binārais skaitlis ir 0010 1101 0000. Es paturēju bināro skaitli grupās pa 4, lai atstarpes būtu vienādas un lai tas atbilstu mūsu 12 bitu skaitītājam.

Meklējot mūsu laikus

Šim projektam es izvēlējos 3 minūtes mīksti vārītiem un 6 minūtes cieti vārītiem. Šie laiki jāpārvērš sekundēs, lai tie atbilstu mūsu NE555 taimera un skaitītāja ātrumam.

1 minūtē ir 60 sekundes.

Tātad, 3 minūtes pārvēršas par 180 sekundēm un 6 minūtes - par 360 sekundēm

Tālāk mums tas jāpārvērš binārā.

Izmantojot metodi decimāldaļu pārvēršanai par bināro, mēs iegūstam:

360 sekundes 0001 0110 1000

180 sekundes 0000 1011 0100

5. darbība. 4 ievades un vārtu CMOS 4082 iestatīšana

Beidzot varam sākt uzstādīt sistēmas smadzenes uz mūsu maizes dēļa. Pirmkārt, 4 ieejas UN vārti. Šiem vārtiem ir nepieciešams, lai visām ieejām būtu jābūt 1, pirms izvade pati kļūst par 1. Piemēram, ja mēs izvēlējāmies 3 minūtes; 3., 5., 6. un 8. bitam ir jābūt 1, pirms AND vārti var izvadīt 1. Tas ļaus mūsu sistēmai aktivizēties tikai noteiktos laikos.

1. Novietojiet CMOS 4082 4 ieejas AND Gate IC mikroshēmu uz maizes dēļa aiz CMOS 4040 skaitītāja tā, lai priekšējās tapas būtu 20. numura līmenī
2. Pievienojiet tapu 14 pie sarkanās sliedes līnijas
3. Pievienojiet 7. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Savienojiet tapas 2-5 ar skaitītāja tapām, kā parādīts iepriekš redzamajā diagrammā
5. Dariet to pašu ar tapām 12-9
6. 6. un 8. tapas netiks izmantotas, lai jūs varētu tās atstāt mierā

6. darbība: spiedpogu un aizbīdņu uzstādīšana

Šī ir galvenā kontrole un vēl viena būtiska sistēmas sastāvdaļa!

Vispirms sāksim ar aizbīdņu jēdzienu. 3. attēlā ir shēma, kā izskatīsies viens no mūsu aizbīdņiem, izmantojot mūsu CMOS 4001 NOR vārtus.

Kad viena ieeja ir ieslēgta (ja loģika ir augsta vai 1), sistēma pārslēgs, kura izeja ir ieslēgta, un saglabās to ieslēgtu. Kad otra ieeja ir ieslēgta, sistēma atkal pārslēgsies un turpinās ieslēgt jauno izeju.

Tagad, lai to pielietotu mūsu ķēdē!

Pirmais aizbīdnis būs paredzēts 4 ieejas izvadam, un mēs tikko savienojām.

1. Novietojiet CMOS 4001 NOR Gate IC mikroshēmu uz maizes dēļa pēc CMOS 4082 4 ievades UN vārtiem tā, lai priekšējās tapas būtu ar numuru 30
2. Pievienojiet tapu 14 pie sarkanās sliedes līnijas
3. Pievienojiet 7. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Savienojiet tapu 1 ar AND vārtu 1. tapu
5. Savienojiet tapas 2 un 4 kopā
6. Savienojiet tapas 3 un 5 kopā
7. Savienojiet tapu 13 ar AND vārtu 13. tapu
8. Savienojiet 12 un 10 tapas kopā
9. Savienojiet 11. un 9. tapu kopā
10. Savienojiet tapas 6 un 8 kopā, mēs tās vēlāk izmantosim atiestatīšanas funkcijai.

7. darbība: spiedpogu un aizbīdņu uzstādīšana Turp

Nākamais ir otrais aizbīdnis un pogas!

Tos mēs uzliksim labajā dēļa pusē, lai būtu vieglāk nospiest pogas un saglabāt vajadzību pēc ķēdes un atstāt. Pogas arī izmanto fiksatoru, lai iestatītu un atiestatītu izvēlēto iestatījumu.

1. Nolieciet pogas (taktilie slēdži) uz tāfeles
2. Pievienojiet pogas līdzīgi kā iepriekšējā shēma

   Izmantotie rezistori ir 1k OHM rezistori

3. Pievienojiet CMOS 4001, kā mēs to darījām pirmajam fiksatoram, bet tā vietā mēs savienojam pogas ar CMOS 4001 ieejām

   4. attēlā tiek izmantots 74HC02 NOR ekvivalents

TAGAD MĒS BEIDZOT GALIM IZMANTOT ATTIECĪBU POGU UN ATiestatīt IEVADES LIETOŠANAI!

1. Pievienojiet atiestatīšanas pogu citām sistēmas atiestatīšanas vietām

   • Atrašanās vietas skatiet iepriekšējo darbību attēlos
   • Lai savienotu visas tapas kopā, jums būs jāizmanto vairāki džemperu vadi
2. Cietā un mīkstā vārītā pogas izejas no aizbīdņa tiks izmantotas nākamajā darbībā

8. darbība: 2 ieejas un vārtu CMOS 4081 iestatīšana

Šajā daļā tiek apstiprināts, kādu iestatījumu esam izvēlējušies. Izeja būs ieslēgta tikai tad, ja abas ievades būs pareizas. Tas ļaus tikai vienam no iestatījumiem aktivizēt modinātāju beigās.

1. Novietojiet CMOS 4081 AND Gate IC mikroshēmu uz maizes dēļa pēc mūsu pirmās aizbīdņa mikroshēmas tā, lai priekšējās tapas būtu 40. līmeņa līmenī maizes dēļa labajā un kreisajā pusē
2. Pievienojiet tapu 14 pie sarkanās sliedes līnijas
3. Pievienojiet 7. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Pievienojiet abu aizbīdņu izejas AND vārtu ieejām (skatiet 6. darbību: spiedpogu un aizbīdņu uzstādīšana)
5. Dariet to gan cieti vārītiem, gan mīksti vārītiem iestatījumiem.

9. solis: sistēmas pabeigšana

Pēdējais pieskāriens sistēmai. VAI vārti ļauj jebkurai ieejai ieslēgt izeju.

1. Novietojiet 74HC32 OR Gate IC mikroshēmu uz maizes dēļa aiz CMOS 4081 2 ieejas UN vārtiem, lai priekšējās tapas būtu 50. līmeņa līmenī maizes dēļa labajā un kreisajā pusē
2. Pievienojiet tapu 14 pie sarkanās sliedes līnijas
3. Pievienojiet 7. tapu zilajai sliedes līnijai
4. Paņemiet abas izejas no 7. darbības un pievienojiet tās 74HC32 mikroshēmas ieejām (1. un 2. tapa)
5. Savienojiet izvadi (PIN 3) ar skaņas signāla sarkano vadu
6. Pievienojiet skaņas signāla melno vadu zilajai sliedes līnijai

Jūs esat pabeidzis

Pievienojiet akumulatoru akumulatora turētājam un ievietojiet sarkano vadu pie maizes dēļa sarkanā banānu spailes un melno vadu pie maizes dēļa melnā banāna spailes, lai to ieslēgtu. Lai izmantotu taimeri, vispirms nospiediet atiestatīšanu un pēc tam izvēlieties savu iespēju katru reizi, kad vēlaties sākt jaunu laiku, jo taimeris NE555 nepārtraukti darbojas un turpinās skaitīt sistēmu, ja vispirms netiks nospiesta atiestatīšanas poga

Turpmākie uzlabojumi

Šī shēma nav 100% perfekta ķēde. Ir lietas, kuras es vēlētos uzlabot:

1. Pārliecinieties, ka NE555 taimeris un skaitītājs sāk skaitīt tikai pēc izvēles
2. Ļaujiet sistēmai atiestatīties pēc katra pabeigta trauksmes signāla
3. Pārliecinieties, ka vienlaikus var izvēlēties tikai vienu iespēju, šobrīd var izvēlēties abas iespējas
4. Iztīriet ķēdi, lai plūsmai būtu vieglāk sekot un saprast
5. Ir daļa vai sistēma, kas parāda izvēlēto izvēli un taimera pašreizējo laiku

10. darbība: darbības video

Es nomainīju skaņas signālu ar nelielu testa ķēdi. Gaismas diode mainīsies no sarkanas uz zaļu, kad tas veiksmīgi aktivizēs trauksmi.

11. darbība: BONUS testa punkta ķēde

Tātad … jūs patiešām interesē šis mazais komponentu gabals.

Iepriekš redzamajos attēlos parādīts, kā tas izskatās uz tāfeles, un shēmas shematiskā shēma. Šo shēmu sauc par loģikas pārbaudes ķēdi. Tas var pārbaudīt, vai IC vai digitālo izeju izejas ir augstas (1) vai zemas (0).

Šī shēma izmanto diodes un elektriskās strāvas pamatjēdzienu. Elektrība plūst no liela potenciāla uz zemāku potenciālu, piemēram, upe, taču jūs, iespējams, jautājat, kā mainās potenciāls? Ķēdes potenciāls samazinās pēc katras sastāvdaļas. Tātad, piemēram, rezistora vienā galā būs lielāks potenciāls nekā otrā pusē. Šo kritumu sauc par sprieguma kritumu, un to izraisa rezistora raksturlielumi, un tas ir atrodams saskaņā ar Oma likumu.

Oma likums: Spriegums = strāva x pretestība

Diodēm ir arī sprieguma kritums, kas iet tālāk pa ķēdi. Tas turpinās, līdz jūs sasniegsit zemes simbolu, kas nozīmē nulles potenciālu vai nulles spriegumu.

Tagad jautājums, kā šī shēma pārbauda loģiku augstu (1) vai loģiku zemu (0)?

Nu, kad mēs savienojam jebkuru loģisko izvadi ar punktu starp abām gaismas diodēm, tas tajā rada sprieguma potenciālu. Izmantojot diodes pamatus, jo gaismas diodes ir gaismas diodes un ievēro tos pašus principus, diodes ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā. Tāpēc, savienojot gaismas diodes pretējā virzienā, tās neieslēgsies.

Šī punkta ietekme starp abām gaismas diodēm izraisa šo īpašību. Ja punkts ir loģiski augsts (1), tajā vietā tiek novietots 5 voltu potenciāls, un, tā kā sprieguma potenciāls pirms SARKANĀS gaismas diodes ir zemāks par potenciālu testa punktā, SARKANĀ gaismas diode neieslēdzas. Tomēr zaļā gaismas diode iedegsies. Tas parādīs, ka viss, ko pārbaudāt, ir loģiski augsts (1).

Un otrādi, kad testa punkts ir zemā loģiskā līmenī (0), testa punktā būs nulles sprieguma potenciāls. Tas ļaus ieslēgties tikai RED sarkanajai gaismas diodei, norādot, ka jebkurā vietā, kuru mēģināt pārbaudīt, ir zems loģikas līmenis.