IC muna taimer: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Looja: Gabriel Chiu

Ülevaade

See projekt tutvustab digitaalse loogika põhitõdesid, NE555 taimeri omadusi ja näitab, kuidas kahendarvud loendatakse. Kasutatavad komponendid on: taimer NE555, 12-bitine pulsatsiooniloendur, kaks 2-sisendilist NOR-väravat, 4-sisend-JA-värav, 2-sisend-JA-värav ja 2-sisendiline VÕI-värav. Loogikaväravad NOR, AND ja OR on saadaval TTL- ja CMOS -ekvivalentides, mille leiate Lee elektroonikast. See projekt on lihtne munataimer, millel on kaks seadet: kõva või pehme keedetud ja millel on lähtestamisfunktsioon.

Osad ja tööriistad

• 1x leivalaud (Lee number: 10516)

• 1x 9V aku (Lee number: 8775 või 16123)

  MÄRKUS. See vooluring võib toimida ka 5 V toite abil. ÄRGE ÜLEStage 9 V, sest see võib kahjustada IC -kiipe

• 1x 9V patareipesa (Lee number: 657 või 6538 või 653)
• Tugev haaketraat (Lee number: 2249)
• Jumper Wire (Lee number: 10318 või 21805)
• Alligaatori katsejuhid (Lee number: 690)
• 3x kombatavaid lüliteid (Lee number: 31241 või 31242)
• 1x NE555 taimer (Lee number: 7307)
• 1x 12-bitine pulsatsiooniloendur CMOS 4040 (Lee number: 7210)
• 1x Dual Quad sisend JA värav CMOS 4082 (Lee number: 7230)
• 1x neljas 2-sisend- ja värav CMOS 4081 (Lee number: 7229)
• 2x nelja kahe sisendiga NOR-värav CMOS 4001 või 74HC02 (Lee number: 7188 või 71692)
• 1x neljakordne 2-sisend VÕI värav 74HC32 (Lee number: 71702)
• 3x 1k OHM takistid ¼ vatti (Lee number: 9190)
• 2x 150k OHM takistid ¼ vatti (Lee number: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondensaator (Lee number: 8180)
• 1x 4,7UF kondensaator (Lee number: 85)
• 1x 1N4001 diood (Lee number: 796)
• 1x sumin 3-24V DC pidev (Lee number: 4135)

Tööriistad

1x traadi eemaldaja (Lee number: 10325)

Samm 1: Juhatuse seadistamine

Selle projekti jaoks oma laua seadistamine on võtmetähtsusega. See ülesanne on tagada, et kõik toiteliinid (punased ja sinised jooned) saaksid toite.

1. Plaadi ülaosas olevate kahe banaaniklemmi ühendamiseks leivaplaadiga peate kasutama mõnda hüppajatraati. See aitab aku või toiteallika ühendamisel.
2. Nagu ülaltoodud joonisel 1, asetage punane rööpliini ühendamiseks punane haaketraat.
3. Kasutage sinist rööbastee ühendamiseks musta traati. (Kasutasin musta traati, aga sinine juhe sobib)

TÄHTIS !: Veenduge, et punased jooned EI OLE sinistega ühendatud. See lühendab vooluahelat ja põletab teie leivatükki ning hävitab teie juhtmed ja aku.

KINDLUSTAGE, ET Teie juhatus ei oleks juhtmestiku ajal toites! SEE VÕIB PÕHJUSTADA SINU KOMPONENTIDELE ÕNNETUSKAHJU

Enne alustamist kasutame oma leivaplaadil märkimisväärsel hulgal IC -kiipe, nii et annan kohad leivalauale, kuhu komponendid paigutada, et vahe oleks kena ja lihtne.

Enamikul IC -del on kiibil indikaator, mis näitab, kus asub eesmine või edasi suund. Kiipil peaks olema väike sälk, mis näitab kiibi esiosa, nagu on näidatud joonisel 2.

(Kui olete uudishimulik nurgas oleva väikese LED -ahela suhtes, minge lõpuni. Näitan teile, miks see seal on ja kuidas see töötab)

2. samm: taimeri seadistamine

See taimer saadab igal sekundil loendurile impulsi, mida kasutame järgmises etapis. Praegu keskendume NE55 taimeri õigele seadistamisele. Kasutasin NE555 taimerikalkulaatorit, et leida takisti ja kondensaatori väärtused, mis on vajalikud perioodi 1 sekundiks seadmiseks. See tagab, et loendur loeb sekunditega.

1. Asetage NE555 taimeriga IC kiip leivalauale nii, et eesmised tihvtid oleksid leivalaua vasakul küljel numbril 5
2. Ühendage tihvt 8 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 1 sinise rööpaga
4. Ühendage tihvt 7 punase rööpaga ühe 150k OHM takistiga

5. Ühendage tihvt 7 tihvtiga 2, kasutades teist 150 k OHM takisti ja 1N4001 dioodi

   • Veenduge, et dioodi joon on suunatud tihvti 2 poole, nagu joonisel näidatud
   • Ärge muretsege takisti suuna pärast
6. Ühendage tihvt 6 ka tihvtiga 2, kasutades traati või hüppajat
7. Ühendage tihvt 5 sinise rööpaga 10nF kondensaatori abil
8. Ühendage tihvt 2 sinise rööpaga, kasutades 4.7uF kondensaatorit
9. Veenduge, et joonemärgise küljel olev traat on ühendatud sinise rööpaga või vastasel juhul on kondensaator tagurpidi
10. Lähtestamisfunktsiooni keelamiseks ühendage tihvt 4 punase rööpaga
11. Lõpuks asetage järgmise sammu jaoks hüppaja tihvti 3 juurde.

3. samm: loenduri seadistamine

See on kogu süsteemi kõige olulisem osa, vastasel juhul saate rohkem kui lihtsalt kõvaks keedetud muna!

1. Asetage CMOS 4040 Counter IC kiip leivaplaadile pärast NE555 taimerikiipi, nii et eesmised tihvtid on tasemel 10
2. Ühendage tihvt 16 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 8 sinise rööpaga
4. Ühendage tihvt 10 NE555 taimeriväljundiga (NE555 tihvt 3), mille jätsite eelmises etapis
5. Jäta nööpnõel 11 nullimisfunktsiooni jaoks

4. samm: süsteemi ajude ettevalmistamine

Süsteemi aju seadistamise esimesed sammud esitavad küsimuse: kui kaua me tahame, et meie munad keedaksid?

Süsteemil on kaks toiduvalmistamise seadistust; kõvaks keedetud ja pehmeks keedetud. Kuid raske osa on see, et digitaalsüsteemid (isegi teie arvutid) loetakse kahendarvudena, seega 1 ja 0. seega peame oma tavalised kümnendarvud teisendama kahendarvudeks.

AEG MÕNE ARVU LÕHKUMISEKS

Kümnendkoha teisendamine binaariks võtab lihtsaid jagamisetappe.

1. Võtke oma number ja jagage see 2 -ga
2. Pidage meeles jaotuse tulemust ja ülejäänud osa
3. Ülejäänud osa läheb esimesele punktile
4. Jagage oma tulemus 2 -ga

5. Korrake samme 2 kuni 4 iga järjestikuse biti jaoks, kuni tulemus muutub nulliks.

   MÄRKUS. BINAARNUMBRID ON LOETUD PAREMALT VASAKULE, NII BIT #1 ON PARIM PARIM ARV

Näiteks kümnendnumbri jaoks: 720

Vaadake ülaltoodud tabelit

Seetõttu on saadud binaararv 0010 1101 0000. Ma jätsin binaarnumbri 4-liikmelisteks rühmadeks, et ühtlane vahe ja meie 12-bitine loendur sobiks.

Meie aegade leidmine

Selle projekti jaoks valisin pehme keetmise jaoks 3 minutit ja kõvaks keedetud 6 minutit. Need ajad tuleb teisendada sekunditeks, et need vastaksid meie NE555 taimeri ja loenduri kiirusele.

1 minuti jooksul on 60 sekundit.

Niisiis, 3 minutit muutub 180 sekundiks ja 6 minutit 360 sekundiks

Järgmisena peame selle teisendama binaarseks.

Kasutades meetodit kümnendkoha teisendamiseks binaarseks, saame:

360 sekundit 0001 0110 1000

180 sekundit 0000 1011 0100

Samm: seadistage 4-sisend- ja värava CMOS 4082

Saame lõpuks hakata oma aiaplaadile süsteemi ajusid seadistama. Esiteks 4-sisend JA-värav. See värav vajab, et kõik sisendid peavad olema 1, enne kui väljund ise 1 -ks saab. Näiteks kui valisime 3 minutit; bitid 3, 5, 6 ja 8 peavad olema 1 -d, enne kui AND -värav saab väljundi 1. See paneb meie süsteemi käivitama ainult teatud aegadel.

1. Asetage CMOS 4082 4 sisendiga AND Gate IC kiip leivaplaadile pärast CMOS 4040 loendurit, nii et esipostid on numbril 20
2. Ühendage tihvt 14 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 7 sinise rööpaga
4. Ühendage tihvtid 2-5 loenduri tihvtidega, nagu on näidatud ülaltoodud skeemil
5. Tehke sama ka tihvtide 12-9 puhul
6. Tihvte 6 ja 8 Ei kasutata, nii et võite need rahule jätta

6. samm: nuppude ja riivide seadistamine

See on süsteemi põhikontroll ja veel üks oluline osa!

Alustame kõigepealt riivide mõistega. Joonis 3 on skeem selle kohta, milline näeb välja üks meie riividest, kasutades meie CMOS 4001 NOR väravaid.

Kui üks sisend on sisse lülitatud (loogika kõrge või 1), lülitab süsteem välja, milline väljund on sees ja hoiab seda sees. Kui teine sisend on sisse lülitatud, lülitub süsteem uuesti sisse ja hoiab uue väljundi sisse lülitatud.

Nüüd rakendage see meie vooluringi!

Esimene riiv on mõeldud 4-sisendi väljundiks JA me lihtsalt ühendasime.

1. Asetage CMOS 4001 NOR Gate IC kiip leivaplaadile pärast CMOS 4082 4-sisend- ja väravat, nii et eesmised tihvtid on numbril 30
2. Ühendage tihvt 14 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 7 sinise rööpaga
4. Ühendage tihvt 1 värava AND külge 1
5. Ühendage tihvtid 2 ja 4 kokku
6. Ühendage tihvtid 3 ja 5 omavahel
7. Ühendage tihvt 13 värava AND väravaga 13
8. Ühendage tihvtid 12 ja 10 omavahel
9. Ühendage tihvtid 11 ja 9 kokku
10. Ühendage tihvtid 6 ja 8 kokku, me kasutame neid hiljem lähtestamisfunktsiooni jaoks.

7. samm: nuppude ja riivide seadistamine Jätk

Järgmine on teine riiv ja nupud!

Need paneme tahvli paremale poolele, nii et on lihtsam nuppe vajutada ja hoida oma vooluahela vajadust ja eraldada. Nupud kasutavad riivi ka valitud sätte seadistamiseks ja lähtestamiseks.

1. Pange oma nupud (kombatavad lülitid) lauale

2. Ühendage nupud ülaltoodud skeemi järgi

   Kasutatavad takistid on 1k OHM takistid

3. Ühendage CMOS 4001 juhtmega, nagu me seda esimese riivi puhul tegime, kuid selle asemel ühendame nupud CMOS 4001 sisenditega

   Joonisel 4 on kasutatud 74HC02 NOR ekvivalenti

NÜÜD LÕPUKS LÕPETAME NULLUSTAMISNUPPI KASUTAMA JA KASUTAMISEKS SEADISTAMA!

1. Ühendage lähtestusnupp süsteemi teiste lähtestamiskohtadega
   • Asukohti vaadake eelmiste sammude piltidelt
   • Kõigi tihvtide ühendamiseks peate kasutama mitut hüppajajuhtme
2. Järgmises etapis kasutatakse riivist kõvaks keedetud ja pehme keedetud nuppude väljundeid

8. toiming: 2-sisendilise ja värava CMOS 4081 seadistamine

Selles osas käsitletakse kinnitust selle kohta, millise seade oleme valinud. Väljund lülitub sisse ainult siis, kui mõlemad sisendid on õiged. See võimaldab häire aktiveerida ainult ühel seadistusel.

1. Asetage CMOS 4081 AND Gate IC kiip leivalauale pärast meie esimest riivikiipi, nii et esipoldid on leivaplaadi paremal ja vasakul küljel numbri 40 tasemel
2. Ühendage tihvt 14 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 7 sinise rööpaga
4. Ühendage kahe riivi väljund AND -väravate sisenditega (vt 6. toimingut: nuppude ja riivide seadistamine)
5. Tehke seda nii kõvaks keedetud kui ka pehme keeduga seadistuste jaoks.

9. samm: süsteemi viimistlemine

Süsteemi viimane lihv. VÕI värav võimaldab mõlemal sisendil väljundi sisse lülitada.

1. Asetage 74HC32 OR Gate IC kiip leivaplaadile pärast CMOS 4081 2-sisend- JA väravat, nii et esipostid on leivaplaadi paremal ja vasakul küljel numbri 50 tasemel
2. Ühendage tihvt 14 punase rööpaga
3. Ühendage tihvt 7 sinise rööpaga
4. Võtke sammust 7 kaks väljundit ja ühendage need 74HC32 kiibi sisenditega (tihvtid 1 ja 2)
5. Ühendage väljund (PIN 3) sumisti punase juhtmega
6. Ühendage sumisti must juhe sinise rööpaga

Olete lõpetanud

Ühendage aku patareipesaga ja pange punane juhe leivaplaadi punase banaaniklemmi külge ning must traat leivaplaadi musta banaaniklemmi külge. Taimeri kasutamiseks klõpsake esmalt lähtestamist ja seejärel iga kord uue aja alustamiseks oma valikut, kuna NE555 taimer töötab pidevalt ja hoiab süsteemi loendamisel, kui lähtestusnuppu ei vajutata kõigepealt

Tulevased parandused

See vooluahel ei ole 100% täiuslik vooluring. On asju, mida tahaksin parandada:

1. Veenduge, et NE555 taimer ja loendur hakkavad loendama alles pärast valiku tegemist
2. Laske süsteem pärast iga lõpetatud häiret lähtestada
3. Veenduge, et korraga saab valida ainult ühe variandi, praegu saab valida mõlemad variandid
4. Puhastage vooluring, et voolu oleks lihtsam jälgida ja mõista
5. Kas teil on osa või süsteem, mis näitab valitud valikut ja taimeri praegust kellaaega

10. samm: operatsiooni video

Vahetasin helisignaali väikese testiahela vastu. LED muutub punasest roheliseks, kui häire edukalt käivitub.

Samm 11: BONUS testipunkti ahel

Nii et … olete selle väikese komponendi suhtes tõeliselt uudishimulik.

Ülaltoodud piltidel on näha, kuidas see tahvlil välja näeb, ja vooluahela skemaatiline skeem. Seda vooluahelat nimetatakse loogika testimise ahelaks. Sellega saab kontrollida, kas IC -de või digitaalsete väljundite väljundid on kõrged (1) või madalad (0).

See vooluahel kasutab dioodide ja elektrivoolu põhimõistet. Elekter liigub suurest potentsiaalist madalama potentsiaalini nagu jõgi, kuid võite küsida, kuidas see potentsiaal muutub? Ahela potentsiaal langeb pärast iga komponenti. Nii et näiteks takisti ühes otsas on suurem potentsiaal kui teises servas. Seda langust nimetatakse pingelanguseks ja see on põhjustatud takisti omadustest ning see leitakse läbi Ohmi seaduse.

Ohmi seadus: pinge = vool x takistus

Dioodidel on ka pingelangus, mis ahelat mööda minnes pinget veelgi vähendab. See jätkub seni, kuni jõuate maapinna sümbolini, see tähistab potentsiaali või nullpinget.

Nüüd küsimus, kuidas see vooluahel testib loogika kõrge (1) või loogika madala (0) puhul?

Noh, kui me ühendame mis tahes loogikaväljundi kahe LED-i vahelisse punkti, tekitab see selles kohas pingepotentsiaali. Kasutades dioodide põhialuseid, kuna LED -id on valgusdioodid ja järgivad samu põhimõtteid, võimaldavad dioodid voolu ainult ühes suunas. Seetõttu ei lülitu LED -id tagurpidi ühendades sisse.

Selle punkti mõju kahe LED-i vahel põhjustab selle omaduse ilmnemise. Kui punkt on loogiliselt kõrge (1), pannakse sellesse punkti 5 -voldine potentsiaal ja kuna pingepotentsiaal enne PUNAST LED -i on testpunktis madalam kui potentsiaal, siis PUNANE LED ei sütti. ROHELINE LED süttib aga. See näitab, et kõik, mida katsetate, on loogika tipus (1).

Ja vastupidi, kui katsepunkt on loogiliselt madalal (0), on katsepunktis nullpinge potentsiaal. See võimaldab ainult punasel valgusdioodil süttida, näidates, et kõik punktid, mida proovite testida, on loogikaga madalal.