IC kiaušinių laikmatis: 11 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Kūrėjas: Gabriel Chiu

Apžvalga

Šis projektas demonstruoja skaitmeninės logikos pagrindus, NE555 laikmačio charakteristikas ir parodo, kaip skaičiuojami dvejetainiai skaičiai. Naudojami šie komponentai: laikmatis NE555, 12 bitų pulsavimo matuoklis, du 2 įvesties NOR vartai, 4 įėjimų IR vartai, 2 įėjimų IR vartai ir 2 įėjimų OR vartai. Loginiai vartai, NOR, AND ir OR, yra TTL ir CMOS atitikmenys, kuriuos galima rasti „Lee's Electronic“. Šis projektas yra paprastas kiaušinių laikmatis su dviem nustatymais: kietu arba minkštu virinimu ir yra su atstatymo funkcija.

Dalys ir įrankiai

• 1x duonos lenta (Lee numeris: 10516)

• 1x 9 V baterija (Lee numeris: 8775 arba 16123)

  PASTABA: Ši grandinė taip pat gali veikti naudojant 5 V maitinimą. NENAUDOKITE 9 V, nes tai gali sugadinti IC lustus

• 1x 9V baterijos laikiklis (Lee numeris: 657 arba 6538 arba 653)
• Tvirta prijungimo viela (Lee numeris: 2249)
• Jumper Wire (Lee numeris: 10318 arba 21805)
• Aligatoriaus bandymų vedliai (Lee numeris: 690)
• 3x lytėjimo jungikliai (Lee numeris: 31241 arba 31242)
• 1x NE555 laikmatis (Lee numeris: 7307)
• 1x 12 bitų pulsavimo skaitiklis CMOS 4040 (Lee numeris: 7210)
• 1x dvigubas keturių įėjimų IR vartų CMOS 4082 (Lee numeris: 7230)
• 1x keturių 2 įėjimų ir vartų CMOS 4081 (Lee numeris: 7229)
• 2x keturių 2 įėjimų NOR vartai CMOS 4001 arba 74HC02 (Lee numeris: 7188 arba 71692)
• 1x keturių 2 įėjimų OR vartai 74HC32 (Lee numeris: 71702)
• 3x 1k OHM rezistoriai ¼ vatai (Lee numeris: 9190)
• 2x 150k OHM rezistorių ¼ vatų (Lee numeris: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) kondensatorius (Lee numeris: 8180)
• 1x 4.7UF kondensatorius (Lee numeris: 85)
• 1x 1N4001 diodas (Lee numeris: 796)
• 1x 3–24 V nuolatinės srovės garsinis signalas (Lee numeris: 4135)

Įrankiai

1x vielos nuėmikliai (Lee numeris: 10325)

1 žingsnis: nustatykite savo lentą

Šio projekto valdybos nustatymas yra labai svarbus. Šia sąranka siekiama užtikrinti, kad visi maitinimo bėgiai (raudonos ir mėlynos linijos) būtų maitinami.

1. Norėdami prijungti du bananų gnybtus lentos viršuje prie pačios duonos lentos, turėsite naudoti trumpiklį. Tai padės prijungti akumuliatorių ar maitinimo šaltinį.
2. Kaip ir 1 paveiksle aukščiau, uždėkite raudoną kabliuką, kad sujungtumėte raudonas geležinkelio linijas.
3. Norėdami sujungti mėlynas geležinkelio linijas, naudokite juodą vielą. (Aš naudoju juodą laidą, bet mėlyna viela tinka)

SVARBU !: Įsitikinkite, kad raudonos linijos NĖRA prijungtos prie mėlynos linijos. Tai sutrumpins jungimą ir sudegins JŪSŲ KREPŠELĮ, Sunaikins jūsų laidus ir akumuliatorių.

UŽTIKRINKITE, KAD JŪSŲ LENDA NESIJUNGIAMA LAIDO! TAI GALI ATSITIKTI KOMPONENTAMS

Prieš pradėdami, mes naudosime nemažą kiekį IC mikroschemų savo lentelėje, todėl nurodysiu vietas, kur ant duonos lentos sudėti komponentus, kad būtų gražus ir lengvas atstumas.

Daugelyje IC mikroschemų yra indikatorius, rodantis, kur yra priekinė ar priekinė kryptis. Lustas turi turėti nedidelį įpjovą, nurodantį, kur yra lusto priekis, kaip parodyta 2 paveiksle.

(Jei jus domina maža LED grandinė kampe, eikite į pabaigą. Aš jums parodysiu, kodėl ji yra ir kaip ji veikia)

2 veiksmas: laikmačio nustatymas

Šis laikmatis kiekvieną sekundę siunčia impulsą į skaitiklį, kurį naudosime kitame žingsnyje. Kol kas mes sutelksime dėmesį į teisingą NE55 laikmačio nustatymą. Naudodamas NE555 laikmačio skaičiuotuvą radau rezistoriaus ir kondensatoriaus reikšmes, reikalingas laikotarpiui nustatyti 1 sekundei. Taip įsitikinsite, kad skaitiklis skaičiuojamas sekundėmis.

1. Įdėkite NE555 laikmačio IC mikroschemą ant duonos lentos taip, kad priekiniai kaiščiai būtų 5 lygio kairėje duonos lentos pusėje
2. Prijunkite 8 kaištį prie raudonos geležinkelio linijos
3. Prijunkite 1 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Prijunkite 7 kaištį prie raudonojo bėgio linijos su vienu iš 150 k OHM rezistoriaus

5. Prijunkite 7 kaištį prie 2 kaiščio, naudodami kitą 150 k OHM rezistorių ir 1N4001 diodą

   • Įsitikinkite, kad diodo linija nukreipta į kaištį 2, kaip parodyta diagramoje
   • Nesijaudinkite dėl rezistoriaus krypties
6. Prijunkite 6 kaištį prie 2 kaiščio taip pat naudodami laidą arba trumpiklį
7. Prijunkite 5 kaištį prie mėlynojo bėgio linijos naudodami 10nF kondensatorių
8. Prijunkite 2 kaištį prie „Blue rail“linijos, naudodami 4.7uF kondensatorių
9. Įsitikinkite, kad laidas, esantis linijos žymėjimo pusėje, yra prijungtas prie mėlynojo bėgelio, kitaip kondensatorius yra atgal
10. Prijunkite 4 kaištį prie raudonojo bėgio linijos, naudodami laidą, kad išjungtumėte atstatymo funkciją
11. Galiausiai kitam žingsniui uždėkite trumpiklį prie 3 kaiščio.

3 žingsnis: Skaitiklio nustatymas

Tai yra svarbiausia visos sistemos dalis, kitaip jūs gausite ne tik kietai virtą kiaušinį!

1. Uždėkite „CMOS 4040 Counter IC“mikroschemą ant duonos lentos po NE555 laikmačio lustu, kad priekiniai kaiščiai būtų 10 lygio
2. Prijunkite 16 kaištį prie raudonos geležinkelio linijos
3. Prijunkite 8 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Prijunkite 10 kaištį prie NE555 laikmačio išvesties (3 kaištis NE555), kurį palikote atlikdami ankstesnį veiksmą
5. Palikite 11 kaištį atstatymo funkcijai

4 žingsnis: Sistemos smegenų paruošimas

Pirmieji sistemos smegenų sukūrimo žingsniai kelia klausimą: kiek laiko mes norime, kad mūsų kiaušiniai keptųsi?

Sistema turi du virimo nustatymus; kietai virti ir minkštai virti. Tačiau sunkiausia yra tai, kad skaitmeninės sistemos (net jūsų kompiuteriai) skaičiuojamos dvejetainiais skaičiais, taigi 1 ir 0. todėl turime konvertuoti įprastus dešimtainius skaičius į dvejetainius skaičius.

LAIKAS KAI KURIAM SKAIČIUI

Dešimtainį pavertus dvejetainiu reikia atlikti paprastus padalijimo veiksmus.

1. Paimkite savo numerį ir padalinkite jį iš 2
2. Prisiminkite padalijimo rezultatą ir likusią dalį
3. Likusi dalis eina į pirmą bitą
4. Padalinkite rezultatą iš 2

5. Kartokite 2–4 veiksmus kiekvienam nuosekliajam bitui, kol rezultatas taps lygus nuliui.

   PASTABA: BINARINIAI SKAIČIAI SKAIČIUOJAMI iš dešinės į kairę, todėl 1 BITAS yra tinkamiausias skaičius

Pavyzdžiui, dešimtainis skaičius: 720

Žiūrėkite aukščiau esančią lentelę

Todėl gautas dvejetainis skaičius yra 0010 1101 0000. Dvejetainį skaičių išlaikiau grupėse po 4, kad tarpai būtų tolygiai ir atitiktų mūsų 12 bitų skaitiklį.

Ieškodami mūsų laikų

Šiam projektui aš pasirinkau 3 minutes minkštai virti ir 6 minutes kietai virti. Šiuos laikus reikia konvertuoti į sekundes, kad jie atitiktų mūsų NE555 laikmačio ir skaitiklio greitį.

Per 1 minutę yra 60 sekundžių.

Taigi, 3 minutės virsta 180 sekundžių, o 6 minutės - 360 sekundžių

Toliau turime jį paversti dvejetainiu.

Naudodami metodą dešimtainį konvertuoti į dvejetainį, gauname:

360 sekundžių 0001 0110 1000

180 sekundžių 0000 1011 0100

5 veiksmas: nustatykite 4 įėjimų IR vartų CMOS 4082

Pagaliau galime pradėti diegti sistemos smegenis ant savo duonos lentos. Pirma, 4 įėjimų IR vartai. Šiems vartams reikia, kad visi įėjimai turėtų būti 1, kad išvestis taptų 1. Pavyzdžiui, jei pasirinkome 3 minutes; 3, 5, 6 ir 8 bitai turi būti 1, kad AND vartai galėtų išvesti 1. Dėl to mūsų sistema suveiks tik tam tikru laiku.

1. Padėkite CMOS 4082 4 įvesties ir vartų IC mikroschemą ant duonos lentos po CMOS 4040 skaitiklio, kad priekiniai kaiščiai būtų 20 lygio
2. Prijunkite 14 kaištį prie raudonojo bėgio linijos
3. Prijunkite 7 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Prijunkite kaiščius 2-5 prie skaitiklio kaiščių, kaip parodyta aukščiau esančioje diagramoje
5. Tą patį padarykite su kaiščiais 12-9
6. 6 ir 8 kaiščiai nebus naudojami, todėl galite palikti juos ramybėje

6 veiksmas: spaustuvų ir skląsčių nustatymas

Tai yra pagrindinis valdymas ir dar viena svarbi sistemos dalis!

Pirmiausia pradėkime nuo skląsčių sąvokos. 3 paveiksle yra schema, kaip vienas iš mūsų skląsčių atrodys naudojant mūsų CMOS 4001 NOR vartus.

Kai vienas įėjimas yra įjungtas (esant aukštai logikai arba 1), sistema perjungs, kuri išvestis yra įjungta, ir palaikys ją įjungtą. Kai kitas įėjimas įjungtas, sistema vėl įsijungs ir įjungs tą naują išvestį.

Dabar pritaikykite jį mūsų grandinei!

Pirmasis fiksatorius bus skirtas 4 įėjimų išėjimui IR mes ką tik prijungėme.

1. Uždėkite CMOS 4001 NOR Gate IC mikroschemą ant duonos lentos po CMOS 4082 4 įvesties IR vartų, kad priekiniai kaiščiai būtų 30
2. Prijunkite 14 kaištį prie raudonojo bėgio linijos
3. Prijunkite 7 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Prijunkite 1 kaištį prie AND vartų 1 kaiščio
5. Sujunkite 2 ir 4 kaiščius
6. Sujunkite 3 ir 5 kaiščius
7. Prijunkite 13 kaištį prie AND vartų 13 kaiščio
8. Sujunkite 12 ir 10 kaiščius
9. Sujunkite 11 ir 9 kaiščius
10. Sujunkite 6 ir 8 kaiščius kartu, vėliau juos naudosime atstatymo funkcijai.

7 veiksmas: mygtukų ir skląsčių nustatymas Tęsinys

Kitas yra antrasis fiksatorius ir mygtukai!

Juos uždėsime dešinėje lentos pusėje, kad būtų lengviau paspausti mygtukus ir išlaikyti grandinės poreikį. Mygtukai taip pat naudoja fiksatorių pasirinktam nustatymui nustatyti ir iš naujo nustatyti.

1. Padėkite mygtukus (lytėjimo jungiklius) ant lentos

2. Sujunkite mygtukus, kaip nurodyta aukščiau esančioje schemoje

   Naudojami 1k OHM rezistoriai

3. Prijunkite CMOS 4001, kaip ir anksčiau, naudodami pirmąjį skląstį, bet mes jungiame mygtukus prie CMOS 4001 įėjimų

   4 paveiksle naudojamas 74HC02 NOR ekvivalentas

DABAR PABAIGAI NAUDOJAME TĄ NUSTATYMO MYGTUKĄ IR NUSTATYTI ĮVESTĮ NAUDOTI!

1. Prijunkite atstatymo mygtuką prie kitų sistemos atkūrimo vietų

   • Vietų ieškokite ankstesnių veiksmų nuotraukose
   • Norėdami sujungti visus kaiščius, turėsite naudoti kelis trumpiklius
2. Kito ir minkšto virimo mygtuko išėjimai iš skląsčio bus naudojami kitame žingsnyje

8 veiksmas: 2 įvesties ir vartų CMOS 4081 nustatymas

Šioje dalyje patvirtinamas pasirinktas nustatymas. Išvestis bus įjungta tik tada, kai abu įėjimai bus teisingi. Tai leis tik vienam iš nustatymų suaktyvinti signalą pabaigoje.

1. Uždėkite „CMOS 4081 AND Gate IC“mikroschemą ant duonos lentos po pirmojo skląsčio, kad priekiniai smeigtukai būtų skaičiaus 40 lygiu dešinėje ir kairėje duonos lentos pusėje
2. Prijunkite 14 kaištį prie raudonojo bėgio linijos
3. Prijunkite 7 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Prijunkite dviejų skląsčių išėjimus prie AND vartų įėjimų (žr. 6 veiksmą: Mygtukų ir skląsčių nustatymas)
5. Padarykite tai tiek kietai, tiek minkštai virti.

9 veiksmas: sistemos užbaigimas

Paskutiniai sistemos prisilietimai. ARBA vartai leidžia bet kuriam įėjimui įjungti išėjimą.

1. Padėkite 74HC32 OR Gate IC mikroschemą ant duonos lentos, po 2 įvesties ir vartų CMOS 4081, kad priekiniai kaiščiai būtų 50 lygio dešinėje ir kairėje duonos lentos pusėje
2. Prijunkite 14 kaištį prie raudonojo bėgio linijos
3. Prijunkite 7 kaištį prie mėlynos geležinkelio linijos
4. Paimkite du išėjimus iš 7 veiksmo ir prijunkite juos prie 74HC32 lusto įėjimų (1 ir 2 kaiščiai)
5. Prijunkite išvestį (PIN 3) prie raudono garso signalo laido
6. Prijunkite garsinio signalo juodą laidą prie mėlynos linijos

Jūs baigėte

Prijunkite akumuliatorių prie akumuliatoriaus laikiklio ir įjunkite raudoną laidą prie duonos lentos raudonojo banano gnybto, o juodą - prie duonos lentos juodo banano gnybto. Norėdami valdyti laikmatį, pirmiausia paspauskite „Reset“ir tada pasirinkite savo parinktį kiekvieną kartą, kai norite pradėti naują laiką, nes NE555 laikmatis nuolat veikia ir toliau skaičiuos sistemą, jei iš pradžių nepaspaudžiamas atstatymo mygtukas

Būsimi patobulinimai

Ši grandinė nėra 100% tobula grandinė. Yra dalykų, kuriuos norėčiau patobulinti:

1. Įsitikinkite, kad NE555 laikmatis ir skaitiklis pradeda skaičiuoti tik pasirinkus
2. Iš naujo nustatykite sistemą po kiekvieno užbaigto aliarmo
3. Įsitikinkite, kad vienu metu galima pasirinkti tik vieną parinktį, šiuo metu galima pasirinkti abi parinktis
4. Išvalykite grandinę, kad srautą būtų lengviau sekti ir suprasti
5. Turėkite dalį ar sistemą, kuri parodys, koks pasirinkimas buvo pasirinktas, ir dabartinį laikmačio laiką

10 veiksmas: operacijos vaizdo įrašas

Garsinį signalą pakeičiau maža bandymo grandine. Šviesos diodas pasikeis iš raudonos į žalią, kai jis sėkmingai suaktyvins aliarmą.

11 veiksmas: BONUS bandymo taško grandinė

Taigi … jums tikrai įdomu šis mažas komponentas.

Aukščiau pateiktose nuotraukose parodyta, kaip jis atrodo lentoje, ir schemos schema. Ši grandinė vadinama logikos testavimo grandine. Tai gali patikrinti, ar IC ar skaitmeninių išėjimų išėjimai yra dideli (1) arba žemi (0).

Ši grandinė naudoja pagrindinę diodų ir elektros srovės koncepciją. Elektra teka iš didelio potencialo į mažesnį kaip upė, tačiau galbūt klausiate, kaip pasikeičia potencialas? Grandinės potencialas sumažėja po kiekvieno komponento. Taigi, pavyzdžiui, viename rezistoriaus gale bus didesnis potencialas nei kitoje. Šis kritimas vadinamas įtampos kritimu, kurį sukelia rezistoriaus charakteristikos ir kuris randamas pagal Ohmo įstatymą.

Omo dėsnis: įtampa = srovė x varža

Diodai taip pat turi įtampos kritimą, kuris toliau mažina įtampą einant grandine. Tai tęsiasi tol, kol paspausite žemės simbolį, tai reiškia nulinį potencialą arba nulinę įtampą.

Dabar kyla klausimas, kaip ši grandinė patikrina aukštą logiką (1) arba žemą logiką (0)?

Na, kai mes prijungiame bet kokią loginę išvestį prie taško tarp dviejų šviesos diodų, tame taške atsiranda įtampos potencialas. Naudojant diodų pagrindus, nes šviesos diodai yra šviesos diodai ir jie laikosi tų pačių principų, diodai leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Štai kodėl prijungus šviesos diodus atvirkščiai, jie neįsijungs.

Dėl šio taško tarp dviejų šviesos diodų atsiranda ši charakteristika. Kai taškas yra logiškai aukštas (1), toje vietoje yra 5 voltų potencialas ir kadangi įtampos potencialas prieš RAUDONĄ šviesos diodą yra mažesnis už potencialą bandymo taške, raudonasis šviesos diodas neįsijungs. Tačiau ŽALIAS šviesos diodas užsidegs. Tai parodys, kad viskas, ką bandote, yra aukščiausios logikos (1).

Ir atvirkščiai, kai bandymo taškas yra žemoje loginėje vietoje (0), bandymo taške bus nulinės įtampos potencialas. Tai leis įsijungti tik raudonam šviesos diodui, rodančiam, kad bet koks bandomas taškas yra žemas.