IC tojás időzítő: 11 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Készítette: Gabriel Chiu

Áttekintés

Ez a projekt bemutatja a digitális logika alapjait, az NE555 időzítő jellemzőit, és bemutatja a bináris számok számlálását. A felhasznált komponensek a következők: NE555 időzítő, 12 bites hullámosság-számláló, két 2-bemeneti NOR-kapu, 4-bemeneti ÉS kapu, 2-bemenetes ÉS kapu és 2-bemenetű VAGY-kapu. A logikai kapuk, a NOR, AND és az OR TTL és CMOS egyenértékűek, amelyek Lee Lee elektronikai oldalán találhatók. Ez a projekt egy egyszerű tojás időzítő, két beállítással: kemény vagy lágy főzéssel, és visszaállítási funkcióval rendelkezik.

Alkatrészek és eszközök

• 1x Breadboard (Lee száma: 10516)

• 1x 9V -os akkumulátor (Lee száma: 8775 vagy 16123)

  MEGJEGYZÉS: EZ AZ ÁRAMKÖR 5 V TÁPÉRZÉKEN IS MŰKÖDIK. Ne lépje túl a 9 V -ot, MERT KÁROSÍTHATJA AZ IC -CSIPEKET

• 1x 9V elemtartó (Lee száma: 657 vagy 6538 vagy 653)
• Szilárd bekötőhuzal (Lee száma: 2249)
• Jumper vezeték (Lee száma: 10318 vagy 21805)
• Alligátor tesztvezetők (Lee száma: 690)
• 3x tapintható kapcsoló (Lee száma: 31241 vagy 31242)
• 1x NE555 időzítő (Lee száma: 7307)
• 1x 12 bites hullámosságszámláló CMOS 4040 (Lee száma: 7210)
• 1x Dual Quad bemenet ÉS kapu CMOS 4082 (Lee száma: 7230)
• 1x négy négy bemenetű ÉS kapu CMOS 4081 (Lee száma: 7229)
• 2x Quad 2 bemenetű NOR kapu CMOS 4001 vagy 74HC02 (Lee száma: 7188 vagy 71692)
• 1x négybemenetes VAGY 74HC32 kapu (Lee száma: 71702)
• 3x 1k OHM ellenállás ¼ watt (Lee száma: 9190)
• 2x 150k OHM ellenállás ¼ watt (Lee száma: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondenzátor (Lee száma: 8180)
• 1x 4,7UF kondenzátor (Lee száma: 85)
• 1x 1N4001 dióda (Lee száma: 796)
• 1x 3–24 V-os zümmögő folyamatos (Lee száma: 4135)

Eszközök

1x huzalcsupaszító (Lee száma: 10325)

1. lépés: A tábla beállítása

A tábla beállítása ehhez a projekthez kulcsfontosságú. Ez a beállítás annak biztosítására szolgál, hogy az összes támaszték (piros és kék vonal) tápfeszültséget kapjon.

1. A tábla tetején lévő két banáncsatlakozót néhány jumper vezetékkel kell csatlakoztatnia a kenyérlaphoz. Ez segít az akkumulátor vagy az áramforrás csatlakoztatásában.
2. A fenti 1. ábrához hasonlóan helyezzen el piros bekötőhuzalt a piros sínvonalak összekapcsolásához.
3. Fekete vezetékkel csatlakoztassa össze a kék sínvonalakat. (Fekete vezetéket használtam, de a kék drót jó)

FONTOS !: Győződjön meg arról, hogy a piros vonalak egyike NEM kapcsolódik a kék vonalhoz. Ez rövidre zárja az áramkört, és FELFOGJA A KÉSZLETTÁRÁT, SEMMILYEN ELSEMMISÍTI A VEZETÉKET ÉS AZ AKKUMULÁTOROT.

Ügyeljen arra, hogy a tábla ne legyen bekapcsolva a bekötés során! EZ VÉLETLEN KÁROLÁSOT OKOZHAT AZ ALKATRÉSZEKEN

Mielőtt elkezdenénk, jelentős mennyiségű IC -chipet fogunk használni a kenyértáblán, ezért megadom azokat a helyeket, ahol a kenyértáblán elhelyezhetjük az alkatrészeket a szép és könnyű távolság érdekében.

A legtöbb IC -n van egy jelző a chipen, amely megmutatja, hol található az elülső vagy az előre irány. A chipnek egy kis bemetszéssel kell rendelkeznie, hogy jelezze, hol van a chip eleje, amint az a 2. ábrán látható.

(Ha kíváncsi a sarokban lévő kis LED áramkörre, menjen a végére. Megmutatom, miért van ott és hogyan működik)

2. lépés: Az időzítő beállítása

Ez az időzítő másodpercenként impulzust küld a számlálónak, amelyet a következő lépésben használunk. Egyelőre az NE55 időzítő helyes beállítására összpontosítunk. Egy NE555 időzítő kalkulátorral megkerestem az ellenállás és a kondenzátor értékeit, amelyek szükségesek az időtartam 1 másodpercre állításához. Ez biztosítja, hogy a számláló másodpercekkel számoljon.

1. Helyezze az NE555 időzítő IC chipet a kenyértáblára úgy, hogy az elülső csapok az 5 -ös szinten legyenek a kenyértábla bal oldalán
2. Csatlakoztassa a 8 -as csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa az 1. tűt a kék sínvonalhoz
4. Csatlakoztassa a 7 -es csapot a piros sínvonalhoz az 150 k OHM ellenállás egyikével

5. Csatlakoztassa a 7. tűt a 2. tűhöz a másik 150 k OHM ellenállás és az 1N4001 dióda segítségével

   • Győződjön meg arról, hogy a dióda vonala a 2. tű felé néz, az ábrán látható módon
   • Ne aggódjon az ellenállás irányába
6. Csatlakoztassa a 6 -os tüskét a 2 -es tűhöz is drót vagy jumper segítségével
7. Csatlakoztassa az 5. tűt a kék sínvonalhoz a 10nF kondenzátor segítségével
8. Csatlakoztassa a 2. tűt a kék sínvonalhoz a 4.7uF kondenzátor segítségével
9. Győződjön meg arról, hogy a vonaljelzés oldalán lévő vezeték csatlakozik a kék sínhez, különben a kondenzátor visszafelé van
10. Csatlakoztassa a 4 -es tűt a piros sínvonalhoz egy vezetékkel a visszaállítási funkció letiltásához
11. Végül tegyen egy jumpert a 3 -as csaphoz a következő lépéshez.

3. lépés: A számláló beállítása

Ez a legfontosabb része az egész rendszernek, különben többet kap, mint egy kemény tojás!

1. Helyezze a CMOS 4040 Counter IC chipet a kenyértáblára, az NE555 Timer chip után, így az elülső csapok a 10 -es szinten vannak
2. Csatlakoztassa a 16 -os csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa a 8 -as csapot a kék sínvonalhoz
4. Csatlakoztassa a 10 -es csapot az NE555 időzítő kimenetéhez (3 -as érintkező az NE555 -en), amelyet az előző lépésben hagyott
5. Hagyja a 11. tűt a visszaállítási funkcióhoz

4. lépés: A rendszer agyának előkészítése

A rendszer agyának felállításának első lépései azt a kérdést teszik fel: Meddig akarjuk főni a tojásainkat?

A rendszer két főzési beállítással rendelkezik; keményre főzött, és lágyan főtt. A legnehezebb azonban az, hogy a digitális rendszerek (még a számítógépek is) bináris számokban számítanak, tehát 1 -es és 0 -s. így a normál tizedes számokat bináris számokká kell alakítanunk.

IDŐ NÉHÁNY SZÁMKERESÉSRE

A tizedes szám binárisra konvertálása egyszerű osztási lépéseket tartalmaz.

1. Fogja meg a számát, és ossza el 2 -vel
2. Ne feledje az eredményt és a felosztás maradékát
3. A maradék az első bitre megy
4. Ossza el az eredményt 2 -vel

5. Ismételje meg a 2-4 lépéseket minden egyes szekvenciális bitnél, amíg az eredmény nulla lesz.

   MEGJEGYZÉS: A BINÁRIS SZÁMOK JOBBRÓL BALRA OLVASHATÓK, AZ 1. BIT A LEGJOBB LEGSZÁM

Példa tizedes számra: 720

Lásd a fenti táblázatot

Ezért a kapott bináris szám 0010 1101 0000. A bináris számot 4-es csoportokban tartottam, hogy egyenletes távolság legyen, és megfeleljen a 12 bites számlálónknak.

Megtalálni az időnket

Ehhez a projekthez 3 percet választottam lágy, és 6 percet keményre főzve. Ezeket az időket másodpercre kell konvertálni, hogy megfeleljenek az NE555 időzítőnk és a számlálónk sebességének.

60 perc van 1 perc alatt.

Tehát 3 perc 180 másodpercre, 6 perc 360 másodpercre változik

Ezután binárisra kell alakítanunk.

A decimális binárisra konvertálás módszerével a következőket kapjuk:

360 másodperc 0001 0110 1000

180 másodperc 0000 1011 0100

5. lépés: A 4 bemenetű AND Gate CMOS 4082 beállítása

Végre elkezdhetjük beállítani a rendszer agyát a kenyértáblán. Először is, a 4 bemenetű ÉS kapu. Ennek a kapunak minden bemenetnek 1 -nek kell lennie, mielőtt a kimenet önmagává válik. Például, ha 3 percet választottunk; A 3 -as, 5 -ös, 6 -os és 8 -as bitnek 1 -nek kell lenniük, mielőtt az ÉS kapu 1 -et adhat ki. Ezáltal rendszerünk csak meghatározott időpontokban aktiválódik.

1. Helyezze a CMOS 4082 4 bemenetű AND Gate IC chipet a kenyértáblára a CMOS 4040 számláló után úgy, hogy az elülső csapok a 20-as szinten legyenek
2. Csatlakoztassa a 14 -es csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa a 7 -es csapot a kék sínvonalhoz
4. Csatlakoztassa a 2-5-ös csapokat a számlálócsapokhoz a fenti ábra szerint
5. Tegye ugyanezt a 12-9
6. A 6 -os és 8 -as csapok nem használhatók, így békén hagyhatja őket

6. lépés: A nyomógombok és reteszek beállítása

Ez a fő vezérlés és a rendszer másik fontos része!

Először is kezdjük a reteszek fogalmával. A 3. ábra kapcsolási rajza annak, hogyan fog kinézni az egyik reteszünk a CMOS 4001 NOR kapuink használatával.

Ha egy bemenet be van kapcsolva (ha a logika magas vagy 1), akkor a rendszer bekapcsolja, hogy melyik kimenet van bekapcsolva. Ha a másik bemenet be van kapcsolva, a rendszer újra kapcsol, és bekapcsolva tartja az új kimenetet.

Most alkalmazzuk az áramkörünkbe!

Az első retesz a 4 bemenet kimenetére lesz, ÉS most csatlakoztattuk.

1. Helyezze a CMOS 4001 NOR Gate IC chipet a kenyértáblára a CMOS 4082 4 bemenetű ÉS kapu után úgy, hogy az elülső csapok a 30-as számnál legyenek
2. Csatlakoztassa a 14 -es csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa a 7 -es csapot a kék sínvonalhoz
4. Csatlakoztassa az 1. tűt az ÉS kapu 1. tűjéhez
5. Csatlakoztassa a 2 -es és 4 -es csapokat
6. Csatlakoztassa a 3 -as és 5 -ös csapokat
7. Csatlakoztassa a 13 -as csapot az ÉS kapu 13 -as csapjához
8. Csatlakoztassa a 12 -es és 10 -es csapokat
9. Csatlakoztassa a 11 -es és a 9 -es csapokat
10. Csatlakoztassa a 6 -os és a 8 -as csapokat, később használjuk őket a visszaállítási funkcióhoz.

7. lépés: A nyomógombok és reteszek beállítása Folyt

A következő a második retesz és a gombok!

Ezeket a tábla jobb felére fogjuk helyezni, így könnyebb megnyomni a gombokat, és meg kell őrizni az áramköri igényünket és el kell különíteni egymástól. A gombok a retesz segítségével is beállítják és visszaállítják a kiválasztott beállítást.

1. Tegye le a gombjait (tapintható kapcsolók) a táblára

2. Csatlakoztassa a gombokat a fenti ábra szerint

   Az ellenállások az 1k OHM ellenállások

3. Csatlakoztassa a CMOS 4001 -et, mint korábban az első reteszhez, de ehelyett a gombokat a CMOS 4001 bemenetéhez csatlakoztatjuk

   A 4. ábra a 74HC02 NOR megfelelőjét használja

MOST VÉGRE HASZNÁLJUK A NULLÁZÓ GOMBOT ÉS HASZNÁLJUK BE A BEMENETET!

1. Csatlakoztassa a reset gombot a rendszer többi visszaállítási helyéhez

   • A helyszíneket lásd az előző lépések képein
   • Az összes csap összekapcsolásához több jumper vezetéket kell használnia
2. A reteszből származó kemény és főtt gombos kimeneteket a következő lépésben kell használni

8. lépés: A CMOS 4081 2 bemenetű ÉS kapu beállítása

Ez a rész kezeli a kiválasztott beállítás megerősítését. A kimenet csak akkor kapcsol be, ha mindkét bemenet helyes. Ez lehetővé teszi, hogy csak az egyik beállítás aktiválja a riasztást a végén.

1. Helyezze a CMOS 4081 AND Gate IC chipet a kenyértáblára az első reteszelő chipünk után úgy, hogy az elülső csapok a 40 -es számú szinten legyenek a kenyértábla jobb és bal oldalán
2. Csatlakoztassa a 14 -es csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa a 7 -es csapot a kék sínvonalhoz
4. Csatlakoztassa a két retesz kimenetét az ÉS kapuk bemenetéhez (lásd 6. lépés: A nyomógombok és reteszek beállítása)
5. Tegye ezt kemény és főtt ételeknél is.

9. lépés: A rendszer befejezése

Az utolsó simítások a rendszerben. A VAGY kapu lehetővé teszi, hogy bármelyik bemenet bekapcsolja a kimenetet.

1. Helyezze a 74HC32 OR Gate IC chipet a kenyértáblára, a CMOS 4081 2 bemenetű ÉS kapu után, így az elülső csapok az 50-es számú szinten vannak a kenyérlap jobb és bal oldalán.
2. Csatlakoztassa a 14 -es csapot a piros sínvonalhoz
3. Csatlakoztassa a 7 -es csapot a kék sínvonalhoz
4. Vegye ki a 7. lépés két kimenetét, és csatlakoztassa őket a 74HC32 chip bemenetéhez (1. és 2. érintkező)
5. Csatlakoztassa a kimenetet (PIN 3) a zümmögő piros vezetékéhez
6. Csatlakoztassa a zümmögő fekete vezetékét a kék sínvonalhoz

Végeztél

Csatlakoztassa az akkumulátort az elemtartóhoz, és helyezze be a piros vezetéket a kenyértábla piros banáncsatlakozójába, a fekete vezetéket pedig a kenyértábla fekete banáncsatlakozójába. Az időzítő működéséhez először nyomja meg a reset gombot, majd válassza ki az opciót minden alkalommal, amikor új időpontot szeretne kezdeni, mert az NE555 időzítő folyamatosan működik, és folyamatosan számolja a rendszert, ha nem nyomja meg először a reset gombot

Jövőbeli fejlesztések

Ez az áramkör nem 100% -ban tökéletes áramkör. Vannak dolgok, amelyeken szeretnék javítani:

1. Győződjön meg arról, hogy az NE555 időzítő és számláló csak a választás után kezdi el a számlálást
2. Minden befejezett riasztás után állítsa alaphelyzetbe a rendszert
3. Győződjön meg arról, hogy egyszerre csak egy lehetőség választható, jelenleg mindkét lehetőség választható
4. Tisztítsa meg az áramkört, hogy az áramlás könnyebben követhető és érthető legyen
5. Rendeljen egy alkatrészt vagy rendszert, amely megmutatja, hogy melyik választást választotta, és az időzítő aktuális idejét

10. lépés: Videó a működésről

A csengőt kicseréltem a kis tesztáramkörre. A LED vörösről zöldre vált, ha sikeresen bekapcsolja a riasztást.

11. lépés: BONUS a tesztpont áramkör

Szóval… valóban kíváncsi vagy erre a kis alkatrészre.

A fenti képek azt mutatják, hogy néz ki a táblán, és az áramkör sematikus diagramját. Ezt az áramkört logikai tesztkörnek nevezik. Ezzel ellenőrizhető, hogy az IC vagy a digitális kimenetek kimenete magas (1) vagy alacsony (0).

Ez az áramkör a diódák és az elektromos áram alapfogalmát használja. Az áram a nagy potenciálról az alacsonyabbra áramlik, mint egy folyó, de lehet, hogy azt kérdezi, hogyan változik a potenciál? Az áramkör potenciálja minden alkatrész után csökken. Így például az ellenállás egyik végén nagyobb lesz a potenciál, mint a másik oldalon. Ezt az esést feszültségcsökkenésnek nevezik, és az ellenállás jellemzői okozzák, és az Ohm törvénye alapján található meg.

Ohm törvénye: Feszültség = áram x ellenállás

A diódák feszültségcsökkenéssel is rendelkeznek, ami tovább csökkenti a feszültséget az áramkör mentén. Ez addig tart, amíg el nem éri a föld szimbólumot, ami nulla potenciált vagy nulla feszültséget jelent.

Most a kérdés, hogy ez az áramkör hogyan teszteli a logikai magas (1) vagy a logikai alacsony (0) értékeket?

Nos, amikor bármilyen logikai kimenetet csatlakoztatunk a két LED közötti ponthoz, akkor feszültségpotenciált hoz létre. A diódák alapjait felhasználva, mivel a LED -ek fénykibocsátó diódák, és ugyanazokat az elveket követik, a diódák csak az egyik irányba engedik az áramot. Ezért a LED -ek fordított bekötésekor nem kapcsolnak be.

Ennek a pontnak a hatása a két LED között okozza ezt a jellemzőt. Ha a pont logikailag magas (1), akkor egy 5 voltos potenciált helyeznek el arra a pontra, és mivel a PIROS LED előtti feszültségpotenciál alacsonyabb, mint a vizsgálati pont potenciálja, a PIROS LED nem fog bekapcsolni. A ZÖLD LED azonban kigyullad. Ez megmutatja, hogy bármit is tesztel, a logika magas (1).

És fordítva, amikor a tesztpont logikailag alacsony (0), akkor a tesztpontban nulla feszültségpotenciál lesz. Ez csak akkor engedélyezi a PIROS LED bekapcsolását, jelezve, hogy a tesztelni kívánt pont logikai szinten van.