IC mjerač jaja: 11 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Autor: Gabriel Chiu

Pregled

Ovaj projekt prikazuje osnove digitalne logike, karakteristike NE555 mjerača vremena i pokazuje kako se binarni brojevi broje. Korištene komponente su: NE555 mjerač vremena, 12-bitni brojač valovitosti, dva 2-ulazna NOR ulaza, 4-ulazni I vrata, 2-ulazni I i 2-ulazni ILI ulazni vrata. Logička vrata, NOR, AND i OR dolaze u TTL i CMOS ekvivalentima koji se mogu pronaći u Lee's Electronicu. Ovaj projekt je jednostavan mjerač vremena za jaja s dvije postavke: tvrdo ili meko kuhano i dolazi s funkcijom resetiranja.

Dijelovi i alati

• 1x Breadboard (Lee's Number: 10516)

• 1x 9V baterija (Leejev broj: 8775 ili 16123)

  NAPOMENA: OVO KOLO MOŽE RADITI I KORIŠTENJEM 5V. NEMOJTE PRELAZITI 9 V JER MOŽE OŠTEĆITI IC ČIPOVE

• 1x držač baterije 9V (Leejev broj: 657 ili 6538 ili 653)
• Čvrsta spojna žica (Leejev broj: 2249)
• Kratkospojna žica (Leejev broj: 10318 ili 21805)
• Vodeći testovi aligatora (Leejev broj: 690)
• 3x taktilni prekidači (Leejev broj: 31241 ili 31242)
• 1x mjerač NE555 (Leejev broj: 7307)
• 1x 12-bitni brojač talasa CMOS 4040 (Leejev broj: 7210)
• 1x dvostruki Quad ulaz i vrata CMOS 4082 (Leejev broj: 7230)
• 1x Quad 2 ulaza I vrata CMOS 4081 (Leejev broj: 7229)
• 2x Quad 2-input NOR gate CMOS 4001 ili 74HC02 (Lee's Number: 7188 ili 71692)
• 1x Quad 2-ulazni ILI ulaz 74HC32 (Leejev broj: 71702)
• 3x 1k OHM otpornici ¼ vati (Leejev broj: 9190)
• 2x 150k OHM otpornika, vat (Leejev broj: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondenzator (Leejev broj: 8180)
• 1x 4,7UF kondenzator (Leejev broj: 85)
• 1x 1N4001 dioda (Leejev broj: 796)
• 1x zujalica 3-24V DC kontinuirano (Leejev broj: 4135)

Alati

1x skidači žica (Lee's broj: 10325)

Korak 1: Postavljanje ploče

Postavljanje ploče za ovaj projekt je ključno. Ova postavka osigurava napajanje svih vodilica za napajanje (crvene i plave linije).

1. Morat ćete upotrijebiti kratkospojnu žicu za spajanje dvaju banana terminala na vrhu ploče na samu matičnu ploču. To će vam pomoći pri spajanju baterije ili izvora napajanja.
2. Kao na gornjoj slici 1, postavite crvenu spojnu žicu da biste povezali crvene tračnice zajedno.
3. Crnom žicom spojite plave tračnice. (Koristio sam crnu žicu, ali plava žica je u redu)

VAŽNO!: Uvjerite se da nijedna od crvenih linija NIJE spojena s plavim linijama. Ovo će kratki spoj i IZGORIT ĆE VAM MREŽNU PLOČU, UNIŠTITI ŽICE I BATERIJU.

Uvjerite se da vaša ploča nema napajanje dok je ožičena! OVO MOŽE IZAZOVATI SLUČAJNU ŠTETU VAŠIM KOMPONENTAMA

Prije nego što počnemo, koristit ćemo znatnu količinu IC čipova na našoj ploči, pa ću vam dati mjesta gdje na ploču postaviti komponente za lijep i jednostavan razmak.

Većina IC -ova ima indikator na čipu koji pokazuje gdje se nalazi smjer sprijeda ili prema naprijed. Čip bi trebao imati mali zarez koji pokazuje gdje se nalazi prednja strana čipa, kao što je prikazano na slici 2.

(Ako vas zanima mali LED krug u kutu idite do samog kraja. Pokazat ću vam zašto je tu i kako radi)

Korak 2: Postavljanje mjerača vremena

Taj timer svake sekunde šalje brojač na brojač koji ćemo koristiti u sljedećem koraku. Za sada ćemo se usredotočiti na pravilno postavljanje NE55 mjerača vremena. Koristio sam kalkulator timera NE555 kako bih pronašao vrijednosti otpornika i kondenzatora potrebne za postavljanje razdoblja na 1 sekundu. To će osigurati da se brojač broji po sekundama.

1. Postavite IC čip mjerača vremena NE555 na ploču za kruh tako da prednji zatiči budu na razini broja 5 s lijeve strane oglasne ploče.
2. Spojite pin 8 na liniju crvene pruge
3. Spojite pin 1 na plavu prugu
4. Spojite Pin 7 na liniju Red rail s jednim od 150k OHM otpornika

5. Spojite pin 7 na pin 2 pomoću drugog 150k OHM otpornika i 1N4001 diode

   • Uvjerite se da je linija diode okrenuta prema Pin 2 kao što je prikazano na dijagramu
   • Ne brinite o smjeru prema kojem je otpornik okrenut
6. Spojite pin 6 na pin 2 također pomoću žice ili kratkospojnika
7. Spojite pin 5 na plavu tračnicu pomoću 10nF kondenzatora
8. Spojite pin 2 na plavu tračnicu pomoću kondenzatora od 4.7uF
9. Provjerite je li žica sa strane oznake linije spojena na plavu tračnicu ili je kondenzator u suprotnom smjeru
10. Spojite pin 4 na liniju Red rail pomoću žice za onemogućavanje funkcije resetiranja
11. Konačno, postavite kratkospojnik na Pin 3 za sljedeći korak.

Korak 3: Postavljanje brojača

Ovo je najvažniji dio cijelog sustava ili ćete dobiti više od tvrdo kuhanog jaja!

1. Stavite CMOS 4040 Counter IC čip na ploču za kruh, nakon čipa Timer NE555, tako da su prednji pinovi na razini 10
2. Spojite iglu 16 na crvenu željezničku liniju
3. Spojite pin 8 na plavu prugu
4. Spojite pin 10 na izlaz timera NE555 (pin 3 na NE555) koji ste ostavili u prethodnom koraku
5. Ostavite Pin 11 za funkciju resetiranja

Korak 4: Priprema mozgova sustava

Prvi koraci postavljanja mozga sustava postavljaju pitanje: Koliko dugo želimo da se naša jaja kuhaju?

Sustav ima dvije postavke kuhanja; tvrdo kuhano i meko kuhano. Međutim, najteži dio je što se digitalni sustavi (čak i vaša računala) računaju u binarnim brojevima, dakle brojevi 1 i 0. pa moramo pretvoriti naše normalne decimalne brojeve u binarne brojeve.

VRIJEME ZA NEKE BROJEVE

Pretvaranje decimalnog u binarno poduzima jednostavne korake podjele.

1. Uzmite svoj broj i podijelite ga s 2
2. Sjetite se rezultata i ostatka podjele
3. Ostatak ide na prvi bit
4. Podijelite rezultat sa 2

5. Ponavljajte korake 2 do 4 za svaki uzastopni bit sve dok vaš rezultat ne postane nula.

   NAPOMENA: BINARNI BROJEVI SE ČITAJU OD DESNO NA LIJEVO TAKO BIT #1 JE PRAVI NAJBROJ

Na primjer, za decimalni broj: 720

Pogledajte gornju tablicu

Stoga je rezultirajući binarni broj 0010 1101 0000. Čuvao sam binarni broj u skupinama po 4 za ravnomjeran razmak i usklađivanje s našim 12-bitnim brojačem.

Pronalaženje našeg vremena

Za ovaj projekt odabrao sam 3 minute za meko kuhano, a 6 minuta za tvrdo kuhano. Ta se vremena moraju pretvoriti u sekunde kako bi se uskladile s brzinom našeg NE555 timera i našeg brojača.

U jednoj minuti ima 60 sekundi.

Dakle, 3 minute pretvara se u 180 sekundi, a 6 minuta u 360 sekundi

Zatim ga moramo pretvoriti u binarni.

Koristeći metodu za pretvaranje decimalnog u binarno, dobivamo:

360 sekundi 0001 0110 1000

180 sekundi 0000 1011 0100

Korak 5: Postavljanje CMOS-a s 4 ulaza AND Gate CMOS 4082

Konačno možemo početi postavljati mozak sustava na našu ploču. Prvo, vrata sa 4 ulaza I. Ovim vratima trebaju svi ulazi biti 1 prije nego izlaz sam postane 1. Na primjer, ako smo odabrali 3 minute; bitovi 3, 5, 6 i 8 moraju biti 1 prije nego što vrata AND mogu ispisati 1. To će učiniti da se naš sustav pokreće samo u određeno vrijeme.

1. Postavite CMOS 4082 IC ulaz sa 4 ulaza AND Gate IC na ploču za kruh nakon brojača CMOS 4040 tako da prednji pinovi budu na razini 20
2. Spojite pin 14 na crvenu željezničku liniju
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Spojite pinove 2-5 na kontra pinove kako je prikazano na gornjoj shemi
5. Učinite isto za igle 12-9
6. Igle 6 i 8 neće se koristiti pa ih možete ostaviti na miru

Korak 6: Postavljanje gumba i zasuna

Ovo je glavna kontrola i još jedan ključni dio sustava!

Prvo počnimo s konceptom zasuna. Slika 3 je dijagram kruga kako će izgledati jedan od naših zasuna pomoću naših CMOS 4001 NOR vrata.

Kad je jedan ulaz UKLJUČEN (s obzirom na logičku vrijednost visoku ili 1), sustav će uključiti koji izlaz je UKLJUČEN i zadržati ga UKLJUČENIM. Kad je drugi ulaz UKLJUČEN, sustav će se ponovno prebaciti i zadržati taj novi izlaz.

Sada ga primijenite u naš krug!

Prvi zasun bit će za izlaz 4-ulaznog I upravo smo ga ožičili.

1. Postavite CMOS IC1 4001 NOR Gate IC čip na ploču za kruh nakon CMOS 4082 4-ulaznog I vrata tako da prednji pinovi budu na broju 30
2. Spojite pin 14 na crvenu željezničku liniju
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Spojite Pin 1 na Pin 1 vrata AND
5. Spojite pinove 2 i 4 zajedno
6. Spojite pinove 3 i 5 zajedno
7. Spojite Pin 13 na Pin 13 vrata AND
8. Spojite pinove 12 i 10 zajedno
9. Spojite pinove 11 i 9 zajedno
10. Spojite pinove 6 i 8 zajedno, kasnije ćemo ih koristiti za funkciju resetiranja.

Korak 7: Postavljanje tipki i zasuna Nastav

Slijedi drugi zasun i gumbi!

Ove ćemo staviti na desnu polovicu ploče tako da je lakše pritisnuti gumbe i držati potrebe za krugom i razmaknute. Gumbi također koriste zasun za postavljanje i poništavanje odabranih postavki.

1. Spustite gumbe (taktilne prekidače) na ploču

2. Povežite gumbe kao na gornjoj shemi

   Otpornici koji se koriste su 1k OHM otpornici

3. Spojite CMOS 4001 kao i prije za prvi zasun, ali umjesto toga povezujemo gumbe na ulaze CMOS -a 4001

   Slika 4 koristi ekvivalent 74HC02 NOR

SAD ĆEMO KONAČNO KORISTITI TAJ DUGMET ZA PONAŠTAVANJE I PONOVNO POSTAVITI ZA UPOTREBU!

1. Spojite gumb za resetiranje na druga mjesta za resetiranje u sustavu

   • Lokacije potražite na slikama u prethodnim koracima
   • Morat ćete koristiti više kratkospojnih žica za povezivanje svih pinova
2. Izlazi gumba na tvrdo i meko kuhano iz zasuna koristit će se u sljedećem koraku

Korak 8: Postavljanje CMOS 4081 2 ulaza i vrata

Ovaj dio obrađuje potvrdu postavke koju smo odabrali. Izlaz će biti uključen samo ako su oba ulaza ispravna. To će omogućiti da samo jedna od postavki aktivira alarm na kraju.

1. Postavite CMOS 4081 AND Gate IC čip na ploču za kruh nakon našeg prvog čipa sa zasunom tako da prednji pinovi budu na razini broja 40 s desne i lijeve strane ploče
2. Spojite pin 14 na crvenu željezničku liniju
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Spojite izlaze dva zasuna na ulaze vrata I (pogledajte korak 6: Postavljanje tipki i zasuna)
5. Učinite to i za postavke tvrdo i kuhano.

Korak 9: Dovršavanje sustava

Posljednji detalji sustava. ILI vrata omogućuju da bilo koji ulaz uključi izlaz.

1. Stavite ICH čip 74HC32 ILI Vrata na krušnu ploču, nakon CMOS 4081 2 ulaza AND Vrata, tako da prednji pinovi budu na razini broja 50 s desne i lijeve strane ploče
2. Spojite pin 14 na crvenu željezničku liniju
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Uzmite dva izlaza iz koraka 7 i spojite ih na ulaze čipa 74HC32 (pinovi 1 i 2)
5. Spojite izlaz (PIN 3) na crvenu žicu zujalice
6. Crnu žicu zujalice spojite na plavu prugu

Gotovi ste

Priključite bateriju u držač baterije i stavite crvenu žicu na terminal za crvenu bananu na ploči za napajanje, a crnu žicu na priključak za crnu bananu na ploči za napajanje kako biste je uključili. Za rad mjerača vremena, najprije pritisnite reset, a zatim odaberite svoju opciju svaki put kada želite započeti novo vrijeme jer je mjerač vremena NE555 stalno u funkciji i nastavit će brojati sustav ako prvo ne pritisnete gumb za poništavanje

Buduća poboljšanja

Ovaj krug nije 100% savršen krug. Postoje stvari koje bih želio poboljšati:

1. Pobrinite se da mjerač vremena i brojač NE555 počnu brojati tek nakon što ste napravili izbor
2. Neka se sustav resetira nakon svakog dovršenog alarma
3. Uvjerite se da se može odabrati samo jedna opcija odjednom, trenutno se mogu odabrati obje opcije
4. Očistite krug kako biste lakše pratili i razumjeli tok
5. Neka dio ili sustav pokaže koji je odabir odabran i trenutno vrijeme mjerača vremena

Korak 10: Video zapis operacije

Zamijenio sam zujalicu malim ispitnim krugom. LED dioda će se promijeniti iz crvene u zelenu kada uspješno aktivira alarm.

Korak 11: BONUS krug ispitne točke

Dakle … zaista ste znatiželjni u vezi ovog malog dijela komponenti.

Gornje slike prikazuju kako to izgleda na ploči i shematski dijagram kruga. Taj se krug naziva krug logičkog ispitivanja. Time se može provjeriti jesu li izlazi IC ili digitalnih izlaza visoki (1) ili niski (0).

Ovaj krug koristi temeljni koncept dioda i električne struje. Električna energija teče od velikog potencijala do manjeg potencijala poput rijeke, ali možda se pitate, kako se potencijal mijenja? Potencijal kruga opada nakon svake komponente. Dakle, na jednom kraju otpornika, na primjer, imat će veći potencijal nego na drugoj strani. Ovaj pad naziva se pad napona i uzrokovan je karakteristikama otpornika, a nalazi se kroz Ohmov zakon.

Ohmov zakon: Napon = struja x otpor

Diode također imaju pad napona na sebi koji dodatno smanjuje napon dok idete uz krug. Ovo se nastavlja sve dok ne pritisnete simbol zemlje, to predstavlja nulti potencijal ili nulti napon.

Sada se postavlja pitanje kako ovo kolo provjerava logičku vrijednost visoku (1) ili logičku nisku (0)?

Pa, kad bilo koji logički izlaz spojimo na točku između dvije LED diode, u toj točki dolazi do naponskog potencijala. Koristeći osnove dioda jer su LED diode koje emitiraju svjetlost i slijede iste principe, diode dopuštaju protok struje samo u jednom smjeru. Zato se kada uključite LED diode unatrag neće uključiti.

Učinak ove točke između dvije LED diode uzrokuje pojavu ove karakteristike. Kad je točka logički visoka (1), na toj se točki postavlja potencijal od 5 V, a budući da je potencijal napona prije CRVENE LED niži od potencijala u ispitnoj točki, CRVENA LED dioda se neće uključiti. Međutim, ZELENA LED dioda će se upaliti. To će pokazati da je sve što testirate na logičkoj razini (1).

I obrnuto, kada je ispitna točka na logički niskom (0), na ispitnoj točki će postojati nulti naponski potencijal. To će omogućiti samo uključivanje CRVENE LED diode, pokazujući da je bilo koja točka koju pokušavate testirati na logički niskom nivou.