IC časovnik za jajca: 11 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Ustvaril: Gabriel Chiu

Pregled

Ta projekt prikazuje osnove digitalne logike, značilnosti časovnika NE555 in prikazuje, kako se štejejo binarna števila. Uporabljene komponente so: časovnik NE555, 12-bitni števec valov, dva 2-vhodna vrata NOR, 4-vhodna vrata AND, 2-vhodna vrata IN in 2-vhodna vrata OR. Logična vrata, NOR, AND in OR so v ekvivalentih TTL in CMOS, ki jih najdete v Lee's Electronic. Ta projekt je preprost časovnik za jajca z dvema nastavitvama: trdo ali mehko kuhano in ima funkcijo ponastavitve.

Deli in orodja

• 1x Okvir (Leejeva številka: 10516)

• 1x 9V baterija (Leejeva številka: 8775 ali 16123)

  OPOMBA: TO VEZE LAHKO DELUJE Z UPORABO 5V MOČI. Ne prekoračite 9V, ker lahko poškoduje IC čipe

• 1x držalo za baterijo 9V (Leejeva številka: 657 ali 6538 ali 653)
• Trdna priključna žica (Leejeva številka: 2249)
• Mostična žica (Leejeva številka: 10318 ali 21805)
• Alligator Test Lead (Leejeva številka: 690)
• 3x taktilna stikala (Leejeva številka: 31241 ali 31242)
• 1x časovnik NE555 (Leejeva številka: 7307)
• 1x 12-bitni števec valov CMOS 4040 (Leejeva številka: 7210)
• 1x dvojni štirikratni vhod IN vrata CMOS 4082 (Leejeva številka: 7230)
• 1x Quad 2-vhodni IN vrata CMOS 4081 (Leejeva številka: 7229)
• 2x Quad 2-vhodna vrata NOR CMOS 4001 ali 74HC02 (Leejeva številka: 7188 ali 71692)
• 1x Quad 2-vhodni ALI vrata 74HC32 (Leejeva številka: 71702)
• 3x 1k OHM upori, vat (Leejeva številka: 9190)
• 2x 150k OHM upori, vat (Leejeva številka: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondenzator (Leejeva številka: 8180)
• 1x 4,7 UF kondenzator (Leejeva številka: 85)
• 1x 1N4001 dioda (Leejeva številka: 796)
• 1x zvočni signal 3-24V DC neprekinjeno (Leejeva številka: 4135)

Orodja

1x odstranjevalci žice (Leejeva številka: 10325)

1. korak: Nastavitev deske

Ključna je postavitev deske za ta projekt. Ta nastavitev je namenjena zagotavljanju, da so vse napajalne tirnice (rdeče in modre črte) napajane.

1. Za povezavo dveh terminalov banan na vrhu plošče s samo ploščo boste morali uporabiti nekaj mostične žice. To vam bo pomagalo pri priključitvi baterije ali vira napajanja.
2. Tako kot na sliki 1 zgoraj, postavite rdečo priključno žico, da povežete rdeče tirnice skupaj.
3. S črno žico združite modre železniške proge. (Uporabil sem črno žico, vendar je modra žica v redu)

POMEMBNO !: Prepričajte se, da nobena od rdečih črt NI povezana z modrimi črtami. To bo povzročilo kratek stik in IZGORILO VAŠO MREŽNICO IN UNIŠČILO ŽICE IN BATERIJO.

Zagotovite, da vaša plošča med ožičenjem nima napajanja! TO LAHKO POVZROČI NEZGODNO ŠKODO VAŠIM KOMPONENTAMA

Preden začnemo, bomo na naši plošči uporabili precejšnjo količino čipov IC, zato bom dal na zemljevid, kamor na ploščo postaviti komponente za lep in enostaven razmik.

Večina IC -jev ima na čipu indikator, ki prikazuje, kje se nahaja smer spredaj ali naprej. Čip mora imeti malo zareze, ki označuje, kje je sprednji del čipa, kot je prikazano na sliki 2.

(Če vas zanima majhno LED vezje v kotu, pojdite do konca. Pokazal vam bom, zakaj je tam in kako deluje)

2. korak: Nastavitev časovnika

Ta časovnik vsako sekundo pošlje impulz na števec, ki ga bomo uporabili v naslednjem koraku. Za zdaj se bomo osredotočili na pravilno nastavitev časovnika NE55. S kalkulatorjem časovnika NE555 sem poiskal vrednosti upora in kondenzatorja, potrebne za nastavitev obdobja na 1 sekundo. Tako boste zagotovili, da se števec šteje v sekundah.

1. IC -čip časovnika NE555 postavite na ploščo za kruh, tako da so sprednji zatiči na ravni številke 5 na levi strani plošče
2. Pin 8 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 1 priključite na modro železniško progo
4. Pin 7 povežite z rdečo tirnico z enim od 150k OHM uporov

5. Priključite pin 7 na pin 2 z drugim 150k OHM uporom in 1N4001 diodo

   • Prepričajte se, da je linija diode obrnjena proti Pin 2, kot je prikazano na diagramu
   • Ne skrbite za smer, proti kateri gleda upor
6. Z žico ali mostičkom priključite tudi pin 6 na pin 2
7. S kondenzatorjem 10nF priključite pin 5 na modro tirnico
8. Pin 2 priključite na modro tirnico s kondenzatorjem 4,7uF
9. Prepričajte se, da je žica na strani oznake črte povezana z modro tirnico, sicer je kondenzator obrnjen nazaj
10. Pin 4 povežite z rdečo tirnico z žico, da onemogočite funkcijo ponastavitve
11. Na koncu namestite mostiček na Pin 3 za naslednji korak.

3. korak: Nastavitev števca

To je najpomembnejši del celotnega sistema, sicer boste dobili več kot le trdo kuhano jajce!

1. IC -čip Counter IC CMOS 4040 postavite na ploščo za kruh, za čipom časovnika NE555, tako da so sprednji zatiči na ravni 10
2. Pin 16 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 8 priključite na modro železniško progo
4. Priključite pin 10 na izhod časovnika NE555 (pin 3 na NE555), ki ste ga pustili v prejšnjem koraku
5. Pustite Pin 11 za funkcijo ponastavitve

4. korak: Priprava možganov sistema

Prvi koraki pri vzpostavljanju možganov sistema postavljajo vprašanje: Kako dolgo želimo, da se jajca kuhajo?

Sistem ima dve nastavitvi kuhanja; trdo kuhano in mehko kuhano. Trdi del pa je, da digitalni sistemi (tudi vaši računalniki) štejejo v binarnih številkah, torej številke 1 in 0. zato moramo naša običajna decimalna števila pretvoriti v binarna števila.

ČAS ZA NEKO ŠTEVILO ŠTEVIL

Pretvorba decimalnega v binarno je preprosta.

1. Vzemite svojo številko in jo delite z 2
2. Zapomnite si rezultat in preostanek delitve
3. Preostanek gre na prvi bit
4. Rezultat razdelite na 2

5. Ponovite korake 2 do 4 za vsak zaporedni bit, dokler rezultat ne postane nič.

   OPOMBA: BINARNE ŠTEVILKE SE BREJO OD DESNE DO LEVE, TAKO JE BIT #1 PRAVA NAJBOLJŠA ŠTEVILKA

Na primer za decimalno število: 720

Glejte zgornjo tabelo

Zato je nastalo binarno število 0010 1101 0000. Binarno število sem hranil v skupinah po 4 za enakomeren razmik in ujemanje z našim 12-bitnim števcem.

Iskanje našega časa

Za ta projekt sem izbral 3 minute za mehko kuhano in 6 minut za trdo kuhano. Te čase je treba pretvoriti v sekunde, da se ujemajo s hitrostjo časovnika NE555 in števca.

V 1 minuti je 60 sekund.

Tako se 3 minute spremenijo v 180 sekund, 6 minut pa v 360 sekund

Nato ga moramo pretvoriti v binarno.

Z metodo pretvorbe decimalnega v binarno dobimo:

360 sekund 0001 0110 1000

180 sekund 0000 1011 0100

5. korak: Nastavitev 4-vhodnega in prehodnega CMOS 4082

Končno lahko začnemo nastavljati možgane sistema na naši plošči. Najprej vrata s 4 vhodi IN. Za ta vrata morajo biti vsi vhodi 1, preden izhod sam postane 1. Na primer, če smo izbrali 3 minute; biti 3, 5, 6 in 8 morajo biti 1, preden vrata AND lahko oddajo 1. Tako bo naš sistem sprožil le ob določenih urah.

1. Čip CMOS 4082 s 4 vhodi IN vrata Gate postavite na ploščo za kruh za števcem CMOS 4040, tako da bodo sprednji zatiči na ravni 20
2. Pin 14 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 7 priključite na modro železniško progo
4. Pinove 2-5 povežite s številskimi zatiči, kot prikazuje zgornji diagram
5. Enako storite za nožice 12-9
6. Zatiča 6 in 8 ne bosta uporabljena, zato ju lahko pustite pri miru

6. korak: Nastavitev potisnih gumbov in zapahov

To je glavni nadzor in še en ključni del sistema!

Najprej začnimo s konceptom zapahov. Slika 3 je diagram vezja, kako bo videti eden od naših zapahov z uporabo vrat CMOS 4001 NOR.

Ko je en vhod VKLJUČEN (glede na visoko logično vrednost ali 1), bo sistem preklopil, kateri izhod je VKLOPLJEN, in ga obdržal. Ko je drugi vhod VKLOPLJEN, se bo sistem znova preklopil in ohranil nov izhod.

Zdaj pa ga uporabite v našem vezju!

Prvi zapah bo za izhod 4-vhoda IN pravkar smo ga povezali.

1. IC-čip CMOS 4001 NOR Gate postavite na ploščo za kruh za CMOS 4082 4-vhodnim IN vratcem, tako da so sprednji zatiči na številki 30
2. Pin 14 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 7 priključite na modro železniško progo
4. Priključite pin 1 na pin 1 vrat AND
5. Pina 2 in 4 povežite skupaj
6. Pina 3 in 5 povežite skupaj
7. Priključite pin 13 na pin 13 vrat AND
8. Povežite nožice 12 in 10 skupaj
9. Povežite nožici 11 in 9 skupaj
10. Povežite nožici 6 in 8 skupaj, kasneje ju bomo uporabili za ponastavitev.

7. korak: Nastavitev potisnih gumbov in zapahov Nadaljevanje

Sledi drugi zapah in gumbi!

Te bomo položili na desno polovico plošče, da bo lažje pritisniti gumbe in ohraniti potrebo po vezju in razmakniti. Gumbi uporabljajo tudi zapah za nastavitev in ponastavitev izbrane nastavitve.

1. Svoje gumbe (taktilna stikala) odložite na ploščo

2. Povežite gumbe, kot je prikazano zgoraj

   Uporabljeni upori so 1k OHM upori

3. Priključite CMOS 4001, kot smo to storili prej za prvi zapah, namesto tega povezujemo gumbe z vhodi CMOS 4001

   Slika 4 uporablja ekvivalent 74HC02 NOR

ZDAJ KONČNO BOMO UPORABILI TA GUMB ZA PONASTAVITEV IN PONASTAVLJAMO V UPORABI!

1. Gumb za ponastavitev priključite na druga mesta za ponastavitev v sistemu

   • Za lokacije si oglejte slike v prejšnjih korakih
   • Za povezavo vseh zatičev boste morali uporabiti več mostičnih žic
2. V naslednjem koraku bodo uporabljeni izhodi gumbov iz trdo kuhanega in mehko kuhanega zapaha

Korak 8: Nastavitev CMOS 4081 2-Input AND Gate

Ta del obravnava potrditev nastavitve, ki smo jo izbrali. Izhod bo vklopljen le, če sta oba vhoda pravilna. To bo omogočilo samo eno od nastavitev, da aktivira alarm na koncu.

1. Čip CMOS 4081 AND Gate IC postavite na ploščo za kruh za prvim čipom za zapah, tako da so sprednji zatiči na ravni 40 na desni in levi strani plošče
2. Pin 14 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 7 priključite na modro železniško progo
4. Izhode obeh ključavnic priključite na vhode vrat IN (Glejte 6. korak: Nastavitev potisnih gumbov in zapahov)
5. To naredite za nastavitve trdo kuhanega in mehko kuhanega.

9. korak: Dokončanje sistema

Zadnji del sistema. Vrata OR omogočajo, da vhod vklopi izhod.

1. IC čip 74HC32 OR Gate IC namestite na ploščo za kruh, za CMOS 4081 2-input AND Gate, tako da so sprednji zatiči na ravni 50 na desni in levi strani plošče
2. Pin 14 povežite z rdečo železniško progo
3. Pin 7 priključite na modro železniško progo
4. Vzemite dva izhoda iz koraka 7 in ju povežite z vhodi čipa 74HC32 (nožici 1 in 2)
5. Priključite izhod (PIN 3) na rdečo žico zvonca
6. Črno žico brenčalnika povežite z modro železniško progo

Končali ste

Priključite baterijo na držalo za baterijo in priklopite rdečo žico na priključek rdeče banane na plošči, črno žico pa na priključek črne banane na plošči. Za delovanje časovnika najprej pritisnite ponastavitev in nato izberite svojo možnost vsakič, ko želite zagnati nov čas, ker časovnik NE555 nenehno deluje in bo ohranil štetje sistema, če najprej ne pritisnete gumba za ponastavitev

Prihodnje izboljšave

To vezje ni 100% popolno vezje. Nekaj bi rad izboljšal:

1. Zagotovite, da se števec NE555 in števec začneta šteti šele po izbiri
2. Po vsakem zaključenem alarmu naj sistem ponastavi
3. Prepričajte se, da lahko hkrati izberete samo eno možnost, trenutno pa lahko izberete obe možnosti
4. Očistite vezje, da bo tok lažje sledil in ga razumel
5. Imejte del ali sistem, ki prikazuje izbrano izbiro in trenutni čas merilnika časa

10. korak: videoposnetek delovanja

Brenčalko sem zamenjal z majhnim preskusnim vezjem. Ko uspešno sproži alarm, se bo LED spremenila iz rdeče v zeleno.

11. korak: BONUS tokokroga preskusne točke

Torej … resnično ste radovedni glede tega majhnega dela sestavnih delov.

Zgornje slike prikazujejo, kako izgleda na plošči in shematski diagram vezja. To vezje se imenuje logično preskusno vezje. To lahko preveri, ali so izhodi IC ali digitalnih izhodov visoki (1) ali nizki (0).

To vezje uporablja temeljni koncept diod in električnega toka. Električna energija teče iz velikega potenciala v manjši potencial, kot je reka, vendar se morda sprašujete, kako se potencial spremeni? Potencial vezja pade po vsaki komponenti. Tako bo imel na primer na enem koncu upora večji potencial kot na drugi strani. Ta padec se imenuje padec napetosti in je posledica lastnosti upora in je ugotovljen po Ohmovem zakonu.

Ohmov zakon: Napetost = tok x upor

Diode imajo na sebi tudi padec napetosti, ki še bolj pade napetost, ko greste po tokokrogu. To se nadaljuje, dokler ne pritisnete na ozemljitveni simbol, ki predstavlja ničelni potencial ali ničelno napetost.

Zdaj pa vprašanje, kako to vezje preskuša logično visoko (1) ali logično nizko (0)?

No, ko povežemo kateri koli logični izhod na točko med dvema LED diodama, to napetostni potencial postavi na to točko. Z uporabo osnov diod, ker so LED diode, ki oddajajo svetlobo in sledijo istim načelom, diode omogočajo tok samo v eno smer. Zato se LED, ko priklopite vzvratno, ne vklopijo.

Učinek te točke med obema LED diodama povzroči to značilnost. Ko je točka logično visoka (1), je na tej točki postavljen 5 voltni potencial in ker je napetostni potencial pred RDEČO LED nižji od potenciala na preskusni točki, se RDEČA LED ne vklopi. Vendar se bo prižgala ZELENA LED. To bo pokazalo, da je vse, kar preizkušate, logično visoko (1).

In obratno, ko je preskusna točka na logično nizki (0), bo na preskusni točki ničelni napetostni potencial. To bo omogočilo le vklop RDEČE LED, kar kaže, da je katera koli točka, ki jo poskušate preizkusiti, logično nizka.