IC Egg Timer: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Laget av: Gabriel Chiu

Oversikt

Dette prosjektet demonstrerer det grunnleggende i digital logikk, egenskapene til en NE555 -timer, og demonstrerer hvordan binære tall telles. Komponentene som brukes er: en NE555-timer, en 12-bit kruseteller, to 2-inngangs NOR-porter, en 4-inngang OG-port, en 2-inngang OG-port og en 2-inngangs ELLER-port. Logikkportene, NOR, AND og OR kommer i TTL- og CMOS -ekvivalenter som du finner hos Lee’s Electronic. Dette prosjektet er en enkel egg -timer med to innstillinger: hardt eller mykt kokt og leveres med en tilbakestillingsfunksjon.

Deler og verktøy

• 1x brødbrett (Lees nummer: 10516)

• 1x 9V batteri (Lees nummer: 8775 eller 16123)

  MERK: Denne kretsen kan også fungere med 5V strøm. IKKE OVERSTIG 9V FORDET KAN SKADE IC -CHIPS

• 1x 9V batteriholder (Lee's Number: 657 eller 6538 eller 653)
• Solid oppkoblingstråd (Lees nummer: 2249)
• Jumper Wire (Lees nummer: 10318 eller 21805)
• Alligator -testledninger (Lees nummer: 690)
• 3x taktile brytere (Lees nummer: 31241 eller 31242)
• 1x NE555 -timer (Lees nummer: 7307)
• 1x 12-bit kruseteller CMOS 4040 (Lee's Number: 7210)
• 1x Dual Quad -inngang OG gate CMOS 4082 (Lees nummer: 7230)
• 1x Quad 2-input OG gate CMOS 4081 (Lee's Number: 7229)
• 2x fir 2-inngangs NOR-inngang CMOS 4001 eller 74HC02 (Lees nummer: 7188 eller 71692)
• 1x Quad 2-Input ELLER gate 74HC32 (Lees nummer: 71702)
• 3x 1k OHM -motstander ¼ watt (Lee's Number: 9190)
• 2x 150k OHM -motstander ¼ watt (Lee's Number: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) kondensator (Lees nummer: 8180)
• 1x 4.7UF kondensator (Lees nummer: 85)
• 1x 1N4001 -diode (Lees nummer: 796)
• 1x summer 3-24V DC kontinuerlig (Lees nummer: 4135)

Verktøy

1x Wire Strippers (Lee's Number: 10325)

Trinn 1: Sette opp styret ditt

Det er viktig å sette opp styret for dette prosjektet. Denne oppsettet er for å sikre at alle strømskinnene (røde og blå linjer) er drevet.

1. Du må bruke en startkabel for å koble de to bananterminalene øverst på brettet til selve brødbrettet. Dette vil hjelpe deg med å koble til batteriet eller strømkilden.
2. Som med figur 1 ovenfor, plasserer du en rød tilkoblingstråd for å koble de røde skinnelinjene sammen.
3. Bruk svart ledning for å koble de blå skinnelinjene sammen. (Jeg brukte svart ledning, men blå ledning er greit)

VIKTIG !: Sørg for at noen av de røde linjene IKKE er koblet til de blå linjene. Dette vil kortslutte kretsen og VIL BRENNE BREDESKJERMET ditt, OG ØDLEDE KABLENE OG BATTERIET.

Sørg for at styret ditt ikke er drevet mens det er kablet! DETTE KAN FORÅRSAKE UHELDIG SKADE PÅ DINE KOMPONENTER

Før vi begynner kommer vi til å bruke en betydelig mengde IC -chips på brødbrettet vårt, så jeg vil gi plasseringer på brødbrettet for å plassere komponentene for en fin og enkel avstand.

De fleste IC -er har en indikator på brikken for å vise hvor retningen foran eller fremover er plassert. Brikken skal ha et lite hakk for å indikere hvor fronten på brikken er, som vist i figur 2.

(Hvis du er nysgjerrig på den lille LED -kretsen i hjørnet, gå til slutten. Jeg skal vise deg hvorfor den er der og hvordan den fungerer)

Trinn 2: Konfigurere timeren

Denne timeren sender en puls hvert sekund til telleren som vi skal bruke i neste trinn. Foreløpig vil vi fokusere på riktig konfigurering av NE55 -timeren. Jeg brukte en NE555 timer -kalkulator for å finne motstands- og kondensatorverdiene som trengs for å sette perioden til 1 sekund. Dette vil sikre at telleren teller i sekunder.

1. Plasser NE555 timer IC -brikken på brødbrettet slik at de fremre pinnene er på nivå 5 på venstre side av brødbrettet
2. Koble pin 8 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 1 til den blå skinnelinjen
4. Koble pin 7 til den røde skinnelinjen med en av 150k OHM -motstanden

5. Koble pin 7 til pin 2 ved hjelp av den andre 150k OHM -motstanden og 1N4001 -dioden

   • Pass på at linjen til dioden vender mot Pin 2 som vist på diagrammet
   • Ikke bekymre deg for retningen motstanden vender
6. Koble Pin 6 til Pin 2 også med en ledning eller en jumper
7. Koble pin 5 til den blå skinnelinjen ved hjelp av 10nF kondensatoren
8. Koble pin 2 til den blå skinnelinjen ved hjelp av en kondensator på 4,7 uF
9. Sørg for at ledningen på siden av linjemarkeringen er koblet til den blå skinnen, ellers er kondensatoren bakover
10. Koble pin 4 til den røde skinnelinjen med en ledning for å deaktivere tilbakestillingsfunksjonen
11. Til slutt plasserer du en jumper på Pin 3 for neste trinn.

Trinn 3: Sette opp telleren

Dette er den viktigste delen av hele systemet, ellers får du mer enn bare et hardkokt egg!

1. Plasser CMOS 4040 Counter IC -brikken på brødbrettet, etter NE555 Timer -brikken, slik at de fremre pinnene er på nivå 10
2. Koble pin 16 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 8 til den blå skinnelinjen
4. Koble Pin 10 til NE555 Timer Output (Pin 3 på NE555) du forlot i forrige trinn
5. La pin 11 stå for tilbakestillingsfunksjonen

Trinn 4: Forberede hjernen til systemet

De første trinnene for å sette opp hjernen til systemet er å stille spørsmålet: Hvor lenge vil vi at eggene våre skal lage mat?

Systemet har to tilberedningsinnstillinger; hardkokt og bløtkokt. Den vanskelige delen er imidlertid at digitale systemer (til og med datamaskinene dine) teller i binære tall, så 1 og 0. så vi må konvertere våre normale desimaltall til binære tall.

TID FOR NOE NUMBER KNIPPING

Konvertering av desimal til binær tar enkle divisjonstrinn.

1. Ta nummeret ditt og del det med 2
2. Husk resultatet og resten fra divisjonen
3. Resten går til den første biten
4. Del resultatet ditt med 2

5. Gjenta trinn 2 til 4 for hver sekvensiell bit til resultatet blir null.

   MERK: BINÆRE NUMMER LESES FRA HØYRE TIL VENSTRE, SÅ BIT #1 ER DET HØYSTE ANTALLET

Eksempel, for desimalnummer: 720

Se tabellen ovenfor

Derfor er det resulterende binære tallet 0010 1101 0000. Jeg beholdt det binære tallet i grupper på 4 for jevn avstand og for å matche vår 12-bits teller.

Finner tiden vår

For dette prosjektet valgte jeg 3 minutter for mykkokt og 6 minutter for hardkokt. Disse tidene må konverteres til sekunder for å matche hastigheten på NE555 -timeren og telleren vår.

Det er 60 sekunder på 1 minutt.

Så, 3 minutter blir til 180 sekunder og 6 minutter blir til 360 sekunder

Deretter må vi konvertere det til binært.

Ved å bruke metoden for å konvertere desimal til binær, får vi:

360 sekunder 0001 0110 1000

180 sekunder 0000 1011 0100

Trinn 5: Konfigurere 4-input OG Gate CMOS 4082

Vi kan endelig begynne å sette opp hjernen til systemet på brødbrettet. Først 4-inngang OG port. Denne porten trenger alle inngangene må være 1’er før utgangen blir 1 selv. For eksempel, hvis vi valgte 3 minutter; bitene 3, 5, 6 og 8 må være 1 -tallet før AND -porten kan sende ut en 1. Dette vil få systemet til å utløse bare på bestemte tidspunkter.

1. Plasser CMOS 4082 4-input AND Gate IC-brikken på brødbrettet etter CMOS 4040-telleren slik at frontpinnene er på nivå 20
2. Koble pin 14 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 7 til den blå skinnelinjen
4. Koble pinnene 2-5 til tellerne som vist på diagrammet ovenfor
5. Gjør det samme for Pins 12-9
6. Pins 6 og 8 vil ikke bli brukt, så du kan la dem være i fred

Trinn 6: Sette opp trykknappene og låsene

Dette er hovedkontrollen og en annen viktig del av systemet!

La oss først begynne med begrepet låser. Figur 3 er et kretsdiagram over hvordan en av våre låser vil se ut ved bruk av våre CMOS 4001 NOR -porter.

Når en inngang er PÅ (gitt en logikk høy eller en 1), vil systemet slå på hvilken utgang som er PÅ og beholde den PÅ. Når den andre inngangen er PÅ, vil systemet bytte igjen og beholde den nye utgangen.

Nå må du bruke den i kretsen vår!

Den første låsen vil være for utgangen av 4-inngangen OG vi har nettopp koblet opp.

1. Plasser CMOS 4001 NOR Gate IC-brikken på brødbrettet etter CMOS 4082 4-inngang OG-porten slik at frontpinnene er på tallet 30
2. Koble pin 14 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 7 til den blå skinnelinjen
4. Koble pin 1 til pin 1 på AND -porten
5. Koble pinnene 2 og 4 sammen
6. Koble pinnene 3 og 5 sammen
7. Koble pin 13 til pin 13 på AND -porten
8. Koble pinnene 12 og 10 sammen
9. Koble pins 11 og 9 sammen
10. Koble pin 6 og 8 sammen, vi bruker dem senere for tilbakestillingsfunksjonen.

Trinn 7: Sette opp trykknappene og låsene Forts

Neste er den andre låsen og knappene!

Disse vil vi sette på høyre halvdel av brettet, så det er lettere å trykke på knappene og beholde kretsbehovet og være på avstand. Knappene bruker også låsen til å angi og tilbakestille den valgte innstillingen.

1. Legg ned knappene (taktile brytere) på brettet

2. Koble opp knappene som skjematisk ovenfor

   Motstandene som brukes er 1k OHM -motstandene

3. Koble til CMOS 4001 som vi gjorde tidligere for den første låsen, men i stedet kobler vi knappene til inngangene til CMOS 4001

   Figur 4 bruker 74HC02 NOR -ekvivalenten

NÅ GÅR VI ENDELIG TIL Å BRUKE DENNE RESET -KNAPPEN OG NULLSTILL INNGANGEN FOR Å BRUKE!

1. Koble reset -knappen til de andre reset -stedene i systemet

   • Se bildene i de foregående trinnene for stedene
   • Du må bruke flere hoppetråder for å koble alle pinnene sammen
2. De hardkokte og mykkokte utgangene fra låsen vil bli brukt i neste trinn

Trinn 8: Sette opp CMOS 4081 2-inngang OG gate

Denne delen håndterer bekreftelsen på hvilken innstilling vi har valgt. Utgangen vil bare være på når begge inngangene er riktige. Dette tillater bare en av innstillingene å aktivere alarmen på slutten.

1. Plasser CMOS 4081 AND Gate IC -brikken på brødbrettet etter vår første låsebrikke, slik at de fremre pinnene er på nivå 40 på høyre side og venstre side av brødbrettet
2. Koble pin 14 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 7 til den blå skinnelinjen
4. Koble utgangene til de to låsene til inngangene til AND -portene (se trinn 6: Sette opp trykknappene og låsene)
5. Gjør dette for både hardkokte og myke kokte innstillinger.

Trinn 9: Fullfør opp systemet

Den siste berøringen til systemet. ELLER -porten lar begge inngangene slå PÅ utgangen.

1. Plasser 74HC32 OR Gate IC-brikken på brødbrettet, etter CMOS 4081 2-inngang OG Gate, slik at de fremre pinnene er på nivå 50 på høyre side og venstre side av brødbrettet
2. Koble pin 14 til den røde skinnelinjen
3. Koble pin 7 til den blå skinnelinjen
4. Ta de to utgangene fra trinn 7 og koble dem til inngangene til 74HC32 -brikken (pinner 1 og 2)
5. Koble utgangen (PIN 3) til summerens røde ledning
6. Koble den svarte ledningen til summeren til den blå skinnelinjen

Du er ferdig

Koble batteriet til batteriholderen og sett den røde ledningen til den røde bananterminalen på brødbrettet og den svarte ledningen til den svarte bananterminalen på brødbrettet for å slå den på. For drift av timeren, må du først trykke på reset og deretter velge alternativet hver gang du ønsker å starte en ny tid fordi NE555 -timeren stadig kjører og vil fortsette å telle systemet hvis reset -knappen ikke trykkes først

Fremtidige forbedringer

Denne kretsen er ikke en 100% perfekt krets. Det er ting jeg vil forbedre:

1. Sørg for at NE555 -timeren og telleren først begynner å telle etter at et valg er gjort
2. Få systemet tilbakestilt etter hver fullførte alarm
3. Sørg for at bare ett alternativ kan velges om gangen, for øyeblikket kan begge alternativene velges
4. Rydd opp kretsen for å gjøre flyten lettere å følge og forstå
5. Ha en del eller et system som viser hvilket valg som ble valgt og gjeldende tid for timeren

Trinn 10: Video av driften

Jeg byttet summeren med den lille testkretsen. Lysdioden vil skifte fra rødt til grønt når alarmen lykkes.

Trinn 11: BONUS Test Point Circuit

Så … du er virkelig nysgjerrig på denne lille delen av komponentene.

Bildene ovenfor viser hvordan det ser ut på tavlen og det skjematiske diagrammet for kretsen. Denne kretsen kalles en logisk testkrets. Dette kan teste om utgangene til IC eller digitale utganger er høye (1) eller lave (0).

Denne kretsen bruker det grunnleggende konseptet dioder og elektrisk strøm. Elektrisitet strømmer fra høyt potensial til lavere potensial som en elv, men du kan spørre, hvordan endrer potensialet seg? Potensialet til kretsen synker etter hver komponent. Så, i den ene enden av en motstand, for eksempel, vil ha et høyere potensial enn på den andre siden. Dette fallet kalles et spenningsfall og er forårsaket av motstandens egenskaper og finnes gjennom Ohms lov.

Ohms lov: Spenning = Strøm x Motstand

Diodene har også et spenningsfall over dem som senker spenningen ytterligere når du går langs kretsen. Dette fortsetter til du treffer bakkesymbolet, dette representerer null potensial eller null spenning.

Nå er spørsmålet, hvordan tester denne kretsen en logisk høy (1) eller en logisk lav (0)?

Vel, når vi kobler logikkutgangen til punktet mellom de to lysdiodene, setter det et spenningspotensial på det tidspunktet. Ved å bruke grunnleggende om dioder fordi LED -er er lysemitterende dioder og følger de samme prinsippene, tillater dioder bare å strømme i en retning. Det er derfor at når du slår opp LED -lampene i revers, vil de ikke slås på.

Effekten av dette punktet mellom de to lysdiodene får denne egenskapen til å skje. Når punktet er en logisk høy (1), plasseres et 5 volt potensial på det punktet, og siden spenningspotensialet før den RØDE LED -en er lavere enn potensialet på testpunktet, vil den RØDE LED -en ikke slås på. Den GRØNNE LED -en tennes imidlertid. Dette vil vise at det du prøver er på et logisk høydepunkt (1).

Og omvendt, når testpunktet er logisk lavt (0), vil det være null spenningspotensial ved testpunktet. Dette vil bare tillate at den RØDE LED -en tennes, og viser at uansett punkt du prøver å teste er på et logisk lavt nivå.