IC Egg Timer: 11 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

Creat de: Gabriel Chiu

Prezentare generală

Acest proiect demonstrează elementele de bază ale logicii digitale, caracteristicile unui temporizator NE555 și demonstrează modul în care sunt numărate numerele binare. Componentele utilizate sunt: un temporizator NE555, un contor de ondulație de 12 biți, două porți NOR cu 2 intrări, o poartă ȘI cu 4 intrări, o poartă ȘI cu 2 intrări și o poartă SAU cu 2 intrări. Porțile logice, NOR, AND și OR vin în echivalente TTL și CMOS, care pot fi găsite la Lee’s Electronic. Acest proiect este un temporizator simplu de ouă cu două setări: fierte sau moi fierte și vine cu o funcție de resetare.

Piese și instrumente

• 1x Breadboard (Numărul lui Lee: 10516)

• 1x baterie de 9V (numărul lui Lee: 8775 sau 16123)

  NOTĂ: ACEST CIRCUIT POATE FUNCȚIONA ȘI CU UTILIZARE DE 5 V. NU DEPĂȘIȚI 9V DEoarece POATE DETERIORA CIPURILE IC

• 1x suport baterie de 9V (numărul lui Lee: 657 sau 6538 sau 653)
• Sârmă de conectare solidă (numărul lui Lee: 2249)
• Jumper Wire (Numărul lui Lee: 10318 sau 21805)
• Conducte de testare aligatorului (numărul lui Lee: 690)
• 3x comutatoare tactile (numărul lui Lee: 31241 sau 31242)
• 1x temporizator NE555 (numărul lui Lee: 7307)
• 1x contor de ondulare CMOS 4040 pe 12 biți (numărul lui Lee: 7210)
• 1x intrare dual quad ȘI poartă CMOS 4082 (numărul lui Lee: 7230)
• 1x Quad 2-input și gate CMOS 4081 (Numărul lui Lee: 7229)
• 2x poarta NOR cu 2 intrări Quad CMOS 4001 sau 74HC02 (Numărul lui Lee: 7188 sau 71692)
• 1x poartă SAU quad cu 2 intrări 74HC32 (numărul lui Lee: 71702)
• 3x rezistențe OHM 1k ¼ watt (numărul lui Lee: 9190)
• 2x rezistențe OHM de 150k ¼ watt (numărul lui Lee: 91527)
• 1x condensator 10nF (0.01UF) (numărul lui Lee: 8180)
• 1x condensator 4.7UF (numărul lui Lee: 85)
• 1x diodă 1N4001 (numărul lui Lee: 796)
• 1x Buzzer 3-24V DC continuu (numărul lui Lee: 4135)

Instrumente

1x Wire Strippers (Numărul lui Lee: 10325)

Pasul 1: Configurarea tabloului dvs

Configurarea tabloului dvs. pentru acest proiect este esențială. Această configurare este pentru a vă asigura că toate șinele de alimentare (liniile roșii și albastre) sunt alimentate.

1. Va trebui să utilizați niște fire jumper pentru a conecta cele două terminale de banane din partea superioară a plăcii la placa în sine. Acest lucru vă va ajuta să atașați bateria sau sursa de alimentare.
2. La fel ca în Figura 1 de mai sus, plasați un cablu roșu pentru a conecta liniile de șină roșii împreună.
3. Utilizați sârmă neagră pentru a îmbina liniile de cale ferată albastre. (Am folosit sârmă neagră, dar sârmă albastră este bine)

IMPORTANT !: Asigurați-vă că oricare dintre liniile roșii NU sunt conectate la liniile albastre. Acest lucru va scurtcircuita circuitul, vă va arde panoul și vă va distruge firele și bateria.

ASIGURAȚI-VĂ CĂ PLACA DUMNEAVOASTRĂ NU ESTE PUTERNICĂ ÎN CÂND SE CÂNTĂ! ACESTA POATE CAUZA ACCIDENTALE COMPONENTELOR DUMNEAVOASTRĂ

Înainte de a începe, vom folosi o cantitate considerabilă de jetoane IC pe panoul nostru, așa că voi oferi locații de pe panou pentru a plasa componentele pentru o distanță ușoară și plăcută.

Majoritatea IC-urilor au un indicator pe cip pentru a arăta unde se află direcția față sau înainte. Cipul ar trebui să aibă o mică crestătură pentru a indica unde se află fața cipului, așa cum se arată în Figura 2.

(Dacă sunteți curios de micul circuit LED din colț, mergeți până la capăt. Vă voi arăta de ce este acolo și cum funcționează)

Pasul 2: Configurarea temporizatorului

Acest cronometru trimite un impuls în fiecare secundă la contor pe care îl vom folosi în pasul următor. Deocamdată, ne vom concentra pe configurarea corectă a temporizatorului NE55. Am folosit un calculator cu temporizator NE555 pentru a găsi valorile rezistenței și condensatorului necesare pentru a seta perioada la 1 secundă. Acest lucru vă va asigura că contorul contează cu secunde.

1. Așezați cipul IC timer NE555 pe placa de pâine, astfel încât știfturile din față să fie la nivelul numărul 5 din partea stângă a plăcii de pană
2. Conectați pinul 8 la linia de cale ferată roșie
3. Conectați pinul 1 la linia de cale ferată albastră
4. Conectați pinul 7 la linia de șină roșie cu unul dintre rezistența OHM de 150k

5. Conectați pinul 7 la pinul 2 folosind celălalt rezistor OHM de 150k și dioda 1N4001

   • Asigurați-vă că linia diodei este orientată către pinul 2, așa cum se arată în diagramă
   • Nu vă faceți griji cu privire la direcția cu care se confruntă rezistorul
6. Conectați și Pinul 6 la Pinul 2 folosind un fir sau un jumper
7. Conectați Pinul 5 la linia de cale ferată albastră folosind condensatorul 10nF
8. Conectați Pinul 2 la linia de cale ferată albastră folosind condensatorul 4.7uF
9. Asigurați-vă că firul care este pe partea laterală a marcajului de linie este conectat la șina albastră sau că condensatorul este înapoi
10. Conectați Pinul 4 la linia de șină roșie folosind un fir pentru a dezactiva funcția de resetare
11. În cele din urmă, puneți un jumper la Pinul 3 pentru pasul următor.

Pasul 3: Configurarea contorului

Aceasta este cea mai importantă parte a întregului sistem sau altfel veți obține mai mult decât un ou fierte tare!

1. Amplasați cipul CMOS 4040 Counter IC pe placa de pâine, după cipul NE555 Timer, astfel încât pinii frontali să fie la nivelul numărul 10
2. Conectați pinul 16 la linia ferată roșie
3. Conectați pinul 8 la linia de cale ferată albastră
4. Conectați pinul 10 la ieșirea cu temporizator NE555 (pinul 3 de pe NE555) pe care l-ați lăsat în pasul anterior
5. Lăsați Pinul 11 pentru funcția de resetare

Pasul 4: Preparați creierele sistemului

Primii pași de configurare a creierului sistemului pun întrebarea: Cât vrem să gătim ouăle noastre?

Sistemul are două setări de gătit; fierte tare și fierte moale. Cu toate acestea, partea dificilă este că sistemele digitale (chiar și computerele dvs.) contează în numere binare, deci 1 și 0. deci trebuie să ne convertim numerele zecimale normale în numere binare.

TIMP PENTRU UNELE CRUCURI NUMERICE

Conversia zecimalului în binar face pași simpli de divizare.

1. Luați numărul dvs. și împărțiți-l la 2
2. Amintiți-vă rezultatul și restul din divizie
3. Restul merge la primul bit
4. Împarte rezultatul la 2

5. Repetați pașii de la 2 la 4 pentru fiecare bit secvențial până când rezultatul dvs. devine zero.

   NOTĂ: NUMERELE BINARE SUNT CITITE DE LA DREAPTA LA STÂNGA, AȘA CÂT BIT # 1 ESTE CEL MAI DREPT NUMĂR

Exemplu, pentru numărul zecimal: 720

Consultați tabelul de mai sus

Prin urmare, numărul binar rezultat este 0010 1101 0000. Am păstrat numărul binar în grupuri de 4 pentru spațiere uniformă și pentru a se potrivi cu contorul nostru de 12 biți.

Găsirea timpurilor noastre

Pentru acest proiect am ales 3 minute pentru fierte moale și 6 minute pentru fierte tari. Aceste perioade trebuie convertite în secunde pentru a se potrivi cu viteza temporizatorului NE555 și a contorului nostru.

Există 60 de secunde în 1 minut.

Deci, 3 minute se transformă la 180 de secunde și 6 minute se transformă la 360 de secunde

Apoi, trebuie să-l convertim în binar.

Folosind metoda pentru a converti zecimalul în binar, obținem:

360 secunde 0001 0110 1000

180 secunde 0000 1011 0100

Pasul 5: Configurarea 4-intrare ȘI Gate CMOS 4082

În sfârșit, putem începe să configurăm creierele sistemului pe panoul nostru. În primul rând, poarta ȘI cu 4 intrări. Această poartă are nevoie de toate intrările trebuie să fie 1 înainte ca ieșirea să devină 1 ea însăși. De exemplu, dacă am ales 3 minute; biții 3, 5, 6 și 8 trebuie să fie 1 înainte ca poarta AND să poată emite un 1. Acest lucru va face ca sistemul nostru să se declanșeze numai la momente specifice.

1. Așezați chip-ul CMOS 4082 cu 4 intrări și poartă IC pe placa de pâine după contorul CMOS 4040, astfel încât pinii frontali să fie la nivelul numărului 20
2. Conectați pinul 14 la linia ferată roșie
3. Conectați pinul 7 la linia de cale ferată albastră
4. Conectați pinii 2-5 la pinii contorului, așa cum se arată în diagrama de mai sus
5. Faceți același lucru pentru pinii 12-9
6. Pinii 6 și 8 nu vor fi folosiți, astfel încât să îi puteți lăsa în pace

Pasul 6: Configurarea butoanelor de blocare și a dispozitivelor de blocare

Acesta este controlul principal și o altă parte crucială a sistemului!

Mai întâi să începem cu conceptul de zăvoare. Figura 3 este o diagramă a circuitului a ceea ce va arăta unul dintre zăvoarele noastre folosind porțile noastre CMOS 4001 NOR.

Când o intrare este PORNITĂ (având o valoare logică ridicată sau un 1), sistemul va comuta ce ieșire este PORNITĂ și o va menține ACTIVATĂ. Când cealaltă intrare este ACTIVATĂ, sistemul se va comuta din nou și va menține acea nouă ieșire pornită.

Acum să-l aplicăm în circuitul nostru!

Primul zăvor va fi pentru ieșirea 4-Input Și tocmai ne-am conectat.

1. Așezați chip-ul CMOS 4001 NOR Gate IC pe placa de pâine după poarta CMOS 4082 4-Input AND, astfel încât pinii frontali să fie la numărul 30
2. Conectați pinul 14 la linia ferată roșie
3. Conectați pinul 7 la linia de cale ferată albastră
4. Conectați Pinul 1 la Pinul 1 al porții ȘI
5. Conectați pinii 2 și 4 împreună
6. Conectați pinii 3 și 5 împreună
7. Conectați Pinul 13 la Pinul 13 al porții ȘI
8. Conectați pinii 12 și 10 împreună
9. Conectați pinii 11 și 9 împreună
10. Conectați pinii 6 și 8 împreună, îi vom folosi mai târziu pentru funcția de resetare.

Pasul 7: Configurarea butoanelor și a dispozitivelor de blocare Cont

Urmează al doilea zăvor și butoanele!

Acestea le vom pune pe jumătatea dreaptă a plăcii, astfel încât să fie mai ușor să apăsăm butoanele și să ne păstrăm nevoile de circuit și să fie distanțate. Butoanele folosesc și zăvorul pentru a seta și a reseta setarea aleasă.

1. Puneți butoanele (comutatoare tactile) pe tablă

2. Conectați butoanele ca schema de mai sus

   Rezistențele utilizate sunt rezistențele 1k OHM

3. Conectați CMOS 4001 așa cum am făcut anterior pentru primul zăvor, dar în schimb conectăm butoanele la intrările CMOS 4001

   Figura 4 folosește echivalentul NOR 74HC02

ACUM VOM ÎN FINALITATE SĂ UTILIZĂM ACEST BUTON DE RESETARE ȘI RESETĂ INTRAREA DE UTILIZARE!

1. Conectați butonul de resetare la celelalte locuri de resetare din sistem

   • Consultați imaginile din pașii anteriori pentru locații
   • Va trebui să utilizați mai multe fire jumper pentru a conecta toți pinii împreună
2. Ieșirile butonului Hard-Boiled și Soft-Boiled de pe zăvor vor fi utilizate în pasul următor

Pasul 8: Configurarea CMOS 4081 2-Input AND Gate

Această parte gestionează confirmarea setării pe care am ales-o. Ieșirea va fi activată numai atunci când ambele intrări sunt corecte. Acest lucru va permite doar una dintre setări să activeze alarma la final.

1. Așezați chip-ul CMOS 4081 AND Gate IC pe placa de pâine după primul nostru chip de blocare, astfel încât știfturile din față să fie la nivelul 40 pe partea dreaptă și pe partea stângă a panoului de prindere
2. Conectați pinul 14 la linia ferată roșie
3. Conectați pinul 7 la linia de cale ferată albastră
4. Conectați ieșirile celor două zăvoare la intrările porților ȘI (Consultați Pasul 6: Configurarea butoanelor și a zăvoarelor)
5. Faceți acest lucru atât pentru setările fierte cât și pentru cele fierte.

Pasul 9: Finalizarea sistemului

Ultimele atingeri ale sistemului. Poarta SA permite oricărei intrări să activeze ieșirea.

1. Așezați cipul IC 74HC32 OR Gate pe placa de pâine, după CMOS 4081 2-input AND Gate, astfel încât pinii frontali să fie la nivelul numărului 50 din partea dreaptă și partea stângă a panoului
2. Conectați pinul 14 la linia ferată roșie
3. Conectați pinul 7 la linia de cale ferată albastră
4. Luați cele două ieșiri de la pasul 7 și conectați-le la intrările chipului 74HC32 (pinii 1 și 2)
5. Conectați ieșirea (PIN 3) la firul roșu al soneriei
6. Conectați firul negru al soneriei la linia albastră de șină

Ai terminat

Conectați bateria la suportul bateriei și puneți firul roșu la terminalul de banane roșu al panoului și firul negru la terminalul de banane negru al panoului de alimentare pentru a-l alimenta. Pentru funcționarea temporizatorului, apăsați mai întâi resetarea și apoi alegeți opțiunea de fiecare dată când doriți să începeți o nouă oră, deoarece temporizatorul NE555 funcționează constant și va menține sistemul numărând dacă butonul de resetare nu este apăsat mai întâi

Îmbunătățiri viitoare

Acest circuit nu este un circuit 100% perfect. Există lucruri pe care aș dori să le îmbunătățesc:

1. Asigurați-vă că temporizatorul și contorul NE555 încep să se numere numai după ce a fost făcută o alegere
2. Resetați sistemul după fiecare alarmă finalizată
3. Asigurați-vă că se poate alege o singură opțiune la un moment dat, în prezent pot fi alese ambele opțiuni
4. Curățați circuitul pentru a face fluxul mai ușor de urmărit și de înțeles
5. Aveți o parte sau un sistem care arată ce selecție a fost aleasă și ora curentă a temporizatorului

Pasul 10: Video de funcționare

Am înlocuit buzzerul cu micul circuit de testare. LED-ul se va schimba de la roșu la verde atunci când declanșează cu succes alarma.

Pasul 11: ADUNĂ circuitul punctului de testare

Deci … sunteți cu adevărat curioși de această mică bucată de componente.

Imaginile de mai sus arată cum arată pe placă și schema pentru circuit. Acest circuit se numește circuit de testare logică. Acest lucru poate testa dacă ieșirile IC sau ieșirile digitale sunt mari (1) sau mici (0).

Acest circuit utilizează conceptul fundamental de diode și curent electric. Electricitatea curge de la un potențial ridicat la un potențial mai scăzut ca un râu, dar s-ar putea să vă întrebați cum se schimbă potențialul? Potențialul circuitului scade după fiecare componentă. Deci, la un capăt al unui rezistor, de exemplu, va avea un potențial mai mare decât la cealaltă parte. Această cădere se numește cădere de tensiune și este cauzată de caracteristicile rezistorului și se găsește prin legea lui Ohm.

Legea lui Ohm: Tensiune = Curent x Rezistență

Diodele au, de asemenea, o cădere de tensiune peste ele, care scade tensiunea în timp ce mergeți de-a lungul circuitului. Acest lucru continuă până când loviți simbolul de masă, acesta reprezintă zero potențial sau zero tensiune.

Acum întrebarea, cum testează acest circuit pentru o logică înaltă (1) sau o logică scăzută (0)?

Ei bine, atunci când conectăm orice ieșire logică la punctul dintre cele două LED-uri, acesta pune un potențial de tensiune în acel punct. Folosind elementele fundamentale ale diodelor, deoarece LED-urile sunt diode cu emisie de lumină și respectă aceleași principii, diodele permit curentului să curgă într-o singură direcție. De aceea, când conectați LED-urile în sens invers, acestea nu se vor aprinde.

Efectul acestui punct între cele două LED-uri face ca această caracteristică să se întâmple. Când punctul este un nivel logic ridicat (1), un potențial de 5 volți este plasat în acel punct și deoarece potențialul de tensiune înainte de LED-ul ROȘU este mai mic decât potențialul din punctul de testare, atunci LED-ul ROȘU nu se va aprinde. Cu toate acestea, LED-ul VERDE se va aprinde. Acest lucru va arăta că tot ceea ce testați este la un nivel logic (1).

Și invers, atunci când punctul de testare este la un nivel logic scăzut (0), va exista un potențial de tensiune zero la punctul de testare. Acest lucru va permite doar aprinderea LED-ului ROȘU, arătând că orice punct pe care încercați să-l testați este la un nivel logic scăzut.