טיימר ביצים IC: 11 שלבים (עם תמונות)

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

נוצר על ידי: גבריאל צ'יו

סקירה כללית

פרויקט זה מדגים את היסודות של ההיגיון הדיגיטלי, את המאפיינים של טיימר NE555, ומדגים כיצד נספרים מספרים בינאריים. הרכיבים המשמשים הם: טיימר NE555, מונה אדוות 12 סיביות, שני שערים NOR עם שני כניסות, שער 4 קלט AND, שער 2 קלט AND ושער OR של 2 כניסות. שערי ההיגיון, NOR, AND, ו- OR מגיעים בשווי TTL ו- CMOS שניתן למצוא ב- Lee's Electronic. פרויקט זה הוא טיימר ביצים פשוט עם שתי הגדרות: מבושל קשה או רך ומגיע עם פונקציית איפוס.

חלקים וכלים

• 1x לוחם (מספר של לי: 10516)

• סוללה אחת 9V (מספר לי: 8775, או 16123)

  הערה: מעגל זה יכול לפעול גם באמצעות 5V כוח. אל תעלה על 9V מכיוון שזה עלול לפגוע בשבבי ה- IC

• מחזיק סוללה 1x 9V (מספר לי: 657 או 6538 או 653)
• חוט חיבור מוצק (מספר לי: 2249)
• חוט מגשר (מספר לי: 10318 או 21805)
• מוביל לבדיקת תנין (מספר לי: 690)
• 3x מתגים מישושיים (מספר לי: 31241 או 31242)
• 1x טיימר NE555 (מספר לי: 7307)
• 1 x 12 סיביות אדוות CMOS 4040 (מספר לי: 7210)
• 1x כניסה מרובעת כפולה ושער CMOS 4082 (מספר לי: 7230)
• 1x מרובע 2 כניסות ושער CMOS 4081 (מספר לי: 7229)
• 2x Quad 2-input שער שער CMOS 4001 או 74HC02 (מספר לי: 7188 או 71692)
• 1x Quad 2-Input OR שער 74HC32 (מספר לי: 71702)
• נגדי OHM 3x 1k ¼ וואט (מספר לי: 9190)
• נגדי OHM 2x 150k ¼ וואט (מספר לי: 91527)
• קבל 1x10nF (0.01UF) (מספר לי: 8180)
• קבל 4.7UF (מספר לי: 85)
• דיודה 1N4001 (מספר לי: 796)
• 1x באזר 3-24V DC רציף (מספר לי: 4135)

כלים

1x חשפניות חוטים (מספר לי: 10325)

שלב 1: הגדרת הלוח שלך

הגדרת הלוח שלך לפרויקט זה היא המפתח. הגדרה זו נועדה לוודא שכל מסילות החשמל (קווים אדומים וכחולים) מופעלות.

1. יהיה עליך להשתמש בחוט מגשר כדי לחבר את שני מסופי הבננות בחלק העליון של הלוח ללוח הלחם עצמו. זה יעזור בחיבור הסוללה או מקור החשמל.
2. כמו באיור 1 למעלה, הנח חוט חיבור אדום לחיבור קווי הרכבת האדומה יחדיו.
3. השתמש בחוט שחור כדי לחבר את קווי המסילה הכחולים יחדיו. (השתמשתי בחוט שחור, אבל חוט כחול זה בסדר)

חשוב!: ודא שאף אחד מהקווים האדומים אינו מחובר לקווים הכחולים. זה יקצר את המעגל וישרף את לוח המחוונים שלך ויהרוס את החוטים והסוללה שלך.

וודא כי הלוח שלך אינו מופעל בזמן חיבור! זה עלול לגרום נזק מקרי לרכיבים שלך

לפני שנתחיל, נשתמש בכמות ניכרת של שבבי IC על קרש הלחם שלנו, אז אני אתן מקומות על הלוח כדי למקם את הרכיבים למרווח נחמד וקל.

לרוב ה- IC יש מחוון על השבב המראה היכן נמצא הכיוון הקדמי או קדימה. לשבב צריך להיות חריץ קטן כדי לציין היכן נמצאת חזית השבב, כפי שמוצג באיור 2.

(אם אתה סקרן לגבי מעגל ה- LED הקטן בפינה לך עד הסוף. אני אראה לך מדוע הוא קיים וכיצד הוא פועל)

שלב 2: הגדרת הטיימר

טיימר זה שולח דופק כל שנייה לדלפק בו נשתמש בשלב הבא. לעת עתה, נתמקד בהגדרה נכונה של טיימר NE55. השתמשתי במחשבון טיימר NE555 כדי למצוא את ערכי הנגד והקבלים הדרושים כדי להגדיר את התקופה לשנייה אחת. זה יוודא שהמונה נספר בשניות.

1. הנח את שבב ה- IC טיימר NE555 על לוח הלחם כך שהסיכות הקדמיות יהיו ברמה מספר 5 בצד שמאל של לוח הלחם.
2. חבר את פין 8 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 1 לקו הרכבת הכחולה
4. חבר את פין 7 לקו הרכבת האדומה עם אחד מנגד 150k OHM

5. חבר את פין 7 לפין 2 באמצעות הנגד השני של 150k OHM והדיודה 1N4001

   • וודא כי קו הדיודה פונה לפין 2 כפי שמוצג בתרשים
   • אל תדאג לגבי הכיוון שאליו פונה הנגד
6. חבר גם את פין 6 לסיכה 2 באמצעות חוט או מגשר
7. חבר את פין 5 לקו הרכבת הכחולה באמצעות הקבל 10nF
8. חבר את פין 2 לקו הרכבת הכחולה באמצעות הקבל 4.7uF
9. וודא שהחוט הנמצא בצד סימון הקו מחובר למעקה הכחול או שהקבל הוא לאחור
10. חבר את פין 4 לקו המעקה האדום באמצעות חוט כדי להשבית את פונקציית האיפוס
11. לבסוף, מקם מגשר לפין 3 לשלב הבא.

שלב 3: הגדרת הדלפק

זהו החלק החשוב ביותר במערכת כולה, אחרת תקבל יותר מסתם ביצה קשה!

1. מניחים את שבב CMOS 4040 Counter IC על לוח הלחם, אחרי שבב טיימר NE555, כך שהסיכות הקדמיות יהיו ברמה מספר 10
2. חבר את פין 16 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 8 לקו הרכבת הכחולה
4. חבר את פין 10 לפלט טיימר NE555 (פין 3 ב- NE555) שהשארת בשלב הקודם
5. השאר את סיכה 11 לפונקציית האיפוס

שלב 4: הכנת מוחות המערכת

הצעדים הראשונים בהקמת המוח של המערכת הם שאלת השאלה: כמה זמן אנחנו רוצים שהביצים שלנו יתבשלו?

למערכת שתי הגדרות בישול; קשה, ורך. עם זאת, החלק הקשה הוא שמערכות דיגיטליות (אפילו המחשבים שלך) נספרות במספרים בינאריים, כך 1 ו 0. לכן עלינו להמיר את המספרים העשרוניים הרגילים שלנו למספרים בינאריים.

הזמן לכריצת מספרים

המרת העשרוני לבינארי נוקטת בצעדי חלוקה פשוטים.

1. קח את המספר שלך וחלק אותו ב -2
2. זכור את התוצאה ואת שאר החטיבה
3. השאר עובר לקטע הראשון
4. חלק את התוצאה שלך ב 2

5. חזור על שלבים 2 עד 4 עבור כל ביט רציף עד שהתוצאה שלך תהיה אפסית.

   הערה: מספרים בינאריים נקראים מימין לשמאל אז ביס מספר 1 הוא המספר הנכון ביותר

דוגמה, למספר עשרוני: 720

עיין בטבלה למעלה

לכן, המספר הבינארי המתקבל הוא 0010 1101 0000. שמרתי את המספר הבינארי בקבוצות של 4 למרווחים אחידים וכדי להתאים את מונה 12 הסיביות שלנו.

מוצאים את הזמנים שלנו

עבור הפרויקט הזה בחרתי 3 דקות עבור מבושל רך, ו 6 דקות עבור קשה. צריך להמיר את השעות האלה לשניות כדי להתאים למהירות הטיימר NE555 שלנו והדלפק שלנו.

יש 60 שניות בדקה אחת.

אז, 3 דקות הופכות ל -180 שניות ו -6 דקות הופכות ל -360 שניות

לאחר מכן, עלינו להמיר אותו לבינארי.

באמצעות השיטה להמרת עשרוני לבינארי, אנו מקבלים:

360 שניות 0001 0110 1000

180 שניות 0000 1011 0100

שלב 5: הגדרת 4 קלט ו- CMOS 4082 שער

סוף סוף נוכל להתחיל להגדיר את מוחות המערכת על לוח הלוח שלנו. ראשית, שער 4 הכניסה AND. שער זה צריך שכל התשומות חייבות להיות 1 לפני שהפלט הופך לאחד עצמו. למשל, אם בחרנו 3 דקות; סיביות 3, 5, 6 ו -8 חייבות להיות אחת לפני שער AND יכול להוציא 1. זה יגרום למערכת שלנו להפעיל רק בזמנים ספציפיים.

1. הנח את שבב ה- CMOS 4082 4-input AND Gate IC על לוח הלחם אחרי מונה CMOS 4040 כך שהסיכות הקדמיות יהיו ברמה מספר 20
2. חבר את פין 14 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 7 לקו הרכבת הכחולה
4. חבר את הפינים 2-5 לסיכות הנגד כפי שמוצג בתרשים למעלה
5. עשו את אותו הדבר לגבי פינים 12-9
6. סיכות 6 ו -8 לא ישמשו כך שתוכל להשאיר אותן לבד

שלב 6: הגדרת לחצני הלחיצה והתפסים

זהו הבקרה העיקרית וחלק מכריע נוסף במערכת!

ראשית נתחיל במושג הבריחים. איור 3 הוא תרשים מעגל של איך יראה אחד התפסים שלנו באמצעות שערי CMOS 4001 NOR שלנו.

כאשר קלט אחד מופעל (בהתחשב בשיא ההיגיון או 1), המערכת תחליף איזו פלט מופעלת ותשאיר אותה פועלת. כאשר הקלט השני מופעל, המערכת תחזור שוב ותשאיר את הפלט החדש.

עכשיו ליישם אותו במעגל שלנו!

הבריח הראשון יהיה עבור הפלט של 4-Input והרגע התחברנו.

1. מניחים את שבב ה- CMOS 4001 NOR Gate IC על לוח הלחם אחרי שער CMOS 4082 4-In AND AND כך שהסיכות הקדמיות יהיו במספר 30
2. חבר את פין 14 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 7 לקו הרכבת הכחולה
4. חבר את פין 1 לפין 1 של שער AND
5. חבר את פינים 2 ו -4 יחד
6. חבר את פינים 3 ו -5 יחד
7. חבר את פין 13 לסיכה 13 של שער AND
8. חבר את פינים 12 ו -10 יחד
9. חבר את פינים 11 ו -9 יחד
10. חבר את פינים 6 ו -8 יחד, נשתמש בהם מאוחר יותר עבור פונקציית האיפוס.

שלב 7: הגדרת לחצני הלחיצה והתפסים

הבא הוא הבריח השני והכפתורים!

את אלה נניח על החצי הימני של הלוח, כך שקל יותר ללחוץ על הכפתורים ולשמור על הצורך במעגל ולמרחק ביניהם. הכפתורים משתמשים גם בתפס כדי להגדיר ולאפס את ההגדרה שנבחרה.

1. שים את הכפתורים שלך (מתגי מישוש) על הלוח שלך

2. חבר את הכפתורים כמו הסכמטי למעלה

   הנגדים המשמשים הם נגדי OHM 1k

3. חבר את CMOS 4001 כמו שעשינו בעבר עבור הבריח הראשון אך במקום זאת אנו מחברים את הכפתורים לכניסות ה- CMOS 4001

   איור 4 משתמש במקבילה של 74HC02 NOR

כעת אנו סוף סוף הולכים להשתמש בלחצן האיפוס הזה ואיפוס כניסתו לשימוש!

1. חבר את כפתור האיפוס למקומות האיפוס האחרים במערכת

   • עיין בתמונות בשלבים הקודמים למיקומים
   • יהיה עליך להשתמש בחוטי מגשר מרובים כדי לחבר את כל הפינים יחדיו
2. יציאות הכפתורים הקשים והרכים מהמתפס ישמשו בשלב הבא

שלב 8: הגדרת CMOS 4081 2-Input AND Gate

חלק זה מטפל באישור איזו הגדרה בחרנו. הפלט יופעל רק כאשר שתי הכניסות נכונות. זה יאפשר רק לאחת מההגדרות להפעיל את האזעקה בסוף.

1. הנח את שבב CMOS 4081 AND Gate IC על לוח הלחם לאחר שבב הבריח הראשון שלנו כך שהסיכות הקדמיות יהיו ברמה מספר 40 בצד ימין ובצד שמאל של לוח הלחם.
2. חבר את פין 14 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 7 לקו הרכבת הכחולה
4. חבר את יציאות שני הבריחים לכניסות של שערי AND (עיין בשלב 6: הגדרת כפתורי לחיצה ותפסים)
5. בצע זאת הן עבור הגדרות קשות והן של רך.

שלב 9: סיום המערכת

הנגיעות האחרונות למערכת. שער ה- OR מאפשר לשני הקלטים להפעיל את הפלט.

1. הניחו את שבב 74HC32 OR Gate IC על לוח הלחם, אחרי ה- CMOS 4081 2-input AND Gate, כך שהסיכות הקדמיות יהיו ברמה מספר 50 בצד ימין ובצד שמאל של לוח הלחם.
2. חבר את פין 14 לקו המסילה האדומה
3. חבר את פין 7 לקו הרכבת הכחולה
4. קח את שתי היציאות משלב 7 וחבר אותן לכניסות של שבב 74HC32 (סיכות 1 ו -2)
5. חבר את הפלט (PIN 3) לחוט האדום של הבאזר
6. חבר את החוט השחור של הזמזם לקו המסילה הכחולה

סיימת

חבר את הסוללה למחזיק הסוללה והנח את החוט האדום למסוף הבננה האדום של לוח הלחם ואת החוט השחור למסוף הבננה השחור של לוח הלחם כדי להפעיל אותו. להפעלת הטיימר, לחץ על אפס תחילה ולאחר מכן בחר באפשרות שלך בכל פעם שתרצה להתחיל שעה חדשה מכיוון שהטיימר NE555 פועל ללא הרף וישאיר את המערכת נספרת אם לא נלחץ תחילה על לחצן האיפוס

שיפורים עתידיים

מעגל זה אינו מעגל מושלם ב -100%. יש דברים שהייתי רוצה לשפר עליהם:

1. ודא כי טיימר ומונה NE555 מתחילים לספור רק לאחר בחירה
2. יש לאפס את המערכת לאחר כל אזעקה שהושלמה
3. ודא כי ניתן לבחור רק אפשרות אחת בכל פעם, נכון לעכשיו ניתן לבחור את שתי האפשרויות
4. נקו את המעגל כך שיהיה קל יותר לעקוב אחר ההבנה ולהבין אותה
5. יש חלק או מערכת המציגה איזו בחירה נבחרה ואת השעה הנוכחית של הטיימר

שלב 10: סרטון ההפעלה

החלפתי את הזמזם במעגל הבדיקה הקטן. הנורית תשתנה מאדום לירוק כאשר היא מעוררת בהצלחה את האזעקה.

שלב 11: בונוס מעגל נקודת המבחן

אז … אתה באמת סקרן לגבי פיסת הרכיבים הקטנה הזו.

התמונות לעיל מראות כיצד הוא נראה על הלוח ואת התרשים הסכימטי של המעגל. מעגל זה נקרא מעגל בדיקות לוגיות. זה יכול לבדוק אם התפוקות של יציאות IC או יציאות דיגיטליות גבוהות (1) או נמוכות (0).

מעגל זה משתמש במושג הבסיסי של דיודות וזרם חשמלי. חשמל זורם מפוטנציאל גבוה לפוטנציאל נמוך יותר כמו נהר, אך ייתכן שאתם שואלים, כיצד משתנה הפוטנציאל? הפוטנציאל של המעגל יורד אחרי כל רכיב. כך שבקצה אחד של הנגד, למשל, יהיה פוטנציאל גבוה יותר מאשר בצד השני. ירידה זו נקראת ירידת מתח והיא נגרמת על ידי מאפייני הנגד ונמצאת באמצעות חוק אוהם.

חוק אוהם: מתח = זרם x התנגדות

דיודות יש גם ירידת מתח על פניהם אשר מוריד את המתח יותר ככל שאתה עובר לאורך המעגל. זה נמשך עד שתפגע בסמל הקרקע זה מייצג אפס פוטנציאל או אפס מתח.

עכשיו השאלה איך המעגל הזה בודק שיא לוגי (1) או שפל לוגי (0)?

ובכן, כאשר אנו מחברים את כל יציאת ההיגיון לנקודה שבין שני הלדים היא מעמידה פוטנציאל מתח בנקודה זו. שימוש ביסודות הדיודות מכיוון ש LED הם דיודות פולטות אור ופוגעים באותם עקרונות, דיודות מאפשרות לזרם לזרום רק בכיוון אחד. זו הסיבה שכאשר אתה מחווט את נוריות LED הפוך הן לא נדלקות.

ההשפעה של נקודה זו בין שני הלדים גורמת למאפיין זה לקרות. כאשר הנקודה גבוהה לוגיקה (1), פוטנציאל 5 וולט מוצב בנקודה זו ומכיוון שפוטנציאל המתח לפני הנורית האדומה נמוך מהפוטנציאל בנקודת הבדיקה אז הנורית האדומה לא תידלק. עם זאת, נורית ה- GREEN תידלק. זה יראה שכל מה שאתה בודק נמצא בשיא ההיגיון (1).

ולהיפך, כאשר נקודת הבדיקה נמצאת בשפל לוגי (0) יהיה פוטנציאל מתח אפסי בנקודת הבדיקה. זה רק יאפשר לדלקת האדום להדליק, מה שמראה שכל נקודה שאתה מנסה לבדוק נמצאת בשפל לוגי.