IC таймер за яйца: 11 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Създадено от: Gabriel Chiu

Общ преглед

Този проект демонстрира основите на цифровата логика, характеристиките на таймер NE555 и демонстрира как се броят двоичните числа. Използваните компоненти са: таймер NE555, 12-битов пулсационен брояч, две 2-входни NOR порта, 4-вход И порта, 2-вход И порта и 2-вход ИЛИ порта. Логическите порти, NOR, AND и OR се предлагат в еквиваленти на TTL и CMOS, които могат да бъдат намерени в Lee’s Electronic. Този проект е прост таймер за яйца с две настройки: твърдо или меко сварено и се предлага с функция за нулиране.

Части и инструменти

• 1x платка (номер на Lee: 10516)

• 1x 9V батерия (номер на Lee: 8775 или 16123)

  ЗАБЕЛЕЖКА: ТАЗИ СХЕМА МОЖЕ ДА РАБОТИ И С ИЗПОЛЗВАНЕ НА 5V ЗАХРАНВАНЕ. НЕ ПРЕВЪРШВАЙТЕ 9V, ЗАЩОТО МОЖЕ ДА УВРЕДИ IC ЧИПОВЕТЕ

• 1x 9V държач за батерия (номер на Lee: 657 или 6538 или 653)
• Твърд свързващ проводник (номер на Лий: 2249)
• Джъмпер тел (номер на Lee: 10318 или 21805)
• Алигаторен тест води (номер на Lee: 690)
• 3x тактилни превключватели (номер на Lee: 31241 или 31242)
• 1x таймер NE555 (номер на Lee: 7307)
• 1x 12-битов пулсационен брояч CMOS 4040 (номер на Lee: 7210)
• 1x двоен Quad вход и порта CMOS 4082 (номер на Lee: 7230)
• 1x Quad 2-вход И порта CMOS 4081 (номер на Lee: 7229)
• 2x Quad 2-вход NOR порта CMOS 4001 или 74HC02 (номер на Lee: 7188 или 71692)
• 1x Quad 2-вход ИЛИ порта 74HC32 (номер на Lee: 71702)
• 3x 1k OHM резистори ¼ ват (номер на Lee: 9190)
• 2x 150k OHM резистори ¼ ват (номер на Lee: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) кондензатор (номер на Lee: 8180)
• 1x 4.7UF кондензатор (номер на Lee: 85)
• 1x 1N4001 диод (номер на Lee: 796)
• 1x зумер 3-24V DC непрекъснато (номер на Lee: 4135)

Инструменти

1x тел за събличане (номер на Lee: 10325)

Стъпка 1: Настройка на вашия съвет

Настройването на вашата дъска за този проект е от ключово значение. Тази настройка трябва да гарантира, че всички захранващи релси (червени и сини линии) се захранват.

1. Ще трябва да използвате малко джъмпер проводник, за да свържете двата терминала за банан в горната част на дъската към самата платка. Това ще ви помогне при свързването на батерията или източника на захранване.
2. Както при Фигура 1 по-горе, поставете червен свързващ проводник, за да свържете червените релсови линии заедно.
3. Използвайте черен проводник, за да съедините сините железопътни линии заедно. (Използвах черен проводник, но синият проводник е добре)

ВАЖНО !: Уверете се, че някоя от червените линии НЕ е свързана със сините линии. Това ще доведе до късо съединение и ЩЕ ИЗГОРЕ ВАШАТА КАРТА, И ЩЕ УНИЩОЖИ ЖИЛИТЕ И АКУМУЛАТОРА.

Уверете се, че ДОСКАТА НЕ Е ЗАХРАНЕНА, КАКТО СЕ СВЪРЗВА! ТОВА МОЖЕ ДА ПРИЧИНЕ АВАРИЙНО УВРЕЖДАНЕ НА ВАШИТЕ КОМПОНЕНТИ

Преди да започнем, ще използваме значително количество IC чипове в нашата макетна платка, така че ще дам местоположения къде на макетната платка да поставим компонентите за приятно и лесно раздалечаване.

Повечето интегрални схеми имат индикатор на чипа, който показва къде се намира посоката отпред или напред. Чипът трябва да има малък прорез, който да показва къде е предната част на чипа, както е показано на фигура 2.

(Ако сте любопитни за малката LED верига в ъгъла, отидете до самия край. Ще ви покажа защо е там и как работи)

Стъпка 2: Настройка на таймера

Този таймер изпраща импулс всяка секунда до брояча, който ще използваме в следващата стъпка. Засега ще се съсредоточим върху правилната настройка на таймера NE55. Използвах калкулатор с таймер NE555, за да намеря стойностите на резистора и кондензатора, необходими за задаване на периода на 1 секунда. Това ще гарантира, че броячът се брои за секунди.

1. Поставете IC чипа на таймера NE555 върху дъската за хляб, така че предните щифтове да са на ниво номер 5 от лявата страна на дъската
2. Свържете щифт 8 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 1 към синята релсова линия
4. Свържете щифт 7 към червената релсова линия с един от 150k OHM резистор

5. Свържете Pin 7 към Pin 2, като използвате другия 150k OHM резистор и 1N4001 диода

   • Уверете се, че линията на диода е обърната към Pin 2, както е показано на диаграмата
   • Не се притеснявайте за посоката на резистора
6. Свържете Pin 6 към Pin 2 също с помощта на проводник или джъмпер
7. Свържете щифт 5 към синята релсова линия с помощта на 10nF кондензатор
8. Свържете щифт 2 към синята релсова линия с помощта на кондензатор 4.7uF
9. Уверете се, че проводникът, който е отстрани на маркировката на линията, е свързан към синята шина или иначе кондензаторът е обърнат назад
10. Свържете щифт 4 към червената железопътна линия, като използвате проводник, за да деактивирате функцията за нулиране
11. Накрая поставете джъмпер на Pin 3 за следващата стъпка.

Стъпка 3: Настройване на брояча

Това е най-важната част от цялата система или иначе ще получите нещо повече от твърдо сварено яйце!

1. Поставете чипа CMOS 4040 Counter IC върху дъската за хляб след чипа за таймер NE555, така че предните щифтове да са на ниво 10
2. Свържете щифт 16 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 8 към синята релсова линия
4. Свържете щифт 10 към изхода на таймера NE555 (извод 3 на NE555), който сте оставили в предишната стъпка
5. Оставете Pin 11 за функцията за нулиране

Стъпка 4: Подготовка на мозъка на системата

Първите стъпки за настройка на мозъка на системата задават въпроса: Колко дълго искаме да се сварят яйцата ни?

Системата има две настройки за готвене; твърдо сварено и меко сварено. Трудната част обаче е, че цифровите системи (дори вашите компютри) се броят в двоични числа, така че 1 и 0. така че трябва да преобразуваме нашите нормални десетични числа в двоични числа.

ВРЕМЕ ЗА НЕКОЛКО ЧИСЛЕНЕ НА НОМЕРА

Преобразуването на десетичното в двоично отнема прости стъпки на разделяне.

1. Вземете номера си и го разделете на 2
2. Запомнете резултата и остатъка от делението
3. Остатъкът отива към първия бит
4. Разделете резултата си на 2

5. Повторете стъпки 2 до 4 за всеки последователен бит, докато резултатът ви стане нула.

   ЗАБЕЛЕЖКА: ДВОЙНИТЕ ЧИСЛА СА ЧЕТЕНИ ОТ ДЯСНО НАЛЯВО, ТАКА БИТ #1 Е ПРАВИЛНОТО НАЙ -НОМЕР

Например за десетично число: 720

Вижте таблицата по -горе

Следователно полученото двоично число е 0010 1101 0000. Запазих двоичното число в групи по 4 за равномерно разстояние и за да съответства на нашия 12-битов брояч.

Намиране на нашето време

За този проект избрах 3 минути за меко сварено и 6 минути за твърдо сварено. Тези времена трябва да бъдат преобразувани в секунди, за да съответстват на скоростта на нашия таймер NE555 и нашия брояч.

Има 60 секунди за 1 минута.

Така 3 минути се превръщат в 180 секунди, а 6 минути се превръщат в 360 секунди

След това трябва да го преобразуваме в двоичен.

Използвайки метода за преобразуване на десетичен в двоичен, получаваме:

360 секунди 0001 0110 1000

180 секунди 0000 1011 0100

Стъпка 5: Настройка на 4-входен и портален CMOS 4082

Най -накрая можем да започнем да настройваме мозъците на системата на нашата макет. Първо, 4-вход И порта. Тази порта се нуждае от всички входове трябва да са 1, преди самият изход да стане 1. Например, ако сме избрали 3 минути; битове 3, 5, 6 и 8 трябва да са 1, преди портата AND да може да изведе 1. Това ще накара нашата система да се задейства само в определено време.

1. Поставете чипа CMOS 4082 с 4 входа AND Gate IC върху дъската за хляб след брояча CMOS 4040, така че предните щифтове да са на ниво 20
2. Свържете щифт 14 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 7 към синята релсова линия
4. Свържете щифтове 2-5 към броячите, както е показано на диаграмата по-горе
5. Направете същото за щифтове 12-9
6. Игли 6 и 8 няма да се използват, така че можете да ги оставите на мира

Стъпка 6: Настройване на бутоните и ключалките

Това е основният контрол и друга важна част от системата!

Първо нека започнем с концепцията за ключалки. Фигура 3 е схема на това как ще изглежда една от нашите ключалки, използвайки нашите CMOS 4001 NOR порти.

Когато един вход е ВКЛЮЧЕН (като се има предвид логическия максимум или 1), системата ще превключи кой изход е ВКЛЮЧЕН и ще го остави ВКЛЮЧЕН. Когато другият вход е ВКЛЮЧЕН, системата ще се включи отново и ще запази новия изход включен.

Сега да го приложим в нашата верига!

Първият фиксатор ще бъде за изхода на 4-входа И ние току-що се свързахме.

1. Поставете чипа CMOS 4001 NOR Gate IC върху дъската за хляб след CMOS 4082 4-вход И порта, така че предните щифтове да са на номер 30
2. Свържете щифт 14 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 7 към синята релсова линия
4. Свържете Pin 1 към Pin 1 на порта AND
5. Свържете пинове 2 и 4 заедно
6. Свържете щифтове 3 и 5 заедно
7. Свържете Pin 13 към Pin 13 на порта AND
8. Свържете щифтове 12 и 10 заедно
9. Свържете щифтове 11 и 9 заедно
10. Свържете пинове 6 и 8 заедно, ще ги използваме по -късно за функцията за нулиране.

Стъпка 7: Настройка на бутоните и ключалките

Следва втората ключалка и бутоните!

Ще ги поставим в дясната половина на дъската, така че да е по -лесно да натискаме бутоните и да поддържаме нуждите на веригата си и раздалечени. Бутоните също използват ключалката за задаване и нулиране на избраната настройка.

1. Поставете бутоните (тактилни превключватели) върху дъската

2. Свържете бутоните, както е показано по -горе

   Използваните резистори са 1k OHM резистори

3. Свържете CMOS 4001, както направихме по -рано за първото ключалка, но вместо това свързваме бутоните към входовете на CMOS 4001

   Фигура 4 използва 74HC02 NOR еквивалент

СЕГА НАПРАВО ЩЕ ИЗПОЛЗВАМЕТЕ ТАЗИ КНОПКА ЗА ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ И ВЪЗСТАНОВЯВАЙТЕ, ЗА ИЗПОЛЗВАНЕ!

1. Свържете бутона за нулиране към другите места за нулиране в системата

   • Вижте снимките в предишните стъпки за местоположенията
   • Ще трябва да използвате множество джъмперни проводници, за да свържете всички щифтове заедно
2. Изходите на бутоните за твърдо и меко сварени бутони ще бъдат използвани в следващата стъпка

Стъпка 8: Настройка на CMOS 4081 2-Input AND Gate

Тази част обработва потвърждението на настройката, която сме избрали. Изходът ще бъде включен само когато и двата входа са правилни. Това ще позволи само една от настройките да активира алармата в края.

1. Поставете чипа CMOS 4081 AND Gate IC върху дъската за хляб след първия ни фиксатор, така че предните щифтове да са на ниво 40 от дясната и лявата страна на макета
2. Свържете щифт 14 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 7 към синята релсова линия
4. Свържете изходите на двете ключалки към входовете на портите И (Вижте Стъпка 6: Настройка на бутоните и ключалките)
5. Направете това както за настройките за твърдо сварено, така и за меко сварено.

Стъпка 9: Завършване на системата

Последните щрихи към системата. Портът ИЛИ позволява на всеки вход да включва изхода.

1. Поставете ICH чипа 74HC32 OR Gate върху дъската за хляб, след CMOS 4081 2-вход AND Gate, така че предните щифтове да са на ниво номер 50 от дясната и от лявата страна на дъската
2. Свържете щифт 14 към червената железопътна линия
3. Свържете щифт 7 към синята релсова линия
4. Вземете двата изхода от стъпка 7 и ги свържете към входовете на чипа 74HC32 (пинове 1 и 2)
5. Свържете изхода (PIN 3) към червения проводник на зумера
6. Свържете черния проводник на зумера към синята релсова линия

Вие сте готови

Свържете батерията към държача на батерията и поставете червения проводник към червения бананов извод на макетната платка, а черния проводник към черния бананов извод на макетната платка, за да го включите. За работа на таймера първо натиснете нулиране и след това изберете вашата опция всеки път, когато искате да започнете ново време, тъй като таймерът NE555 работи постоянно и ще запази системата да брои, ако бутонът за нулиране не е натиснат първо

Бъдещи подобрения

Тази верига не е 100% перфектна верига. Има неща, които бих искал да подобря:

1. Уверете се, че таймерът и броячът NE555 започват да се броят едва след като е направен избор
2. Рестартирайте системата след всяка приключила аларма
3. Уверете се, че само една опция може да бъде избрана наведнъж, в момента могат да бъдат избрани и двете опции
4. Почистете веригата, за да направите потока по -лесен за проследяване и разбиране
5. Имайте част или система, която показва коя селекция е избрана и текущото време на таймера

Стъпка 10: Видео на операцията

Смених зумера с малката тестова верига. Светодиодът ще се промени от червен на зелен, когато успешно задейства алармата.

Стъпка 11: БОНУС на веригата на тестовата точка

Така че … наистина сте любопитни за тази малка част от компонентите.

Горните снимки показват как изглежда на дъската и схематичната диаграма за веригата. Тази верига се нарича логическа верига за тестване. Това може да провери дали изходите на IC или цифровите изходи са високи (1) или ниски (0).

Тази схема използва основната концепция за диоди и електрически ток. Електричеството тече от висок потенциал към по -нисък потенциал като река, но може би се питате как се променя потенциалът? Потенциалът на веригата пада след всеки компонент. Така че, в единия край на резистор, например, ще има по -голям потенциал, отколкото в другата страна. Този спад се нарича спад на напрежението и се причинява от характеристиките на резистора и се намира чрез закона на Ом.

Законът на Ом: Напрежение = ток x съпротивление

Диодите също имат спад на напрежението върху тях, което намалява напрежението допълнително, докато вървите по веригата. Това продължава, докато не ударите символа на земята, това представлява нулев потенциал или нулево напрежение.

Сега въпросът, как тази верига тества за логически висок (1) или логически нисък (0)?

Е, когато свържем какъвто и да е логически изход към точката между двата светодиода, той поставя потенциал на напрежение в тази точка. Използвайки основите на диодите, тъй като светодиодите са светодиоди и следват същите принципи, диодите позволяват токът да тече само в една посока. Ето защо, когато свържете светодиодите обратно, те няма да се включат.

Ефектът на тази точка между двата светодиода причинява тази характеристика да се случи. Когато точката е логически висока (1), в тази точка се поставя потенциал от 5 волта и тъй като потенциалът на напрежението преди ЧЕРВЕНИЯ светодиод е по -нисък от потенциала в точката на изпитване, ЧЕРВЕНИЯТ светодиод няма да се включи. ЗЕЛЕНИЯТ светодиод обаче ще светне. Това ще покаже, че всичко, което тествате, е на логическо ниво (1).

И обратно, когато точката на изпитване е на логически ниско ниво (0), в точката на изпитване ще има нулев потенциал на напрежение. Това ще позволи само червеният светодиод да се включи, показвайки, че каквато и точка да се опитвате да тествате, е на ниско ниво на логиката.