مؤقت البيض IC: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

صممه: غابرييل تشيو

ملخص

يوضح هذا المشروع أساسيات المنطق الرقمي ، وخصائص عداد الوقت NE555 ، ويوضح كيفية حساب الأرقام الثنائية. المكونات المستخدمة هي: جهاز توقيت NE555 ، عداد تموج 12 بت ، بوابتين NOR ذات دخلين ، بوابة AND 4 مدخلات ، بوابة AND 2-input ، وبوابة 2-input OR. تأتي البوابات المنطقية ، و NOR ، و AND ، و OR بمكافئات TTL و CMOS والتي يمكن العثور عليها في Lee’s Electronic. هذا المشروع عبارة عن مؤقت بيض بسيط مع إعدادين: مسلوق أو مسلوق جيدًا ويأتي مع وظيفة إعادة الضبط.

قطع غيار وأدوات

• 1x اللوح (رقم لي: 10516)

• بطارية 1 × 9 فولت (رقم Lee: 8775 ، أو 16123)

  ملاحظة: يمكن أن تعمل هذه الدائرة أيضًا باستخدام طاقة 5 فولت. لا تتجاوز 9 فولت لأنها قد تتلف رقائق IC

• حامل بطارية 1 × 9 فولت (رقم لي: 657 أو 6538 أو 653)
• سلك ربط صلب (رقم لي: 2249)
• سلك توصيل معزز (رقم لي: 10318 أو 21805)
• يؤدي اختبار التمساح (رقم لي: 690)
• 3 مفاتيح تعمل باللمس (رقم Lee: 31241 أو 31242)
• 1x NE555 Timer (رقم Lee: 7307)
• عداد تموج 1x 12 بت CMOS 4040 (رقم لي: 7210)
• 1x Dual Quad input and gate CMOS 4082 (Lee’s Number: 7230)
• 1x Quad 2-input AND gate CMOS 4081 (رقم Lee: 7229)
• 2x Quad 2-input NOR gate CMOS 4001 or 74HC02 (Lee’s Number: 7188 or 71692)
• 1x Quad 2-Input OR gate 74HC32 (رقم لي: 71702)
• 3x 1 كيلو مقاومات أوم ¼ واط (رقم لي: 9190)
• 2x 150 كيلو مقاومات أوم ¼ واط (رقم لي: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) مكثف (رقم لي: 8180)
• 1x 4.7 فائق التوهج مكثف (رقم لي: 85)
• 1x 1N4001 ديود (رقم لي: 796)
• 1x صفارة 3-24 فولت تيار مستمر مستمر (رقم لي: 4135)

أدوات

1x Wire Strippers (رقم Lee: 10325)

الخطوة 1: إنشاء مجلس الإدارة الخاص بك

يعد إعداد منتداك لهذا المشروع أمرًا أساسيًا. هذا الإعداد هو ضمان تشغيل جميع قضبان الطاقة (الخطوط الحمراء والزرقاء).

1. ستحتاج إلى استخدام سلك توصيل لتوصيل طرفي الموز الموجودين أعلى اللوحة بلوح التجارب نفسه. سيساعد ذلك في توصيل البطارية أو مصدر الطاقة.
2. كما هو الحال مع الشكل 1 أعلاه ، ضع سلك ربط أحمر لتوصيل خطوط السكك الحديدية الحمراء معًا.
3. استخدم السلك الأسود للانضمام إلى خطوط السكك الحديدية الزرقاء معًا. (لقد استخدمت السلك الأسود ، لكن السلك الأزرق جيد)

هام!: تأكد من أن أيًا من الخطوط الحمراء غير متصل بالخطوط الزرقاء. سيؤدي هذا إلى قصر الدائرة وسيحرق لوح الخبز ، ويدمر الأسلاك والبطارية.

تأكد من أن مجلسك لا يتمتع بالصلاحية أثناء التوصيل الأسلاك! قد يتسبب هذا في تلف عرضي لمكوناتك

قبل أن نبدأ ، سنستخدم قدرًا كبيرًا من رقائق IC على اللوح الخاص بنا ، لذلك سأعطي مواقع على اللوح لوضع المكونات لتباعد لطيف وسهل.

تحتوي معظم الدوائر المتكاملة على مؤشر على الشريحة لإظهار مكان الاتجاه الأمامي أو الأمامي. يجب أن تحتوي الشريحة على شق صغير للإشارة إلى مكان مقدمة الشريحة ، كما هو موضح في الشكل 2.

(إذا كنت مهتمًا بدائرة LED الصغيرة في الزاوية ، فانتقل إلى النهاية. سأوضح لك سبب وجودها وكيف تعمل)

الخطوة الثانية: إعداد المؤقت

يرسل هذا المؤقت نبضة كل ثانية إلى العداد الذي سنستخدمه في الخطوة التالية. في الوقت الحالي ، سنركز على إعداد مؤقت NE55 بشكل صحيح. لقد استخدمت آلة حاسبة للمؤقت NE555 للعثور على قيم المقاومة والمكثف اللازمة لضبط الفترة على ثانية واحدة. سيؤدي ذلك إلى التأكد من أن العداد يحسب بالثواني.

1. ضع شريحة IC لمؤقت NE555 على لوح الخبز بحيث تكون المسامير الأمامية في المستوى 5 على الجانب الأيسر من لوح التجارب
2. قم بتوصيل دبوس 8 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 1 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. قم بتوصيل دبوس 7 بخط السكة الحديدية الحمراء بأحد المقاوم 150 كيلو أوم

5. قم بتوصيل Pin 7 إلى Pin 2 باستخدام المقاوم الآخر 150k OHM والصمام الثنائي 1N4001

   • تأكد من أن خط الصمام الثنائي يواجه الدبوس 2 كما هو موضح في الرسم التخطيطي
   • لا تقلق بشأن الاتجاه الذي يواجهه المقاوم
6. قم بتوصيل Pin 6 إلى Pin 2 أيضًا باستخدام سلك أو وصلة مرور
7. قم بتوصيل دبوس 5 بخط السكك الحديدية الزرقاء باستخدام مكثف 10nF
8. قم بتوصيل السن 2 بخط السكك الحديدية الزرقاء باستخدام مكثف 4.7 فائق التوهج
9. تأكد من أن السلك الموجود على جانب علامة الخط متصل بالقضيب الأزرق وإلا فإن المكثف متجه للخلف
10. قم بتوصيل دبوس 4 بخط السكة الحديدية الحمراء باستخدام سلك لتعطيل وظيفة إعادة الضبط
11. أخيرًا ، ضع رابطًا في Pin 3 للخطوة التالية.

الخطوة الثالثة: إعداد العداد

هذا هو أهم جزء في النظام بأكمله وإلا ستحصل على أكثر من مجرد بيضة مسلوقة!

1. ضع شريحة CMOS 4040 Counter IC على لوح الخبز ، بعد شريحة Timer NE555 ، بحيث تكون المسامير الأمامية في المستوى 10
2. قم بتوصيل دبوس 16 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 8 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. قم بتوصيل دبوس 10 بإخراج المؤقت NE555 (دبوس 3 على NE555) الذي تركته في الخطوة السابقة
5. اترك دبوس 11 لوظيفة إعادة الضبط

الخطوة 4: تجهيز أدمغة النظام

تطرح الخطوات الأولى لإعداد أدمغة النظام السؤال التالي: ما هي المدة التي نريد طهي بيضنا فيها؟

يحتوي النظام على إعدادين للطهي ؛ مسلوقة جيدا ، ومسلوقة جيدا. ومع ذلك ، فإن الجزء الصعب هو أن الأنظمة الرقمية (حتى أجهزة الكمبيوتر الخاصة بك) تعد بأرقام ثنائية ، لذا فإن 1 و 0. لذلك نحن بحاجة إلى تحويل الأعداد العشرية العادية إلى أعداد ثنائية.

حان الوقت لكسر بعض الأرقام

يتطلب تحويل النظام العشري إلى ثنائي خطوات قسمة بسيطة.

1. خذ رقمك وقسمه على 2
2. تذكر النتيجة والباقي من القسمة
3. يذهب الباقي إلى الجزء الأول
4. قسّم النتيجة على 2

5. كرر الخطوات من 2 إلى 4 لكل بت متسلسل حتى تصبح النتيجة صفرًا.

   ملاحظة: تتم قراءة الأرقام الثنائية من اليمين إلى اليسار ، لذا فإن البت رقم 1 هو الرقم الصحيح

مثال للرقم العشري: 720

الرجوع إلى الجدول أعلاه

لذلك ، فإن الرقم الثنائي الناتج هو 0010 1101 0000. لقد احتفظت بالرقم الثنائي في مجموعات من 4 للتباعد الزوجي ولمطابقة عداد 12 بت.

البحث عن زماننا

بالنسبة لهذا المشروع ، اخترت 3 دقائق للغليان الطري و 6 دقائق للمسلوق. يجب تحويل هذه الأوقات إلى ثوانٍ لتتناسب مع سرعة عداد الوقت NE555 والعداد الخاص بنا.

هناك 60 ثانية في 1 دقيقة.

إذن ، 3 دقائق تتحول إلى 180 ثانية و 6 دقائق تتحول إلى 360 ثانية

بعد ذلك ، علينا تحويله إلى نظام ثنائي.

باستخدام طريقة التحويل العشري إلى ثنائي ، نحصل على:

360 ثانية 0001 0110 1000

180 ثانية 0000 1011 0100

الخطوة 5: إعداد 4 مدخلات وبوابة CMOS 4082

يمكننا أخيرًا البدء في إعداد أدمغة النظام على لوح التجارب الخاص بنا. أولاً ، بوابة AND 4-input. تحتاج هذه البوابة إلى أن تكون جميع المدخلات 1 قبل أن يصبح الناتج 1 نفسه. على سبيل المثال ، إذا اخترنا 3 دقائق ؛ يجب أن تكون البتات 3 و 5 و 6 و 8 من 1 قبل أن تتمكن البوابة AND من إخراج 1. وهذا سيجعل نظامنا يعمل فقط في أوقات محددة.

1. ضع شريحة CMOS 4082 4-input and Gate IC على لوحة الخبز بعد CMOS 4040 Counter بحيث تكون المسامير الأمامية عند المستوى 20
2. قم بتوصيل دبوس 14 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 7 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. قم بتوصيل الدبابيس 2-5 بدبابيس العداد كما هو موضح في الرسم التخطيطي أعلاه
5. افعل نفس الشيء بالنسبة للدبابيس 12-9
6. لن يتم استخدام الدبابيس 6 و 8 لذا يمكنك تركها بمفردها

الخطوة 6: إعداد أزرار الدفع والمزالج

هذا هو عنصر التحكم الرئيسي وجزء مهم آخر من النظام!

لنبدأ أولاً بمفهوم المزالج. الشكل 3 هو مخطط دائرة لما سيبدو عليه أحد المزالج باستخدام بوابات CMOS 4001 NOR.

عندما يكون أحد المدخلات قيد التشغيل (مع الأخذ في الاعتبار منطق مرتفع أو 1) ، سيقوم النظام بتبديل المخرجات قيد التشغيل والاحتفاظ بها في وضع التشغيل. عندما يكون الإدخال الآخر في وضع التشغيل ، سيتحول النظام مرة أخرى ويحافظ على هذا الإخراج الجديد قيد التشغيل.

الآن لتطبيقه في دائرتنا!

سيكون المزلاج الأول لإخراج 4-Input وقد قمنا للتو بتوصيله.

1. ضع شريحة CMOS 4001 NOR Gate IC على لوحة الخبز بعد CMOS 4082 4-Input AND gate بحيث تكون المسامير الأمامية عند الرقم 30
2. قم بتوصيل دبوس 14 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 7 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. قم بتوصيل السن 1 إلى السن 1 من البوابة AND
5. قم بتوصيل الدبابيس 2 و 4 معًا
6. قم بتوصيل الدبابيس 3 و 5 معًا
7. قم بتوصيل دبوس 13 بالرقم 13 من بوابة AND
8. قم بتوصيل الدبابيس 12 و 10 معًا
9. قم بتوصيل الدبابيس 11 و 9 معًا
10. قم بتوصيل الدبابيس 6 و 8 معًا ، وسنستخدمها لاحقًا لوظيفة إعادة الضبط.

الخطوة 7: إعداد أزرار الدفع ومتابعة المزالج

التالي هو المزلاج الثاني والأزرار!

سنضع هذه على النصف الأيمن من اللوحة بحيث يكون من الأسهل الضغط على الأزرار والحفاظ على احتياجات دائرتنا وتباعدها. تستخدم الأزرار أيضًا المزلاج لضبط الإعداد المختار وإعادة تعيينه.

1. ضع الأزرار (المفاتيح اللمسية) على لوحك

2. اربط الأزرار مثل المخطط أعلاه

   المقاومات المستخدمة هي مقاومات 1 كيلو أوم

3. قم بتوصيل CMOS 4001 كما فعلنا سابقًا للمزلاج الأول ولكن بدلاً من ذلك نقوم بتوصيل الأزرار بمدخلات CMOS 4001

   يستخدم الشكل 4 مكافئ 74HC02 NOR

الآن سنقوم أخيرًا باستخدام زر إعادة الضبط هذا وإعادة ضبط المدخلات للاستخدام!

1. قم بتوصيل زر إعادة الضبط بأماكن إعادة الضبط الأخرى في النظام

   • الرجوع إلى الصور في الخطوات السابقة للمواقع
   • ستحتاج إلى استخدام أسلاك توصيل متعددة لتوصيل جميع المسامير معًا
2. سيتم استخدام مخرجات الزر المغلي جيدًا والمسلوق جيدًا من المزلاج في الخطوة التالية

الخطوة 8: إعداد CMOS 4081 2-Input AND Gate

يعالج هذا الجزء تأكيد الإعداد الذي اخترناه. سيتم تشغيل الإخراج فقط عندما يكون كلا المدخلين صحيحين. سيسمح هذا لواحد فقط من الإعدادات بتنشيط المنبه في النهاية.

1. ضع شريحة CMOS 4081 AND Gate IC على لوح الخبز بعد شريحة المزلاج الأولى لدينا بحيث تكون المسامير الأمامية في المستوى 40 على الجانب الأيمن والجانب الأيسر من اللوح
2. قم بتوصيل دبوس 14 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 7 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. قم بتوصيل مخرجات المزالجين بمدخلات البوابات AND (راجع الخطوة 6: إعداد أزرار الدفع والمزالج)
5. افعل ذلك لكل من إعدادات السلق جيداً والمسلوق الناعم.

الخطوة 9: الانتهاء من النظام

اللمسات الأخيرة على النظام. تتيح بوابة OR لأي من المدخلات تشغيل الإخراج.

1. ضع شريحة 74HC32 OR Gate IC على لوحة الخبز ، بعد CMOS 4081 2-input AND Gate ، بحيث تكون المسامير الأمامية عند المستوى 50 على الجانب الأيمن والجانب الأيسر من اللوح
2. قم بتوصيل دبوس 14 بخط السكة الحديد الأحمر
3. قم بتوصيل دبوس 7 بخط السكك الحديدية الزرقاء
4. خذ المخرجين من الخطوة 7 وقم بتوصيلهما بمدخلات 74HC32 Chip (الدبابيس 1 و 2)
5. قم بتوصيل الخرج (رقم التعريف الشخصي 3) بالسلك الأحمر للجرس
6. قم بتوصيل السلك الأسود للجرس بخط السكة الزرقاء

الانتهاء

قم بتوصيل البطارية بحامل البطارية ووضع السلك الأحمر في طرف الموز الأحمر للوح والسلك الأسود بطرف الموز الأسود للوحة توصيل الطاقة لتشغيله. لتشغيل المؤقت ، انقر أولاً على إعادة الضبط ثم اختر خيارك في كل مرة ترغب فيها في بدء وقت جديد لأن المؤقت NE555 يعمل باستمرار وسيبقي النظام قيد العد إذا لم يتم الضغط على زر إعادة الضبط أولاً

التحسينات المستقبلية

هذه الدائرة ليست 100٪ دائرة مثالية. هناك أشياء أود تحسينها:

1. تأكد من أن عداد الوقت والعداد NE555 لا يبدأان في العد إلا بعد الاختيار
2. قم بإعادة ضبط النظام بعد كل إنذار مكتمل
3. تأكد من إمكانية اختيار خيار واحد فقط في كل مرة ، حيث يمكن حاليًا اختيار كلا الخيارين
4. نظف الدائرة لتسهيل متابعة التدفق وفهمه
5. لديك جزء أو نظام يعرض التحديد الذي تم اختياره والوقت الحالي للمؤقت

الخطوة 10: فيديو العملية

لقد استبدلت الجرس بدائرة الاختبار الصغيرة. سيتغير مؤشر LED من الأحمر إلى الأخضر عندما ينجح في تشغيل الإنذار.

الخطوة 11: قم بمكافأة دائرة نقطة الاختبار

لذا … أنت مهتم حقًا بهذه القطعة الصغيرة من المكونات.

توضح الصور أعلاه كيف تبدو على السبورة والرسم التخطيطي للدائرة. تسمى هذه الدائرة بدائرة اختبار المنطق. يمكن أن يختبر هذا ما إذا كانت مخرجات IC أو المخرجات الرقمية عالية (1) أو منخفضة (0).

تستخدم هذه الدائرة المفهوم الأساسي للديودات والتيار الكهربائي. تتدفق الكهرباء من إمكانات عالية إلى إمكانات منخفضة مثل النهر ، لكن قد تتساءل ، كيف يتغير الاحتمال؟ تنخفض إمكانات الدائرة بعد كل مكون. لذلك ، عند أحد طرفي المقاوم ، على سبيل المثال ، سيكون له إمكانات أعلى من الطرف الآخر. يُطلق على هذا الانخفاض اسم انخفاض الجهد وينتج عن خصائص المقاوم ويتم العثور عليه من خلال قانون أوم.

قانون أوم: الجهد = التيار × المقاومة

تحتوي الثنائيات أيضًا على انخفاض في الجهد عبرها مما يؤدي إلى انخفاض الجهد بشكل أكبر أثناء تقدمك على طول الدائرة. يستمر هذا حتى تضغط على رمز الأرض ، وهذا يمثل صفر جهد أو صفر جهد.

الآن السؤال ، كيف تختبر هذه الدائرة لمنطق مرتفع (1) أو منطقي منخفض (0)؟

حسنًا ، عندما نقوم بتوصيل أي ناتج منطقي بالنقطة الواقعة بين مصباحي LED ، فإنه يضع جهدًا كهربيًا عند تلك النقطة. باستخدام أساسيات الثنائيات لأن مصابيح LED عبارة عن ثنائيات انبعاث للضوء وتتبع نفس المبادئ ، فإن الثنائيات تسمح فقط للتيار بالتدفق في اتجاه واحد. هذا هو السبب في أنه عندما تقوم بتوصيل مصابيح LED في الاتجاه المعاكس ، فلن يتم تشغيلها.

يؤدي تأثير هذه النقطة بين مصباحي LED إلى حدوث هذه الخاصية. عندما تكون النقطة منطقية عالية (1) ، يتم وضع جهد 5 فولت عند هذه النقطة وبما أن جهد الجهد قبل مؤشر LED الأحمر أقل من الإمكانات عند نقطة الاختبار ، فلن يتم تشغيل مؤشر LED الأحمر. ومع ذلك ، سيتم تشغيل مصباح LED الأخضر. سيظهر هذا أن كل ما تختبره هو منطق مرتفع (1).

والعكس صحيح ، عندما تكون نقطة الاختبار عند منطق منخفض (0) سيكون هناك جهد جهد صفري عند نقطة الاختبار. سيسمح هذا فقط بتشغيل RED LED ، مما يدل على أن أي نقطة تحاول اختبارها تكون منخفضة المنطق.