Цифровые микросхемы - начинающим (занятие 7)

Принципиальная схема

Схема показана на рисунке 1. Основа схемы — счетчик К561ИЕ8 и генератор импульсов на мигающем светодиоде HL1. Мигающий светодиод HL1, в процессе мигания ток через него сильно меняется, соответственно меняется и напряжение на резисторе R1, — на нем образуются импульсы, вполне логического уровня. Они и подаются на вход счетчика.

Интересно то, что эти импульсы сопровождаются хаотичными короткими импульсами, напоминающими помехи от дребезга контактов. Причина их не ясна, так как в светодиоде точно никаких механических контактов нет. Но чтобы эти короткие импульсы не сбоили счетчик на его входе включена цепь R2-C1.

Рис. 1. Схема бегущих огней на микросхеме К561ИЕ8.

Как известно, в процессе работы, счета входных импульсов, состояние выходов счетчика К561ИЕ8 меняется следующим образом, — единица переходит с одного выхода на другой последовательно, согласно количеству посчитанных импульсов.

То есть, единица есть только на одном из выходов, в то время, как на всех других выходах нули. Если ключи со светодиодами подключить непосредственно к выходам микросхемы, то получится так, что всегда будет гореть только один светодиод, а эффект будет напоминать бегущую точку.

Но нужен был эффект удлинения линии, поэтому на диодах VD1-VD17 собрана схема, удерживающая открытыми ключи ранее включенных светодиодов.

Временная диаграмма работы счетчика К561ИЕ8

На рисунке ниже приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8:

Несколько примеров применения счетчика К561ИЕ8

Бегущие огни на светодиодах

Схема позволяет организовать быстрое поочередное свечение каждого светодиода. Источник тактовых импульсов построен на таймере NE555, который включен в схему как генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов на выходе NE555, а следовательно и скорость бегущих огней, регулируется переменным резистором R2.

Так же можно увеличить число светодиодов путем каскадного подключения счетчиков. Такую работу К561ИЕ8 вы можете посмотреть в программе Proteus.

(13,5 Kb, скачано: 2 270)

С помощью десятичного счетчика К561ИЕ8 можно собрать . При нажатии кнопки SА1 происходит разряд конденсатора С1 через резистор R1. Когда кнопка SА1 отпущена, конденсатор C1 будет заряжаться через резистор R2, вызывая нарастающий фронт на тактовом входе (14) счетчика К561ИЕ8. Это приведет к тому, что на выходе Q1 появляется высокий логический уровень (практически напряжение питания), в результате чего будет светиться светодиод HL1.

В то же время конденсатор С2 начнет заряжаться через сопротивления R4 и R5. Когда напряжение на нем достигнет примерно половины напряжения питания, это приведет к сбросу счетчика. Выход Q1 перейдет в низкий уровень, светодиод погаснет и конденсатор С2 будет разряжаться через диод VD1 и резистор R3. После этого схема будут оставаться в таком стабильном состоянии, пока кнопка SА1 не будет нажата снова.

Изменяя сопротивление R4 можно выбирать необходимый интервал таймера в диапазоне от 5 секунд и 7 минут. Ток потребления данной схемы в состоянии ожидания составляет несколько микроампер, в режиме работы примерно 8 мА в основном за счет свечения светодиода.

Эта схема имитирует огни полицейского проблескового маячка. В результате работы устройства, чередуется мигание красных и синих светодиодов, причем каждый цвет мигает по три раза.

Генератор тактовых импульсов для счетчика К561ИЕ8 построен на таймере NE555. Ширина этих импульсов может быть изменена путем подбора сопротивлений R1, R2 и емкости C2. Импульсы с выхода счетчика, через диоды, поступают на два транзисторных ключа, которые управляют миганием светодиодов.

Асинхронные счётчики

Данные типы счётчиков состоят из цепочёк JK-триггеров, которые работают в счётном режиме, когда выход предыдущего триггера служит входом для следующего. В такой схеме триггеры включаются последовательно, а, следовательно, и выходы счётчика также переключаются последовательно, один за другим (отсюда второе название асинхронных счётчиков – последовательные счётчики). Так как переключение разрядов происходит с некоторой задержкой, поэтому и сигналы на выходах счётчика появляются не одновременно с входным сигналом и между собой, то есть асинхронно.

Микросхемы асинхронных счётчиков применяются не очень часто, в качестве примера можно привести микросхемы типа ИЕ2 (четырёхразрядный двоично-десятичный счётчик), ИЕ5 (четырёх разрядный двоичный счётчик) и ИЕ19 (сдвоенный четырёхразрядный счётчик).

Асинхронные счётчики: слева направо ИЕ2, ИЕ5, ИЕ19.

Данные типы счётчиков имеют входы сброса в нуль (вход R), вход установки в 9 (вход S у ИЕ2), счётный или тактовый вход (вход С) и выходы, которые могут обозначаться как номера разрядов (0, 1, 2, 4) или как вес каждого разряда (1, 2, 4, 8).

Микросхема К555ИЕ2 относится к двоично-десятичным счётчикам, то есть счёт у неё идет от 1 до 9, а потом выводы обнуляются и счёт идёт сначала. Внутренне данный счётчик состоит из четырёх триггеров, которые разделены на две группы: один триггер (вход С1, выход 1) и три триггера (вход С2, выходы 2, 4, 8). Такая внутренняя организация позволяет значительно расширить применение данного типа микросхемы, например данную микросхему можно использовать в качестве делителя на 2, на 5 или на 10. Счётчик ИЕ2 имеет два входа для сброса в нуль объединенных по И, а так же два входа для установки в 9 тоже объединённых по И.

Для реализации счёта необходимо сбросить счётчик подачей на входы R высокого логического уровня, а на один из входов S сигнал низкого уровня. В таком режиме счётчик будет «обнулён» и последовательный счёт заблокирован. Чтобы восстановить функцию счета необходимо установить на входы R низкий уровень сигнала.

Для организации делителя на 2 необходимо подавать сигнал на С1, а снимать с выхода 1; делитель на 5 подавать сигнал на С2, а снимать с выхода 8; делитель на 10 выход 8 соединяют с С1, сигнал подают на С2, а снимают с выхода 1.

Микросхема К555ИЕ5 представляет собой двоичный счётчик, в отличие от ИЕ2 считает до 16 и сбрасывается в нуль. Также как и ИЕ2 состоит из двух групп триггеров со входами С1 и С2, а выходы 1 и 2,4,8. В отличии от ИЕ2 имеет только два входа сброса в нуль, а входов установки нет.

Микросхема К555ИЕ19 практически идентична двум микросхемам К555ИЕ5 и представляет собой два чётырёхразрядных двоичных счётчика, каждый счётчик имеет свой счётный вход С и вход сброса R. Если объединить выход 8 первого счётчика и вход С второго счётчика, то можно получить восьмиразрядный двоичный счётчик.

Детали

Светодиоды можно использовать любые, желательно сверхяркие. Мигающий светодиод -любой мигающий индикаторный красный. Красный потому что у него ниже напряжение падения. Микросхему К561ИЕ8 можно заменить на К176ИЕ8 или использовать зарубежный аналог CD4017 или другой «4017».

Эту же схему вполне возможно приспособить для переключения гирлянд. Просто, вместо светодиодов HL2-HL10 нужно будет подключить устройства для переключения гирлянд, например, обмотки маломощных реле или светодиоды твердотельных реле или оптосимисторов.

Анисимов В. А. РК-11-16.

Довольно популярная микросхема К561ИЕ8
(зарубежный аналог CD4017) является десятичным счетчиком с дешифратором. В своей структуре микросхема имеет счетчик Джонсона (пятикаскадный) и дешифратор, позволяющий переводить код в двоичной системе в электрический сигнал появляющийся на одном из десяти выходов счетчика.

Счетчик К561ИЕ8 выпускается в 16 контактном корпусе DIP.

Временная диаграмма работы счетчика К561ИЕ8

На рисунке ниже приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8:

Несколько примеров применения счетчика К561ИЕ8

Бегущие огни на светодиодах

Если вы хотите построить бегущие огни на 10 светодиодах, то для этого можно использовать микросхему К561ИЕ8 совместно с таймером NE555.

Инвертор 12 В/ 220 В
Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…

Подробнее

3 счетчика К561ИЕ8 каскадом (Proteus) (13,5 KiB, скачано: 3 997)

Таймер на К561ИЕ8

С помощью десятичного счетчика К561ИЕ8 можно собрать простой таймер. При нажатии кнопки SА1 происходит разряд конденсатора С1 через резистор R1. Когда кнопка SА1 отпущена, конденсатор C1 будет заряжаться через резистор R2, вызывая нарастающий фронт на тактовом входе (14) счетчика К561ИЕ8. Это приведет к тому, что на выходе Q1 появляется высокий логический уровень (практически напряжение питания), в результате чего будет светиться светодиод HL1.

Полицейский проблесковый маячок

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Детали и монтаж

Монтаж выполнен на макетной печатной панели. Микросхему CD4017 можно заменить на К561ИЕ8, К176ИЕ8 или любой другой аналог типа «…4017». Транзисторы С9014 — это обычные п-р-п кремниевые маломощные транзисторы, так сказать, общего применения. Можно заменить, например, на КТ3102 или другой аналог.

Светодиоды — любые индикаторные. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522, КД521 или другие аналоги. Кнопка S1 — без фиксации в нажатом состоянии.

Питаться схема должна от стабилизированного источника питания, так как от стабильности его напряжения зависит стабильность настройки приемника. Напряжение питания может быть от 5 до 15V, при этом нужно учесть, что от напряжения питания зависит максимальное напряжение настройки.

В настоящее время в интернете море схем с бегущими огнями. В нашей статье рассмотрим самую простую схему, собранную на двух популярных микросхемах: таймере 555 и счетчике CD4017.

Будем собирать вот по этой схеме (для увеличения кликните по ней):

Схема не очень сложная, как кажется на первый взгляд. Итак, чтобы ее собрать, нам потребуются:

1) три резистора номиналом: 22 КилоОма, 500 КилоОм и 330 Ом

2) микросхема NE555

3) микросхема CD4017

4) конденсатор на 1 микрофарад

5) 10 советских или китайских светодиодов на 3 Вольта

Распиновка 555

В настоящее время большинство микросхем производят в так называемом DIP корпусе
. DIP – от англ. –
Dual In-line Package, что в дословном переводе означает как “двухрядная сборка”. Выводы микросхем в корпусе DIP находятся в противоположных сторонах друг от друга. Расстояние между выводами в основном 2,54 мм, но есть также и исключения. В зависимости от того, сколько выводов имеет микросхема, так и называется корпус на эту микросхему. Например микросхема 555 имеет 8 выводов, следовательно, ее корпус называется DIP-8.

В красных кружочках я пометил так называемые “ключи”. Это специальные метки, с помощью которых можно узнать начало маркировки выводов микросхемы

Первый вывод как раз находится рядом с ключом. Счет идет против часовой стрелки

Значит, на микросхеме NE555N выводы нумеруются таким образом:

Все то же самое касается и микросхемы CD4017, которая изготовлена в корпусе DIP-16.

Нумерация выводов идет с левого нижнего угла.

Сборка устройства

Собираем наши бегущие огни. На макетной плате они выглядят примерно вот так:

А вот работа схемы в действии:

Работает вся схема таким образом: на таймере 555 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов зависит от резистора R2 и конденсатора С1. Далее эти прямоугольные импульсы считает микросхема счетчика CD4017 и в зависимости от количества прямоугольных импульсов, выдает сигналы на свои выводы. Когда в микросхеме счетчик переполняется, все начинается сначала. Светодиоды моргают по кругу, пока на схеме есть напряжение.

Имейте ввиду, что аналогов микросхем 555 и CD4017 туева куча. Есть даже советские аналоги. Для таймера 555 это КР1006ВИ1, а для микросхемы счетчика К561ИЕ8.

Счетчик К561ИЕ8 выпускается в 16 контактном корпусе DIP.

Принципиальная схема

Если есть желание, можно сделать переключатель десяти фиксированных настроек для УКВ-ЧМ-приемника с электронной настройкой, управляемый одной кнопкой, по схеме показанной на этом рисунке.

На переднюю панель приемника выводится одна кнопка и десять светодиодов. Светодиоды индици-руют выбранную настройку, а кнопка служит для перебора настроек по кольцу в одну сторону.

Рис. 1. Принципиальная схема электронного переключателя фиксированных настроек.

В основе схемы интегральная КМОП микросхема CD4017 — полный аналог отечественной микросхемы К561ИЕ8. Источником входных импульсов для счетчика D1 служит кнопка S1. Цепь R1-R2-C1 служит для подавления дребезга кнопки чтобы при каждом её нажиме формировался только один импульс и счетчик D1 переходил только на одну ступень выше по счету.

Напряжение настройки Uнастр. формируется из напряжения логической единицы на выходах счетчика с помощью переменных резисторов R3-R12 и одного подстроечного R13. Переменные резисторы R3-R12 можно расположить внутри приемника и в его корпусе сделать отверстия под отвертку, с помощью которой можно крутить их за шлиц на валу. Либо вывести валы на заднюю стенку приемника.

Для индикации выбранной фиксированной настройки служат светодиоды HL1-HL10. Чтобы они не нагружали выходы микросхемы и таким образом не влияли на напряжение на выходе микросхемы, они подключены через транзисторные ключи на транзисторах VТ1-VT10.

Назначения выводов К561ИЕ8:

Вывод 15 (Сброс
) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
Вывод 14 (Счет)
– вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
Вывод 13 (Стоп)
– данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
Вывод 12 (Перенос)
– данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9)
— выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
Вывод 16 (Питание)
– соединяется с плюсом источника питания.
Вывод 8 (Земля)
– данный вывод соединяется с минусом источника питания.

Назначения выводов К561ИЕ8 :

Вывод 15 (Сброс) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
Вывод 14 (Счет) – вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
Вывод 13 (Стоп) – данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
Вывод 12 (Перенос) – данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9) — выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
Вывод 16 (Питание) – соединяется с плюсом источника питания.
Вывод 8 (Земля) – данный вывод соединяется с минусом источника питания.

Назначения выводов К561ИЕ8:

Вывод 15 (Сброс
) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
Вывод 14 (Счет)
– вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
Вывод 13 (Стоп)
– данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
Вывод 12 (Перенос)
– данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9)
— выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
Вывод 16 (Питание)
– соединяется с плюсом источника питания.
Вывод 8 (Земля)
– данный вывод соединяется с минусом источника питания.