Электроника:Эксперименты/Цифровые интегральные схемы/3-битный двоичный счётчик

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


3-битный двоичный счётчик[1]

Оборудование и материалы

  • Интегральный таймер 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
  • Один «переключающий» диод 1N914 (каталог Radio Shack №276-1122)
  • Два резистора по 10 кОм
  • Один конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028)
  • Двойной JK-триггер модели 4027 (каталог Radio Shack №900-4394)
  • 10-сегментная светодиодная гистограмма (каталог Radio Shack №276-081)
  • Три резистора по 470 Ом
  • Одна батарея 6 вольт
Осторожно!

Микросхема 4027 представляет собой КМОП-матрицу и поэтому чувствительна к статическому электричеству!

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Использовать интегральный таймер 555 в качестве генератора прямоугольных волн
  • Создать асинхронный счётчик с помощью JK-триггеров

Схематическая диаграмма

Рис. 1. Схематическая диаграмма: 3-битный двоичный счётчик.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: 3-битный двоичный счётчик.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: 3-битный двоичный счётчик.
Рис. 2. Иллюстрация: 3-битный двоичный счётчик.

Ход эксперимента

В некотором смысле эта схема «обманывает», используя только два триггера JK для создания 3-битного двоичного счётчика. Обычно используются не два, а три триггера – по одному на каждый двоичный бит, – но в этом случае мы можем использовать тактовый импульс (выход таймера 555) как отдельный бит. Когда вы построите эту схему, вы обнаружите, что это счётчик считает «сверху-вниз».

То есть его последовательность счёта идёт от 111 к 110, затем к 101, затем к 100, затем к 011, затем к 010, к 001, к 000, а затем происходит возврат к 111. Хотя с помощью JK-триггеров можно построить и «прямой» счётчик, для этого потребуются дополнительные компоненты, что усложняют схему.

Интегральный таймер 555 работает как медленный генератор прямоугольных импульсов с коэффициентом заполнения примерно 50 процентов. Этот рабочий цикл стал возможен благодаря использованию диода для «шунтирования» нижнего резистора во время цикла зарядки конденсатора, так что постоянная времени зарядки составляет только RC, а не 2RC, как это было бы без диода.

Настоятельно рекомендуется в этом эксперименте (равно как и во всех прочих экспериментах), строить схему поэтапно: определять части схемы с конкретными функциями и строить эти части по очереди, тестируя каждую и проверяя её работоспособность, прежде чем строить следующую.

Очень распространённая ошибка начинающих студентов-электронщиков состоит в том, что они строят всю схему сразу, не тестируя её участки в процессе сборки, а затем сталкиваются с возможностью одновременного возникновения нескольких проблем, когда приходит время окончательно подать на неё питание.

Помните, что небольшое дополнительное внимание к деталям в начале проекта стоит огромного количества работы по устранению неполадок в конце! Студенты, которые совершают ошибку, не тестируя части схемы, прежде чем пытаться управлять всей схемой. Они часто (ошибочно) думают, что время, необходимое для тестирования этих частей, не стоит того, чтобы его тратить. А потом у них уходят дни, в попытках выяснения, в чём же проблема (или проблемы), возникшая в ходе их эксперимента.

Следуя этой философии, сначала создайте таймерную схему 555, прежде чем подключать микросхему 4027 к беспаечной макетной плате. Подключите выход таймера 555 (контакт №3) к светодиоду «Младший значащий бит» (англ. LSB, т.е. Least Significant Bit, дословно переводится как Наименее значимый бит), чтобы у вас была визуальная индикация его состояния.

Убедитесь, что выходной сигнал колеблется в виде медленной прямоугольной волны (светодиод «горит» примерно до тех пор, пока он «выключен» в цикле), и что это надёжный сигнал (отсутствие неустойчивого поведения, необъяснимых пауз). Если интегральный таймер 555 не работает должным образом, то и остальная часть схемы счётчика не будет работать!

Как только таймерная схема будет проверена, подключите микросхему 4027 к макетной плате и выполните остальные необходимые соединения между ней, схемой таймера 555 и светодиодным блоком.

См.также

Внешние ссылки