32. “Падающая капля” на логических микросхемах

[VVZ]

1. Эффект “Падающая капля” может быть получен по-разному. Его можно добиться, собирая схему на конденсаторах и транзисторах из сообщения “Бегущие огни на транзисторах”. Где реализация необходимого эффекта выполняется только подбором конденсаторов.

Очень часто эффект “Падающая капля” реализуют, используя микроконтроллер и электрическую схему "Чарлиплексинг ( Charlieplexing)". Здесь реализация эффекта достигается программным путём.

Варианты на логических микросхемах расширяет возможности и является как бы промежуточным звеном между вариантами на транзисторах и микроконтроллерах.

!!! Данная тема является расширением практического курса: "Путешествие в цифровой мир. Его азбука и язык".

Порядок темы:

1. Общая информация.
2. Вариант схемы на мс К561ИЕ14 и К561КП2.
3. Другие варианты схем.

[VVZ]

2. Вариант схемы на мс К561ИЕ14 и К561КП2.

Электрическая схема состоит из четырёх основных частей: тактового генератора на элементах мс D1, счётчика на мс D2, демультиплексора на мс D3, D4 и светодиодов, показывающих эффект “падающей капли”. Питающее напряжение – однополярное +5 вольт (VCC).



Тактовый генератор собирается на двух элементах 2И-НЕ, включенных инверторами (их входы соединены). Частота тактового генератора изменяется переменным сопротивлением R1. Светодиод VD1 служит для индикации выходного сигнала тактового генератора, который поступает на счётный вход счётчика. Состояния входов управления счётчика обеспечивают ему режим работы: двоичного прямого счёта с отключённой предварительной установкой. Выходы четырёх разрядов счётчика имеют шестнадцать состояний, которые подключёны к соответствующим входам демультиплексоров и определяют состояния их выходов. Инвертор на элементе мс D1 используется для инверсии старшего разряда счётчика, поступающего на вход разрешения второго демультиплексора. Шестнадцатью состояниями счётчика выбирается (коммутируется) один из каналов двух демультиплексоров. Сопротивление R4 ограничивает ток в цепях светодиодов VD2-VD12. При включении мс К561КП2 (D3, D4) с однополярным питанием их выводы 7 подключаются к линии GND.

Увеличение времени свечения первых трёх светодиодов (VD2-VD4) достигается за счёт соединения выходов мс D3. Например, так как выходы 13, 14, 15 объединены, то свечение светодиода VD2 длится три такта генератора, а свечение любого светодиода VD5-VD12 длится всего один такт.

Вариант сборки на макетной плате:



Данный вариант схемы с применением счётчика К561ИЕ14 несколько осложнён, так как счётчик имеет различные режимы работы и соответственно несколько входов управления, с подключением которых следует разобраться, но при этом является хорошим практическим заданием работы со счётчиками. Для начальных вариантов (более простых) в сборке возможно применение различных двоичных счётчиков КМОП или ТТЛ серий, имеющих только счётный вход и вход сброса в начальное состояние (например: К176ИЕ1, К561ИЕ10, К561ИЕ20, К155ИЕ5, К555ИЕ19 и так далее). Далее вариант схемы с использованием микросхемы К176ИЕ1:

[VVZ]

3. Другие варианты схем.

Использование двоичных счётчиков КМОП или ТТЛ серий с разными входами управления рекомендуется использовать в качестве вариантов более сложных заданий, где состояния входов управления должно соответствовать поставленному заданию. Например, возможный перечень микросхем - К176ИЕ2, К561ИЕ11, К561ИЕ16, К155ИЕ7, К555ИЕ10, К555ИЕ13 и далее; а ранее предложенный пример с К561ИЕ14 только один из них.

Одновременно в качестве расширения зоны задания можно использовать различные логические элементы выполняющие функцию как тактового генератора, так и 16-ти канального демультиплексора. Помимо микросхем К561КП2 есть широкий выбор среди цифровых дешифраторов, например, К561ИД1, К155ИД3, К155ИД4, К555ИД7, К155ИД10, но при объединении выходов отдельных дешифраторов необходимо использовать диоды (например, 1N4148).

Упрощённые варианты сборок даёт использование микросхем К561ИЕ8, К561ИЕ9.

На следующих изображениях варианты сборок. Для некоторого упрощения все сборки выполнены с использованием 10-ти разрядного шкального индикатора. Вариант с мс К155ЛА3, К155ИЕ5, К555ИД10:


Вариант с мс К176ЛА7, К176ИЕ1, К561ИД1:


Вариант с мс К176ЛА7, К155ИЕ5, К555ИД7:


Ссылка на информацию о цифровых микросхемах: серии 155, 555, 1533, 176, 561, 1561.

!!! Данная тема является расширением практического курса: "Путешествие в цифровой мир. Его азбука и язык".