Постройте 4-битный двоичный счетчик с матрицей 5x7 LED
В этом проекте вы узнаете, как построить 4-битный двоичный счетчик, используя матрицу 5x7 LED для визуализации значения количества данных. В проекте будет использоваться сочетание стандартных электронных и поверхностных компонентов.
Традиционно дискретные светодиоды используются для отображения цифровых данных с двоичного счетчика. 4-битные двоичные паттерны 1s и 0s дешифруются вручную с использованием метода взвешенного значения для определения эквивалентного десятичного числа, сгенерированного цифровым счетчиком.
Я решил дать классическую цифровую схему нового поворота, используя 5x7 светодиодную матрицу и электронные компоненты на основе поверхностного монтажа (SMC).
В этом проекте вы узнаете, как построить двоичный счетчик, используя матрицу 5x7 LED для отображения нового выходного дисплея. Вы узнаете, как подключить матрицу 5x7 LED для отображения вертикальных полос, которые прокручиваются справа налево на основе тактового импульса и двоичных данных. Кроме того, littleBits будет иллюстрировать, как быстро создавать новые электронные схемы и устройства, используя эти уникальные электронные модули SMC.
На рисунке 1 показаны блоки блоков клавиш для 4-разрядного цифрового счетчика.
Рисунок 1. Блок-схема для 4-битного двоичного счетчика с матрицей 5x7 LED
Списки запасных частей
Вот полный список частей, которые вам понадобятся для завершения этого проекта:
- (U1) 7493 или 74LS93 4-битный двоичный счетчик
- (DIS1) 5x7 светодиодная матрица
- (R1-R4) 150 Ом (коричневый, зеленый, коричневый, золотой), резисторы 1/4 Вт
- бит бит бит бит
- прото-модуль littlebits (x2)
- бит бит бит бит
- монтажная плата littleBits (дополнительно)
- 830 точечный паяльный макет (x2)
- провода перемычки
- 9-вольтовая батарея
Маленькие биты пульса и мощности
Для создания функционального 4-битного двоичного счетчика требуемая ключевая электронная схема - это цифровые часы. Цифровая схема синхронизации обеспечивает последовательность повторяющихся импульсов или прямоугольных волн для правильного временного упорядочения электронного устройства. Для 4-битного двоичного счетчика требуется цифровая синхронизация, чтобы упорядочить числовые данные в правильном порядке подсчета. Вместо использования традиционной цифровой тактовой схемы, такой как таймер 555, может использоваться бит бит битбит, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: бит бит битбит
Импульсный модуль использует технологию SMC для создания небольшого пакета электронных схем. Далее исследуя конструкцию, бит импульса фактически использует схему таймера 555. На рисунке 3 показана схема электронной схемы для бит-бит littleBits. Скорость вращения тактовых импульсов можно регулировать с помощью небольшой крестообразной отвертки.
Рисунок 3: бит бит битбит использует традиционную схему таймера 555
Для управления этой схемой имеется бит питания. Силовой бит позволяет обычной батарее 9 В обеспечить постоянное напряжение питания + 5 В постоянного тока для схемы таймера 555. Ключевая схема этого преобразования DC-DC является регулятором напряжения LM1117. LM1117 - недорогой SMC-эквивалент устройства 7805.
Для обеспечения нормальной работы микросхемы двоичного счетчика 7493 требуется напряжение питания + 5 В постоянного тока. Модуль бит-бит удовлетворяет этому требованию напряжения питания в небольшом корпусе печатной платы (печатной платы). Силовой бит показан на рисунке 4.
Рисунок 4: Маленький бит бит
Ниже приведена принципиальная схема силового бита для дополнительной справки:
Рисунок 5: Схема схемы питания маленького бита (+ 5 В постоянного тока)
Создание питания и сигнальных соединений: протобометр littleBits
Комбинации комбинаций битов мощности и импульсных битов обеспечивают как правильное напряжение, так и требования к цифровой тактовой схеме для 4-битного двоичного счетчика. Чтобы использовать эти электрические сигналы с дискретной цифровой схемой, необходима специальная интерфейсная плата для прорыва. Компонент littleBits, который легко достигает этого требования к интерфейсу, представляет собой прото-модуль, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6: Проточный модуль littleBits
Секрет, лежащий в основе модулей smallBits, - использование магнитов и крошечных штырьков, установленных на битах. Ошибка при подключении электро-электронного устройства устраняется магнитами, противодействующими неправильным подключениям модулей. Правильно подключенные модули будут прикреплены друг к другу магнитами.
На рисунке 7 показаны три вывода gnd, signal и vcc на каждом из битнапов.
Рисунок 7: Протокольный модуль блокирует контакты и магниты
Клеммные колодки имеют крошечные винты, позволяющие вставлять провода в небольшие полости для электрических соединений с внешними цепями. Все три штыря будут использоваться для питания 4-битного двоичного счетчика 7493, а также для обеспечения правильного времени для увеличения числа счетчиков. Далее показаны расположение мощности, импульсных битов и прото модулей:
Рисунок 8: Блок питания + 5 В постоянного тока - импульсный модуль
Дополнительную монтажную пластину, показанную на рисунке 9, можно использовать для обеспечения более прочной структуры для отсеченных модулей littleBits.
Рисунок 9: Монтажная плата обеспечивает прочную конструкцию для устройства с импульсным модулем с малым битом + 5 В постоянного тока
Следующим строительным блоком для просмотра является 4-битный двоичный счетчик.
Бинарный счетчик 4Bit
Цифровой тактовый сигнал, создаваемый импульсным модулем, должен быть изменен на двоичные данные. Светодиодная матрица может использоваться для отображения двоичных бит 1 с и 0, создаваемых электронным счетчиком. Бинарная битовая последовательность последовательности представляет собой десятичные числа в диапазоне от 0 до 15. Магия электронного счетчика основана на чит-листах, называемых двоичными взвешенными значениями. Бинарные взвешенные значения основаны на базе 2, используя простой формат экспоненты 2 n. На следующем рисунке показан чит-лист с 4-мя взвешенными значениями.
Рисунок 10: Листы с взвешенными значениями, использующие формат экспоненты 2 n
Модифицированные значения cheat могут быть расширены, чтобы показать все 16 комбинаций чисел, создаваемых двоичным счетчиком. 16 комбинаций чисел основаны на быстром вычислении 2 4. Показатель «4» является физическим цифровым выходом счетчика.
На рисунках 11 и 12 показана базовая блок-схема 4-битного двоичного счетчика и завершенной таблицы подсчета.
Рисунок 11: 4-битный двоичный счетчик с цифровыми выходами, секвенированный импульсным модулем littleBits
16 номеров, создаваемых бинарным счетчиком 4Bit, могут отображаться в таблице подсчета.
Рисунок 12: Бинарный счетчик будет считать от 0 до 15 и возвращаться обратно к 0 на основе этой таблицы подсчета
Дополнительную информацию об этом счетчике и других типах цифровых последовательных схем см. В главе 11 учебника по электронике All About Circuits. Теперь давайте построим рабочий 4-битный двоичный счетчик.
Создание 4-битного двоичного счетчика
Электронному счетному устройству требуется 4-битный двоичный счетчик для генерации цифровых данных, обсуждаемых в последнем разделе. Хотя двоичные счетчики могут быть построены с использованием триггерных схем, вы создадите свое устройство с помощью специального цифрового IC для этого конкретного приложения.
Цифровая ИС 7493 представляет собой 4-битный двоичный счетчик. Он может рассчитывать от 0 до 15 на основе цифровых часов, применяемых к соответствующему входному выводу. Вывод 4-битной двоичной схемы IC93 7493 показан на рисунке 13.
Рисунок 13: 4-битный двоичный счетчик 7493 с распиновкой
Разместите дискретные электронные компоненты на двух паяльных макетах, как показано на рисунке 14. Чтобы разместить матрицу 5x7 LED на паяльной макете, два из них необходимы для правильной установки оптоэлектронного дисплея.
Рисунок 14: Полный 4-битный двоичный счетчик с 5x7 светодиодным матричным устройством, построенным на двух паяльных макетах
Вы можете определить правильную ориентацию матрицы 5x7 LED, поместив компонент с номером детали, обращенным к четырем синим проводам, как показано на схеме подключения. Матрица 5x7 LED уникальна, поскольку каждый дискретный светодиод подключается в колонке строк. Все светодиодные катоды соединены друг с другом в каждой строке и аноды, подключенные в соответствующих колонках.
На рисунке 15 показана внутренняя проводка светодиодной матрицы.
Рисунок 15: Матричный дисплей 5x7 LED вместе с внутренней схемой подключения. Контакт 1 расположен с левой стороны от отображаемого номера детали на оптоэлектронной компоненте
С электронными компонентами, размещенными на двух паяльных макетах, вы можете подключить схему с помощью перемычек и предварительно сформированных сплошных проводов 24AWG (American Wire Gauge), как показано на рисунке 14. После того, как макетная проводка будет завершена, модули smallBits могут быть подключены и подключены на правильные места для пайки без пайки. В качестве дополнительного ресурса проводки я включил схему, показанную ниже.
Рисунок 16: Схематическая схема для 4-битного двоичного счетчика с матричным дисплеем 5x7
Окончательное устройство двоичного счетчика должно выглядеть так, как показано на рисунке 17.
Рисунок 17: Завершенный 4-битный двоичный счетчик автора с матрицей 5x7 LED
Прежде чем прикладывать напряжение к вашему проекту, повторите проверку и устраните любые ошибки проводки. Если нет ошибок в проводке, подайте напряжение на вашу цепь, сдвинув переключатель вправо на бит питания. Счетчик отобразит ряд счетных баров. Последовательность подсчета от 0 до 15 будет повторяться до тех пор, пока напряжение не будет отключено от цепи. Я включил видеоклип, показывающий счетчик в действии, приведенном ниже. Поздравляем с созданием 4-битного двоичного счетчика. Счастливый счет !!!
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.