Электроника для начинающих (2-е издание)

На схемах, изображенных на рис. 4.130 и 4.131, показана аналогичная последовательность событий, если переключатель соединяет входы двух элементов И-НЕ с отрицательной шиной. Чтобы освежить знания о поведении элемента И-НЕ, я добавил рис. 4.132 (см. рис. 4.87).

Если вы пожелаете проверить работу схемы с элементами И-НЕ самостоятельно, можно использовать микросхему 74НС00, указанную в перечне компонентов для этого эксперимента. Будьте, однако, внимательны: соединение элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ внутри микросхем различно. Вам придется изменить некоторые перемычки на макетной плате, поскольку данные микросхемы имеют разную цоколевку и не взаимозаменяемы. Для уточнения смотрите рис. 4.81 и 4.91.

Асинхронный и синхронный режимы

Схемы с элементами ИЛИ-НЕ и И-НЕ являются примерами асинхронного триггера, названного так потому, что он реагирует на мгновенное состояние переключателя и фиксируется в одном из состояний. Вы можете использовать эту схему каждый раз, когда вам надо устранить дребезг переключателя (при условии, что это переключатель на два направления).

Рис. 4.130. Два элемента И-НЕ действуют как триггер при наличии подтягивающих резисторов и переключателя, обеспечивающего низкий уровень

Рис. 4.131. Состояния элементов остаются неизменными, когда переключатель отключается от любого из них

Рис. 4.132. Таблица истинности для элемента И-НЕ

Более сложная версия — тактируемый (синхронный) триггер, который требует, чтобы вначале были заданы состояния каждого входа, а затем подан тактовый импульс, вызывающий переключение триггера. Тактовый импульс должен быть четким и точным; это означает, что если вы подаете его через переключатель, то нужно устранить его дребезг (возможно, с помощью другого триггера асинхронного типа). Учитывая эти обстоятельства, я неохотно согласился на использование тактируемых триггеров в этой книге. Они, на мой взгляд, слишком сложны для начинающих. Если вы желаете узнать о триггерах подробнее, то более детально они описаны в книге «Электроника. Логические микросхемы, усилители и датчики для начинающих» Ч. Платта. Это непростая тема.

А что если вам необходимо устранить дребезг переключателя или кнопки на одно направление? Да, это действительно проблема! Одно из решений — купить специальную микросхему, например серии 4490 («схема для устранения дребезга»), которая содержит цифровую линию задержки. Микросхема МС14490 компании On Semiconductor, например, содержит шесть цепей для шести отдельных входов, каждый с внутренним подтягивающим резистором. Однако это довольно дорогой компонент: более чем в десять раз дороже микросхемы 74НС02, содержащей элементы ИЛИ-HE. Вообще говоря, вы серьезно облегчите себе жизнь, если будете избегать переключателей на одно направление и применять переключатели (или кнопки) на два направления, у которых проще устранить дребезг.

Можно также воспользоваться таймером 555, работающим в режиме триггера. Мое предпочтение этого варианта теперь выглядит более логичным.

Эксперимент 24. Сыграем в кости

Электронные устройства, имитирующие бросок одного или двух игральных кубиков, существуют уже несколько десятилетий. Тем не менее, новые варианты схем появляются до сих пор, и этот проект дает возможность узнать больше о логических микросхемах и в конечном итоге завершается чем-то полезным. В особенности мне хочется познакомить вас с двоичным кодом, универсальным языком цифровых микросхем.

Что вам понадобится

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, мультиметр

• Источник питания на 9 В (батарея или сетевой адаптер)

• Таймер 555 (1 шт.)

• Логическая микросхема 74НС08 (1 шт.), логическая микросхема 74НС27 (1 шт.), логическая микросхема 74НС32 (1 шт.)

• Двоичный счетчик 74НС393 (1 шт.)

• Кнопка (1 шт.)

• Однополюсные ползунковые переключатели на два направления (2 шт.)

• Резисторы с номиналами 100 Ом (6 шт.), 150 Ом (6 шт.), 220 Ом (7 шт.), 330 Ом (2 шт.), 680 Ом (4 шт.), 2,2 кОм (1 шт.), 10 кОм (2 шт.) и 1 МОм (1 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,01 мкФ (2 шт.), ОД мкФ (2 шт.), 0,33 мкФ (1 шт.), 1 мкФ (1 шт.) и 22 мкФ (1 шт.)

• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)

• Слаботочные светодиоды (15 шт.)

• Стандартный светодиод (1 шт.)

Двоичный счетчик

В основе каждого варианта электронных игральных костей лежит какая-либо микросхема счетчика. Часто это десятичный счетчик с десятью «дешифрованными» выходами, которые активируются по одному в определенной последовательности. Игральная кость имеет лишь шесть поверхностей, но если вы соедините седьмой вывод счетчика с выводом сброса, то счетчик будет перезапускаться после того, как дойдет до 6.