Электроника для начинающих (2-е издание)

Рис. 4.122. Три двухвходовых элемента ИЛИ могут имитировать один четырехвходовый элемент ИЛИ

Как вариант, если у вас уже есть пара микросхем 74НС32 и вы не хотите утруждать себя заказом микросхемы 74НС4078, то можно подключить три элемента внутри одной микросхемы 74НС32 так, чтобы они работали как четырехвходовый элемент ИЛИ. Взгляните на логическую диаграмму на рис. 4.122, где показаны три элемента ИЛИ, и вспомните о том, что выход каждого элемента ИЛИ становится высоким, если хотя бы один вход высокий.

И заодно подумайте, как скомбинировать три двухвходовых элемента И, которые смогут заменить четырехвходовый элемент И?

Для игры с четырьмя участниками вам понадобятся, конечно же, два дополнительных таймера 555, два светодиода, а также еще две кнопки.

Что касается схемы для игры с четырьмя участниками — оставляю ее разработку на ваше усмотрение. Начните с наброска упрощенной версии, показывающей только логические символы. Затем преобразуйте ее в компоновку макетной платы (это будет сложнее).

Совет

На мой взгляд, карандаш, бумага и ластик могут быстрее привести к результату, чем программное обеспечение для моделирования схем или для графического дизайна.

Эксперимент 23. Переключение и дребезг контактов

В трех предыдущих экспериментах таймеры 555 функционировали как триггеры. Пришло время познакомиться с «реальными» триггерами и объяснить их устройство. Я также покажу, как они справляются с феноменом, о котором было кратко упомянуто в предыдущем эксперименте, — с дребезгом контактов переключателя.

Когда переключатель переводят из одного положения в другое, его контакты очень быстро вибрируют. Это дребезг, о котором я говорил, и он может стать источником проблем в схемах, где цифровые компоненты реагируют настолько быстро, что они интерпретируют любое небольшое колебание как отдельный входной сигнал. Если, например, вы подключите кнопку ко входу микросхемы счетчика, то после одного нажатия кнопки он может зарегистрировать десять и более импульсов. Пример реального дребезга переключателя показан на рис. 4.123.

Существует много способов устранения дребезга контактов, но основным является использование триггера.

Что вам понадобится

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

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

• Логическая микросхема 74НС02 (1 шт.), логическая микросхема 74НС00 (1 шт.)

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

• Слаботочные светодиоды (3 шт.)

• Резисторы с номиналами 680 Ом (2 шт.), 10 кОм (2 шт.) и 2,2 кОм (1 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,1 мкФ (1 шт.) и 0,33 мкФ (1 шт.)

• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)

Рис. 4.123. Колебания, созданные вибрацией контактов при замыкании переключателя (Взято из технического паспорта корпорации Maxim Integrated.)

Соберите компоненты на макетной плате, как показано на рис. 4.124. Электрическая схема этой установки приведена на рис. 4.125, а расположение и номиналы компонентов — на рис. 4.126. Когда вы подадите питание, один из светодиодов, размещенных в нижней части платы, должен включиться.

Рис. 4.124. Макет триггера на элементах ИЯИ-НЕ

Рис. 4.125. Схема триггера на элементах ИЛИ-НЕ

Рис. 4.126. Расположение и номиналы компонентов для триггера на основе элементов ИЛИ-НЕ

Теперь мне хотелось бы, чтобы вы сделали нечто странное. Пожалуйста, отключите провод, обозначенный буквой А на рис. 4.124. Просто выньте перемычку из платы. Если вы сверитесь со схемой на рис. 4.125, то увидите, что вы отключили питание от подвижного контакта переключателя, оставив входы двух элементов ИЛИ- НЕ соединенными только со своими стягивающими резисторами.

Возможно, вас удивит тот факт, что светодиод продолжает гореть.

Вставьте перемычку обратно в плату, переведите переключатель в противоположное положение, и первый светодиод должен погаснуть, а другой зажечься. Снова выньте перемычку, и опять- таки светодиод останется включенным.

Выводы:

• Триггеру необходим только начальный входной импульс, например, от переключателя.

• После этого он игнорирует сигналы на этом входе.

Как создать триггер

Триггер можно создать из двух логических элементов ИЛИ-НЕ или двух элементов И-НЕ. В любом случае, для проверки его функционирования вам потребуется переключатель на два направления.