Чарльз Платт - Электроника для начинающих (2-е издание)

Если вы не видите никаких цифр, то настройте мультиметр на измерение напряжения, закрепите черный щуп на отрицательной шине источника питания и проверьте напряжения в ключевых точках схемы, например, на выводах микросхем, красным щупом. Если с напряжением все в порядке, убедитесь в том, что резистор внизу справа имеет номинал 680 Ом (не 68 кОм и не 680 кОм, маркировка которых похожа).

Если индикатор показывает фрагменты цифр или же числа идут в неправильной последовательности, то вы допустили ошибку в подключении зеленых проводов к микросхеме 4026В.

Если индикатор постоянно показывает «0», то вы неправильно подключили таймер 555 или же неверно соединили таймер с микросхемой 4026В.

Как только вы добьетесь отсчета по возрастанию, нажмите кнопку и удерживайте ее нажатой. Обратите внимание на то, что кнопка сбрасывает счетчик до нуля. Как только вы отпустите кнопку, числа начнут отсчитываться снова.

Перед нами основа измерителя быстроты реакции. Далее необходимо добавить пару дополнительных цифр, увеличить скорость отсчета и внести еще несколько улучшений. Но вначале я объясню, как все работает.

Термин «светодиод» немного сбивает с толку. В предыдущих экспериментах вы использовали полупроводниковый прибор, который называется стандартным светодиодом, светодиодом для установки в монтажные отверстия или одиночным светодиодным индикатором: это небольшой компонент в закругленном цилиндрическом корпусе с двумя длинными выводами, выходящими из основания. Они настолько широко распространены, что люди начали их называть просто «светодиодами». Но светодиоды также используются и в других компонентах, как, например, в миниатюрном светящемся табло, вставленном в настоящий момент в вашу макетную плату. Его еще называют светодиодным дисплеем. Еще точнее, это семисегментный одноразрядный светодиодный индикатор.

На рис. 4.63 показаны размеры такого индикатора и расположение выводов на нижней стороне. Обратите внимание на то, что цифровое табло действительно содержит семь сегментов и десятичную точку; расстояние между выводами кратно десятой доле дюйма (2,54 мм), что очень удобно для макетной платы.

Теперь взгляните на рис. 4.64, на котором изображены внутренние соединения между выводами и сегментами цифры. Заметьте, что выводы 3 и 8 отмечены темной точкой, указывающей на то, что они должны быть подключены к отрицательной шине. На все другие выводы следует подавать положительное напряжение, чтобы активировать соответствующие светодиодные сегменты. Такой тип компонента называется светодиодным индикатором с общим катодом, поскольку отрицательные электроды внутренних диодов (катоды) соединены вместе.

В индикаторе с общим анодом ситуация обратная: сегменты активируются при подаче на каждый из них отрицательного напряжения, а положительные электроды соединены все вместе внутри компонента. Таким образом можно выбрать тип индикатора, подходящий для конкретной схемы, однако дисплеи с общим катодом более распространены.

Заметьте, что сегменты обозначены строчными латинскими буквами от а до g. Буквами dp обозначен десятичный разделитель. Эта система общепринята почти во всех технических паспортах (хотя в некоторых для десятичного разделителя используется буква И).

Пока все понятно, но есть один важный момент: как и все светодиоды, сегменты числового дисплея необходимо защищать токоограничительными резисторами. Это создает неудобства, и может возникнуть вопрос, почему производитель не встроил эти резисторы. Ответ таков: индикатор предназначен для широкого диапазона напряжения, а номиналы резисторов зависят от этого напряжения.

Хорошо. Но почему мы не можем использовать один резистор на все сегменты, возможно, между выводом 3 и отрицательной шиной? В принципе это можно сделать, но ток через такой резистор (и падение напряжения на нем) будет разный для различного количества светящихся сегментов, в зависимости от того, какая цифра отображается. Для цифры «1» светятся только два сегмента, в то время как для цифры «8» — все семь. Соответственно, некоторые цифры будут выглядеть ярче, чем другие.

Так ли это важно? В нашем случае, поскольку это лишь пробный вариант, простота важнее безупречности. Если вы посмотрите на рис. ЦВ-4.60, то увидите, что я установил только один резистор 680 Ом внизу справа, между светодиодным индикатором и отрицательной шиной. Подход неправильный, но поскольку далее у вас будет три семисегментных дисплея, то я думаю, что вам больше понравится монтировать три резистора вместо 21.

Микросхема 4026В называется десятичным счетчиком, поскольку отсчет ведется десятками. Большинство счетчиков имеет кодированный выход; это означает, что они выдают числа в двоично-кодированном формате (о котором я расскажу позже). Данный счетчик работает не так. У него семь выходов и сигнал на них соответствует правильному отображению какого- либо числа на семисегментном дисплее. Другим счетчикам для перевода двоичного выходного сигнала в код семисегментного индикатора необходим специальный декодер, к микросхеме 4026В такой индикатор можно подключать непосредственно.

Это очень удобно, однако микросхема 4026В является устаревшим КМОП-компонентом с ограниченной мощностью. В техническом паспорте указан максимальный выходной ток не более 5 мА с любого вывода микросхемы при питании от 9 В.

В идеале можно подать сигналы с выхода КМОП-счетчика на транзисторы, а к ним подключить сегменты светодиодного индикатора. Вы можете купить микросхему с семью парами транзисторов как раз для этой цели. Она называется матрицей Дарлингтона. (А если вам необходимо отображать десятичный разделитель? Нет проблем. Можно купить другую матрицу Дарлингтона с восьмью парами транзисторов.)

Я тоже мог бы использовать три микросхемы с матрицей Дарлингтона, чтобы управлять тремя светодиодными дисплеями, но это увеличило бы сложность и стоимость, и мне понадобились бы две макетные платы. Поэтому я решил, что проще установить слаботочные светодиодные индикаторы, которые можно запитать напрямую от счетчика. Они не такие яркие, но справляются с поставленной задачей. Я выбрал номинал резистора равным 680 Ом, потому что он должен ограничивать ток до 5 мА с любого вывода микросхемы счетчика; он также понижает напряжение на светодиодах примерно на 2 В (значение зависит от количества сегментов, которые светятся).