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

С внешней стороны счетчика я указал функции выводов, описанные доступными для понимания словами. Цифра перед каждой функцией относится к счетчику 1 или счетчику 2, которые внутри микросхемы разделены.

Лучший способ понять работу этой микросхемы — провести испытание. На рис. 4.134 показана схема установки, на рис. 4.135 — компоновка макетной платы, а на рис. 4.136 — расположение и номиналы компонентов.

Учтите следующее:

• Это логическая микросхема на 5 В. Не упустите из виду стабилизатор напряжения.

• Обратите внимание на то, что между выводом питания таймера и заземлением находится конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Он предназначен для подавления скачков напряжения, которые может генерировать таймер. Появление таких выбросов может привести к сбою счетчика.

Номиналы элементов времязадающей цепочки выбраны так, что таймер будет работать на частоте 0,75 Гц. Другими словами, между началом одного импульса и началом следующего промежуток составит чуть более 1 секунды. Вы можете увидеть это, наблюдая за желтым светодиодом на выходе таймера. Если желтый светодиод ведет себя иначе, значит, вы где-то ошиблись при сборке схемы.

Четыре красных светодиода, обозначенные латинскими буквами А, В, С и D, будут отображать состояния выходов счетчика. Если вы подключили все правильно, они будут загораться в последовательности, показанной на рис. 4.137, где более темный кружок указывает, что светодиод не горит, а более светлый кружок обозначает светящийся светодиод.

Теперь я собираюсь рассказать вам кое-что о двоичной и десятичной арифметике. Действительно ли вам необходимо это знать? Да, эта информация пригодится. Многие микросхемы, такие как дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры и сдвиговые регистры, используют двоичную арифметику, и, конечно же, она является незыблемой основной практически для любого компьютера, который когда-либо был создан.

Как вы видите из рис. 4.137, всякий раз, когда светодиод в столбце А гаснет, светодиод из столбца В меняет свое состояние с включенного на выключенное или с выключенного на включенное. Всякий раз, когда светодиод из столбца В гаснет, он меняет состояние светодиода из столбца С на противоположное, и т. д. Одним из следствий этого правила является то, что каждый светодиод мигает в два раза быстрее, чем его сосед слева.

Строка светодиодов представляет двоичное число, т. е. такое число, которое записано только двумя цифрами: 0 и 1 (белые цифры внутри кружков на рис. 4.137). Эквивалентное десятичное число показано черным шрифтом слева.

Светодиоды могут рассматриваться как двоичные цифры, которые обычно называются битами.

Правило вычислений в двоичной арифметике очень простое. В крайнем правом столбце начните с 0, а затем прибавьте 1. После этого, поскольку вы можете считать только нулями и единицами, то когда вы захотите прибавить еще 1, вы должны обратить текущий разряд в О и перенести 1 в следующий столбец слева.

А что если в следующем столбце слева уже стоит единица? Измените ее на 0 и перенесите 1 в следующий столбец. И так далее.

Крайний справа светодиод представляет младший значащий бит четырехразрядного двоичного числа. Крайний слева светодиод показывает нам самый старший значащий бит.

Когда вы запустите проверку, заметьте, что каждое изменение состояния крайнего справа красного светодиода (либо с включенного на выключенное, либо с выключенного на включенное) происходит всегда, когда желтый светодиод гаснет. Почему это так?

Большинство счетчиков запускается по перепаду. Это означает, что восходящий (фронт импульса) или нисходящий перепад уровня (спад импульса) переводит счетчик на следующее значение в серии, если импульс подается на тактирующий вход. Поведение светодиодов четко показывает вам, что счетчик 74НС393 запускается по спаду. В эксперименте 19 мы использовали счетчик, который активировался по фронту. Тип счетчика зависит от вашего конкретного устройства.

Счетчик 74НС393 также имеет вывод сброса, подобно микросхеме 4026В из эксперимента 19.

Замечание

В некоторых технических паспортах вывод сброса описывается как вывод «главного сброса», который может обозначаться как MR (master reset). Некоторые производители называют вывод сброса выводом «стирания», что может быть сокращено до CLR (clear).

Как бы он ни назывался, результат работы вывода сброса всегда одинаков. Он заставляет все выходы счетчика перейти в низкое состояние — в данном случае это означает двоичное число 0000.

Для сброса необходимо подать отдельный импульс. Но когда происходит сброс: когда импульс возникает или же когда он заканчивается?

Давайте выясним. Если вы собрали схему правильно, то на выводе сброса поддерживается низкий уровень благодаря резистору 10 кОм. Но здесь присутствует также и кнопка, которая может соединять вывод сброса напрямую с положительной шиной. Нажатие кнопки переводит вывод сброса в высокое состояние.

Как только вы нажмете кнопку, все выходы станут темными, и они будут оставаться такими, пока вы не отпустите кнопку. Очевидно, функция сброса в микросхеме 74НС393 запускается и удерживается с помощью высокого состояния.

Выключите питание, отсоедините нагрузочный резистор и кнопку от вывода сброса (вывод 2) и замените провод, как показано на рис. 4.138. Все предыдущие соединения обесцвечены. Новый провод, черный, соединяет четвертый разряд, от выхода D, с выводом сброса. На рис. 4.139 показан измененный вариант на макетной плате. Новая перемычка установлена слева от микросхемы.

Как вы думаете, что произойдет?

Запустите счетчик снова. Он ведет счет от 0000 до 0111. Следующим двоичным значением на выходе было бы 1000, но как только четвертый разряд переходит от 0 к 1, высокое состояние распознается выводом сброса, который заставляет счетчик обнулиться.