Электроника для начинающих

Следует заметить, что микросхема счетчика имеет необычное расположение выводов для подачи напряжения питания — 5 и 10, вместо обычного расположения питающих выводов в углах микросхемы. Кроме того, четыре вывода этой микросхемы совершенно не используются, они не имеют внутренних подключений. Поэтому у вас нет необходимости подключать какой-либо провод к этим выводам для подачи внешнего сигнала.

Теперь мы перейдем к новому и непростому факту, который заключается в том, что микросхемы 74LSxx ТТЛ-семейства менее пригодны для наших задач, чем КМОП-микросхемы 74HCxx, которые я рекомендовал ранее для предыдущих устройств. Современные микросхемы HC-типа на логических выходах могут иметь ток 4 мА независимо от формирования сигналов высокого или низкого уровней. Более старое LS-поколение микросхем более запутано.

Она может создавать ток около 8 мА на каждом выходе, когда на нем формируется сигнал низкого логического уровня, а как только на выход выдается сигнал высокого уровня, ток будет крайне мал.

Таким образом, назовем очень важные основы.

• Выводы логической ТТЛ-микросхемы спроектированы для получения тока.

• Они не спроектированы для того, чтобы быть источником тока.

Фактически микросхема 74LS92 имеет номинальное значение выдаваемого тока менее 0,5 мА. Это вполне достаточно, когда вы всего лишь подключаете такую микросхему к другой логической микросхеме, но если вы хотите управлять внешним устройством, то она не позволит сделать что-нибудь существенное.

Правильным решением было бы «сказать» микросхеме: «Отлично, будем делать то, что ты можешь», и создать ситуацию, при которой плюс источника питания был бы подключен к нагрузочному резистору, соединенному далее с анодом светодиода, который вы хотите применить, а его катод уже подключить к выходу микросхемы. Этот «лучший» вариант показан на рис. 4.102.

Рис. 4.102.Большинство ТТЛ-микросхем, включая и те, которые относятся к поколению LS, на своих логических выходах не в состоянии быть источником тока большого значения для нагрузки (слева) и поэтому должны подключаться в качестве приемника (получателя) тока от положительного вывода источника питания (справа)

Единственная проблема заключается в том, что теперь светодиод загорается тогда, когда на выходе счетчика имеется сигнал низкого логического уровня. Но счетчик спроектирован для отображения на своем выходе импульсов высокого логического уровня. Поэтому ваш светодиод теперь будет выключен, когда он должен быть включен, и будет включен, когда он должен быть выключен.

Вы можете исправить эту ситуацию, передав сигнал через инвертор, но меня раздражает это неудобство. Мой подход к проблеме заключается в том, что, по меньшей мере, в целях демонстрации, следует использовать версию схемы подключения «Не очень хорошо» (см. рис. 4.102) и выполнить работу, подключив светодиод с очень низким потреблением тока через нагрузочный резистор с большим сопротивлением номиналом 4,7 кОм. Это дает нам возможность наблюдать выходные сигналы счетчика, не заставляя его выдавать ток бóльший его номинального значения, а если вы хотите создать более заметную и более мощную окончательную версию схемы для игры в кости, то мы вернемся к этому позднее. Согласно показаниям моего мультиметра резистор с сопротивлением 4,7 кОм пропускает ток в пределах от 0,3 до 0,4 мА, который является практически максимальным для данного счетчика.

Выполните монтаж вашей начальной схемы так, как это показано на рис. 4.100 и 4.101. Будьте внимательны, когда вы будете подключать провод от источника питания к микросхеме счетчика, у которого имеется нестандартное расположение выводов питания.

Таймер 555 должен работать в автоколебательном режиме с частотой, примерно равной 1 Гц. Это и будет тактовым (счетным) сигналом для нашего счетчика. Первые три двоичных выхода счетчика будут управлять включением трех светодиодов.

Счетчик будет изменять свое состояние, когда тактовый сигнал на счетном входе будет переходить из высокого логического состояния в низкое. Поэтому, когда светодиод рядом с таймером 555 гаснет, это означает, что счетчик сосчитал импульс (переключился).

Если вы посмотрите на картинку, которая возникает на выходах счетчика, достаточно долго, то возможно вам удастся разглядеть логику процесса, имея в виду, что нулевое состояние на всех выходах будет тогда, когда все светодиоды выключены, а в процессе счета счетчик будет иметь шесть различных состояний до их повторения. Эта последовательность состояний представлена в графическом виде на рис. 4.103. Если вы хотите знать, почему картинка меняется именно таким образом, то надо прочитать следующий далее разд. «Теория — Двоичная арифметика».