Записки программиста
Страшное словосочетание «интегральная схема» (a.k.a. «микросхема» или «чип») всего лишь означает, что некоторая часто используемая электронная схема продается в готовом и компактном виде, скажем, небольшом корпусе с множеством ножек с двух сторон (так называемый DIP). Одной интегральной схемой, с которой я недавно познакомился, был счетчик 4026. О нем я и хотел бы сегодня рассказать.
Счетчик 4026 выполняет очень простую функцию. На вход он получает электрические импульсы, считает их количество, и подает на выход сигналы, пригодные для отображения полученного числа на семисегментном индикаторе. Вы наверняка много раз видели такие индикаторы. Они часто используются для отображения цифр, а иногда и букв. Плюс к этому у счетчика есть несколько управляющих ножек, например, сброс, а также ножка, через которую передается флаг переноса.
Так выглядит простейшая цепь, использующая этот счетчик:
При нажатии на кнопку цифра на индикаторе увеличивается на единицу. После девяти счет опять начинается с нуля.
Описание [PDF] семисегментного индикатора Kingbright SC56-11GWA, а также описание самого счетчика нашлись на Амперке, где эти элементы, собственно, и были куплены. Выше приведены самые важные картинки из их документации. Как видите, не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять, что к чему подключается.
Однако даже тут есть ряд важных моментов:
- Счетчик сделан по технологии CMOS, которая чувствительна к статическому напряжению. Прежде, чем трогать микросхему руками, нужно заземлиться (например, при помощи антистатического браслета), ну или хотя бы докоснуться до чего-нибудь большого и металлического. Иначе микросхему можно вывести из строя.
- Все неиспользуемые входы микросхемы должны быть подключены к земле. В этих микросхемах нужно либо подавать ток, либо не подавать, безо всяких промежуточных состояний. Ножка, болтающаяся в воздухе, становится антенной, и может вывести микросхему из строя.
- Конденсатор на 100 мкФ, который вы видите на фото, установлен параллельно нагрузке и играет роль сглаживающего фильтра.
А вот более сложная цепь, уже с двумя микросхемами и считающая от 0 до 99:
Схема цепи, нарисованная в gschem (исходник):
Что нужно принять во внимание:
- Была добавлена еще одна кнопка, делающая обоим счетчикам reset. Иногда сразу после включения цепи на индикаторах вместо цифр отображается какой-то мусор. Поэтому в общем случае лучше всегда делать счетчикам reset прежде, чем использовать их.
- Был добавлен конденсатор емкостью 1 мкФ, подключенный параллельно первой кнопке. Дело в том, что иногда одно нажатие кнопки считается за несколько. У Платта это называется эффектом «дребезга контактов». Полагаю, название говорит само за себя, и объяснять эффект не стоит. Подключение конденсатора небольшой емкости параллельно кнопке полностью устраняет этот эффект.
- Заметьте, что в gschem у счетчика 4026 не отображаются ножки для подключения к плюсу и минусу. Что даже разумно. Поскольку эти ножки всегда подключаются напрямую к источнику питания, незачем загромождать ими схему. Заметьте также, что в gschem ножки располагаются не так, как они расположены физически. Но при этом номера у них подписаны правильные.
- В общем случае чем больше светодиодов горит на индикаторе, тем меньше их яркость. Например, цифра 1 светиться намного ярче, чем цифра 8. Однако при правильно подобранном сопротивлении резистора, подключенного последовательно со светодиодами индикатора, разница на глаз становится незаметной.
Fun fact! Используя что-то поумнее счетчика 4026, например, тот же Raspberry Pi с его GPIO, можно легко и просто сделать электронные часы или даже выводить текст. Вот один из возможных способов вывести весь латинский алфавит:
Только учтите, что для вывода хотя бы 4-х символов напрямую требуется уже 28 пинов, а у Raspberry Pi есть только 26 GPIO пинов. Поэтому обойтись без счетчиков 4026 все-таки не получится. Посылая им сбросы и инкременты, можно выводить что угодно, и пинов при этом будет достаточно.
Вы можете прислать свой комментарий мне на почту, или воспользоваться комментариями в Telegram-группе.
Каков ток входа резет cd4026?
CD4026 – это часто используемая интегральная схема, которая является преобразователем счетчика-декодера-драйвера (counter-decoder-driver) с десятичным декодером. Она используется во многих электронных устройствах, таких как счетчики, таймеры, дисплеи времени и другие.
Вход reset (сброс) – это входной сигнал, который используется для обнуления счетчика и начала счета сначала. Интересно, что находясь в логическом состоянии «1», он переводит сигналы всех внутренних счетчиков в нулевое состояние. Однако, это действие происходит только при изменении состояния input reset «1» на «0».
Ток входа reset записывает чувствительность входа к потребляемому энергоснабжению. Он показывает, сколько энергии втекает в интегральную схему, чтобы удерживать его в определенном состоянии. Слишком малая или слишком большая мощность может негативно сказаться на работе CD4026, например, привести к неправильной работе счетчика или пропуску отдельных импульсов.
Важно отметить, что ток входа reset является одной из важных технических характеристик CD4026, которая должна учитываться при проектировании электронных устройств и подборе соответствующих компонентов.
Ток входа reset CD4026 и его влияние на работу
CD4026 — это десятиразрядный счётчик/делитель, используемый в цифровых схемах. Одним из его входов является вход RESET, который позволяет сбросить счётчик в нулевое значение. Ток входа RESET определяет, сколько тока необходимо подать на этот вход для его активации.
Вход RESET CD4026 является активным низким входом, что означает, что для сброса счётчика в ноль нужно подать низкий уровень напряжения на этот вход. Ток входа RESET определяет, какой минимальный ток необходим для гарантированного срабатывания этого входа.
Согласно документации на CD4026, ток входа RESET составляет 10 мкА (микроампер) при напряжении питания 5 Вольт. Это означает, что чтобы гарантированно сбросить счётчик, необходимо подать на вход RESET ток не меньше 10 мкА.
Имея данную информацию, можно проконтролировать, что подключенный к входу RESET источник сигнала будет способен обеспечить достаточный ток для срабатывания счётчика CD4026. В случае недостатка тока, счётчик может не сбрасываться корректным образом и его работа может быть нарушена.
Что такое ток входа Reset?
Ток входа Reset — это электрический сигнал, который используется в цифровых схемах для сброса или обнуления устройства до его начального состояния. Он обычно применяется в случаях, когда требуется сбросить внутреннее состояние устройства и вернуть его к исходным настройкам.
CD4026 — это счетчик/декодер, который используется в электронике для подсчета сигналов или управления выводными устройствами на основе подаваемого сигнала тактирования. Он имеет вход Reset, который позволяет сбросить счетчик и начать подсчет сначала.
Когда ток входа Reset активен, он приводит к сбросу внутреннего состояния счетчика CD4026. Значение на выходе счетчика обнуляется или переходит в определенное состояние, которое предопределено спецификацией устройства.
Ток входа Reset может быть активирован различными методами, как напряжением, так и током. В случае CD4026, требуется активное низкое напряжение или низкий ток на входе Reset для сброса счетчика и начала подсчета заново.
Ток входа Reset важен для правильной работы устройства, поскольку он помогает установить его в исходное состояние и гарантирует верное функционирование счетчика CD4026.
Как ток входа reset влияет на работу CD4026?
CD4026 является 4-битным синхронным двоично-десятичным счетчиком, который используется в различных электронных устройствах. Один из важных входов этого счетчика — это вход reset (сброс), который предназначен для сброса значения счетчика в ноль.
Ток входа reset — это минимальный ток, необходимый для правильной работы этого входа. Вход reset представлен как однополюсный аналоговый вход, значит он может принимать значения логического нуля или единицы. CD4026 имеет активный низкий уровень, поэтому логический ноль устанавливается при подаче напряжения на данный вход.
Когда вход reset сбрасывает счетчик, он обнуляет текущее значение счетчика и устанавливает его в ноль. Это может быть полезно, например, когда требуется сбросить счетчик в начальное положение перед началом нового цикла счета.
Ток входа reset влияет на работу CD4026, поскольку он должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить надежное и стабильное определение логического нуля. Если ток входа reset слишком мал, то это может привести к некорректной работе счетчика, например, к случайному сбросу значения счетчика или его неправильному сбросу.
Поэтому при проектировании схемы с использованием CD4026 необходимо обеспечить достаточный ток входа reset, чтобы гарантировать надежную работу счетчика. Это можно сделать, например, с помощью подключения входа reset к источнику мощности или использования специальных схем для усиления тока.
Важно отметить, что ток входа reset может различаться в зависимости от производителя и модели CD4026, поэтому всегда стоит обратиться к документации производителя для получения точной информации о требованиях по току входа reset для конкретной модели счетчика.
Как правильно использовать ток входа reset для CD4026?
CD4026 — это десятиразрядный счетчик/делитель, который обычно используется для счета импульсов, таких как тактовые сигналы. Вход reset (RST) на CD4026 позволяет сбросить счетчик в начальное состояние.
Для правильного использования тока входа reset необходимо учитывать следующие моменты:
- Подключение входа reset: Вход reset должен быть подключен к источнику тока для активации функции сброса. Обычно это осуществляется через клавишу или другой источник сигнала сброса.
- Нормальное состояние: При нормальной работе CD4026 вход reset должен находиться в высоком (логическом «1») состоянии. В этом случае счетчик не сбрасывается и продолжает считать импульсы.
- Сброс: Когда вход reset получает низкий (логический «0») сигнал, CD4026 сбрасывает свое текущее значение до начального состояния (обычно 0).
- Удержание сброса: Для корректной работы с током входа reset, вход должен быть удержан в низком состоянии достаточно продолжительное время, чтобы сброс произошел. Длительность удержания зависит от конкретной схемы и требуемой задержки до сброса.
- Подтягивающий резистор: Для защиты от ложного срабатывания сброса, вход reset может быть подключен через подтягивающий резистор к напряжению питания. Это помогает удерживать вход в высоком состоянии, когда на него не подается сигнал управления.
Понимание и правильное использование тока входа reset на CD4026 необходимо для достижения предсказуемой работы счетчика и избежания нежелательного сброса в неправильные моменты времени.
Вопрос-ответ
Каков ток входа reset CD4026?
Ток входа reset CD4026 составляет примерно 0.1 мкА. Этот ток позволяет сбросить счетчик CD4026 с помощью подачи низкого уровня сигнала на вход RESET.
Как величина тока входа reset влияет на работу CD4026?
Величина тока входа reset влияет на работу CD4026 в том смысле, что при подаче достаточно низкого уровня сигнала на вход RESET, счетчик сбрасывается и начинает считать с первого состояния. Если величина тока входа reset недостаточно большая, то может возникнуть проблема с надежностью сброса счетчика.
Какой ток нужно подать на вход reset, чтобы сбросить счетчик CD4026?
Для сброса счетчика CD4026 необходимо подать низкий уровень сигнала на вход RESET. Ток, необходимый для этого, составляет примерно 0.1 мкА.
Что произойдет, если подать высокий уровень сигнала на вход reset CD4026?
Если на вход RESET CD4026 подать высокий уровень сигнала, то вход не будет активироваться и счетчик не будет сброшен. В этом случае счетчик продолжит свою работу с текущего состояния.
Какова реакция CD4026 на подачу низкого уровня сигнала на вход reset?
При подаче низкого уровня сигнала на вход RESET CD4026 счетчик сбрасывается и начинает считать с первого состояния. Реакция счетчика на сигнал RESET зависит от величины тока входа reset.
Можно ли использовать высокий уровень сигнала на вход reset для сброса счетчика CD4026?
Нет, для сброса счетчика CD4026 необходимо использовать низкий уровень сигнала на вход RESET. Высокий уровень сигнала не активирует вход и счетчик не будет сброшен.
7-сегментный драйвер CD4026
Это чип CD4026 для управления 7-сегментными индикаторами со встроенным счётчиком до десятка.
Счётчик увеличивается на единицу всякий раз, когда контакт «clock» становится HIGH (на восходящем фронте). Выходы a-g становятся HIGH в соответствии со значением счётчика, и отражают его значение арабской цифрой при подключении 7-сегментного индикатора с общим катодом.
Контакт «reset» должен быть притянут к земле в общем случае. Когда он становится HIGH, счётчик сбрасывается в ноль.
Контакт «disable clock» также должен быть притянут к земле в общем случае. На время пока он HIGH сигналы на контакт «clock» игнорируются.
Контакт «enable display» должен снабжаться напряжением питания. Иначе выходы a-g будут выставлены в LOW. Контакт «enable out» возвращает его значение с небольшой задержкой.
Контакт «÷10» (обозначен как h в таблице) принимает HIGH для значений 0-4 и LOW для 5-9. Его выход может быть отправлен на вход «clock» следующего 7-сегментного драйвера, чтобы организовать счётчик числа с несколькими разрядами.
Контакт «not 2» принимает значениние LOW тогда и только тогда, когда значение счётчика — 2. В остальных случаях он HIGH.
Микросхему легко установить на breadboard. Рабочее напряжение питания: 3—15 В.
Подробно про подключение написано в статье на вики.
Создание часов из обычных микросхем на макетной плате
В этом материале речь пойдёт о том, как собрать часы из обычных микросхем.
Схема часов (оригинал)
Для этого проекта вам понадобятся следующие компоненты:
- Семисегментные индикаторы 5611AS — 6 штук.
- Микросхема CD4026 — 6 штук.
- Микросхема CD4060 — 1 штука.
- Микросхема SN7476 — 1 штука.
- Микросхема SN7411 — 1 штука.
- Нажимная кнопка — 2 штуки.
- Резисторы на 220 Ом — 42 штуки.
- Резисторы на 10 кОм — 2 штуки.
- Резистор на 2,2 кОм — 1 штука.
- Резистор на 1 МОм — 1 штука.
- Диоды 1N4007 — 2 штуки.
- Керамический конденсатор на 100 нФ — 1 штука.
- Керамический конденсатор на 33 пФ — 1 штука.
- Подстроечный конденсатор на 5-45 пФ — 1 штука.
- Кварцевый резонатор на 32,768 кГц — 1 штука.
- Макетные платы — 3 штуки.
- Одножильный сплошной провод, 22AWG.
Шаг 1. Подготовка макетных плат
Три макетные платы перед началом работы
Нам нужно три макетные платы. Две из них надо обрезать с одной стороны, приведя к состоянию, показанному на следующем рисунке.
Две обрезанные макетные платы
После этого все три платы нужно сложить — получится одна большая макетная плата. Соединим линии питании всех трёх плат. Это позволит снабдить всю конструкцию энергией от единственного источника питания.
Три макетные платы, линии питания которых объединены
Шаг 2. Подключение 7-сегментных индикаторов и резисторов
В этом проекте используется 6 семисегментных индикаторов с общим катодом (5611AS). Катод надо подключить к верхней линии питания, используя небольшие отрезки проводов.
Подключение катодов семисегментных индикаторов к линии питания
Если подключить аноды индикаторов напрямую к микросхеме 4026 — то соответствующие сегменты индикаторов выйдут из строя. Поэтому к каждому из соответствующих контактов нужно подключить резистор. Для того чтобы подсчитать то, каким именно сопротивлением должны обладать эти резисторы — воспользуемся следующей формулой:
R = (Vs — Vled) / Iled.
Vs — напряжение, получаемое с источника питания (5В в нашем случае).
Vled — рабочее напряжение семисегментного индикатора (1,8В — это значение взято из документации).
Iled — необходимая сила тока (20 мА).
R = (5 — 1.8) / 0.02 = 160 Ом
Мы воспользуемся резисторами с более высоким сопротивлением, а именно — резисторами на 220 Ом, которые легче найти в продаже.
Подключите резисторы к плате так, как показано на следующих снимках. Проследите за тем, чтобы их ножки не соприкасались бы друг с другом.
Резисторы, подключённые к индикаторам
Резисторы, подключённые к индикаторам
Шаг 3. Подключение микросхем CD4026B
Микросхема CD4026 представляет собой десятичный счётчик с семисегментным дешифратором. Каждая такая микросхема может управлять лишь одним семисегментным индикатором. Поэтому для того чтобы выводить на двух индикаторах двузначные десятичные числа — нам надо подключить ножку Carry Out микросхемы, отвечающей за управление индикатором, выводящим единицы, к ножке Clock микросхемы, которая отвечает за вывод десятков. То есть, в соответствии с документацией, ножку №5 к ножке №1. В частности, так надо соединить микросхемы №1 и №2, микросхемы №3 и №4, микросхемы №5 и №6.
Другие ножки микросхем подключают следующим образом:
❒ Подключение к линиям питания:
- Ножка №2 — «земля».
- Ножка №8 — «земля».
- Ножка № 15 — «земля» (только на микросхемах №1 и №3).
- Ножка №3 — 5В.
- Ножка №16 — 5В
- Сегмент A — ножка №10.
- Сегмент B — ножка №12.
- Сегмент C — ножка №13.
- Сегмент D — ножка №9.
- Сегмент E — ножка №11.
- Сегмент F — ножка №6.
- Сегмент G — ножка №7.
Подключение микросхем CD4026B
Подключение микросхем CD4026B
Подключение микросхем CD4026B
Подключение микросхем CD4026B
Шаг 4. Организация подачи тактового сигнала необходимой частоты
Мы, чтобы получить тактовый сигнал частотой 1 Гц, воспользуемся кварцевым резонатором на 32,768 КГц. Разделив эту частоту 15 раз на 2 мы получим нужные 1 Гц.
Частоту легко можно разделить на 2, воспользовавшись двоичным счётчиком — вроде микросхемы CD4060. Она позволит, 14 раз разделив частоту на 2, получить на выходе 2 Гц. Эти 2 Гц можно ещё раз разделить на 2, используя микросхему SN7476.
Микросхема SN7476 имеет два JK-триггера. Если посмотреть в документацию к ней, то окажется, что подав на её входы PRE, CLR, J и K уровень логической единицы, мы можем, при каждом тактовом импульсе, поступающем на CLK, менять состояние выхода на противоположное.
Подавая на SN7476 тактовый сигнал частотой 2 Гц, мы можем поделить его частоту на 2 и получить сигнал частотой в 1 Гц. А его мы будем использовать в качестве тактового сигнала для первой микросхемы CD4026.
Частоту можно настроить с помощью подстроечного конденсатора, доведя её до значения 32,768 КГц.
Установка микросхем CD4060 и SN7476
Установка дополнительных элементов, необходимых для получения нужной частоты
Шаг 5. Создание системы отсчёта часов, минут и секунд
Для того чтобы сбрасывать в 0 количество отсчитанных системой секунд и минут тогда, когда они доходят до 60, и для сброса количества отсчитанных часов на отметке 24, нам понадобится микросхема SN7411.
Она включает в себя три логических элемента 3И, то есть — соответствующий выход будет переведён в высокое состояние только в том случае, если все три входа тоже будут пребывать в высоком состоянии.
Для работы с секундами и минутами можно использовать в качестве входов то, что подаётся на сегменты E — F — G при выводе десятков, а выход микросхемы подключить к контакту, ответственному за сброс счётчика десятков.
В случае с часами можно, в качестве входа, использовать то, что подаётся на сегменты F — G единиц, и то, что подаётся на сегмент G десятков. А выход будет использоваться и для сброса счётчика десятков, и для сброса счётчика единиц.
Благодаря этому счётчики секунд и минут будут сбрасываться тогда, когда они доходят до 60, а счётчик часов будет сбрасываться тогда, когда он дойдёт до 24.
Микросхема SN7411
Подключение SN7411 к счётчикам
Подключение SN7411 к счётчикам
Подключение SN7411 к счётчикам
Шаг 6. Подключение кнопок
Для того чтобы у нас была бы возможность настраивать часы — нам понадобится две кнопки.
Одни стороны кнопок подключены к линии сигнала 2 Гц. Это позволяет, удерживая кнопки, увеличивать число минут и часов. Другие стороны кнопок подключены к входу Clock микросхем CD4026. Команда сброса часов и минут реализована путём подключения к входам Clock соответствующих микросхем с использованием диода.
Для обеспечения правильной работы часов в условиях, когда кнопки не нажаты, нам нужно добавить в схему подтягивающие резисторы на 10 кОм.
Подключение кнопок
Подключение кнопок
Подключение кнопок
Шаг 7. Подключение питания
А теперь всё готово к тому, чтобы подключить к часам источник питания на 5В и, пользуясь кнопками, настроить часы.
Готовые часы
Хотите сделать часы, похожие на те, что описаны в этом материале?
- Разработка устройств
- diy или сделай сам
- ruvds_статьи
- часы из микросхемы