3-Bit-Binärzähler

TEILE UND MATERIALIEN

• 555 Timer IC (Radio Shack Katalog # 276-1723)
• Eine 1N914 "Schalt"-Diode (Radio Shack Katalog # 276-1122)
• Zwei 10 kΩ Widerstände
• Ein 100 µF Kondensator (Radio Shack Katalog # 272-1028)
• 4027 Dual J-K Flip-Flop (Radio Shack Katalog # 900-4394)
• Zehn-Segment-Bargraph-LED (Radio Shack Katalog # 276-081)
• Drei 470--Widerstände
• Eine 6-Volt-Batterie

Achtung! Der 4027 IC ist CMOS und daher empfindlich gegenüber statischer Elektrizität!

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 4, Kapitel 10:„Multivibratoren“

Lektionen in Stromkreisen , Band 4, Kapitel 11:„Zähler“

LERNZIELE

• So verwenden Sie den 555-Timer als Rechteckwellen-Oszillator
• Wie man einen asynchronen Zähler mit J-K-Flip-Flops erstellt

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

In gewisser Weise „betrügt“ diese Schaltung, indem sie nur zwei J-K-Flip-Flops verwendet, um einen Drei-Bit-Binärzähler zu erstellen. Normalerweise werden drei Flip-Flops verwendet – eines für jedes binäre Bit – aber in diesem Fall können wir den Taktimpuls (555 Timer-Ausgang) als eigenes Bit verwenden. Wenn Sie diese Schaltung aufbauen, werden Sie feststellen, dass es sich um einen „Abwärts“-Zähler handelt.

Das heißt, seine Zählsequenz geht von 111 über 110 bis 101 bis 100 bis 011 bis 010 bis 001 bis 000 und dann zurück zu 111. Es ist zwar möglich, einen "Aufwärts"-Zähler mit JK-Flip-Flops zu konstruieren, dies würde jedoch zusätzliche erfordern Komponenten und bringen mehr Komplexität in die Schaltung.

Der 555-Timer arbeitet als langsamer Rechteckoszillator mit einem Tastverhältnis von ungefähr 50 Prozent. Dieses Tastverhältnis wird durch die Verwendung einer Diode ermöglicht, die den unteren Widerstand während des Ladezyklus des Kondensators „überbrückt“, sodass die Ladezeitkonstante nur RC und nicht 2RC beträgt, wie es ohne die Diode der Fall wäre.

Es wird dringend empfohlen, in diesem Experiment wie in allen Experimenten die Schaltung in Etappen aufzubauen:Identifizieren Sie Teile der Schaltung mit bestimmten Funktionen und bauen Sie diese Teile nacheinander auf, testen Sie jeden einzelnen und überprüfen Sie seine Leistung, bevor Sie den nächsten bauen.

Ein sehr häufiger Fehler von neuen Elektronikstudenten besteht darin, eine ganze Schaltung auf einmal aufzubauen, ohne während des Konstruktionsprozesses Teile davon zu testen, und dann mit der Möglichkeit mehrerer Probleme gleichzeitig konfrontiert zu werden, wenn es an der Zeit ist, sie endlich mit Strom zu versorgen.

Denken Sie daran, dass eine kleine Aufmerksamkeit für Details zu Beginn eines Projekts eine enorme Menge an Fehlerbehebungsarbeit gegen Ende wert ist! Schüler, die den Fehler machen, Schaltungsteile nicht zu testen, bevor sie versuchen, die gesamte Schaltung zu betreiben, denken oft (fälschlicherweise), dass die Zeit zum Testen dieser Abschnitte es nicht wert ist, und verbringen dann Tage versuchen herauszufinden, was die Probleme mit ihrem Experiment sein könnten.

Nach dieser Philosophie bauen Sie zuerst die 555-Timer-Schaltung auf, bevor Sie den 4027-IC in das Steckbrett einstecken. Verbinden Sie den Ausgang des 555 (Pin Nr. 3) mit der LED „Least Significant Bit“ (LSB), damit Sie seinen Status visuell anzeigen können.

Stellen Sie sicher, dass der Ausgang in einem langsamen, rechteckförmigen Muster schwingt (LED leuchtet ungefähr so ​​lange, wie sie in einem Zyklus „aus“ ist) und dass es ein zuverlässiges Signal ist (kein unregelmäßiges Verhalten, keine unerklärlichen Pausen ). Wenn der 555-Timer nicht richtig funktioniert, funktioniert der Rest der Zählerschaltung auch nicht!

Sobald sich die Timer-Schaltung als gut erwiesen hat, stecken Sie den 4027-IC in das Steckbrett und stellen Sie die restlichen erforderlichen Verbindungen zwischen ihm, der 555-Timer-Schaltung und der LED-Baugruppe her.