WordPress database error: [Table './meandr_base/anzpz_usermeta' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed]
SELECT user_id, meta_key, meta_value FROM anzpz_usermeta WHERE user_id IN (1) ORDER BY umeta_id ASC

0

Эксперимент 21. Переключение и дребезг

Дребезг контактов часто задает ложное срабатывание множества устройств (таймеры, реле и т.д.). Значит с этой проблемой необходимо научится бороться различными схематическими дополнениями.

Итак, можем ли мы устранить дребезг контактов переключателя или кнопки, используя триггер? И поскольку некоторые микросхемы в серии 74НСхх могут иметь в своем составе триггер, можем ли мы его использовать?

Ответы будут «да» и «да», хотя это не так-то легко сделать, как кажется.

Вам понадобятся:

  1. Логическая микросхема 74НС02, содержащая 4 двухвходовых логических элемента ИЛИ-НЕ. Логическая микросхема 74НС00, содержащая 4 двухвходовых логических элемента И-НЕ. Количество — по 1 шт. каждой микросхемы.
  2. Однополюсный двухпозиционный переключатель. Количество — 1 шт.
  3. Светодиоды с низким потреблением тока. Количество — 2 шт.
  4. Резисторы с сопротивлением 10 кОм и 1 кОм. Количество — по 2 шт. каждого номинала.

Выполните монтаж компонентов на вашей макетной плате в соответствии со схемой, которая показана на рис. 1. Когда вы подаете напряжение питания (с помощью стабилизированного источника питания напряжением 5 В), должен загореться один из светодиодов.

Рис. 1. Простая схема для тестирования поведения двух элементов ИЛИ-НЕ, которые подключены, как элементарный триггер, сохраняющий свое состояние после завершения действия входного сигнала

Рис. 1. Простая схема для тестирования поведения двух элементов ИЛИ-НЕ, которые подключены, как элементарный триггер, сохраняющий свое состояние после завершения действия входного сигнала

Теперь я хочу сделать нечто странное. Пожалуйста, отсоедините однополюсный двухпозиционный переключатель, отделив провод, который подключает плюс источника питания к полюсу переключателя, а также вытяните конец провода из макетной платы. Когда вы сделаете это, то будете немного удивлены, что светодиод останется гореть.

Вставьте провод обратно в макетную плату, переключите переключатель и первый светодиод должен погаснуть, в то время как загорится другой. Теперь опять извлеките провод, и светодиод будет продолжать гореть.

Далее следуют вопросы, которые предназначены для самостоятельной проработки.

  • Триггер требует только начальный импульс.
  • После этого триггер игнорирует состояния на входе.

Як це працює

Два логических элемента ИЛИ-НЕ или два элемента И-НЕ могут функционировать в режиме триггера.

  • Используйте элементы ИЛИ-НЕ, когда у вас на полюс переключателя поступает сигнал высокого логического уровня.
  • Используйте элемент И-НЕ, когда у вас на полюс переключателя поступает сигнал низкого логического уровня.

В любом случае вы должны использовать двухпозиционный переключатель.

Я уже упоминал двухпозиционный переключатель три раза (на самом деле четыре раза, если учесть и это предложение!), поскольку по какой-то странной причине большинство книг, которые относятся к введению в область электроники, забывают осветить этот момент. Когда я начинал изучать электронику, я чуть не сошел с ума пытаясь понять каким образом два логических элемента ИЛИ-НЕ или И-НЕ могли бы устранить дребезг контактов простой однополюсной двухпозиционной кнопки — до тех пор, пока не понял, что этого они не могут. Причина заключается в том, что когда в схему подается напряжение питания, элементам ИЛИ-НЕ (или И-НЕ) нужно указать каково должно быть их начальное состояние. Они требуют исходной определенности, которая задается переключателем, который, в свою очередь, может быть в одном или в другом состоянии. Поэтому переключатель должен быть двухпозиционным.

Я применил другую упрощенную многошаговую схему, рис. 2, чтобы показать изменения, которые происходят в двух элементах ИЛИ-НЕ, когда переключатель переключают то в одно, то в другое положение. Чтобы освежить вашу память, я добавил таблицу истинности, где показаны выходные сигналы элемента ИЛИ-НЕ для каждой комбинации сигналов на входах.

Рис. 2. Использование двух элементов ИЛИ-НЕ вместе с однополюсным двухпозиционным переключателем, на полюс которого подается сигнал высокого логического уровня. Показана последовательность из четырех схем, которая иллюстрирует реакцию простейшего триггера на различные входные сигналы

Рис. 2. Использование двух элементов ИЛИ-НЕ вместе с однополюсным двухпозиционным переключателем, на полюс которого подается сигнал высокого логического уровня. Показана последовательность из четырех схем, которая иллюстрирует реакцию простейшего триггера на различные входные сигналы

Предположим, что переключатель установлен в левое по схеме положение. В этом случае он передает сигнал высокого уровня на левую часть схемы, подавляя низкий логический уровень сигнала, формируемого с помощью подтягивающего резистора. Поэтому мы можем быть уверены, что на вход левого элемента ИЛИ-НЕ поступает хотя бы один сигнал высокого логического уровня. Поскольку любой сигнал высокого логического уровня на входе элемента ИЛИ-НЕ будет заставлять его выдавать на выходе сигнал низкого уровня (что следует из таблицы истинности), который, согласно схеме, передается на вход правого элемента ИЛИ-НЕ. Таким образом, в данном случае на входах элемента будут уже два сигнала низкого логического уровня, что приведет к формированию на его выходе сигнала высокого уровня. Этот сигнал поступает на вход левого элемента ИЛИ-НЕ. Таким образом, такая конфигурация элементов всегда стабильна.

Теперь перейдем к следующему, более «заумному» варианту схемы. Предположим, что подвижный контакт переключателя переместили таким образом, что полюс переключателя не соединяется ни с одним из его контактов. (Или можно предположить, что контакты переключателя находятся в состоянии «дребезга» и нет хорошего качества контакта, или же, что мы полностью отсоединили переключатель). В отсутствие высокого логического уровня сигнала на левом входе левого логического элемента ИЛИ-НЕ сигнал на его входе перейдет с высокого уровня на низкий, поскольку его будет задавать подтягивающий резистор, соединенный с общим выводом источника питания. Но правом входе этого элемента будет все еще высокий логический уровень, а этого вполне достаточно для продолжения формирования на выходе левого элемента ИЛИ-НЕ сигнала низкого логического уровня — таким образом, в состоянии схемы никаких изменений не произошло. Другими словами, схема осталась в предыдущем состоянии (она его «помнит»).

Если же теперь переключатель перевести в крайнее правое положение, т. е. подать высокий логический уровень сигнала (плюс источника питания) на правый вход правого по схеме элемента ИЛИ-НЕ, то этот элемент очень быстро распознает, что теперь на одном его входе присутствует сигнал высокого логического уровня, а поэтому он изменит свой выходной сигнал с высокого на низкий логический уровень. Этот же сигнал поступит на вход другого левого элемента ИЛИ-НЕ, который теперь будет иметь уже два входных сигнала низкого уровня, поэтому на его выходе появится сигнал высокого уровня, который вернется обратно на вход правого элемента ИЛИ-НЕ.

Таким образом, выходные сигналы двух логических элементов ИЛИ-НЕ поменялись местами. Эти состояния сначала изменились, а потом остались без изменения, даже после того как у подвижного контакта переключателя разрывается контакт. Вторая группа схем на рис. 3 показывает, как работает похожая схема, выполненная на двух элементах И-НЕ и при подаче на полюс переключателя сигнала низкого логического уровня. Для проверки схемы вы можете воспользоваться микросхемой 74НС00, которая приведена в списке необходимых покупок для данного эксперимента.

Рис. 3. В этой схеме, в отличие от той, что приведена на рис. 4.97, используются логические элементы И-НЕ и изменено на противоположное подключение источника питания

Рис. 3. В этой схеме, в отличие от той, что приведена на рис. 2, используются логические элементы И-НЕ и изменено на противоположное подключение источника питания

Оба варианта схем являются примерами триггеров (англ. flip-flop), которые остаются в переключенном состоянии; они так называются именно потому, что под воздействием входных сигналов способны мгновенно переключаться и оставаться в новом состоянии (помнить его). Вы можете использовать эти схемы каждый раз, когда вам необходимо устранить дребезг контактов переключателя (в том случае, если это двухпозиционный переключатель).

Более сложная версия триггера — это триггер с синхронизирующим (тактовым) входом, для работы с которым сначала требуется задать определенные сигналы на каждом его входе, а затем, для изменения состояния триггера, нужно подать на соответствующий вход синхронизирующий (тактовый) импульс. Импульс должен быть четким и определенным, что означает, что если вы подаете его от переключателя, то для этого предварительно необходимо устранить дребезг его контактов, возможно за счет использования другого триггера!

Что нужно, если у вас возникла необходимость устранить дребезг контактов у обычной кнопки или переключателя? Хорошо, допустим у вас есть проблема! Одно из решений это приобрести специальную микросхему, например, 4490, которая называется «ликвидатором дребезга» и содержит цифровую схему подавления. Специальный номер детали это MC14490PG от компании Semiconductor. Он содержит шесть схем для шести раздельных входов, каждая из которых содержит внутренний нагрузочный резистор. Это достаточно дорого, — более чем в 10 раз по сравнению с ценой микросхемы 74HC02, которая содержит элементы ИЛИ-НЕ. На самом деле это можно сделать проще, используя двухпозиционные переключатели, у которых можно легко устранить дребезг контактов так, как это было описано ранее.

адмін

Залишити коментар

Your email address will not be published. Required fields are marked *