Собираем «Бегущие огни» своими руками
Здесь пойдёт речь о том, как сделать бегущие огни на светодиодах своими руками. Схема устройства отличается простотой и реализована на логических микросхемах так называемой жёсткой логики – микросхемах серии ТТЛ. Само устройство включает три микросхемы.
Схема состоит из четырёх основных узлов:
генератора прямоугольных импульсов;
устройства индикации (16-ти светодиодов).
Вот принципиальная схема устройства.
Устройство работает следующим образом. После подачи питания светодиоды HL1 – HL16 начинают последовательно загораться и гаснуть. Визуально это выглядит как движение огонька слева направо (или наоборот). Такой эффект и называется «бегущий огонь».
Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме К155ЛА3. Задействовано лишь 3 элемента 2И-НЕ этой микросхемы. С 8-го вывода снимаются прямоугольные импульсы. Частота их следования невелика. Это позволяет реализовать видимое переключение светодиодов.
По сути, генератор на элементах DD1.1 – DD1.3 задаёт темп переключения светодиодов, а, следовательно, и скорость «бегущего огня». При желании скорость переключения можно подкорректировать с помощью изменения номиналов резистора R1 и C1.
Стоит предупредить, что при других номиналах R1 и C1 генерация может быть сорвана – генератор не будет работать. Так, например, генератор отказался работать при сопротивлении резистора R1 равном 1 кОм. Поэтому изменять номиналы C1 и R1 можно лишь в некоторых пределах. Если генератор не запустился, то будет постоянно светиться один из светодиодов HL1 – HL16.
Счётчик на микросхеме DD2 необходим для подсчёта импульсов, поступающих от генератора и подачи двоичного кода на дешифратор К155ИД3. По схеме выводы 1 и 12 микросхемы-счётчика К155ИЕ5 соединены. При этом микросхема будет считать поступающие на вход C1 (выв. 14) импульсы и выдавать на выходах (1, 2, 4, 
параллельный двоичный код, соответствующий количеству поступивших импульсов от 0 до 15. То есть на выходах (1, 2, 4, микросхемы К155ИЕ5 последовательно сменяют друг друга 16 комбинаций кода (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 и т.д.). Далее в работу включается дешифратор.
Особенность микросхемы К155ИД3 заключается в том, что она преобразует двоичный четырёхразрядный код в напряжение логического нуля, который появляется на одном из 16 соответствующих выходов (1-11, 13-17). Думаю, такое объяснение не всем понятно. Попробуем разобраться.
Если обратить внимание на изображение микросхемы К155ИД3, то можно заметить, что у неё 16 выходов. Как известно, в двоичном коде из четырёх знаков можно закодировать 16 комбинаций
Больше никак не получится. Напомним, что с помощью четырёхзначного двоичного кода можно закодировать десятичные цифры от 0 до 15 (всего 16 цифр).
Это легко проверить, если возвести 2 (основание системы счисления) в степень 4 (количество разрядов или цифр в коде). Получим 2 4 = 16 возможных комбинаций. Таким образом, при поступлении на входы микросхемы К155ИД3 двоичного кода в диапазоне от 0000 до 1111 на выходах 0 — 15 появится логический ноль (светодиод засветится). То есть микросхема преобразует число в двоичном коде в логический ноль на выводе, который соответствует числу в двоичном коде. По сути это такой особенный дешифратор из двоичной системы в десятичную.
А почему светится светодиод? На выходе ведь логический ноль. По схеме видно, что аноды всех светодиодов подключены к плюсу питания, а катоды к выходам микросхемы К155ИД3. Если на выходе «0», то для светодиода это как бы минус питания и через его p-n переход течёт ток – светодиод светится. Если на выходе логическая единица «1», то ток через светодиод не пойдёт.
Если всё то, что было написано вам всё равно не понятно, то не стоит расстраиваться. Просто соберите предложенную схему, например, на беспаечной макетной плате и наслаждайтесь работой устройства. Схема проверена и исправно работает. Вот короткое видео работающего устройства.
Если в распоряжении уже есть стабилизированный блок питания (например, такой как этот), то интегральный стабилизатор DA1 (КР142ЕН5А) и элементы обвязки (C2, C3, C4) в схему устанавливать не надо.
Все номиналы элементов (конденсаторов и резисторов) могут иметь разброс ±20%. На работу устройства это не повлияет. Светодиоды HL1 — HL16 могут быть любого цвета свечения (красного, синего, зелёного) с рабочим напряжением 3 вольта. Можно, например, использовать яркие красные светодиоды диаметром 10 миллиметров. «Бегущий огонь» с такими светодиодами будет смотреться очень эффектно.
Наращивание (каскадирование) дешифраторов
ИМС дешифраторов имеют ограниченное число адресных входов и информационных выходов. Увеличение их возможно путем наращивания (каскадирования), которое можно осуществлять двумя способами: объединением нескольких дешифраторов в пирамидальную схему (рис. 1.3), или последовательным соединением разрешающих входов через внешние логические элементы или непосредственно друг с другом (рис. 1.3 и 1.4).
При наращивании дешифраторов разряды двоичного адресного кода разделяются на старшие (СРА) и младшие (МРА) разряды адреса (табл. 1.3). СРА с помощью дешифратора DD1 (рис. 1.3) или входов стробирования (рис. 1.4) разрешают функционирование одного из основных дешифраторов DD2…DD9 (рис. 1.3) или дешифраторов DD1… DD4 (рис. 1.4).
МРА подаются параллельно на адресные входы всех выходных дешифраторов. Однако активируется только один соответствующий выход выбранного СРА дешифратора.
Рис.1.3. Пирамидальная схема наращивания дешифратора 6→64
Рис. 1.4. Дешифратор 5→32 на базе ИМС К555 ИД7 (на вход Е1
схемы ДД1 постоянно подан сигнал лог. “1”)
Например, при наличии на адресных входах двоичного кода
0110002 СРА разрешают функционирование (выбирают) ИМС DD5 (рис.1.3) и DD4 (рис. 1.4), а МРА активизируют вход 24 этих схем.
На рис. 1.3 и 1.4 показано, как увеличение числа входов разрешения расширяет возможности схем. Наличие одного входа разрешения требует дополнительной ИМС дешифратора DD1 на
рис.1.3. Наличие, например, трех входов разрешения, как у ИМС
555ИД7 (см. рис. 1.4), позволяет на трех таких ИМС без дополнительных элементов построить дешифратор 5→24, а на четырех ИМС 555ИД7 и одном инверторе – дешифратор 5→32.
На восьми ИМС 555ИД7 и двух инверторах – дешифратор
6→64 на ИМС 155ИД3, имеющих два входа разрешения с активным
= E1 = 0 ). Для построения дешифратора 5→32 требуется
две схемы 155ИД3 и один инвертор, а дешифратора 6→64 – четыре
ИМС 155ИД3 и два инвертора.
При изучении вопросов каскадирования следует обратить внимание на ИМС К555ИД4, структура которой (см. рис. 1.2) позволяет использовать её в различных вариантах
Два дешифратора этой схемы можно включить различными способами и получить, например, дешифратор 3→8 со входом стробирования (рис. 1.5,а) и дешифратор 4→10 (рис. 1.5,б). Приняв за основу схему (см. рис. 1.5,а), на ИМС К55ИД4 можно построить дешифратор
1.2) позволяет использовать её в различных вариантах. Два дешифратора этой схемы можно включить различными способами и получить, например, дешифратор 3→8 со входом стробирования (рис. 1.5,а) и дешифратор 4→10 (рис. 1.5,б). Приняв за основу схему (см. рис. 1.5,а), на ИМС К55ИД4 можно построить дешифратор
4→16 по схеме, аналогичной рис.1.4, а приняв за основу пирамидальную схему (см. рис. 1.3), – дешифратор 6→64. Эта ИМС может быть использована также в качестве демультиплексора, что будет рассмотрено ниже, в разделе 3.3, данного учебного пособия.
При наращивании дешифраторов, не имеющих входов разрешения, например дешифратора 4→10 (155ИД1, 555ТИД10,
564ИД1), можно использовать для стробирования старший разряд адресных входов (A4).
Рис.1.5. Дешифраторы на базе ИМС К555 ИД4: а 3→8; б 4→10
Материал взят из книги Цифровые интегральные микросхемы (Асмолов Г.И.)
Источник
Дешифратор-демультиплексор К155ИД3. Технические характеристики
Параметры микросхемы К155ИД3
Корпус ИМС К155ИД3
Условное графическое обозначение ИМС К155ИД3
1 — 11 — выходы Y1 — Y11; 13 — 17 — выходы Y12 — Y16; 12 — общий; 18, 19 — стробирующие входы; 24 — напряжение питания; 20 — 23 — информационные входы;
| 1 | Номинальное напряжение питания | 5 В 5 % |
| 2 | Выходное напряжение низкого уровня | не более 0,4 В |
| 3 | Выходное напряжение высокого уровня | не менее 2,4 В |
| 4 | Входной ток низкого уровня | не более -1,6 мА |
| 5 | Входной ток высокого уровня | не более 0,04 мА |
| 6 | Ток потребления | не более 56 мА |
| 7 | Время задержки распространения при включении     по входам 20 — 23     по входам 18, 19 |   не более 33 нс не более 27 нс |
| 8 | Время задержки распространения при выключении     по входам 20 — 23     по входам 18, 19 |   не более 36 нс не более 30 нс |
| 9 | Время дешифрации | не более 35 нс |
| 10 | Потребляемая мощность | не более 294 мВт |
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2./А. В. Нефедов. — М.:ИП РадиоСофт, 1998г. — 640с.:ил.
Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. «НТЦ Микротех», 1998г.,376 с. — ISBN-5-85823-006-7
Каскадный способ соединения имс дешифраторов кр1533ид7
Микросхема К155ИД7 (74138) — высокоскоростной дешифратор — демультиплексор, преобразующий трехразрядный код АО — А2 в напряжение низкого логического уровня, появляющееся на одном из восьми выходов О — 7 . Дешифратор имеет трехвходовой логический элемент разрешения, что позволяет, соединив параллельно три микросхеы, получить дешифратор с 24 выходами. Дешифратор с 32 выходами состоит из четырех микросхем К155ИД7 (74138) и одного дополнительного инвертора.
В таблице показано, что дешифрация происходит, когда на входах Е1 и Е2 напряжение низкого уровня, а на входе Е3 высокого. При других сочетаниях уровней на входах разрешения на всех выходах имеются напряжения высокого уровня.
Прибор можно использовать, как восьмивходовой мультиплексор. Один из входов Е принимает данные, остальные присоединяются к источнику напряжения разрешающего уровня. Дешифратор К155ИД7 (74138) потребляет ток питания 25 мА.
Вход Выход
E1 Е2 Е3 А0 А1 А2 1 2 3 4 5 6 7
Н Х Х Х Х Х В В В В В В В В
Х В Х Х Х Х В В В В В В В В
Х Х Н Х Х Х В В В В В В В В
Н Н В Н Н Н Н В В В В В В В
Н Н В В Н Н В Н В В В В В В
Н Н В Н В Н В В Н В В В В В
Н Н В В В Н В В В Н В В В В
Н Н В Н Н В В В В В Н В В В
Н Н В В Н В В В В В В Н В В
Н Н В Н В В В В В В В В Н В
Н Н В В В В В В В В В В В Н
