Kit carte logique numérique : Composants et guide de configuration

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Plaque d'essai (générique)	2
Fils de connexion (génériques)	100
Résistance 10k ohm	52
Résistance 220 ohm	40
LED (générique)	40
Interrupteur à pédale 4PDT TaydaElectronics	52
Arduino Mega 2560	2
Registre à décalage Texas Instruments SN74HC595N	1
Régulateur linéaire (7805)	1
Alimentation murale commutée 9V 1A	1
Condensateur 4.7 µF	1
Condensateur 10 µF	1

Outils et machines nécessaires

• Fer à souder (générique)
• Multimètre numérique Digilent Mastech MS8217
• Pistolet à colle chaude (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos du projet

Résumé

Ce tutoriel est spécialement conçu pour la "Carte Logique Numérique", classée comme conception de difficulté intermédiaire, utilisée comme dispositif d'entraînement à des fins de pratique pour les débutants dans le monde de l'électronique, incluant les concepts de circuits importants dans les circuits logiques électroniques.

Au lieu de l'ancien circuit TTL "transistor-transistor logic", nous utilisons un microcontrôleur Microchip, qui peut être programmé en utilisant une carte de prototype Arduino et l'IDE Arduino.

Les principaux sujets de ce projet sont l'apprentissage des logiques, du temporisation des protocoles et du transfert de données, et tout cela traite des signaux booléens numériques.

Dans les pages suivantes, nous expliquons beaucoup de concepts sur ce projet :

• La carte Arduino esclave à gauche allume les LED en utilisant une trame de données de 4 octets envoyée par le Maître Arduino et contrôle directement le CI 74HC595.
• Les 2 fils SDA et SCL synchronisent le flux d'octets entre les deux Arduino en utilisant le protocole I2C.
• La carte Arduino maître à droite lit les états des interrupteurs et décide d'envoyer un seul bit via un bus I2C avec un message de trame de données de 4 octets.

Interface avant

De haut en bas :

• 7 Portes logiques
• Interrupteur d'alimentation CC
• Multiplexeur 8 bits
• Décodeur 8 bits
• Encodeur 8 bits
• Bascule J-K
• Registre à décalage SIPO
• Additionneur complet 4 bits
• Nom de l'étudiant

Plateforme de conception graphique

Canva est un site web d'outil de conception graphique, fondé en 2012. Il utilise un format glisser-déposer et donne accès à plus d'un million de photographies, graphiques et polices. Il est utilisé par les non-designers ainsi que les professionnels. Les outils peuvent être utilisés pour la conception web et print et les graphiques.

Spécification rapide de la carte

Terrain de jeu avec la carte

• Alimentez d'abord la carte en utilisant l'interrupteur à bascule
• Pour changer la logique d'entrée, déplacez l'interrupteur à bascule
• Si la logique est vraie, la LED rouge s'allumera
• Dans ce cas, vous devez apprendre la table de vérité de chaque circuit unique
• Les portes logiques sont (ET, NAND, OU, NOR, XOR, XNOR, NON)
• Multiplexeur
• Décodeur, Encodeur
• Bascule J-K
• Registre à décalage
• Additionneur complet 4 bits

Régulateur L7805

Ce dispositif peut prendre 1,5 Volt comme tension de commande, vous devez donc l'alimenter avec un minimum de 8 volts ou plus pour les usages gourmands en énergie.

Résistance de tirage (Pull-up)

Comment connecter sur breadboard

Registre à décalage 74HC595 Série-Entrée Parallèle-Sortie

Connexion 74HC595 SIPO à Arduino

1. Effectuez les connexions suivantes :

• GND (broche 8) à la masse
• Vcc (broche 16) à 5V
• OE (broche 13) à la masse
• MR (broche 10) à 5V

Cette configuration rend toutes les broches de sortie actives et adressables en permanence. Le défaut de cette configuration est que les lumières s'allument dans leur dernier état ou quelque chose d'arbitraire à chaque première mise sous tension du circuit avant que le programme ne commence à s'exécuter. Vous pouvez contourner cela en contrôlant les broches MR et OE depuis votre carte Arduino aussi, mais cette façon fonctionne et vous laisse plus de broches libres.

2. Connexion à Arduino

• DS (broche 14) à Arduino DigitalPin 11 (fil bleu)
• SH_CP (broche 11) à Arduino DigitalPin 12 (fil jaune)
• ST_CP (broche 12) à Arduino DigitalPin 8 (fil vert)

À partir de maintenant, ceux-ci seront appelés respectivement dataPin, clockPin et latchPin.

Remarquez le condensateur 0.1"f sur le latchPin, si vous avez du scintillement lorsque le latchPin pulse, vous pouvez utiliser un condensateur pour lisser.

3. Ajoutez 8 LEDs

Dans ce cas, vous devez connecter la cathode (patte courte) de chaque LED à une masse commune, et l'anode (patte longue) de chaque LED à sa broche de sortie respective du registre à décalage. Utiliser le registre à décalage pour fournir de l'énergie comme cela s'appelle sourcer du courant. Certains registres à décalage ne peuvent pas sourcer du courant, ils ne peuvent que faire ce qu'on appelle sinker du courant. Si vous en avez un de ceux-là, cela signifie que vous devrez inverser la direction des LEDs, en mettant les anodes directement à l'alimentation et les cathodes (broches de masse) aux sorties du registre à décalage. Vous devriez vérifier votre fiche technique spécifique si vous n'utilisez pas une puce de série 595. N'oubliez pas d'ajouter une résistance de 470 ohms en série pour protéger les LEDs de la surcharge.

Notre conception 74HC595

Brochage pour Arduino Mega 2560

I²C sur Arduino Mega 2560

Ligne de données série (SDA) et ligne d'horloge série (SCL) sur carte Arduino Atmel Mega

• SDA (Broche 20)
• SCL (Broche 21)

***Arrière***

Résultat final

Code

Digital Logic Board GitHub

Logiciels CU1 & CU2 : GitHub

Schéma

Tableau Excel pour 2 contrôleurs Mega