| ΗΥ-120: Ψηφιακή Σχεδίαση
Φθινόπωρο 2003 |
Τμ. Επ. Υπολογιστών © Πανεπιστήμιο Κρήτης |
Εργαστήριο 0:
Γνωριμία με τις LED και τους Διακόπτες
Πέμπτη-Παρασκευή, 25-26 Σεπτεμβρίου 2003 (βδομάδα 0)
Η απλή Πλακέτα: Τροφοδοσία και Φωτοεκπομποί Δίοδοι (LED)
Τουλάχιστο οι πρώτες ασκήσεις του μαθήματος (και ίσως και όλες, αν δεν έλθει εγκαίρως η περίφημη χρηματοδότηση ΕΠΕΑΕΚ που το Υπουργείο Παιδείας μας είχε προαναγγείλει γιά πριν ένα χρόνο...) θα γίνουν στην "απλή" πλακέτα του εργαστηρίου. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η επάνω κεντρική και δεξιά πλευρά αυτής της πλακέτας, που θα μας απασχολήσει κατ' αρχάς.
Στην περιοχή αυτή υπάρχουν οι συνδέσεις τροφοδοσίας, αριστερά, και οι ενδεικτικές λυχνίες, δεξιά. Οι ενδεικτικές λυχνίες είναι τύπου φωτοεκπομπού διόδου - Light-Emitting Diode (LED). Αριστερά στην περιοχή των LED υπάρχει ένα αριθμητικό "ψηφίο", σαν αυτά των γνωστών μας αριθμομηχανών τσέπης ή ψηφιακών ρολογιών. Αυτό λέγεται ένδειξη 7 τμημάτων (7-segment display), διότι έχει 7 γραμμικές φωτοεκπομπούς διόδους και μία LED-κουκίδα (δεκαδική τελεία). Οι φωτοεκπομποί δίοδοι αυτές τροφοδοτούνται από τους ακροδέκτες a, b, c, d, e, f, g, και DP (decimal point) που βρίσκονται από κάτω τους. Δεξιότερα υπάρχουν οκτώ ενδεικτικές λυχνίες, αριθμημένες από το 0 έως το 7, με τους αντίστοιχους ακροδέκτες τροφοδοσίας τους από κάτω. Αυτές, όταν ανάβουν, εκπέμπουν κόκκινο φώς. Στην άκρη δεξιά υπάρχει μιά ενδεικτική λυχνία με το όνομα "Probe" (ανιχνευτής - δειγματολήπτης), που όταν ανάβει εκπέμπει μπλέ φώς.
Στο σχήμα δεξιά φαίνεται η περιοχή τροφοδοσίας της πλακέτας.
Την πλακέτα θα την βρείτε στους πάγκους των εργαστηρίων
συνδεδεμένη σε ένα εξωτερικό "τροφοδοτικό"
μέσω των επάνω ακροδεκτών,
"GND In" και "VDD In".
Πρόκειται γιά τις εισόδους (Input) στην πλακέτα των:
- Αρνητική τάση τροφοδοσίας, που γιά μας συνήθως παίζει ρόλο Γείωσης (Ground - GND), και
- Θετική τάση τροφοδοσίας, που στα συνηθισμένα μικροηλεκτρονικά chips τύπου CMOS τροφοδοτεί τους ακροδέκτες "drain" των transistors και γι' αυτό συνήθως συμβολίζεται VDD (drain voltage supply).
Πείραμα 0.1:
Βιδώστε ένα σύρμα
(κατά προτίμηση κόκκινο,
που είναι το σύμβολο της θετικής τάσης συνεχούς ρεύματος)
στη θετική τροφοδοσία (VDD).
ΠΡΟΣΟΧΗ:
μην ξεβιδώνετε υπερβολικά τις βίδες
σε σημείο που να βγαίνουν από τις θέσεις τους,
να πέφτουν στο πάτωμα, και να χάνονται
(όπως έκαναν οι περισυνοί σας συνάδελφοι,
από τους οποίους είστε σίγουρα καλύτεροι),
ούτε να σφίγγετε υπερβολικά τις βίδες
σε σημείο που μετά να μην ξεβιδώνουν
(όπως επίσης έκαναν παλαιότεροι συνάδελφοί σας...).
Με την άλλη άκρη του σύρματος, ακουμπήστε, έναν-έναν τους ακροδέκτες της κάθε LED (το πιό εύκολο είναι να ακουμπήστε τη βιδούλα του κάθε ακροδέκτη, αλλά δυστυχώς εκεί το σύρμα δεν κάνει πάντα καλή επαφή --καλύτερη επαφή γίνεται μέσα στην υποδοχή του σύρματος). Μόλις ακουμπήστε έναν ακροδέκτη, ανάβει η αντίστοιχη λυχνία. Φυσικά, όπως ξέρουμε από το Λύκειο, γιά να ανάψει μιά ηλεκτρική συσκευή χρειάζεται να "κλείσει" το κύκλωμα με την τροφοδοσία, δηλαδή χρειάζεται σύνδεση της λυχνίας και με την αρνητική τροφοδοσία (GND). Γυρίστε την πλακέτα από την κάτω πλευρά, και παρατηρήστε ότι ο ένας ακροδέκτης όλων των LED's είναι ήδη συνδεδεμένος --γιά διευκόλυνσή σας-- με τη γείωση (GND).
Διακόπτες τύπου Κουμπιού:
Στην κάτω πλευρά της πλακέτας υπάρχουν διακόπτες
τύπου κουμπιού (μπουτόν - button), απλοί και διπλοί,
στις θέσεις και με τα σύμβολα που φαίνονται δεξιά.
Οι τέσσερεις αριστεροί διακόπτες είναι τύπου "SPST",
και οι δύο δεξιοί είναι τύπου "SPDT":
- SPST - Single Pole - Single Throw (απλός πόλος - απλή επαφή): όταν πιέζουμε, ο διακόπτης περιστρέφεται γύρω από έναν πόλο, και ακουμπάει σε μιά επαφή. Ο διακόπτης αυτός έχει 2 ακροδέκτες. Οι διακόπτες SPST που έχει η πλακέτα μας είναι όλοι τύπου "συνήθως-σβηστός" (normally-OFF), δηλαδή οι δύο ακροδέκτες τους είναι συνήθως ασύνδετοι μεταξύ τους, εκτός όταν πατάμε το διακόπτη οπότε και κάνουν επαφή.
- SPDT - Single Pole - Double Throw (απλός πόλος - διπλή επαφή): όταν πιέζουμε, ο διακόπτης περιστρέφεται γύρω από έναν πόλο, αποκολλάται από μιά επαφή, και ακουμπάει σε μιάν άλλη. Ο διακόπτης αυτός έχει 3 ακροδέκτες: ο ένας ακροδέκτης (αριστερά γιά μας) είναι ο "κοινός" πόλος, και αυτός κάνει συνήθως επαφή με τον έναν από τους άλλους δύο ακροδέκτες (συνήθως-αναμένος ακροδέκτης - normally-ON, δεξιά γιά μας), εκτός όταν πατιέται ο διακόπτης οπότε ο κοινός πόλος διακόπτει με τον παραπάνω δεύτερο ακροδέκτη και κάνει επαφή με τον τρίτο ακροδέκτη, δηλαδή τον συνήθως-σβηστό (normally-OFF) --στη μέση γιά μας.
Πείραμα 0.2:Συνδέστε δύο διακόπτες τύπου κουμπιού, έναν SPST κι έναν SPDT, ανάμεσα στη θετική τροφοδοσία (+ VDD) και σε ενδεικτικές λυχνίες, όπως φαίνεται στο διάγραμμα συνδεσμολογίας δίπλα, και παρατηρήστε τι κάνουν οι λυχνίες όταν πατιούνται οι διακόπτες. Προτιμήστε σύρματα κόκκινου χρώματος γιά τις συνδέσεις από VDD προς τους πόλους των δύο διακοπτών (θα χρειαστείτε δύο καλώδια, ένα από VDD προς τον έναν πόλο, και το άλλο είτε από VDD προς τον άλλο πόλο είτε από τον πρώτο προς το δεύτερο πόλο). Συνδέστε τις άλλες επαφές των διακοπτών με τις φωτοεκπομπούς διόδους που προδιαγράφει το σχήμα, χρησιμοποιώντας κατά προτίμηση καλώδια άλλων χρωμάτων εκτός κόκκινου (θετική τροφοδοσία) και μαύρου (γείωση). Προχωρήστε στο επόμενο πείραμα χωρίς να αποσυνδέστε αυτό.
Διακόπτες τύπου Μεταγωγού:
Στην αριστερή πλευρά της πλακέτας υπάρχουν έξη διακόπτες
τύπου μεταγωγού, με τα σύμβολα που φαίνονται δεξιά.
Όπως και οι διακόπτες κουμπιού,
και αυτοί έχουν δύο δυνατές θέσεις.
Όμως, οι μεν διακόπτες κουμπιού επανέρχονται πάντα, μόνοι τους,
στη μία από τις δύο θέσεις (ξεπάτητη) όταν τους αφήνουμε,
οι δε διακόπτες μεταγωγού παραμένουν στη θέση που τους αφήνουμε,
δηλαδή έχουν μνήμη
("θυμούνται" την τελευταία κατάσταση στην οποία τους αφήσαμε).
Οι διακόπτες μεταγωγού της πλακέτας μας είναι τύπου "DPDT":
- DPDT - Double Pole - Double Throw (διπλός πόλος - διπλή επαφή): εσωτερικά υπάρχουν δύο διακόπτες, ο καθένας τύπου SPDT, οι οποίοι όμως κινούνται και οι δύο μαζί, από τον ίδιο, μοναδικό εξωτερικό μοχλό. Έτσι, ο διακόπτης αυτός μπορεί να ελέγχει δύο ανεξάρτητα κυκλώματα, και τα ελέγχει πάντα με τον ίδιο τρόπο και τα δύο --και οι δύο υποδιακόπτες πάνω, ή και οι δύο κάτω.
Πείραμα 0.3:Συνδέστε ένα μεταγωγό διακόπτη όπως φαίνεται στο σχήμα δεξιά: οι δύο πόλοι τροφοδοτούνται και οι δύο με θετική τάση, ενώ οι τέσσερεις άλλες επαφές οδηγούν τέσσερεις φωτοεκπομπούς διόδους. Κινήστε το μοχλό του διακόπτη πάνω-κάτω και δείτε τι κάνουν οι 4 λυχνίες.
Όταν τελειώσετε, καλέστε το βοηθό που σας επιβλέπει, και δείξτε του τα πειράματα 0.1, 0.2, και 0.3.
| Up to the Home Page of CS-120
|
© copyright
University of Crete, Greece.
Last updated: 23 Sep. 2003, by M. Katevenis. |