دائرة تجربة واختبار IC-4017

وصف المشروع

توصيل الدائرة المتكاملة IC 4017 وتشغيلها مع مجموعة لمبات led.

الهدف من المشروع

التعرف على العنصر IC 4017 وكيفية استخدام مفتاح (زر) واحد للتحكم فى 10 لمبات led.

جدول المكونات

توصيل الدائرة

شرح المكونات

• المقاومة 150 أوم Resistor 150 ohm

المقاومة هى عنصر كهربى فائدته إعاقة مرور التيار بقدر معين يتناسب مع قيمة المقاومة، فالتيار المار فى مقاومة 100 أوم يكون أكبر من التيار المار فى مقاومة 10 كيلو أوم عند تطبيق نفس قيمة الجهد عليهما.
تقاس المقاومة بوحدة الأوم (ohm) ويرمز له بهذا الرمز: وشكل المقاومة فى الدوائر كالتالي:

أو

وللمقاومة ألوان يتم من خلال ترتيب الألوان هذه تحديد قيمة كل مقاومة، والجدول التالى يوضح القيم الخاصة بكل لون:

من خلال هذا الرابط يمكنك حساب قيمة المقاومة بالألوان أو من هذا الرابط، وللمزيد من الشرح فى هذا الرابط.

• مصباح الليد LED

المصباح الليد LED وهى اختصار لـ (Light Emitting Diode) وهو من الداخل دايود ولكن باعث للإضاءة، ولها طرفان ولها اتجاه واحد لسريان التيار بداخلها كى تضيء والطرف الأكبر هو الطرف الموجب الذى يوصل بالجهد الموجب والآخر يوصل بالأرضي مثل الشكل التالي:

ويفضل فى الدوائر أن توصل مقاومة 150 أوم أو أعلى قليلاً 330 أوم بالتوالى مع الليد للحفاظ عليه من الإحتراق، وإذا أردت تجربة الليد لمعرفة إن كان يعمل أم لا يمكنك باستخدام بطارية صغيرة مع مراعاة اتجاه الأطراف، ليكون طرف الليد الموجب Anode (+) الأطول متصل بطرف البطارية الموجب، وطرف الليد السالب Cathode (-) متصل بالأرضى، كما هو موضح بالشكل التالي:

ويوجد ألوان متعددة لليد منها الأبيض والأحمر والأخضر والأزرق والأصفر وتعطي أشكالاً جميلة عند اللعب بإضاءتها كما سنرى فى دوائر أخرى.

وللمزيد حول LED اضغط هنا.

• الدائرة المتكاملة IC4017

رمزها 74HC4017 أو 74HCT4017 واختصاراً تعرف فقط برقم 4017.

كما ستجد فى ورقة البيانات الخاصة بالعنصر decade counter with 10 decoded outputs فهو عداد يغير الخرج بين 10 مخارج مختلفة من Q0 حتى Q9، بناءً على إشارة تأتي على طرف CLK رقم 14، على أن يكون طرف MR رقم 15 Master Reset متصل بالأرضي، فإذا كان متصل بجهد HIGH يعمل إعادة تصفير العداد إلى الصفر (كي يبدأ من الأول)، وأيضاً طرف E رقم 13 يكون متصل بالأرضي، وهذا الطرف ينفي الإشارة الداخلة إليه، فعندما يكون متصل بالأرضى هذا يعنى (1) أي أنه يعمل تفعيل Enable، وعند توصيله بجهد HIGH يتوقف عن وظيفته.

حسناً كيف يتغير الخرج على أطراف العنصر؟

دعنا أولاً نعرف أطراف الخرج فهي أرقام 3 – 2 – 4 – 7 – 10 – 1 – 5 – 6 – 9 – 11، وتسميتها بالترتيب Q0 ثم Q1 وحتى Q9، أو output 1 ثم output 2 وحتى output 9، سنجعل طرفي E و MR أرقام 13 و 15 بالأرضي ليكون دائماً مفعل Enable ومستمر فى عمل العداد. ونوصل المفتاح على طرف رقم 14 CLK ونجعله متصل بالأرضى سنرى أن الخرج على الطرف الأول (Led رقم 1 تعمل والباقي مطفأ)، الآن سنقوم بالضغط على المفتاح لتوصيل نبضة (جهد HIGH) إلى طرف CLK ثم نرجعه إلى الأرضي مرة أخرى سنجد أن الخرج تغير وأصبح على الطرف الثاني (Led رقم 2 تعمل والباقى مطفأ) وهكذا حتى الوصول إلى آخر خرج ثم البداية مرة أخرى من أول خرج على الطرف الأول.

فالفكرة هنا هي عند وجود إشارة على طرف CLK يتغير الخرج بالترتيب عند كل مرة تصل فيها الإشارة، بشرط أن تتغير حالة طرف CLK من 1 – HIGH إلى 0 – LOW ثم إلى 1 – HIGH مرة أخرى يتغير الخرج.

الصورة السابقة ببرنامج المحاكاة Proteus، يمكنك تحميل ملف الدائرة من هنا (يشترط وجود إصدار البرنامج 8 لديك للتشغيل)، ولتحميل ورقة البيانات datasheet الخاصة بالدائرة المتكاملة 4017 من هنا.

• المفتاح push button

أنواع المفاتيح push buttons (أشهر الانواع المستخدمة وليس الكل):

1- SPST

مفتوح (الصورة بالأعلى)

مغلق (الصورة بالأسفل)

Single Pole Single Through أي أحادي القطب أحادي النهاية، فيكون له طرفان اثنان فقط وله حالتان إما أن يتصل الطرفان (دائرة مغلقة) أو ينفصلا (دائرة مفتوحة).

2- SPDT

Single Pole Double Through أي أحادي القطب ثنائي النهاية، فيكون له ثلاثة أطراف، أحدهم القطب وهو الطرف المشترك (common) ويتبادل التوصيل مع الطرفان الآخران، فيكون له حالتان إما متصل مع الطرف الأول أو متصل مع الطرف الثاني.

والصورة التالية توضح الفرق بين النوعين السابقين:

3- DPST

Double Pole Single Through أي ثنائي القطب أحادي النهاية، أى أن كل قطب له طرف واحد فقط يتصل به أو ينفصل عنه.

4- DPDT

Double Pole Double Through أي ثنائي القطب ثنائي النهاية، فيكون له ستة أطراف، وهو يمثل مفتاحين من نوع SPDT لكن يعملان سوياً، فعندما يتصل القطب الأول بطرفه الأول يتصل القطب الثاني بطرفه الأول فى نفس الوقت كما يوضحه الرسم.

وهناك تقسيم آخر للمفاتيح حسب طبيعة التوصيل فمثلاً هناك:

1- NO

Normally Open أي أن المفتاح بطبيعته مفتوح (الأطراف غير متصلة ببعضها) وعند الضغط عليه تتصل الأطراف.

2- NC

Normally Close أي أن المفتاح بطبيعته مغلق (الأطراف متصلة ببعضها) وعند الضغط عليه تنفصل الأطراف.

المفتاح المناسب للاستخدام فى هذه الدائرة هو SPST بهذا الشكل:

وعليك تحديد الأطراف أولاً قبل التوصيل، وفي هذا الرابط تجد شرح مفصل حول المفاتيح بأنواعها.

• البطارية 9 فولت Battery

وهى مصدر الجهد أو مصدر تغذية الدائرة بالتيار اللازم للعمل، وهى منتشرة بكثرة فى الأسواق بالشكل التالي:

وتستخدم هذه التوصيلة وتوضع على البطارية لتوصيل أطرافها بالدائرة.

وللمزيد عن البطاريات وأنواعها اضغط هنا.

• لوحة اختبار الدوائر Bread board

هذه اللوحة مفيدة جداً في التجارب، يمكنك توصيل عناصر دائرتك عليه للتأكد من عملها بالشكل السليم وعمل التعديلات عليها قبل صناعتها على لوحة نحاسية مطبوعة، أو لمجرد التجربة فقط وذلك لسهولة التوصيلات كما سنرى.

تحتوي معظم اللوحات هذه على صفين على الجوانب أحدهما أحمر والآخر أزرق كما بالصورة بالأسفل (A  و D)، وكل النقاط في طول هذا الصف متصلة ببعض.

باقي النقاط في المنتصف يمين ويسار الفراغ المنتصف (B و C) مقسمة طولياً وليس أفقياً كما بالأحمر والأزرق، والصورة التالية توضح لك النقاط المتصلة ببعضها:

ويتم تركيب العناصر بإدخال الأطراف المعدنية في الفراغات، والعناصر المراد توصيلها معاً يتم إدخال الأطراف في نفس العمود (حيث كل 4 نقاط رأسية متصلة ببعض).

ملحوظة: الصفين الموجب يمين ويسار اللوحة غير متصلين ببعض، والصفين الأرضي أيضاً لذا عليك توصيلهم بهذا الشكل:

يمكنك تتبع الصورة في بداية الشرح لإتمام توصيل العناصر ببعضها، وللمزيد عن كيفية استخدام لوح التجارب (Breadboard) اضغط هنا.

• مجموعة أسلاك التوصيل Connecting wires

ينصح بالحصول على مجموعة أسلاك للتوصيل مثل التي بالصورة وتستخدم في توصيل العناصر ببعضها أو التوصيل بأجزاء خارجية مثل لوحة الأردوينو والحساسات وغيرها.

وللمزيد عن استخدام الأسلاك (wires) اضغط هنا.

تجربة وتشغيل الدائرة

يمكنك تجربة محاكاة الدائرة من هنا، وفى هذا الرابط ستجد الدائرة مرسومة كما هو مُوضح بالأعلى، للتشغيل اضغط على زر Start Simulation لبدء المحاكاة.فى البداية سنرى أول مصباح مضيئ هكذا:

وعند الضغط على المفتاح ستنتقل إشارة التشغيل إلى مصباح الليد الثاني

وهكذا  باستمرار الضغط تتنقل إشارة الإضاءة بين مصابيح الليد بالترتيب

يرجى مراعاة توصيل الأطراف بدقة خاصة مع الدوائر المتكاملة فهى حساسة وقد تحترق بسبب التوصيل الخطأ، فلابد من مراجعة أطراف العنصر PIN diagram جيداً لمعرفة رقم واسم كل طرف وأين سيتم توصيله هل إلى جهد موجب أم إلى الأرضى أم إلى عنصر آخر.

يمكنكم تحميل رسم وتصميم الدائرة ببرنامج Fritzing من هنا.

ولتحميل برنامج Fritzing المجاني من خلال الموقع الخاص اضغط هنا.

ويمكنك أيضاً البحث في الموقع عن تصميمات ورسومات لدوائر مختلفة واسعة المجال وتطبيقات متنوعة ورائعة (جربها الآن).

أتمنى أن يكون الدرس مفيداً لكم.