眞趣盎然集

  先前介紹的「 基本的交通號誌控制電路 」一文，並沒有紅燈倒數計時的功能，本文延續該電路探討如何將 紅燈倒數計時的功能 加入 。其完整的電路如圖一所示： 圖一   有紅燈倒數計時的基本的交通號誌控制電路 功能 一開始縱向的紅色 LED 亮，伴隨著從 4 秒開始的倒數計時顯示，且橫向的綠色 LED 同時跟著亮。當縱向的紅色 LED 倒數至 1 秒時，橫向的綠色 LED 熄滅，且橫向的黃色 LED 亮；當縱向的紅色 LED 倒數至 0 秒時 (不顯示)，縱向的紅色 LED 熄滅，轉而縱向的綠色 LED 亮，且橫向的紅色 LED 亮，伴隨著從 4 秒開始的倒數計時顯示。當橫向的紅色 LED 倒數至 1 秒時，縱向的綠色 LED 熄滅，縱向的的黃色 LED 亮；當橫向的紅色 LED 倒數至 0 秒時 (不顯示)，橫向的紅色 LED 熄滅，縱向的綠色 LED 亮，如此周而復始。其燈號動作時序圖如圖二所示。 圖二   燈號動作時序圖 電路設計 沒有紅燈倒數計時功能的 基本的交通號誌控制電路 ，電路如圖三所示，該部分的原理參見該文說明，這裡不再贅述。接下來，我們將只針對要另外加入的紅燈倒數計時部分的電路來作說明。 圖三   無紅燈倒數計時的基本的交通號誌控制電路 圖四    紅燈倒數計時顯示電路的 真值表 基本的交通號誌控制電路中的 3 位元模數 8 的同步上數計數電路的輸出 $(Q_C,\;Q_B,\;Q_A)$ ，是我們要加入的紅燈倒數計時顯示部分的輸入；而圖一中負責將 BCD 碼轉七段顯示碼的兩顆 IC 4511 各自的 BCD 碼輸入腳 $(Q_C^{'},\;Q_B^{'},\;Q_A^{'})$ 與 $(Q_C^{"},\;Q_B^{"},\;Q_A^{"})$ ，則分別是縱向與橫向的紅燈倒數計時輸出連接接腳，其真值表如圖四所示。 根據圖四的真值表，可畫出圖五至圖十的 卡諾圖 (Karnaugh Map)： 圖五    $Q_C\;'$ 的卡諾圖 圖六     $Q_B\;'$ 的卡諾圖 圖七    $Q_A\;'$ 的卡諾圖 圖八    $Q_C\;''$ 的卡諾圖 圖九   ...

一個基本的交通號誌控制電路，可利用 3 位元模數 8 的同步上數計數電路 搭配 時脈產生電路 作計時輸出，再透過 組合邏輯電路 來決定紅黃綠燈何時亮來完成。圖一所示為紅黃綠燈號的動作時序圖，其完整的電路圖則如圖二所示。 圖一   紅綠燈控制電路燈號動作時序圖

  A Pedestrian Crossing Safety Circuit with Self-resetting Countdown Timer 先前的文章 簡易行人穿越道號誌控制電路 ，行人必須在安全穿越馬路後，手動按下「回復」按鈕，路口的燈號才會由亮紅燈回復到閃黃燈。本文以先前的簡易號誌控制電路為基礎，進一步將電路修改為一具有倒數計時 自動 回復功能的行人穿越道號誌控制電路，如圖一所示。 電路功能 平時路口閃黃燈，當有行人要安全地穿越車道時，可按下「通行」按鈕，按下後路口黃燈熄滅，轉而亮紅燈，行駛的車輛停止行進等待行人通過。此時， 顯示器 會顯示倒數計時起始秒數 30 秒，並開始倒數計時。ㄧ旦倒數計時至 0 ，路口紅燈就熄滅，轉而閃黃燈，原 停止的車輛就可以恢復行駛。 圖一      具有自動倒數計時回復功能的行人穿越道號誌控制電路 (七段顯示器為共陰型) 動作原理 電源打開瞬間， NOR Gate IC 4001 的第 5 腳會接收到邏輯 "1" 的訊號，且無論其第 6 腳接收到的訊號為何，第 4 腳會輸出邏輯 "0" 給 IC 4001 的第 2 與第 1 腳，導致其第 3 腳輸出邏輯 "1" 給 D 型正反器 4013 的第 4 腳 ($CLR$)。此時在第 6 腳 ($PR$) 恆為接地的情況下，IC 4013 的第 1 腳 ($Q$) 會輸出邏輯 "0"，使得紅色 LED 熄滅，且圖中左邊的 555 無穩態振盪器輸出的矩型波的反相波會出現在 IC 4001 的第 11 腳，驅動黃色 LED 閃爍。 電源穩定後，IC 4001 的第 5 腳會接收到邏輯 "0" 的訊號；同時因為左側的 十進制上下數計數器 IC 4029 並未有借位輸出，所以第 7 腳 ($\overline {CARRY \ \ OUT}$) 會輸出邏輯 "1" 給 IC 4001 的第 8 與第 9 腳，導致 IC 4001 的第 10 腳輸出邏輯 "0" 給 IC 4001 的第 6 腳，使得最終 IC 4001 的第 3 腳輸出邏輯 "0" 給 D 型正反器 IC 4013 的第 4 腳 ($CLR$)。在第 6 ...

A Simple  Pedestrian Crossing Safety Circuit 如圖一所示為一簡易行人穿越道號誌控制電路，此電路是由 D 型正反器、IC 555 無穩態多諧振盪器 RC 電路以及反或閘 (NOR Gate) 所組成。其功能與電路原理分別說明如下： 功能 平時路口閃黃燈，但當行人要安全地穿越車道，行人可按下「通行」按鈕，讓路口原本閃爍的黃燈熄滅，且另外的紅燈變亮，讓看到紅燈亮的車輛停下來等待行人通過。當行人穿越車道後，按下「回復」按鈕，則紅燈變熄滅，黃燈恢復閃爍。 圖一     行人穿越道號誌控制電路 動作原理 當電源打開瞬間，本身為 NOR Gate 的 IC 4001 的第 5 腳，會出現邏輯 "1" 的訊號 ($0.1\mu F$ 的電容在該瞬間為短路狀態 )，因而 IC 4001 的第 4 腳會輸出邏輯 "0" 給 IC 4001 的第 1 與第 2 腳，IC 4001 的第 3 腳會因此而輸出邏輯 "1" 給 D 型正反器 IC 4013 第 4 腳 (CLR) 。在 IC 4013 第 6 腳 (PR) 恆接地的情況下，導致 IC 4013 第 1 腳 (Q A ) 會輸出邏輯 "0" 的訊號給 IC 4001 的第 12 腳。且電源打開後，計時 IC 555 組成的無穩態多諧振盪器也會開始輸出矩形波至 IC 4001 的第 13 腳〔其原理參見 IC 555 無穩態多諧振盪器的原理與振盪頻率推導 〕。因此，IC 4001 的第 11 腳，在電源打開後會輸出 IC 555 無穩態多諧振盪器輸出矩形波的反相，來讓黃色的 LED 閃爍。 當電源打開一段極短時間穩定後，IC 4001 的第 5 腳會出現邏輯 "0"，第 6 腳一樣同為邏輯 "0"，IC 4001 的第 4 腳因而輸出邏輯 "1" 給 IC 4001 的第 1 與第 2 腳，導致 IC 4001 的第 3 腳輸出邏輯 "0" 給 IC 4013 第 4 腳。此時，IC 4013 的 CLR = "0" 且 PR = "0"，Q A 維持原態輸出邏輯 "0...

Working Principle and Frequency Derivation of IC 555 Astable Multibrator 如圖一所示，為一 IC555 組成的無穩態多諧振盪器。首先我們先說明此振盪器的原理，接著再來推導此振盪器的振盪頻率公式。 圖一    IC 555 無穩態多諧振盪器電路 IC 555 無穩態多諧振盪器的原理 IC 555 的內部電路，如圖二所示。 圖二    IC 555 內部電路圖 (1) 如圖一所示，電源打開瞬間 $V_2$ 與 $V_6$ 為 $0\; V$，此時 IC555 內部 RS 正反器的 $S$= "1" 且 $R$ ="0"  ( 參見圖二 ) ，導致 $Q$ = "1"  ($\overline Q $= "0") ，使得 $V_3 $= "1"，且放電電晶體不導通，因此與 IC 555 第二腳與第六腳連接的電容會被充電。 (2) 當電容的充電電壓介於 $0\;V$ 與 $\frac{V_{cc}}{3}$ 之間時，RS 正反器的 $S$ = "1" 且 $R$  ="0"，導致 $Q$= "1"  ($\overline Q $ = "0") ，使得 $V_3 $= "1"，放電電晶體不導通，電容的充電動作持續。 (3) 當電容的充電電壓介於 $\frac{V_{cc}}{3}$ 與 $\frac{2V_{cc}}{3}$ 之間時，RS 正反器的 $S$  = "0" 且 $R$ ="0"，$Q$ 與 $\overline Q$ 維持原狀態，即 $Q$ = "1" ($\overline Q $= "0") ，使得 $V_3$ = "1"，放電電晶體不導通，電容的充電動作持續。 (4) 當電容電壓被充至大於 $\frac {2V_{cc}}{3}$ 時，RS 正反器的 $S$ = "0" 且 $R$ = "1"，導致 $Q$ = "0" ($\...

LED Roulette Circuit using 555 Timer and 4017 Decade Counter 電子輪盤電路是由 IC555 無穩態多諧振盪電路 (astable multivibrator) 、 IC4017 十進制計數器 (Decade Counter with Decoded Output)  以及 電晶體 2SC1384 延時電路 所組成。完整的電路圖，如圖一所示。 圖一     電子輪盤電路