Hradla, volty, jednočipy: Úvod do bastlení

Description

Publikace hradla, volty, jednočipy je určena pro zájemce o elektroniku, číslicovou techniku a vlastní stavbu zařízení pro Internet věcí. U čtenáře předpokládá běžné zkušenosti s počítačovou technikou. Znalost programování není nutná, i když ji v některých příkladech čtenář využije. Výklad pokrývá oblast od naprostých základů (napětí, proud, odpor, Ohmův zákon) přes základní elektronické součástky a řadu číslicových obvodů TTL (74xx) až po specializované součástky, jako jsou čidla, polovodičové paměti a jednočipové počítače. Poděkování Předmluva vydavatele Předmluva mentora Výmluvy místo předmluvy 1 Budu velkým elektronikem a budu stavět hrozně cool obvody! 1.1 Blikač 1.2 „Dílna“ 1.3 Kde nakoupit součástky? 1.4 Nákupní seznam: Součástky pro blikač 1.4.1 LED 1.4.2 Rezistory 1.4.3 Kondenzátory 1.4.4 Integrované obvody 2 Postavte si blikač – teď už to snad půjde lépe 2.1 Který rezistor je ten pravý? 2.2 Měření multimetrem 2.3 LED podrobněji 3 Hlava, koleno, zem… 3.1 „Nemá to něco společného s atomy?“ 3.2 Napětí 3.3 Proud 3.4 Vodič a nevodič 3.5 Odpor 3.6 Měření, měření! 3.7 Ohmův zákon 3.8 Výkon 3.9 … a malé opáčko 3.9.1 Násobky a podíly 3.10 Zkratky u značení 3.11 Vyvolená čísla 3.12 Pro lepší představu 3.13 Střídavý proud 3.14 Zkrat 3.15 Multimetr jako zkrat? 3.16 Elektromagnetická indukce 3.17 Značky pro schémata 3.17.1 Kroužek, nebo ne? 4 Zdroje napětí 4.1 Společná zem 5 Vedle sebe, za sebou 5.1 Svítilna s LEDkou 5.2 Sériové zapojení 5.3 Dělič napětí 5.4 Paralelní zapojení 5.5 Kirchhof 2 5.6 Baterie sériově – paralelně 5.7 Potenciometr 5.8 Úbytek napětí na LED 5.9 Co jsou vlastně ty diody zač? 5.10 Datasheet 6 Základní elektronické součástky 6.1 Rezistor 6.2 Kondenzátor 6.3 Cívka 6.4 Transformátor 6.4.1 DC měnič 6.4.2 Stabilizátor 6.4.3 7805 7 Polovodiče 7.1 P-N přechod 7.2 Dioda 7.3 Tranzistor 7.4 Rozsvítíme prstem LED! 7.4.1 Více světla! 7.5 Tranzistor řízený polem (FET) 7.6 Šoupejte nožkou… 7.7 MOSFET 7.7.1 Co je to CMOS? 7.8 A to je všechno s polovodiči? 8 Pouzdra elektronických součástek 8.1 Co je to SMT a THT 8.2 DIP, DIL 8.3 Co s těmi ostatními? 8.3.1 Praktické tipy 9 Blikač s Arduinem 9.1 Když se řekne Arduino 9.2 Programování Arduina 9.3 Blikání Arduinem 9.4 Krok zpět k drátům 9.5 Arduino a EduShield 10 Fotorezistor 10.1 Obrácená logika 10.2 Trimry 10.3 Lepší řešení detektoru tmy 10.4 Fotorezistor a Arduino 11 Termistor 12 LM35 13 „Jak naučit kámen počítat“ 13.1 Stavebnice 13.2 Logické funkce 13.2.1 Digitální, nebo analogové? 13.2.2 Dvojková soustava 13.2.3 Šestnáctková soustava 13.2.4 Zpátky k technice 13.3 TTL a CMOS 13.3.1 Propojení CMOS a TTL 13.4 Operace s bity 13.5 Booleova algebra, výroková logika 13.6 Logika v číslicové technice 13.7 U-káz-ka! U-káz-ka! 13.8 Tlačítko a přepínač 13.9 Pull Up a Pull Down 13.10 Pomalé tlačítko 13.11 Schmittův obvod 13.12 Blokovací kondenzátor 13.13 Buzení z Arduina 14 Kombinační logika 14.1 De Morganův zákon 14.2 XOR 14.3 Logické funkce dvou proměnných 14.4 Vícevstupová hradla 14.5 Mimochodem, když máme NAND, co ty ostatní? 14.6 Zjednodušování logických výrazů 14.7 AND-OR-INVERT 14.8 Multiplexor 14.9 Proč slučujeme přes OR? 14.10 Dekodér (demultiplexor) „1-z-N“ 14.11 Vícebitové varianty 14.12 Otevřený kolektor, třetí stav, OE 14.13 Dekodéry 14.14 Pojďme, budeme už fakt něco počítat! 14.15 Aritmeticko-logická jednotka (ALU) 15 Sedmisegmentovky LED 15.0.1 Mimochodem… 15.1 Víc sedmisegmentovek… 16 Jak vypadá hradlo uvnitř 16.1 Proč zapojovat blokovací kondenzátory k napájení 16.2 Negované signály 16.3 MOS, CMOS 17 „Plnou parou vzad!“ – „Ale jak daleko?“ 17.1 Ještě pípat! 18 Zpětná vazba 18.1 Astabi-cože? 18.2 Blikač 18.3 Krystalový oscilátor DIL 18.4 Monostabilní klopný obvod 18.5 Detektor pohybu 18.6 Bistabilní klopný obvod R-S 18.6.1 Klopný obvod s hradly NAND 18.7 Zakázané kombinace, zpětná vazba, … 18.8 Hodiny 18.9 Synchronní / Asynchronní 18.10 Symbol pro klopný obvod 18.11 Reálný klopný obvod D: 7474 18.12 Reálný latch 7475 19 Panna, nebo orel? 19. 1 Náhoda? Nemyslím si… 19.1.1 Jaké hodnoty RC zvolit, když vím jen to, že součin má být XYZ? 19.2 Střída 19.3 PWM 19.4 Dělení kmitočtů 19.4.1 Násobení kmitočtu? 19.5 Klopný obvod T 19.6 Klopný obvod J-K 20 Čítače 20.1 Čítač s nulováním 20.2 Čítače v praxi 20.3 Hrací kostka 20.3.1 Reálná kostka 20.3.2 Vyjádření logických výrazů 20.3.3 Montážní OR 20.3.4 Zobrazovací obvod hrací kostky 20.3.5 Dekodér hrací kostky 20.4 Další čítače 20.5 Ještě nějaké čítače? 20.5.1 Johnsonův kód 20.5.2 Grayův kód 20.6 Rotační enkodér 20.7 Čítač s dekodérem 1-z-10 typu 744017 20.8 Počítadlo k autodráze 21 Posuvné registry 22 Paralelní a sériová rozhraní 22.1 Buzení displeje ze sedmisegmentovek 22.2 Posuvný řadič SIPO 74HCT595 23 Sériová komunikace 23.1 Sériová sběrnice SPI 23.2 Sériová sběrnice I2C 23.3 Prakticky… 23.4 EduShield a displej 23.5 RS-232, UART, Serial… 23.6 Převodník USB na sériové rozhraní 23.7 1-Wire 24 Paměti 24.1 7489 – 64 bitů RAM 24.2 Dynamická RAM 24.3 ROM, PROM a další 24.4 To nejlepší z obou světů 24.5 Několik tipů k pamětem 24.6 Jak se zapisuje do EEPROM či FLASH? 24.7 Sériové paměti 25 Sériová paměť prakticky 26 Hodiny reálného času 27 Paměťové karty 28 Logický analyzátor, logická sonda 29 Elektronika a svět kolem nás 29.1 Ovládáme přírodu elektronikou 29.1.1 Elektromagnety 29.1.2 Motory 29.1.3 Relé 29.1.4 Darlington, FET, Tyristor 29.1.5 Servo 29.1.6 Krokový motor 29.1.7 Světlo 29.1.8 Peltierův článek, topná spirála 29.1.9 Reproduktor 29.2 Příroda ovládá elektroniku 29.2.1 Tlačítka a klávesy 29.2.2 Dotyk 29.2.3 Světlo – fotorezistor, fotodioda, line tracking 29.2.4 Magnetismus 29.2.5 Otáčení, posun 29.2.6 Poloha, zrychlení 29.2.7 Zvuk 29.2.8 Teplota, vlhkost 29.2.9 Vzdálenost 29.2.10 Tlak 29.2.11 Plyn 29.2.12 GPS 30 Meteostanice 30.1 Výběr součástek 30.2 Špinavej trik 30.3 Stavíme z polotovarů 31 Bezdrátový přenos dat 31.1 Vysílání na 433 MHz 31.2 nRF24L01+ 32 Procesory, počítače, mikrořadiče 32.1 Mikroprocesor 8080A 32.1.1 Ready / Wait 32.1.2 Hold (DMA) 32.2 Přerušení 32.2.1 Nemaskovatelné přerušení 32.3 Periferie 32.4 Složitější periferie 32.5 Jednočipový mikropočítač 31.5.1 Harvard vs von Neumann 32.6 Atmel AVR 32.6.1 RISC 32.6.2 Vnitřní uspořádání ATmega328 32.7 Další mikrokontroléry 32.7.1 ARM 32.7.2 PIC 32.7.3 8051/8052 32.8 Tak málo nožiček… 32.9 Programování jednočipů 33 Displeje 33.1 Znakový displej 1602, 2004 33.2 Grafický displej 12864 33.3 Další displeje 33.4 Bezdrátový displej k naší meteostanici 34 Klávesnice 34.1 Šetříme vývody 34.2 Připojujeme klávesnici od PC 34.3 Matice tlačítek 34.4 Postavte si třeba… kalkulačku? 35 Osm tlačítek na třech vodičích 35.1 Multiplexior / Demultiplexor 35.2 PISO a SPI 35.3 Analogová cesta 35.4 R-2R 36 Joystick 37 ESP8266 WiFi 37.1 Moduly ESP8266 37.2 Převodník napěťových úrovní 37.3 WeMos D1 Mini, NodeMCU 37.4 Bezdrátový teploměr s WiFi 37.5 Instalace podpory ESP8266 do Arduino IDE 37.6 WiFi Manager 37.7 Klient / server? 38 Low Power 38.1 Solární články 39 Sigfox 39.1 Co je to Sigfox? 39.2 Cloudový teploměr se Sigfoxem 39.3 Co s daty v Sigfoxu? 40 Šťastnou cestu… Přílohy Nástroje a weby Nákupní seznam začínajícího hobby elektronika EduShield Nahrání firmware do EduShieldu Turris Omnia pro experimenty s elektronikou Karnaughova mapa „Dobré rady nad zlato“ na jednom místě