Миниатюрный функциональный аналог декатрона для реплики Harwell Dekatron Computer и не только

Разрабатывая этот функциональный аналог декатрона, автор преследовал две цели: поучаствовать всё в том же конкурсе ^[1] конструкций на платах площадью в один квадратный дюйм, а также применить множество таких модулей в проекте WITCH-E ^[2] по воссозданию Harwell Dekatron Computer ^[3], также известного как WITCH (Wolverhampton Instrument for Teaching Computing from Harwell) на современных компонентах. Но можно собирать на таких «декатронах» и более простые схемы.

Применённая в устройстве микросхема 74HC4017, как и следует из её названия, по назначению аналогична 4017B (К561ИЕ8), но отличается от неё повышенным быстродействием и более узким диапазоном напряжений питания (2 — 6 В). Помимо неё, необходимы 10 светодиодов типоразмера 0805, 2 резистора на 470 Ом типоразмера 0603 и два конденсатора на 100 нФ того же типоразмера. С внешними цепями модуль взаимодействует при помощи двух групп из пяти контактных площадок в каждой, четыре линии на которых — VCC, ENABLE, RESET и GND — продублированы. На оставшуюся площадку одной группы выведена линия CLK-OUT, другой — CLK-IN. Таким образом, получить многоразрядный десятичный счётчик можно, состыковав несколько модулей и подав импульсы на расположенный справа. Питание и общий провод можно подключить с любой стороны. К контактным площадкам можно припаять выводы для установки в макетку (breadboard), как на КДПВ, или разъёмы для сборки многоразрядных счётчиков без пайки. Сама схема такая же, как во многих других функциональных аналогах декатрона:

Файлы (под CC-BY-NC 4.0): схема в PDF ^[4], архив с проектом в EAGLE ^[5], архив с «герберами» ^[6].

Вначале автор хотел применить в проекте WITCH-E довольно громоздкие модули, состоящие из счётчика 74HC160, дешифратора 74HC4511, восьми резисторов и семисегменого индикатора.

Но они оказались неудобными и совсем не похожими на декатроны, которые, как известно, выглядят так (а вот что за прибор ^[7] там показан):

Поэтому автор спроектировал три варианта плат на 74HC4017 с расположенными по кругу светодиодами. У первого светодиоды и микросхема расположены на разных сторонах платы:

Вот трёхразрядный счётчик на таких модулях считает импульсы, поступающие с генератора:

Переворачивать платы при их сборке в больших количествах оказалось неудобно, поэтому во втором варианте микросхема и светодиоды расположены на одной и той же стороне.

Так выглядит фрагмент будущего компьютера WITCH-E на платах второго варианта вместе с платами выбора строк и столбцов:

И наконец, автор объединил контактные площадки для внешних цепей в две группы вместо четырёх, одновременно уменьшив общее количество площадок. Так получился третий вариант платы:

Он-то и оказался достаточно компактным, чтобы вписаться в требования «квадратно-дюймового» конкурса. А припаивая тонкие проводники непосредственно к выводам микросхемы, можно уменьшать коэффициент пересчёта, не меняя топологию платы, что необходимо при применении таких модулей в часах.

Автор: Tormoz Edison

Источник ^[8]