ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال

ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کاناله

ماژول 74HC4067 یک آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال است که از تراشه‌های CMOS با سطح ولتاژ منطقی TTL استفاده می‌کند. این ماژول می‌تواند سیگنال‌های آنالوگ را از 16 ورودی مختلف جمع آوری کند و در یک خروجی آنالوگ تحویل دهد. همچنین، این ماژول دارای 4 پایه کنترلی است که به کاربر اجازه می‌دهد که یک کانال خاص را انتخاب کند. با استفاده از یک سیگنال کنترلی سه بیتی، کانال مورد نظر انتخاب می‌شود. ماژول 74HC4067 با ولتاژ کاری 2 تا 6 ولت کار می‌کند و دارای پایه‌های ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین، این ماژول دارای مصرف برق پایین است و در برخی پروژه‌ها از آن به عنوان جایگزین ماژول‌های آنالوگ مولتی پلکسر با ظرفیت بیشتر استفاده می‌شود.

مشخصات فنی ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال

ماژول 74HC4067 یک آنالوگ مولتی‌پلکسر 16 کانال است که از تراشه 74HC4067 استفاده می‌کند. این ماژول برای تغییر یک سیگنال آنالوگ ورودی به یکی از 16 سیگنال آنالوگ خروجی مختلف استفاده می‌شود. در زیر مشخصات فنی این ماژول آمده است.

تغذیه: 2.0 تا 6.0 ولت DC

تعداد کانال‌ها: 16 کانال آنالوگ

ولتاژ ورودی آنالوگ: 0 تا VCC

ولتاژ منطقی: 0 تا VCC

جریان ورودی: 1 میلی آمپر

تاخیر انتخاب: 70 نانوثانیه

پهنای باند: 200 MHz

این ماژول می‌تواند به عنوان یک سوئیچ آنالوگ نیز استفاده شود. وقتی که یک کانال خاص انتخاب می‌شود، ورودی آنالوگ به خروجی مربوط به آن کانال متصل می‌شود و سایر خروجی‌ها به حالت عدم تاثیر در می‌آیند. این ماژول با ارتباط SPI کار می‌کند و به راحتی با میکروکنترلرها و بردهای آردوینو و رزبری‌پای قابل استفاده است.

پایه های pinout ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال

ماژول 74HC4067 دارای 24 پایه است. پایه‌های آن به شرح زیر هستند:

S0: ورودی کنترلی برای انتخاب کانال‌های آنالوگ

S1: ورودی کنترلی برای انتخاب کانال‌های آنالوگ

S2: ورودی کنترلی برای انتخاب کانال‌های آنالوگ

S3: ورودی کنترلی برای انتخاب کانال‌های آنالوگ

E: ورودی فعال/غیرفعال کردن 74HC4067

VEE: منفی منبع تغذیه

VSS: ارتباط مشترک منبع تغذیه و منفی منبع تغذیه

INH: ورودی غیرفعال کردن کانال‌های انتخاب شده

SIG: خروجی سیگنال همه کانال‌های انتخاب شده

A0: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 0

A1: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 1

A2: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 2

A3: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 3

A4: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 4

A5: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 5

A6: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 6

A7: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 7

A8: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 8

A9: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 9

A10: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 10

A11: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 11

A12: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 12

A13: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 13

A14: ورودی سیگنال آنالوگ برای کانال 14

به همراه ماژول 74HC4067 آنالوگ Multiplexer چه اقلامی باید خریداری شود؟

برای استفاده از ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال، علاوه بر خود ماژول، به چند قطعه دیگر نیز نیاز است.

میکروکنترلر یا برد آردوینو: برای کنترل و مدیریت عملیات خواندن و نوشتن به ماژول 74HC4067 نیاز به یک میکروکنترلر یا برد آردوینو است.

منبع تغذیه: برای تامین ولتاژ مناسب برای ماژول 74HC4067 و دیگر قطعات مورد نیاز، به یک منبع تغذیه خارجی نیاز است.

مقاومت‌ها: در برخی موارد ممکن است نیاز باشد از مقاومت‌های مختلف برای تنظیم ولتاژ ورودی به ماژول استفاده شود.

کابل‌های اتصال: برای اتصال ماژول 74HC4067 به میکروکنترلر یا برد آردوینو، نیاز به کابل‌های مناسب است که بسته به نوع اتصال از نوع دیجیتال یا آنالوگ باشند.

راه اندازی ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال با آردوینو

برای راه‌اندازی ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال با آردوینو، طبق مراحل زیر پیش بروید و در آخر کدها را به نرم افزار آردوینو IDE منتقل کنید.

اتصالات ماژول 74HC4067 به برد آردوینو: از طریق سیم‌های جداگانه، ماژول را به آردوینو متصل کنید. برای این کار، پایه‌های VCC و GND را به منبع تغذیه و زمین وصل کنید. همچنین پایه‌های S0 تا S3 را به پایه‌های دیجیتال آردوینو متصل کنید. همچنین پایه‌های IN0 تا IN15 را به دستگاه‌های آنالوگ خود متصل کنید.

فراخوانی کتابخانه آردوینو: کتابخانه 74HC4067 را به پروژه آردوینو خود اضافه کنید. برای این کار، می‌توانید به داخل برنامه آردوینو رفته و در قسمت Sketch->Include Library->Manage Libraries جستجو کنید. سپس کتابخانه 74HC4067 را پیدا کرده و آن را نصب کنید.

برنامه آنالوگ مولتی پلکسر آردوینو: کد برنامه آردوینو خود را برای مدیریت ماژول 74HC4067 بنویسید. کد زیر یک نمونه ساده از برنامه است که با استفاده از ماژول 74HC4067 داده‌های آنالوگ را از چندین منبع جمع آوری می‌کند.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MCP4725.h>

#define S0 2
#define S1 3
#define S2 4
#define S3 5

int data[16];

void setup() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int channel;
  for(channel=0; channel<=15; channel++) {
    for(int i=0; i<4; i++) {
      digitalWrite(S0, (i & 0x01));
      digitalWrite(S1, (i & 0x02)>>1);
      digitalWrite(S2, (i & 0x04)>>2);
      digitalWrite(S3, (channel & 0x08)>>3);
      int val = analogRead(A0);
      data[channel*4+i] = val;
    }
  }

  for(int i=0; i<16; i++) {
    Serial.print(data[i]);
    Serial.print(" ");
  }
  Serial.println();
}

راه اندازی ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال با میکروپایتون و esp32

برای راه اندازی ماژول 74HC4067 آنالوگ مولتی پلکسر 16 کانال با میکروکنترلر ESP32 و زبان برنامه‌نویسی میکروپایتون، مراحل زیر را دنبال کنید.

ابتدا ماژول را با ESP32 طبق توضیحات بعدی متصل کنید. S0, S1, S2, و S3 را به پین‌های GPIO میکروکنترلر ESP32 متصل کنید. کاتد LED را به یک مقاومت 220 اهم و سپس به یک پین دلخواه ESP32 وصل کنید. پایه VCC را به منبع تغذیه 5 ولت متصل کنید. پایه GND را به زمین متصل کنید. حال نوبت به کتابخانه می‌رسد. کافیست کتابخانه برنامه‌نویسی MicroPython مربوط به ماژول 74HC4067 را از منبع زیر دریافت و در محیط میکروپایتون نصب کنید.  https://github.com/micropython/micropython/tree/master/drivers/analogue

کد زیر را به محیط میکروپایتون برای خواندن سیگنال آنالوگ از کانال‌های مختلف ماژول 74HC4067 منتقل کنید.

import machine

# تنظیمات پایه‌ها
S0 = machine.Pin(21, machine.Pin.OUT)
S1 = machine.Pin(22, machine.Pin.OUT)
S2 = machine.Pin(23, machine.Pin.OUT)
S3 = machine.Pin(19, machine.Pin.OUT)
LED = machine.Pin(18, machine.Pin.OUT)

# تعیین کانال مورد نظر
def set_channel(channel):
    S0.value(channel & 1)
    S1.value((channel >> 1) & 1)
    S2.value((channel >> 2) & 1)
    S3.value((channel >> 3) & 1)

# خواندن سیگنال آنالوگ
def read_analog(channel):
    set_channel(channel)
    return machine.ADC(machine.Pin(36)).read()

# نمایش سیگنال‌های آنالوگ در LED
while True:
    for i in range(16):
        val = read_analog(i)
        LED.value(val > 512)

راه اندازی ماژول 74HC4067 آنالوگ MultiPlexer با میکروپایتون و RP2040 رزبری پیکو

برای راه‌اندازی ماژول 74HC4067 با استفاده از میکروکنترلر RP2040، طبق مراحل زیر اقدام کنید.

اتصالات ماژول 74HC4067 به رزبری پیکو: ابتدا باید ماژول را به برد RP2040 متصل کنید. پایه‌های S0 تا S3 را به پین‌های GPIO مربوطه از RP2040 و پایه‌های A0 تا A3 را به دستگاه‌های آنالوگی که قصد خواندن دارید متصل کنید. همچنین پایه‌های E و VCC را به ۵ ولت و پایه‌های GND و INH را به زمین متصل کنید. 

کتابخانه 74HC4067 میکروپایتون: سپس باید کتابخانه RP2040 برای ارتباط با ماژول 74HC4067 را نصب کنید. برای این منظور می‌توانید از دستور زیر در محیط Micropython Shell استفاده کنید.

import machine
from rp2 import PIO, StateMachine, asm_pio

تعریف دستگاه: سپس باید دستگاه را با استفاده از کلاس machine.I2C تعریف کنید.

i2c = machine.I2C(0, scl=machine.Pin(9), sda=machine.Pin(8), freq=100000)

تعریف state machine: برای ارتباط با ماژول 74HC4067، می‌توانید از state machine استفاده کنید. در این مثال از یک state machine با ۴ بیت برای کنترل پایه‌های S0 تا S3 استفاده می‌شود.

# ایجاد state machine
@asm_pio(sideset_init=PIO.OUT_LOW)
def set_s():
    # S0
    set(x, 0)
    out(pins, 1)
    set(pins, 0)
    # S1
    set(x, 1)
    out(pins, 1)
    set(pins, 0)
    # S2
    set(x, 2)
    out(pins, 1)
    set(pins, 0)
    # S3
    set(x, 3)
    out(pins, 1)
    set(pins, 0)
    
sm = StateMachine(0, set_s, freq=1000000, sideset_base=Pin(10))
sm.active(1)