Digitālais pulkstenis, bet bez mikrokontrollera [Hardcore Electronics]: 13 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Ir diezgan viegli izveidot shēmas ar mikrokontrolleri, taču mēs pilnībā aizmirstam daudz darba, kas mikrokontrolleram bija jāveic, lai pabeigtu vienkāršu uzdevumu (pat ja mirgo LED). Tātad, cik grūti būtu izveidot digitālo pulksteni no nulles? Bez kodēšanas un bez mikrokontrollera, un, lai padarītu to par īstu, HARDCORE kā izveidot shēmu perf-board, neizmantojot iespiedshēmas plates.

Tas ir patiešām izaicinošs projekts, nevis tāpēc, kā darbojas pulksteņa loģika, bet gan tāpēc, kā mēs veidosim ķēdi ar visām šīm sastāvdaļām kopā kompaktā plāksnē.

Šo projektu iedvesmoja šis pamācošais (autors: hp07) jau 2018. gadā, ko būtu ārkārtīgi grūti izveidot perf-board, jo ir daudz savienojumu un izmantoto komponentu. Tātad, es mazliet rakņājos tiešsaistē, lai samazinātu sarežģītību, bet tomēr padarītu to diezgan vienkāršu un grūti veidojamu.

Citas atsauces: scopionz, danyk

Piegādes

Šis ir produktu saraksts, kas var palīdzēt jums viegli veikt šo projektu

(Saistītā saite)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 segmentu displejs:
• Potenciometrs:
• Rezistoru komplekts:
• Diode:
• Kondensatoru komplekts:
• Spiedpoga:
• Perfboard:
• Akrila loksne:
• Strāvas adapteris:
• Strāvas barošanas avots:
• osciloskopa komplekts:
• Digitālā pulksteņa komplekts:

1. darbība. Laika jēdziens [bet NOOBS]

Pirmkārt, mums ir jāsaprot atbilde uz dažiem jautājumiem, pirms varam sākt veidot šo digitālo pulksteni! kā mēs sekosim līdzi laikam un kā mēs varam definēt pašu laiku?

Šīs problēmas risinājums ir pavisam vienkāršs. Veids, kādā mēs tuvosimies šim risinājumam, varētu būt pretintuitīvs, kur vispirms redzēsim, kā mēs varam izsekot laikam un pēc tam definēt laiku.

Uzskatiet pulksteni par skaitītāju, kas var saskaitīt skaitļus līdz 0-60 un 0-24 (pagaidām tikai jāuztraucas tikai par 24 stundu pulksteni), kad šī vērtība pārsniedz to, vienkārši pārnesiet uz nākamo augstāko apzīmējumu [sekundes -> minūtes -> Stundas-> dienas-> mēneši-> gadi].

Bet šeit mums trūkst galvenā punkta: kad mums vajadzētu palielināt šo skaitītāja vērtību? Apskatīsim vienkāršu fizikas definīciju

"Otro nosaka, pieņemot cēzija frekvences fiksēto skaitlisko vērtību ∆ν, netraucētu cēzija 133 atoma pamata stāvokļa hipersmalkas pārejas frekvenci, lai tā būtu 9 192 631 770, ja to izsaka vienībā Hz, kas ir vienāda ar s -1."

Ja jūs sapratāt definīciju, jums, iespējams, vajadzētu apgūt teorētisko fiziku un pamest elektroniku!

Jebkurā gadījumā vienkāršības labad mēs pieņemsim, ka cēzija atoms vibrē 9 miljardus reižu. Tagad, palielinot skaitītāju katru sekundi vai laiku, kad cēzija atoms vibrē 9 miljardus reižu, jūs iegūstat sev pulksteni! Šajā gadījumā, ja mēs varētu vienkārši pievienot loģiku tādā veidā, ka sekundes pāriet uz minūtēm un minūtes pāriet uz stundām, kad tās sasniedz 60 (un stundas tiek atiestatītas 24). Tas dos mums pilnībā funkcionējošu pulksteni, ko mēs gaidām.

Tagad redzēsim, kā mēs varam ieviest teoriju realitātē ar kādu tīras elektronikas burvību!

2. darbība. Septiņu segmentu displejs

Vispirms izdomāsim veidu, kā parādīt skaitli (vai laiku). Septiņu segmentu displejiem vajadzētu būt ideāli piemērotiem šai konstrukcijai, jo tas piešķir retro izskatu, un tas ir arī viens no vienkāršākajiem tirgū pieejamajiem displejiem, tas ir tik vienkārši, ka tas ir tikai izgatavots no 7 gaismas diodēm (ja LED, tika ieskaitīts) novietots gudrā veidā, lai parādītu burtciparu vērtības, kuras var ievietot blakus vairākiem 7 segmentu displejiem, lai parādītu lielāku vērtību.

Šiem 7 segmentu displejiem ir 2 šķirnes.

KOPĒJĀ KATODA: Visi LED -V termināļi ir savienoti ar kopēju punktu, un tad šis kopējais punkts ir savienots ar zemi (GND). Tagad, lai ieslēgtu jebkuru segmenta daļu, attiecīgā segmenta +ve tapai tiek pievienots +ve spriegums.

KATODA ANODS: viss led + +terminālis ir savienots ar kopēju punktu, un tad šis kopējais punkts tiek pievienots VCC. Tagad, lai ieslēgtu jebkuru segmenta daļu, attiecīgā segmenta -ve tapai tiek piemērots spriegums -ve.

Mūsu lietojumprogrammai mēs izmantosim 7 segmentu displeja kopējo katoda versiju, jo izmantotā digitālā IC izvadīs HIGH signālu (+ve signāls).

Katrs šī displeja segments ir nosaukts no A līdz G pulksteņrādītāja virzienā, un punkts (vai punkts) displejā ir atzīmēts kā “p”, atcerieties segmentus ar atbilstošajiem alfabētiem, kas būs ērti, savienojot to ar ciparu IC.

3. darbība. Septiņu segmentu displeja izvietošana

Šis solis būs nedaudz grūts, jo precīza paneļa izmēra atrašana ir diezgan sarežģīta, un jūs, iespējams, to neatradīsit. Ja tas tā ir, jūs varat apvienot 2 perf-board, lai izveidotu lielāku.

7 segmentu displeja izvietošana ir pavisam vienkārša, vienkārši novietojiet displeju vienmērīgi ar pareizu atstarpi, lai jūs varētu atšķirt sekundes, minūtes un stundas (skatiet attēlu, lai redzētu LED izvietojumu).

Ja jūs pamanījāt, ka es tagad izmantoju 100 omu rezistorus katrai displeja tapai, tas ir pilnīgi estētiski, un nav nepieciešams izmantot šos daudzos rezistorus. Ja jūs varat novietot 470 omu rezistoru starp 7 segmentu displeja kopējo tapu un zemi, tam vajadzētu būt pietiekami labam. (Šie rezistori tiek izmantoti, lai ierobežotu strāvu, kas iet caur LED)

Tā kā šai ķēdei ir daudz pielodējama un, lai nezaudētu, ko es daru, es pielodēju 7 segmentu displeja tapas alfabētiskā secībā pret rezistoriem un zemi līdz ķēdes augšai. Tas šķiet bezjēdzīgi un sarežģīti, bet ticiet man, tas atvieglos jūsu darbu.

Veidojot šo shēmu, es atklāju interesantu triku par 7 segmentu displeju. Jebkurā laikā pēc kļūdas, ja esat apgriezis 7 segmentu displeju otrādi, jums nav pilnībā jāatkausē displejs un jāizšķirtspēja. Katra tapa paliks nemainīga, izņemot tapu G un tapu P, tikai pievienojot vienkāršu džemperi, jūs varat novērst problēmu. (Pārbaudiet pēdējos 2 attēlus, kur šīs problēmas demonstrēšanai esmu izmantojis zaļu džemperi).

4. solis: skaitītājs

"iekraušana =" slinks"

Runājot par digitālajām shēmām, ir tikai 2 stāvokļi HIGH vai LOW (binārs: 0 vai 1). To mēs varam saistīt ar slēdzi, kad slēdzis ir IESLĒGTS, mēs varam teikt, ka tas ir loģiski HIGH, un, kad slēdzis ir izslēgts, mēs varam teikt, ka tas ir LOW. Ja jūs varat ieslēgt un izslēgt slēdzi ar nemainīgu laiku starp ieslēgšanu un izslēgšanu, varat ģenerēt kvadrātveida viļņu signālu.

Tagad laiku, kas vajadzīgs, lai kopā radītu gan augstus, gan zemus signālus, sauc par laika periodu. Ja jūs varat ieslēgt slēdzi uz 0,5 sekundēm un izslēgt slēdzi uz 0,5 sekundēm, tad šī signāla laika periods būs 1 sekunde. Līdzīgi, cik reizes slēdzis ieslēdzas un izslēdzas sekundē, sauc par frekvenci.

[Piemērs: 4Hz -> 4 reizes ieslēdzas un 4 reizes izslēdzas]

Sākotnēji tas varētu šķist ļoti nelietderīgi, taču šis signāla laiks ir ļoti nepieciešams, lai ciparu ķēdēs viss būtu sinhronizēts, tāpēc dažas digitālās shēmas ar pulksteņa signāliem sauc arī par sinhronām shēmām.

Ja mēs varam ģenerēt 1 Hz kvadrātveida vilni, mēs varam palielināt skaitītāju katru sekundi tāpat kā sekundes digitālajā pulkstenī. Jēdziens šeit joprojām ir diezgan neskaidrs, jo mums ir vajadzīgs laiks, kas nepieciešams, lai cēzija atoms vibrētu 9 miljardus reižu (kā redzējām 1. solī), jo tas mums dos vienu sekundi. Šāda veida precizitāte, izmantojot mūsu shēmu, būs gandrīz neiespējama, taču mēs varam darīt labāk, ja varam izmantot osciloskopu (kur laiks ir iepriekš kalibrēts), lai iegūtu aptuvenu sekundi.

7. darbība: pulksteņa shēmas izvēle

Ir daudz veidu, kā izveidot pulksteņa impulsu ģeneratoru. Bet šeit ir daži iemesli, kāpēc es izmantoju taimera IC 555, un daži iemesli, kāpēc jums nevajadzētu.

Priekšrocība

• Ķēde ir ļoti vienkārša (draudzīga iesācējiem)
• Nepieciešams ļoti mazs nospiedums
• viegli pielāgot pulksteņa frekvenci
• Var būt plašs sprieguma diapazons (nav nepieciešams mūsu digitālā pulksteņa ķēdei)

Trūkums

• Pulksteņa laiks nav precīzs
• Pulksteņa signālu var nopietni ietekmēt temperatūra/ mitrums
• Pulksteņa laiku nosaka rezistori un kondensatori

Alternatīvas frekvences ģeneratoram vai pulksteņa impulsu ģeneratoram: Kristāla oscilators, Sadalīšanas frekvence

8. solis: pulksteņa ķēdes novietošana

Novietojiet pulksteņa ķēdi tieši zem digitālā pulksteņa sekundes daļas, tas atvieglos savienojumu starp IC 4026 un IC 555.

Šajā brīdī bija pilnīgi bezjēdzīgi fotografēt pēc katras ķēdes, jo ķēdes kļūst ļoti sarežģītas, jo daudz vadu iet dažādos virzienos. Tātad, vienkārši izveidojiet pulksteņa ķēdi atsevišķi, neuztraucoties par pārējo ķēdi, un, kad tas ir izdarīts, vienkārši pievienojiet 555 taimera IC izeju (3. tapa) ar IC 4026 pulksteņa tapu.

9. darbība: loģikas pārslēgšana/palielināšana

Otrā vieta Remix konkursā