Сандық сағат, бірақ микроконтроллерсіз [Hardcore Electronics]: 13 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Микроконтроллермен схемалар құру өте оңай, бірақ біз микроконтроллердің қарапайым жұмысты орындау үшін қанша жұмыс істегенін ұмытып кетеміз (тіпті светодиодты жыпылықтау үшін де). Сонымен, цифрлық сағатты нөлден толығымен жасау қаншалықты қиын болар еді? Ешқандай кодтау және микроконтроллер жоқ және оны HARDCORE-ге айналдыру үшін, кез-келген баспа тақтасын пайдаланбай, тізбекті перфор-тақтада қалай құруға болады.

Бұл сағат логикасының қалай жұмыс жасайтындығына байланысты емес, біз барлық компоненттері бар тізбекті жинақы тақтада қалай құратындығымызға байланысты өте қиын жоба.

Бұл жоба 2018 жылы осы нұсқаулықтан (автор: hp07) шабыттандырылды, оны қосылымдар мен пайдаланылатын компоненттердің санына байланысты тақтаға салу өте қиын болар еді. Сонымен, мен күрделілікті азайту үшін Интернетте біраз жұмыс жасадым, бірақ әлі де оны тақтаға салу өте қарапайым және қиынға соқты.

Басқа сілтемелер: scopionz, danyk

Жабдықтар

Бұл жобаны оңай орындауға көмектесетін өнімдердің тізімі

(Серіктестік сілтеме)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 сегментті дисплей:
• Потенциометр:
• Резисторлар жинағы:
• Диод:
• Конденсаторлар жинағы:
• Басу түймесі:
• Толықтыру тақтасы:
• Акрил парағы:
• Қуат адаптері:
• Стендтік қуат көзі:
• осциллограф жиынтығы:
• Сандық сағат жиынтығы:

1 -қадам: Уақыт туралы түсінік [бірақ NOOBS үшін]

Біріншіден, біз осы цифрлық сағатты құруға кіріспес бұрын бірнеше сұрақтардың жауабын түсінуіміз керек! біз уақытты қалай бақылаймыз және уақыттың өзін қалай анықтай аламыз?

Бұл мәселенің шешімі өте қарапайым (егер сіз өзіңізді бүлікші жасөспірім деп ойласаңыз және бір ғасырдан астам уақыт бойы физиктер бұл туралы ешқашан тырналмаса). Бұл шешімге қалай қарайтынымыз интуитивті болуы мүмкін, онда алдымен уақытты қалай қадағалай алатынымызды көреміз, содан кейін уақытты анықтаймыз.

Сағатты 0-60 пен 0-24 дейінгі сандарды есептей алатын санауыш ретінде қарастырыңыз (әзірге тек тәулік бойы ғана алаңдайық), егер бұл мән одан асып кетсе, оны келесі жоғары белгіге жеткізеді [Seconds -> Minutes -> Сағат-> Күндер-> Айлар-> жылдар].

Бірақ бізде басты нүкте жетіспейді, бұл есептегіш мәнін қашан ұлғайту керек? Физиканың қарапайым анықтамасын қарастырайық

«Екіншісі цезий жиілігінің ∆ν тіркелген сандық мәнін, цезий 133 атомының негізгі күйінің гиперфинді ауыспалы жиілігін, Гц бірлігінде көрсетілгенде 9 192 631 770 болуымен анықталады, ол с-қа тең -1. «

Егер сіз анықтаманы түсінсеңіз, сіз теориялық физиканы қабылдап, электрониканы тастауыңыз керек шығар!

Қалай болғанда да, қарапайымдылық үшін біз цезий атомының 9 миллиард рет дірілдейтін уақыты келді деп есептейміз. Есептегішті әр секунд сайын ұлғайтқанда немесе цезий атомының 9 миллиард рет тербелуіне уақыт кетеді, сізде сағат сағаты бар! Егер біз логиканы секундтар минутқа, минуттар 60 -қа жеткенде (және сағаттар 24 -те қалпына келтірілгенде) жеткізетін етіп қосатын болсақ. Бұл бізге күтетін толық функционалды сағатты береді.

Енді таза электрониканың сиқырымен теорияны қалай жүзеге асыруға болатынын көрейік!

2 -қадам: Жеті сегменттің дисплейі

Алдымен санды (немесе уақытты) көрсету жолын анықтайық. 7 сегментті дисплейлер бұл құрылысқа өте ыңғайлы болуы керек, себебі ол ретро көрініс береді, сонымен қатар ол нарықта қол жетімді ең қарапайым дисплейдің бірі, ол соншалықты қарапайым, ол тек 7 жарықдиодтыдан тұрады (8 жарықдиодты, егер нүкте болса) Жарық диодты шамасы сандық мәндерді көрсету үшін ақылды түрде орналастырылған, олар үлкенірек мәнді көрсету үшін бірнеше 7 сегментті дисплейлердің жанына орналастырылуы мүмкін.

Бұл 7 сегментті дисплейдің 2 түрі бар.

ЖАЛПЫ КАТОД: светодиодтың барлық -ve терминалы ортақ нүктеге қосылады, содан кейін бұл ортақ нүкте жерге қосылады (GND). Енді сегменттің кез келген бөлігін қосу үшін осы сегменттің сәйкес +винтіне а +вольт қолданылады.

CATHODE ANODE: светодиодтың барлық +ve терминалы ортақ нүктеге қосылған, содан кейін бұл ортақ нүкте VCC -ге қосылған. Енді сегменттің кез келген бөлігін қосу үшін осы сегменттің сәйкес -штырьіне -ve кернеуі қолданылады.

Қолдану үшін біз 7 сегментті дисплейдің жалпы катодты нұсқасын қолданатын боламыз, себебі біз қолданатын цифрлық IC жоғары сигнал шығарады (+ve сигналы).

Бұл дисплейдің әрбір сегменті сағат тілінің бағытымен A -дан G -ге дейін аталады және дисплейдегі нүкте (немесе нүкте) «p» деп белгіленеді, сегменттерді сәйкес алфавитпен есте сақтаңыз, олар оны цифрлық жүйеге қосқанда ыңғайлы болады. IC.

3 -қадам: Жеті сегментті дисплейді орналастыру

Бұл қадам біршама қиын болады, өйткені тақтайшаның нақты өлшемін табу өте қиын, бірақ сіз оны таба алмайсыз. Егер солай болса, сіз 2 тақтаны біріктіріп, үлкенін жасай аласыз.

7 сегментті дисплейді орналастыру өте қарапайым, дисплейді дұрыс аралықпен біркелкі орналастырыңыз, сонда сіз секундтарды, минуттарды және сағаттарды ажырата аласыз (жарықдиодты орналастыру үшін суретті қараңыз).

Егер сіз байқасаңыз, мен дисплейдің әрбір түйреуіші үшін 100 Ом резисторлар жиынтығын қолданамын, бұл эстетикаға арналған және көптеген резисторларды қолданудың қажеті жоқ. Егер сіз 7 сегментті дисплейдің жалпы түйреуіші мен жердің арасында 470 Ом резисторды орналастыра алсаңыз, ол жеткілікті жақсы болуы керек. (Бұл резисторлар светодиод арқылы өтетін токты шектеу үшін қолданылады)

Бұл схемада дәнекерлеу көп болғандықтан, мен не істеп жатқанымды жоғалтпау үшін мен 7 сегментті дисплей түйреуіштерін алфавиттік ретпен резисторларға және жерге тізбектің жоғарғы жағына дәнекерледім. Бұл пайдасыз және күрделі болып көрінеді, бірақ маған сеніңіз, бұл сіздің жұмысыңызды жеңілдетеді.

Бұл схеманы құрған кезде мен 7 сегментті дисплей туралы керемет трюк таптым, егер сіз 7 сегментті дисплейді төңкеріп қойсаңыз, дисплейді толықтай ажыратып, қайта сатуға тура келмейді. G және P штырларынан басқа, барлық түйреуіштер өзгеріссіз қалады, жай қосқыш сымды қосқанда ғана мәселені шешуге болады. (Бұл мәселені көрсету үшін жасыл секіргіш сымды қолданған соңғы 2 суретті тексеріңіз).

4 -қадам: Есептегіш

«жүктеу =» жалқау «

Цифрлық тізбектер туралы айтатын болсақ, тек 2 күй жоғары немесе төмен (екілік: 0 немесе 1). Біз бұны коммутатормен байланыстыра аламыз, егер қосқыш қосулы болса, бұл логиканы ЖОҒАРЫ деп айта аламыз, ал сөндіргішті өшіргенде - бұл логиканы ТӨМЕН деп айтуға болады. Егер сіз қосқышты ҚОСУ мен ӨШІРУ арасында сәйкес келетін уақытты қоссаңыз және өшіре алсаңыз, сіз төртбұрышты сигналды жасай аласыз.

Енді жоғары және төмен сигналдарды бірге жасауға кеткен уақыт Уақыт кезеңі деп аталады. Егер сіз қосқышты 0,5 секундқа қосып, ажыратқышты 0,5 секундқа өшіре алсаңыз, онда бұл сигналдың уақыты 1 секунд болады. Сол сияқты қосқыштың секунд ішінде қосылып, өшіп қалу жиілігі деп аталады.

[Мысал: 4Гц -> 4 рет ҚОСУ және 4 рет ӨШіру]

Бұл бастапқыда көп қажет емес сияқты көрінуі мүмкін, бірақ сигналдың бұл уақыты цифрлық тізбектерде барлығын синхронда ұстау үшін өте қажет, сол себепті сағаттық сигналдары бар кейбір цифрлық тізбектерді синхронды схемалар деп те атайды.

Егер біз 1 Гц квадраттық толқын жасай алатын болсақ, біз санауышымызды әр секунд сайын цифрлық сағаттағы секунд сияқты ұлғайта аламыз. Бұл жерде тұжырымдама әлі де түсініксіз, себебі бізге цезий атомының 9 миллиард рет дірілдеуіне уақыт қажет (біз 1-қадамда көргендей), себебі бұл бізге бір секунд береді. Біздің схеманы қолданудың дәлдігі мүмкін емес болады, бірақ егер біз осциллографты (уақыт алдын ала калибрленген жерде) бір секундқа жуықтауды қолдансақ, жақсырақ жасай аламыз.

7 -қадам: Сағат схемасын таңдау

Импульстік генераторды құрудың көптеген әдістері бар. Бірақ мұнда мен 555 таймер IC -ні қолданудың бірнеше себептері және неге қолдануға болмайтыны туралы бірнеше себептер бар.

Артықшылық

• Схема өте қарапайым (бастаушыларға ыңғайлы)
• Өте аз ізді қажет етеді
• сағат жиілігін реттеу оңай
• Кернеудің кең диапазоны болуы мүмкін (біздің цифрлық сағат схемасы үшін қажет емес)

Кемшілігі

• Сағаттың уақыты дәл емес
• Сағат сигналына температура/ ылғалдылық қатты әсер етуі мүмкін
• Сағаттың кедергілері резисторлар мен конденсаторларға байланысты

Жиілік генераторы немесе импульсті генератордың баламалары: кристалды осциллятор, бөлу жиілігі

8 -қадам: Сағат тізбегінің орналасуы

Сағат тізбегін цифрлық сағаттың секундтық бөлігінің дәл астына қойыңыз, бұл IC 4026 мен IC 555 арасындағы байланысты жеңілдетеді.

Бұл кезде әр тізбектен кейін суретке түсіру мүлде пайдасыз болды, өйткені тізбектер әр түрлі бағытта айналып өтетін сымдармен күрделене түседі. Сонымен, тізбектің қалған бөлігіне алаңдамай -ақ, сағат тізбегін бөлек құрыңыз және мұны жасағаннан кейін, 555 таймер IC -нің шығысын (3 -ші түйін) IC 4026 -ның сағат штифіне қосыңыз.

9 -қадам: ауысу/ұлғайту логикасы

Ремикс байқауында екінші орын