Raqamli soat, lekin mikrokontrolersiz [Hardcore Electronics]: 13 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Mikrokontroller yordamida sxemalar tuzish juda oson, lekin biz oddiy vazifani bajarish uchun (hatto chiroqni miltillash uchun ham) mikrokontroller bajarishi kerak bo'lgan ishlarni unutamiz. Xo'sh, raqamli soatni noldan butunlay yasash qanchalik qiyin bo'lardi? Hech qanday kodlash va mikrokontrolder yo'q va uni HARDCORE qilish uchun, hech qanday bosilgan elektron kartani ishlatmasdan, kontaktlarning zanglashiga olib boruvchi sxemasini qanday tuzish kerak.

Bu, albatta, soat mantig'i qanday ishlaganligi uchun emas, balki biz qanday qilib bu barcha komponentlar bilan zanjirni ixcham taxtada qurayotganimiz tufayli amalga oshirish qiyin bo'lgan loyihadir.

Ushbu loyiha 2018-yilda ushbu ko'rsatmali (muallif: hp07) tomonidan ilhomlantirildi, bu ulanishlar va ishlatilgan komponentlar sonidan kelib chiqib, taxtada qurish juda qiyin bo'ladi. Shunday qilib, men murakkablikni kamaytirish uchun Internetda bir oz qazib oldim, lekin baribir uni taxtada qurish juda oddiy va qiyin.

Boshqa manbalar: skopionz, danyk

Ta'minotlar

Bu loyihani oson bajarishga yordam beradigan mahsulotlar ro'yxati

(Hamkorlik havolasi)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 segmentli displey:
• Potentsiometr:
• Rezistorlar to'plami:
• Diyot:
• Kondensatorlar to'plami:
• Bosish tugmasi:
• Takliflar paneli:
• Akril varaq:
• Quvvat adapteri:
• Quvvat manbai:
• osiloskop to'plami:
• Raqamli soat to'plami:

1 -qadam: Vaqt tushunchasi [lekin NOOBS uchun]

Birinchidan, biz bu raqamli soatni yaratishga kirishdan oldin bir nechta savollarga javobni tushunishimiz kerak! biz vaqtni qanday kuzatamiz va vaqtni qanday aniqlashimiz mumkin?

Bu muammoning echimi juda oddiy (agar siz o'zingizni isyonkor o'smir deb hisoblasangiz va bir asrdan buyon fiziklar o'zlarini hech qachon chizmagan deb hisoblasangiz). Bu echimga qanday yondashishimiz sezgir bo'lmasligi mumkin, bu erda biz avval vaqtni qanday kuzatib borishni, keyin vaqtni qanday belgilashni ko'ramiz.

Soatni 0-60 va 0-24 gacha bo'lgan raqamlarni hisoblaydigan hisoblagich sifatida ko'rib chiqing (hozircha faqat 24 soat haqida qayg'uramiz), agar bu qiymat undan oshsa, uni keyingi yuqori belgiga o'tkazamiz [Sekundlar -> Daqiqalar -> Soatlar-> Kunlar-> Oylar-> Yillar].

Ammo bu erda biz asosiy narsani yo'qotmoqdamiz, qachon biz bu hisoblagich qiymatini oshirishimiz kerak? Keling, fizikaning oddiy ta'rifini ko'rib chiqaylik

"Ikkinchisi, seziy chastotasi ∆ν ning sezilmaydigan raqamli qiymatini, tseziy 133 atomining giperfinaning uzluksiz o'tish chastotasini, Hz birligida ifodalanganida, 9 192 631 770 ni olish bilan belgilanadi, bu s ga teng. -1."

Agar siz ta'rifni tushungan bo'lsangiz, ehtimol siz nazariy fizikani qabul qilishingiz va elektronikani tark etishingiz kerak!

Yaxshiyamki, soddaligi uchun, seziy atomining 9 milliard marta tebranishi uchun zarur bo'lgan vaqt deb taxmin qilamiz. Hisoblagichni har soniyada oshirganingizda, yoki seziy atomining 9 milliard marta tebranishi uchun vaqt kerak bo'ladi, siz o'zingizni soatiga o'xshash narsaga ega bo'lasiz! Agar biz mantiqni shunday qo'sha oladigan bo'lsakki, soniya daqiqalarga, daqiqalar esa 60 ga yetganda soatga o'tadi (va soat 24 da tiklanadi). Bu bizga to'liq kutilgan soatni beradi.

Keling, qanday qilib toza elektronika sehrlari bilan nazariyani haqiqatga aylantirishni ko'rib chiqaylik!

2 -qadam: etti segmentli displey

Avval raqamni (yoki vaqtni) ko'rsatish usulini aniqlaylik. 7-segmentli displeylar bu dizayn uchun juda mos bo'lishi kerak, chunki u retro ko'rinishga ega va u bozorda mavjud bo'lgan eng oddiy displeylardan biri bo'lib, u shunchalik oddiyki, u 7 ta LEDdan (8 nuqta bo'lsa) LED, hisobga olindi) katta qiymatni ko'rsatish uchun bir nechta 7 segmentli displeylar yonida joylashtirilishi mumkin bo'lgan harfli-raqamli qiymatlarni ko'rsatish uchun aqlli tarzda joylashtirilgan.

Ushbu 7 segmentli displeylarning 2 turi mavjud.

UMUMIY KATOD: Ledning barcha -ve -terminali umumiy nuqtaga, so'ngra bu umumiy nuqta erga (GND) ulanadi. Endi segmentning istalgan qismini yoqish uchun segmentning mos keladigan +ve piniga a +ve kuchlanish qo'llaniladi.

CATHODE ANODE: LEDning barcha +ve terminallari umumiy nuqtaga ulangan, keyin bu umumiy nuqta VCC ga ulangan. Endi segmentning istalgan qismini yoqish uchun segmentning mos keladigan -piniga -ve kuchlanish qo'llaniladi.

Bizning ilovamiz uchun biz 7 segmentli displeyning umumiy katodli versiyasidan foydalanamiz, chunki biz ishlatadigan raqamli IC yuqori signalni (+ve signal) chiqaradi.

Ushbu displeyning har bir segmenti soat yo'nalishi bo'yicha A dan G gacha nomlanadi va displeydagi nuqta (yoki nuqta) 'p' bilan belgilanadi, segmentlarni tegishli alifbolari bilan eslab qoling, ular raqamli tarmoqqa ulanganda qulay bo'ladi. IC.

3 -qadam: Etti segmentli displeyni joylashtirish

Bu qadam biroz qiyin bo'ladi, chunki aniq taxtaning o'lchamini topish juda qiyin va siz topa olmasligingiz mumkin. Agar shunday bo'lsa, siz 2 ta taxtani birlashtirib, kattaroqini yasashingiz mumkin.

7-segmentli displeyni joylashtirish juda oddiy, soniyani, daqiqani va soatni farqlash uchun displeyni to'g'ri oraliq bilan tekis joylashtiring (LEDni joylashtirish uchun rasmga qarang).

Agar siz hozircha displeyning har bir pimi uchun 100 ohmli rezistorlardan foydalanayotganimni payqagan bo'lsangiz, bu estetika uchun juda mos keladi va bu rezistorlarni ishlatishning hojati yo'q. Agar siz 7 segmentli displeyning umumiy pimi bilan erga etarlicha yaxshi bo'lishi kerak bo'lgan 470 ohmli rezistorni joylashtirsangiz. (Bu rezistorlar LED orqali o'tadigan oqimni cheklash uchun ishlatiladi)

Bu sxemada juda ko'p lehim borligi va nima qilayotganimni kuzatmasligim uchun men 7 segmentli displey pimlarini alifbo tartibida rezistorlarga va erni sxemaning yuqori qismiga lehimladim. Bu foydasiz va murakkab ko'rinadi, lekin ishoning, bu sizning ishingizni osonlashtiradi.

Ushbu sxemani qurishda men 7 segmentli displey haqida ajoyib hiyla topdim, agar siz 7 segmentli displeyni teskari o'girib qo'ygan bo'lsangiz, displeyni to'liq ochish va qayta sotish shart emas. G va P pinlaridan tashqari har bir pin o'zgarmaydi, oddiy o'tish simini qo'shsangiz, muammoni hal qilishingiz mumkin. (Men bu muammoni ko'rsatish uchun yashil o'tish simini ishlatgan oxirgi 2 ta rasmni tekshiring).

4 -qadam: Hisoblagich

"yuklanish =" dangasa"

Raqamli kontaktlarning zanglashiga kelganda, faqat 2 ta holat yuqori yoki past bo'ladi (ikkilik: 0 yoki 1). Buni biz kalit bilan bog'lashimiz mumkin, agar kalit yoqilgan bo'lsa, biz buni mantiqiy deyishimiz mumkin, va o'chirilganda uni past deb aytishimiz mumkin. Agar siz ON va OFF o'rtasida ketma -ket vaqt bilan kalitni yoqishingiz va o'chirishingiz mumkin bo'lsa, siz to'rtburchak to'lqin signalini yaratishingiz mumkin.

Endi ham yuqori, ham past signallarni birgalikda ishlab chiqarish uchun vaqt Vaqt davri deyiladi. Agar siz kalitni 0,5 soniya yoqib, kalitni 0,5 soniya o'chira olsangiz, bu signalning vaqti 1 soniya bo'ladi. Xuddi shunday, bir soniyada kalitni yoqish va o'chirish soniga chastota deyiladi.

[Misol: 4Hz -> 4 marta yoqish va 4 marta o'chirish]

Bu birinchi navbatda unchalik kerak emasdek tuyulishi mumkin, lekin signalning bu vaqtini hamma narsa raqamli davralarda sinxronlashi uchun juda zarur, shuning uchun ham soat signallari bo'lgan ba'zi raqamli sxemalar sinxron sxemalar deb ataladi.

Agar biz 1 gigagertsli kvadrat to'lqinni ishlab chiqara olsak, biz hisoblagichimizni har soniyada, xuddi soniya kabi, soniyali soniyada ko'paytira olamiz. Bu erda kontseptsiya hali ham noaniq, chunki bizga seziy atomining 9 milliard marta tebranishi uchun vaqt kerak (1-qadamda ko'rganimizdek), chunki bu bizga bir soniya beradi. Bizning sxemamizni ishlatadigan bunday aniqlik deyarli imkonsiz bo'ladi, lekin agar biz bir soniya taxmin qilish uchun osiloskopdan (vaqt oldindan kalibrlangan bo'lsa) foydalansak yaxshiroq ish qila olamiz.

7 -qadam: soat sxemasini tanlash

Soat puls generatorini yaratishning ko'plab usullari mavjud. Lekin bu erda men 555 taymer IC ni ishlatganimga bir nechta sabablar va nima uchun ishlatmaslik kerak.

Afzallik

• O'chirish juda oddiy (yangi boshlanuvchilar uchun qulay)
• Juda kichik izni talab qiladi
• soat chastotasini sozlash oson
• Keng voltaj diapazoniga ega bo'lishi mumkin (bizning raqamli soat sxemasi uchun kerak emas)

Kamchilik

• Soat vaqti aniq emas
• Soat signaliga harorat/ namlik jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin
• Soat vaqti rezistorlar va kondansatkichlarga bog'liq

Chastotali generator yoki soat impulslari generatoriga alternativalar: Kristalli osilator, Bo'linish chastotasi

8 -qadam: soat sxemasini joylashtirish

Soat sxemasini raqamli soatning soniya qismining ostiga qo'ying, bu IC 4026 va IC 555 o'rtasidagi aloqani osonlashtiradi.

Bu vaqtda, har bir sxemadan keyin suratga olish mutlaqo befoyda edi, chunki sxemalar turli yo'nalishlarda aylanib ketishi bilan murakkablashadi. Shunday qilib, qolgan davrlar haqida qayg'urmasdan, soat sxemasini alohida -alohida tuzing va buni tugatgandan so'ng, 555 taymer IC ning chiqishini (pin 3) IC 4026 soat piniga ulang.

9 -qadam: Mantiqni o'zgartirish/oshirish

Remix tanlovida ikkinchi o'rinni egalladi