Skaitmeninis laikrodis, bet be mikrovaldiklio [Hardcore Electronics]: 13 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Sukurti grandines naudojant mikrovaldiklį yra gana paprasta, tačiau mes visiškai pamirštame daugybę darbų, kuriuos mikrovaldiklis turėjo atlikti, kad atliktų paprastą užduotį (net jei mirksi LED). Taigi, kaip sunku būtų sukurti skaitmeninį laikrodį visiškai nuo nulio? Jokio kodavimo ir mikrokontrolerio, o kad būtų tikra, HARDCORE, kaip sukurti grandinę perfokortelėje nenaudojant jokių spausdintinių plokščių.

Tai tikrai sudėtingas projektas ne dėl to, kaip veikia laikrodžio logika, bet dėl to, kaip ketiname sukurti grandinę su visais šiais komponentais kartu kompaktiškoje plokštėje.

Šį projektą įkvėpė šis pamokomas dalykas (autorius: hp07) dar 2018 m., Kurį būtų beprotiškai sunku sumontuoti perforatoriuje dėl jungčių skaičiaus ir naudojamų komponentų. Taigi, šiek tiek panaršiau internete, kad sumažinčiau sudėtingumą, tačiau vis tiek padariau jį gana paprastą ir sudėtingą sukurti „perf-board“.

Kitos nuorodos: scopionz, danyk

Prekės

Tai yra produktų, kurie gali padėti jums lengvai atlikti šį sąrašą, sąrašas

(Filialo nuoroda)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 segmentų ekranas:
• Potenciometras:
• Rezistorių rinkinys:
• Diodas:
• Kondensatorių rinkinys:
• Mygtukas:
• Perfboard:
• Akrilo lakštas:
• Maitinimo adapteris:
• Maitinimo šaltinis:
• osciloskopo rinkinys:
• Skaitmeninio laikrodžio rinkinys:

1 veiksmas: laiko samprata [bet NOOBS]

Pirma, turime suprasti atsakymą į kelis klausimus, kad galėtume pradėti kurti šį skaitmeninį laikrodį! kaip mes ketiname sekti laiką ir kaip galime apibrėžti patį laiką?

Šios problemos sprendimas yra gana paprastas (jei manote, kad esate maištingas paauglys ir tik apsimetate, kad šimtmetį fizikai niekuomet nesusigundė). Tai, kaip mes ketiname kreiptis į šį sprendimą, gali būti priešinga intuityviai, kur pirmiausia pamatysime, kaip galime sekti laiką, o vėliau apibrėžti laiką.

Laikykite laikrodį kaip skaitiklį, kuris gali suskaičiuoti skaičius iki 0–60 ir 0–24 (kol kas nerimaujame tik dėl 24 valandų laikrodžio), kai ši vertė viršija ją, tiesiog perkelkite į kitą didesnį žymėjimą [sekundės -> minutės -> Valandos-> dienos-> mėnesiai-> metai].

Tačiau čia trūksta esminio dalyko: kada turėtume padidinti šią skaitiklio vertę? Pažvelkime į paprastą fizikos apibrėžimą

„Antrasis yra apibrėžiamas imant fiksuotąją cezio dažnio ∆ν, netrikdomo cezio 133 atomo pagrindinio būsenos perėjimo dažnio, reikšmę, kuri yra 9 192 631 770, išreikšta vienetu Hz, kuri yra lygi s −1 “.

Jei supratote apibrėžimą, tikriausiai turėtumėte imtis teorinės fizikos ir mesti elektroniką!

Šiaip ar taip, paprastumo dėlei, mes tiesiog manysime, kad cezio atomas vibruoja 9 milijardus kartų. Dabar, kai kas sekundę padidinate skaitiklį arba prireikia laiko, kol cezio atomas vibruoja 9 milijardus kartų, jūs turite laiko laikrodį! Tai būtų, jei galėtume tiesiog pridėti logikos taip, kad sekundės perkeliamos į minutes, o minutės - į valandas, kai jos pasiekia 60 (o valandos nustatomos iš naujo 24). Tai suteiks mums visiškai funkcionalų laikrodį, kurio mes tikimės.

Dabar pažiūrėkime, kaip teoriją paversti realybe, pasitelkiant grynos elektronikos magiją!

2 veiksmas: septynių segmentų rodymas

Pirmiausia išsiaiškinkime, kaip parodyti skaičių (arba laiką). 7 segmentų ekranai turėtų būti tobulai pritaikyti šiam dizainui, nes suteikia retro išvaizdą, be to, tai yra vienas iš paprasčiausių rinkoje esančių ekranų, jis toks paprastas, kad jį sudaro tik 7 šviesos diodai (8 LED, jei LED, buvo įskaičiuotas) sumaniai išdėstytas, kad būtų parodytos raidinės ir skaitmeninės vertės, kurias galima įdėti greta kelių 7 segmentų ekranų, kad būtų rodoma didesnė vertė.

Yra 2 šių 7 segmentų ekranų atmainos.

BENDRAS KATODAS: Visi šviesos diodo -ve gnybtai yra prijungti prie bendro taško, o tada šis bendras taškas yra prijungtas prie žemės (GND). Dabar, norint įjungti bet kurią segmento dalį, atitinkamam to segmento +ve kaiščiui taikoma +ve įtampa.

KATODINIS ANODAS: Visas LED +gnybtas yra prijungtas prie bendro taško, o tada šis bendras taškas yra prijungtas prie VCC. Dabar, norint įjungti bet kurią segmento dalį, atitinkamam segmento -ve kaiščiui taikoma -ve įtampa.

Mūsų programai naudosime įprastą 7 segmentų ekrano katodo versiją, nes mūsų naudojamas skaitmeninis IC perduos AUKŠTĄ signalą (+ve signalas).

Kiekvienas šio ekrano segmentas yra pavadintas nuo A iki G pagal laikrodžio rodyklę, o taškas (arba taškas) ekrane pažymėtas kaip „p“, prisiminkite segmentus su atitinkamomis abėcėlėmis, kurios bus patogios prijungiant jį prie skaitmeninio IC.

3 žingsnis: Septynių segmentų ekrano išdėstymas

Šis žingsnis bus šiek tiek sudėtingas, nes surasti tikslų perforatoriaus dydį yra gana sunku ir galbūt jo nerasite. Tokiu atveju galite sujungti dvi perforavimo plokštes, kad gautumėte didesnę.

Įdėti 7 segmentų ekraną yra gana paprasta, tiesiog padėkite ekraną tolygiai su tinkamu atstumu, kad galėtumėte atskirti sekundes, minutes ir valandas (žiūrėkite vaizdą, kaip išdėstyti LED).

Jei pastebėjote, kad kiekvienam ekrano kaiščiui naudoju krūvą 100 omų rezistorių, tai visiškai tinka estetikai ir nebūtina naudoti šių daugelio rezistorių. Jei galite įdėti 470 omų rezistorių tarp bendro 7 segmentų ekrano kaiščio ir žemės, jis turėtų būti pakankamai geras. (Šie rezistoriai naudojami riboti srovę, kuri praeis per šviesos diodą)

Kadangi ši grandinė turi daug lituoti ir nepamiršti, ką darau, aš 7 segmentų ekrano kaiščius abėcėlės tvarka lituodavau prie rezistorių, o žemę-prie grandinės viršaus. Atrodo nenaudinga ir sudėtinga, bet patikėkite manimi, tai palengvins jūsų darbą.

Kurdamas šią grandinę radau šaunų triuką apie 7 segmentų ekraną, bet kuriuo metu per klaidą, jei apverstas 7 segmentų ekranas aukštyn kojomis, jums nereikia visiškai išlydyti ekrano ir jį atstatyti. Kiekvienas kaištis išliks tas pats, išskyrus kaištį G ir kaištį P, tiesiog pridėję paprastą jungiamąjį laidą galite išspręsti problemą. (Patikrinkite paskutinius 2 vaizdus, kuriuose aš naudoju žalią jungiamąjį laidą šiai problemai parodyti).

4 žingsnis: skaitiklis

"pakrovimas =" tingus"

Kalbant apie skaitmenines grandines, yra tik 2 būsenos HIGH arba LOW (dvejetainė: 0 arba 1). Tai galime susieti su jungikliu, kai jungiklis įjungtas, galime pasakyti, kad tai logiška HIGH, o kai jungiklis yra išjungtas, galime pasakyti, kad tai yra LOW. Jei galite įjungti ir išjungti jungiklį pastoviai tarp įjungimo ir išjungimo laiko, galite generuoti kvadratinių bangų signalą.

Dabar laikas, reikalingas kartu sukurti ir aukštus, ir žemus signalus, vadinamas laiko periodu. Jei galite įjungti jungiklį 0,5 sekundės ir išjungti jungiklį 0,5 sekundės, tada šio signalo laikotarpis bus 1 sekundė. Panašiai skaičius, kiek kartų jungiklis įjungiamas ir išjungiamas per sekundę, vadinamas dažniu.

[Pavyzdys: 4 Hz -> 4 kartus įjungiamas ir 4 kartus išjungiamas]

Iš pradžių tai gali atrodyti nelabai naudinga, tačiau šis signalo laikas yra labai reikalingas, kad viskas būtų sinchronizuojama skaitmeninėse grandinėse, todėl kai kurios skaitmeninės grandinės su laikrodžio signalais taip pat vadinamos sinchroninėmis grandinėmis.

Jei galime sukurti 1 Hz kvadratinę bangą, mes galime padidinti skaitiklį kas sekundę, kaip ir skaitmeninio laikrodžio sekundes. Sąvoka čia vis dar gana miglota, nes mums reikia laiko, per kurį cezio atomas vibruoja 9 milijardus kartų (kaip matėme 1 žingsnyje), nes tai mums suteiks vieną sekundę. Toks tikslumas naudojant mūsų grandinę bus beveik neįmanomas, tačiau mes galime padaryti geriau, jei galime naudoti osciloskopą (kur laikas yra iš anksto kalibruotas), kad apytikslė būtų viena sekundė.

7 žingsnis: Laikrodžio grandinės pasirinkimas

Yra daug būdų sukurti laikrodžio impulsų generatorių. Tačiau čia yra keletas priežasčių, kodėl naudoju laikmačio IC 555, ir keletas priežasčių, kodėl to neturėtumėte daryti.

Privalumas

• Grandinė yra labai paprasta (draugiška pradedantiesiems)
• Reikia labai mažo pėdsako
• lengva reguliuoti laikrodžio dažnį
• Gali turėti platų įtampos diapazoną (nebūtina mūsų skaitmeninio laikrodžio grandinei)

Trūkumas

• Laikrodžio laikas nėra tikslus
• Laikrodžio signalą gali labai paveikti temperatūra/ drėgmė
• Laikrodžio laiką lemia rezistoriai ir kondensatoriai

Dažnio generatoriaus arba laikrodžio impulsų generatoriaus alternatyvos: kristalų osciliatorius, dalijamasis dažnis

8 žingsnis: Laikrodžio grandinės išdėstymas

Padėkite laikrodžio grandinę tiksliai žemiau skaitmeninio laikrodžio sekundžių dalies, tai palengvins ryšį tarp IC 4026 ir IC 555.

Šiuo metu fotografuoti po kiekvienos grandinės buvo visiškai nenaudinga, nes grandinės tampa labai sudėtingos, nes daug laidų sukasi skirtingomis kryptimis. Taigi, tiesiog sukurkite laikrodžio grandinę atskirai, nesijaudindami dėl likusios grandinės, ir kai tai bus padaryta, tiesiog prijunkite 555 laikmačio IC išėjimą (3 kaištį) prie IC 4026 laikrodžio kaiščio.

9 žingsnis: logikos perjungimas/didinimas

Antroji vieta remiksų konkurse