Digitális óra, de mikrokontroller nélkül [Hardcore Electronics]: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Elég könnyű áramköröket építeni egy mikrokontrollerrel, de teljesen elfelejtjük azt a rengeteg munkát, amelyet egy mikrokontrollernek kellett elvégeznie egy egyszerű feladat elvégzéséhez (még egy led villogásához is). Szóval, milyen nehéz lenne teljesen digitális órát készíteni a semmiből? Nincs kódolás és nincs mikrokontroller, és hogy valódi legyen HARDCORE, hogyan építsük fel az áramkört egy perf-boardba nyomtatott áramköri lapok használata nélkül.

Ez valóban egy kihívást jelentő projekt, nem az óra logikájának működése miatt, hanem azért, mert hogyan fogjuk felépíteni az áramkört mindezekkel az alkatrészekkel egy kompakt perifériában.

A projektet ez az oktatható (szerző: hp07) inspirálta még 2018-ban, amelyet őrülten nehéz lenne beépíteni egy perf-boardba a kapcsolatok száma és a felhasznált alkatrészek miatt. Szóval, kicsit ásgattam az interneten, hogy csökkentsem a bonyolultságot, de mégis meglehetősen egyszerűvé és nehezen építhetővé egy perf-boardba.

Egyéb hivatkozások: scopionz, danyk

Kellékek

Ezek azok a termékek listája, amelyek segítségével könnyedén elvégezheti ezt a projektet

(Társult link)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 szegmenses kijelző:
• Potenciométer:
• Ellenállókészlet:
• Dióda:
• Kondenzátor készlet:
• Nyomógomb:
• Perfboard:
• Akril lap:
• Hálózati adapter:
• Asztali tápegység:
• oszcilloszkóp készlet:
• Digitális óra készlet:

1. lépés: Az idő fogalma [de NOOBS esetén]

Először is meg kell értenünk néhány kérdésre adott választ, mielőtt belekezdhetünk ennek a digitális órának az elkészítésébe! hogyan fogjuk nyomon követni az időt, és hogyan definiálhatjuk magát az időt?

A probléma megoldása meglehetősen egyszerű (Ha lázadó tinédzsernek gondolja magát, és csak úgy tesz, mintha egy évszázad felett a fizikusok soha nem kaparintották volna a fejüket). Ennek a megoldásnak a megközelítési módja ellentétes az intuícióval, ahol először meglátjuk, hogyan tudjuk nyomon követni az időt, majd később meghatározni az időt.

Tekintsük az órát számlálónak, amely 0-60 és 0-24 közötti számokat tud számolni (most csak a 24 órás óráról kell aggódnunk), ha ez az érték meghaladja, csak vigye át a következő magasabb megjelölésre [Másodpercek -> Percek -> Óra-> Napok-> Hónapok-> Évek].

De itt hiányzik egy fontos pont: Mikor érdemes ezt a számlálóértéket növelni? Nézzünk egy egyszerű fizikai definíciót

"A másodikat úgy határozzuk meg, hogy a céziumfrekvencia ∆ν rögzített számértékét, a cézium 133 atom zavartalan alapállapotú hiperfinom átmeneti frekvenciáját 9 192 631 770-nek vesszük, amikor Hz-ben fejezzük ki, ami egyenlő s -1."

Ha megértette a definíciót, akkor valószínűleg elméleti fizikát kell tennie, és abba kell hagynia az elektronikát!

Mindenesetre az egyszerűség kedvéért csak feltételezzük, hogy ez az idő szükséges ahhoz, hogy a cézium atom 9 milliárdszor rezegjen. Most, amikor minden másodpercben növeli a számlálót, vagy idő kell ahhoz, hogy a cézium atom 9 milliárdszor vibráljon, akkor órás dolgot szerzett magának! Ehhez csak akkor adhatnánk hozzá logikát, hogy a másodpercek percekre, a percek pedig órákra kerüljenek, amikor elérik a 60 -at (és az órák visszaállnak 24 -re). Ezzel egy teljesen működőképes órát kapunk, amit várunk.

Most nézzük meg, hogyan valósíthatjuk meg az elméletet a valóságban, a tiszta elektronika némi varázslatával!

2. lépés: Hét szegmenses kijelző

Először találjuk ki a szám (vagy az idő) megjelenítésének módját. A 7 szegmenses kijelzőknek tökéletesnek kell lenniük ehhez a konstrukcióhoz, mert retro megjelenést kölcsönöznek, és ez az egyik legegyszerűbb kijelző, amely a piacon kapható, annyira egyszerű, hogy csak 7 LED-ből (8 LED, ha a lényeg LED, beleszámítva) ügyesen elhelyezett, hogy alfanumerikus értékeket jelenítsen meg, amelyek elhelyezhetők a szomszédos, több 7 szegmenses kijelzővel, hogy nagyobb értéket jelenítsenek meg.

Ebből a 7 szegmenses kijelzőből 2 változat létezik.

KÖZÖS KATÓD: A led összes -ve terminálja egy közös ponthoz van kötve, majd ez a közös pont a földhöz (GND). Most a szegmens bármely részének bekapcsolásához +ve feszültséget kell alkalmazni a szegmens megfelelő +ve csapjára.

CATHODE ANODE: A led összes +ve terminálja egy közös ponthoz csatlakozik, majd ez a közös pont a VCC -hez. Most a szegmens bármely részének bekapcsolásához a -ve feszültséget kell alkalmazni a szegmens megfelelő -ve csapjára.

Alkalmazásunkhoz a 7 szegmenses kijelző közös katódos verzióját fogjuk használni, mivel az általunk használt digitális IC HIGH jelet (+ve jel) ad ki.

A kijelző minden szegmense A -tól G -ig az óramutató járásával megegyező irányban van elnevezve, és a kijelzőn lévő pont (vagy pont) „p” -ként van megjelölve. Ne felejtse el a szegmenseket a megfelelő ábécéjükkel, ami hasznos lesz, amikor csatlakoztatja a digitális IC -k.

3. lépés: Hét szegmenses kijelző elhelyezése

Ez a lépés kissé bonyolult lesz, mert a perf-board pontos méretének megtalálása meglehetősen nehéz, és előfordulhat, hogy nem talál egyet. Ha ez a helyzet, akkor kombinálhat 2 perforált táblát, hogy nagyobbat készítsen.

A 7 szegmenses kijelző elhelyezése meglehetősen egyszerű, csak helyezze el a kijelzőt egyenletesen, megfelelő távolságra, így meg tudja különböztetni a másodperceket, perceket és órákat (a LED elhelyezését lásd a képen).

Ha mostanra észrevette, hogy egy csomó 100 ohmos ellenállást használok a kijelző minden tűjéhez, ez teljesen esztétikai jellegű, és nem szükséges ezt a sok ellenállást használni. Ha 470 ohmos ellenállást tud elhelyezni a 7 szegmenses kijelző közös csapja és a föld között, akkor elég jónak kell lennie. (Ezek az ellenállások a LED -en áthaladó áram korlátozására szolgálnak)

Mivel ennek az áramkörnek sokat kell forrasztania, és nehogy elveszítse nyomát, amit csinálok, a 7 szegmenses kijelzőtűket ábécé sorrendben forrasztottam az ellenállásokhoz, a földet pedig az áramkör tetejéhez. Haszontalannak és bonyolultnak tűnik, de higgye el, ez megkönnyíti a munkáját.

Ennek az áramkörnek az építése során találtam egy jó trükköt a 7 szegmenses kijelzővel kapcsolatban, bármikor véletlenül, ha fejjel lefelé fordította a 7 szegmenses kijelzőt, nem kell teljesen és feloldani a kijelzőt. A G és P csapok kivételével minden csap ugyanaz marad, csak egy egyszerű áthidaló vezeték hozzáadásával megoldhatja a problémát. (Ellenőrizze az utolsó 2 képet, ahol zöld áthidaló vezetéket használtam a probléma bemutatására).

4. lépés: Számláló

"betöltés =" lusta"

Ami a digitális áramköröket illeti, csak 2 állapot van HIGH vagy LOW (bináris: 0 vagy 1). Ezt összefüggésbe hozhatjuk egy kapcsolóval, amikor a kapcsoló BE, akkor azt mondhatjuk, hogy ez logikus HIGH, és amikor a kapcsoló ki van kapcsolva, akkor azt mondhatjuk, hogy LOW. Ha be- és kikapcsolhatja a kapcsolót az ON és OFF közötti állandó időzítéssel, akkor négyzethullámú jelet hozhat létre.

Most azt az időt, amely a magas és alacsony jel együttes létrehozásához szükséges, időperiódusnak nevezzük. Ha bekapcsolhatja a kapcsolót 0,5 másodpercre, és kikapcsolhatja a kapcsolót 0,5 másodpercre, akkor a jel időtartama 1 másodperc lesz. Hasonlóképpen, ahányszor a kapcsoló be- és kikapcsol egy másodperc alatt, frekvencia.

[Példa: 4 Hz -> 4 -szer kapcsolja be és 4 -szer kapcsolja ki]

Ez elsőre nem tűnik sok haszonnak, de ez a jel időzítés nagyon szükséges ahhoz, hogy minden szinkronban legyen a digitális áramkörökben, ezért az egyes órajelekkel rendelkező digitális áramköröket szinkron áramköröknek is nevezik.

Ha képesek vagyunk 1 Hz -es négyzethullámot generálni, akkor másodpercenként növelhetjük számlálónkat, akárcsak a digitális óra másodperceit. A koncepció itt még mindig elég homályos, mert szükségünk van arra az időre, amíg a cézium atom 9 milliárdszor rezeg (ahogy az 1. lépésben láttuk), mert ez ad nekünk egy másodpercet. Ez a fajta pontosság az áramkörünkkel szinte lehetetlen, de jobban teljesíthetünk, ha oszcilloszkópot használunk (ahol az idő előre kalibrált), hogy egy másodperc közelítést adjunk.

7. lépés: Óraáramkör kiválasztása

Számos módja van az óraimpulzus -generátor felépítésének. De itt van néhány ok, amiért az 555 -ös időzítő IC -t használtam, és néhány ok, amiért nem érdemes.

Előny

• Az áramkör nagyon egyszerű (kezdőbarát)
• Nagyon kicsi lábnyom szükséges
• könnyen beállítható az óra frekvenciája
• Széles feszültségtartományú lehet (nem szükséges a digitális óra áramkörünkhöz)

Hátrány

• Az óra időzítése nem pontos
• Az órajelet súlyosan befolyásolhatja a hőmérséklet/ páratartalom
• Az óra időzítése az ellenállásoknak és a kondenzátoroknak köszönhető

Alternatívák a frekvenciagenerátorhoz vagy az óraimpulzus -generátorhoz: Kristályoszcillátor, Osztási frekvencia

8. lépés: Az óraáramkör elhelyezése

Helyezze az óraáramkört pontosan a digitális óra másodperc része alá, ez megkönnyíti a csatlakozást az IC 4026 és IC 555 között.

Ezen a ponton teljesen haszontalan volt fotózni minden áramkör után, mivel az áramkörök nagyon bonyolulttá válnak, mivel sok vezeték megy körül különböző irányokban. Tehát csak az óraáramkört építse külön, anélkül, hogy aggódnia kellene az áramkör többi része miatt, és ha ez megtörtént, csatlakoztassa az 555 időzítő IC kimenetét (3. tű) az IC 4026 órajelű tűjéhez.

9. lépés: Váltás/Növelő logika

Második hely a Remix versenyben