Digitalni sat, ali bez mikrokontrolera [Hardcore Electronics]: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Prilično je jednostavno izgraditi sklopove s mikrokontrolerom, ali potpuno zaboravljamo na tone posla koji je mikrokontroler morao proći kako bi dovršio jednostavan zadatak (čak i za treptanje LED diode). Dakle, koliko bi bilo teško napraviti digitalni sat potpuno od nule? Bez kodiranja i bez mikrokontrolera, a kako bi bilo stvarno TREĆE, kako bi bilo izgraditi kolo u perf-ploči bez upotrebe štampanih ploča.

Ovo je zaista izazovan projekt, ne zbog načina na koji funkcionira logika takta, već zbog načina na koji ćemo izgraditi krug sa svim ovim komponentama zajedno u kompaktnoj perf-ploči.

Ovaj projekt inspiriran je ovim uputstvom (autor: hp07) još 2018. godine, koje bi bilo ludo teško ugraditi u perf-ploču zbog broja veza i korištenih komponenti. Dakle, malo sam kopao po internetu kako bih smanjio složenost, ali ipak učinio prilično osnovnom i teškom ugradnju u perf-ploču.

Ostale reference: scopionz, danyk

Supplies

Ovo je popis proizvoda koji vam mogu pomoći da s lakoćom izvedete ovaj projekt

(Affiliate Link)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segmentni ekran:
• Potenciometar:
• Komplet otpornika:
• Dioda:
• Komplet kondenzatora:
• Pritisnite dugme:
• Perfboard:
• Akrilni list:
• Adapter za napajanje:
• Napajanje za klupu:
• komplet osciloskopa:
• Komplet digitalnog sata:

Korak 1: Koncept vremena [ali za NOOBS]

Prvo moramo razumjeti odgovor na nekoliko pitanja prije nego što pređemo na izradu ovog digitalnog sata! kako ćemo pratiti vrijeme i kako možemo definirati samo vrijeme?

Rješenje ovog problema je prilično jednostavno (ako sebe smatrate buntovnim tinejdžerom i pretvarate se da više od jednog stoljeća fizičari o tome nisu ni češkali glavu). Način na koji ćemo pristupiti ovom rješenju mogao bi biti kontra-intuitivan, gdje ćemo prvo vidjeti kako možemo pratiti vrijeme, a zatim kasnije definirati vrijeme.

Smatrajte da je sat brojač koji može brojati brojeve do 0-60 i 0-24 (za sada se samo brinemo samo o 24 -satnom satu) kad god ova vrijednost pređe, samo prenesite na sljedeću višu oznaku [Sekunde -> Minute -> Sati-> Dani-> Mjeseci-> Godine].

Ali ovdje propuštamo važnu tačku: Kada bismo trebali povećati ovu vrijednost brojača? Pogledajmo jednostavnu definiciju fizike

"Druga je definirana uzimanjem fiksne numeričke vrijednosti cezijeve frekvencije ∆ν, neuznemirene učestalosti prefinjenog prijelaza u osnovnom stanju atoma cezija 133, na 9 192 631 770 kada se izrazi u jedinici Hz, što je jednako s −1."

Ako ste razumjeli definiciju, vjerojatno biste trebali uzeti teorijsku fiziku i napustiti elektroniku!

U svakom slučaju, radi jednostavnosti, pretpostavit ćemo da je potrebno vrijeme da atom cezija vibrira 9 milijardi puta. Kad povećavate brojač svake sekunde ili je potrebno da atom cezija vibrira 9 milijardi puta, dobili ste nešto poput sata! Ovome, ako bismo samo dodali logiku na takav način da se sekunde prenose na minute, a minute na sate kada dosegnu 60 (a sati se resetiraju na 24). Time ćemo dobiti potpuno funkcionalan sat koji očekujemo.

Hajde sada da vidimo kako možemo teoriju pretvoriti u stvarnost, uz neku magiju čiste elektronike!

Korak 2: Prikaz u sedam segmenata

Hajde da prvo smislimo način prikaza broja (ili vremena). Ekran sa 7 segmenata trebao bi biti savršen za ovu konstrukciju jer daje retro izgled, a ujedno je i jedan od najjednostavnijih ekrana koji je dostupan na tržištu, toliko je jednostavan da je napravljen od 7 LED dioda (8 LED dioda, ako je bitno LED, uračunato je) postavljen na pametan način da prikaže alfanumeričke vrijednosti koje se mogu postaviti u susjedstvu sa više 7-segmentnih ekrana kako bi prikazale veću vrijednost.

Postoje 2 varijante ovih 7 segmentnih ekrana.

ZAJEDNIČKA KATODA: Svi terminali -ve na LED diodi povezani su na zajedničku točku, a zatim je ta zajednička točka spojena na masu (GND). Sada, za uključivanje bilo kojeg dijela segmenta, na odgovarajući +ve pin tog segmenta primjenjuje se napon +ve.

ANODA KATODE: Svi +ve terminal LED -a spojeni su na zajedničku točku, a zatim je ta zajednička točka spojena na VCC. Sada se za uključivanje bilo kojeg dijela segmenta primjenjuje -ve napon na odgovarajući -ve pin tog segmenta.

Za našu aplikaciju koristit ćemo uobičajenu katodnu verziju 7-segmentnog zaslona, jer će digitalni IC koji ćemo koristiti emitirati HIGH signal (+ve signal).

Svaki segment ovog ekrana nazvan je od A do G u smjeru kazaljke na satu, a tačka (ili tačka) na ekranu označena je sa 'p', zapamtite segmente sa odgovarajućim slovima, što će vam biti korisno prilikom povezivanja sa digitalnim IC -ovi.

Korak 3: Postavljanje ekrana sa sedam segmenata

Ovaj korak bit će pomalo zeznut jer je pronaći točnu veličinu perf-ploče prilično teško i možda je nećete pronaći. U tom slučaju možete kombinirati 2 perf-board ploče kako biste napravili veću.

Postavljanje 7-segmentnog zaslona je prilično jednostavno, samo postavite zaslon ravnomjerno s desnim razmakom tako da možete razlikovati sekunde, minute i sate (pogledajte sliku za postavljanje LED diode).

Ako ste do sada primijetili da koristim gomilu otpornika od 100 ohma za svaki pin ekrana, ovo je potpuno za estetiku i nije potrebno koristiti ovoliko otpornika. Ako možete postaviti otpornik od 470 ohma između zajedničkog pina 7-segmentnog ekrana i mase, to bi trebalo biti dovoljno dobro. (Ovi otpornici se koriste za ograničavanje struje koja će proći kroz LED diodu)

Budući da ovaj sklop ima mnogo toga za lemljenje i kako ne biste izgubili pojam o tome šta radim, lemio sam 7-segmentne pinove ekrana po abecednom redoslijedu na otpornike i masu do vrha kola. Čini se beskorisnim i kompliciranim, ali vjerujte mi, ovo će vam olakšati posao.

Prilikom izrade ovog sklopa pronašao sam cool trik u vezi sa 7 -segmentnim ekranom, uvijek greškom, ako ste preokrenuli 7 -segmentni ekran naopako, ne morate potpuno odlijepiti ekran i ponovo ga spakovati. Svaki pin će ostati isti, osim pina G i pina P, samo dodavanjem jednostavne kratkospojne žice možete riješiti problem. (Provjerite posljednje 2 slike na kojima sam koristio zelenu kratkospojnik da pokažem ovaj problem).

Korak 4: Brojač

"loading =" lijen"

Što se tiče digitalnih kola, postoje samo 2 stanja VISOKO ili NISKO (binarno: 0 ili 1). Ovo možemo povezati sa prekidačem, kada je prekidač UKLJUČEN možemo reći da je logika VISOKA, a kada je prekidač ISKLJUČEN možemo reći da je logika NISKA. Ako možete uključiti i isključiti prekidač s konzistentnim vremenom između ON i OFF, možete generirati signal kvadratnog vala.

Sada se vrijeme potrebno za stvaranje i visokih i niskih signala zajedno naziva vremenski period. Ako možete uključiti prekidač na 0,5 sekundi i isključiti prekidač na 0,5 sekunde, vremenski period ovog signala bit će 1 sekunda. Slično, broj učestalosti uključivanja i isključivanja prekidača u sekundi naziva se frekvencija.

[Primjer: 4Hz -> 4 puta UKLJUČENO i 4 puta ISKLJUČENO]

U početku se ovo može činiti da nije od velike koristi, ali ovo vrijeme signala je vrlo potrebno kako bi se sve sinkroniziralo u digitalnim krugovima, to je razlog zašto se neki digitalni krugovi sa satnim signalima nazivaju i sinkroni sklopovi.

Ako možemo generirati kvadratni val od 1Hz, možemo povećati brojač svake sekunde, baš kao i sekunde na digitalnom satu. Ovdje je koncept još uvijek prilično nejasan jer nam je potrebno vrijeme potrebno da atom cezija vibrira 9 milijardi puta (kao što smo vidjeli u koraku 1) jer će nam to dati jednu sekundu. Ova vrsta preciznosti pomoću našeg kola bit će gotovo nemoguća, ali možemo biti bolji ako možemo upotrijebiti osciloskop (gdje je vrijeme unaprijed kalibrirano) kako bismo dali približnu vrijednost od jedne sekunde.

Korak 7: Odabir kruga sata

Postoji mnogo načina za izradu generatora takta. No, evo nekoliko razloga zašto sam koristio integrirani integrirani sat 555 i nekoliko razloga zašto ne biste trebali.

Prednost

• Krug je vrlo jednostavan (prilagođen početnicima)
• Zahteva veoma mali otisak
• jednostavno podešavanje takta
• Može imati širok raspon napona (Nije potrebno za naš krug digitalnog sata)

Nedostatak

• Mjerenje sata nije precizno
• Na signal sata mogu ozbiljno utjecati temperatura/ vlaga
• Vrijeme takta je posljedica otpornika i kondenzatora

Alternative za generator frekvencije ili generator taktnih impulsa: Kristalni oscilator, Podijeljena frekvencija

Korak 8: Postavljanje kruga sata

Satni krug postavite točno ispod sekundnog dijela digitalnog sata, tako ćete olakšati povezivanje između IC 4026 i IC 555.

U ovom trenutku bilo je potpuno beskorisno fotografirati nakon svakog kruga, jer se kola vrlo kompliciraju s mnogo žica koje se kreću u različitim smjerovima. Dakle, samo izgradite satni krug odvojeno bez brige o ostatku kola, a kad to učinite, samo spojite izlaz (pin 3) 555 tajmera IC na satni pin IC 4026.

Korak 9: Prebacivanje/povećanje logike

Drugoplasirani na takmičenju u remiksu