ციფრული საათი, მაგრამ მიკროკონტროლის გარეშე [Hardcore Electronics]: 13 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

მიკროკონტროლერის საშუალებით სქემების შექმნა საკმაოდ ადვილია, მაგრამ ჩვენ სულ გვავიწყდება იმდენი სამუშაო, რომლის გავლაც უწევდა მიკროკონტროლერს მარტივი დავალების შესასრულებლად (თუნდაც led- ის მოციმციმე). ასე რომ, რამდენად რთული იქნებოდა ციფრული საათის მთლიანად ნულიდან გაკეთება? არანაირი კოდირება და არც მიკროკონტროლერი და რომ გახადოს ნამდვილი HARDCORE, როგორ უნდა ააწყოთ წრე პერფ-დაფაზე, დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფების გამოყენების გარეშე.

ეს მართლაც რთული პროექტია, არა იმის გამო, თუ როგორ მუშაობს საათის ლოგიკა, არამედ იმის გამო, თუ როგორ ვაპირებთ ჩვენ შევქმნათ წრე ყველა ამ კომპონენტთან ერთად კომპაქტურ დაფაზე.

ეს პროექტი შთაგონებული იყო ამ სასწავლო (ავტორი: hp07) ჯერ კიდევ 2018 წელს, რომლის წარმოება წარმოუდგენლად ძნელი იქნებოდა პერფოფორდში, კავშირების რაოდენობისა და გამოყენებული კომპონენტების გამო. ამრიგად, მე ცოტათი ვთხრი ინტერნეტით, რომ შემემცირებინა სირთულე, მაგრამ მაინც გავხდი საკმაოდ ძირითადი და რთული პერფ-დაფაზე აშენება.

სხვა ცნობები: სკოპიონცი, დანიკი

მარაგები

ეს არის პროდუქტების ჩამონათვალი, რომელიც დაგეხმარებათ ამ პროექტის მარტივად შესრულებაში

(შვილობილი ბმული)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 სეგმენტიანი ჩვენება:
• პოტენომეტრი:
• რეზისტორების ნაკრები:
• დიოდი:
• კონდენსატორების ნაკრები:
• დააჭირეთ ღილაკს:
• პერფოფორდი:
• აკრილის ფურცელი:
• დენის ადაპტერი:
• სკამის კვების წყარო:
• ოსცილოსკოპის ნაკრები:
• ციფრული საათის ნაკრები:

ნაბიჯი 1: დროის კონცეფცია [მაგრამ NOOBS- ისთვის]

პირველ რიგში, ჩვენ უნდა გვესმოდეს პასუხი რამდენიმე კითხვაზე, სანამ შევძლებთ ამ ციფრული საათის მშენებლობას! როგორ ვადევნებთ თვალყურს დროს და როგორ შეგვიძლია განვსაზღვროთ დრო?

ამ პრობლემის გადაწყვეტა საკმაოდ მარტივია (თუ თქვენ ფიქრობთ, რომ თქვენ ხართ მეამბოხე მოზარდი და უბრალოდ წარმოიდგენთ საუკუნეზე მეტია, რაც ფიზიკოსებს არასოდეს დაუხეხავთ ამისკენ). ის, თუ როგორ მივუდგებით ამ გადაწყვეტას, შეიძლება იყოს კონტრ-ინტუიციური, სადაც ჯერ ვნახავთ, როგორ შეგვიძლია თვალყური ადევნოთ დროს და შემდეგ მოგვიანებით განვსაზღვროთ დრო.

განვიხილოთ საათი, როგორც მრიცხველი, რომელსაც შეუძლია დათვალოს რიცხვები 0-60 -მდე და 0-24 -მდე (ახლა მხოლოდ 24 საათიან საათზე ვიზრუნოთ), როდესაც ეს მნიშვნელობა აღემატება მას გადადით შემდეგ უფრო მაღალ დანიშნულებაზე [წამი -> წუთი -> საათები-> დღეები-> თვეები-> წლები].

მაგრამ ჩვენ აქ მთავარი პუნქტი გვაკლია, როდის უნდა გავზარდოთ ეს საპირისპირო მნიშვნელობა? მოდით შევხედოთ ფიზიკის მარტივ განმარტებას

"მეორე განისაზღვრება ცეზიუმის სიხშირის ფიქსირებული რიცხვითი მნიშვნელობით-ცეზიუმის 133 ატომის მიწისზედა მდგომარეობის ჰიპერფინირებული გადასვლის სიხშირით, რომ იყოს 9 192 631 770, როდესაც გამოითვლება Hz ერთეულში, რაც ტოლია s −1 ".

თუ თქვენ გესმით განმარტება, თქვენ ალბათ უნდა მიიღოთ თეორიული ფიზიკა და დატოვოთ ელექტრონიკა!

ყოველ შემთხვევაში, სიმარტივისთვის, ჩვენ უბრალოდ ვივარაუდოთ, რომ დროა საჭირო ცეზიუმის ატომის ვიბრაციაზე 9 მილიარდჯერ. ახლა, როდესაც თქვენ ამატებთ მრიცხველს ყოველ წამს ან დროა საჭირო ცეზიუმის ატომის ვიბრირებისთვის 9 მილიარდჯერ თქვენ მიიღეთ საათის მსგავსი რამ! ამას, თუ ჩვენ შეგვიძლია უბრალოდ ლოგიკა დავამატოთ ისე, რომ წამი გადადის წუთებზე და წუთები გადადის საათებში, როდესაც ისინი მიაღწევენ 60 -ს (და საათები გადატვირთულია 24 -ზე). ეს მოგვცემს სრულად ფუნქციურ საათს, რომელსაც ჩვენ ველოდებით.

ახლა ვნახოთ, როგორ შეგვიძლია რეალობად ვაქციოთ თეორია სუფთა ელექტრონიკის ზოგიერთი მაგიით!

ნაბიჯი 2: შვიდი სეგმენტის ჩვენება

მოდით, პირველ რიგში გავარკვიოთ რიცხვის (ან დროის) ჩვენების გზა. 7 სეგმენტიანი დისპლეი უნდა იყოს სრულყოფილი ამ აღნაგობისათვის, რადგან ის იძლევა რეტრო სახეს და ის ასევე არის ერთ – ერთი უმარტივესი ჩვენება, რომელიც ბაზარზეა შესაძლებელი, ის იმდენად მარტივია, რომ ის მხოლოდ 7 LED- დან (8 LED- იანი, თუ წერტილი LED, ჩაითვალა) მოთავსებულია ჭკვიანურად, რომ აჩვენოს ალფანუმერული მნიშვნელობები, რომლებიც შეიძლება მოთავსდეს 7-სეგმენტიანი დისპლეის გვერდით უფრო დიდი მნიშვნელობის საჩვენებლად.

ამ 7 სეგმენტის ჩვენების 2 სახეობა არსებობს.

საერთო კატალოგი: led- ის ყველა ტერმინალი უკავშირდება საერთო წერტილს, შემდეგ კი ეს საერთო წერტილი მიწასთან არის დაკავშირებული (GND). ახლა, სეგმენტის რომელიმე ნაწილის ჩასართავად a +ve ძაბვა გამოიყენება ამ სეგმენტის შესაბამის +ve პინზე.

CATHODE ANODE: led– ის ყველა +ve ტერმინალი დაკავშირებულია საერთო წერტილთან, შემდეგ კი ეს საერთო წერტილი დაკავშირებულია VCC– სთან. ახლა, სეგმენტის რომელიმე ნაწილის ჩასართავად a -ve ძაბვა გამოიყენება ამ სეგმენტის შესაბამის -ve პინზე.

ჩვენი განაცხადისათვის ჩვენ ვიყენებთ 7-სეგმენტიანი ეკრანის საერთო კათოდურ ვერსიას, რადგან ციფრული IC, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ გამოვა მაღალი სიგნალი (+ve სიგნალი).

ამ ეკრანის თითოეული სეგმენტი დასახელებულია A– დან G– მდე საათის ისრის მიმართულებით და ეკრანზე წერტილი (ან წერტილი) აღინიშნება როგორც „p“, დაიმახსოვრეთ სეგმენტები მათი შესაბამისი ანბანებით, რაც მოსახერხებელი იქნება ციფრულთან დაკავშირებისას IC– ს.

ნაბიჯი 3: შვიდი სეგმენტის ჩვენების განთავსება

ეს ნაბიჯი იქნება ცოტა სახიფათო, რადგან პერფ-დაფის ზუსტი ზომის პოვნა საკმაოდ რთულია და თქვენ შეიძლება ვერ იპოვნოთ. თუ ეს ასეა, შეგიძლიათ დააკავშიროთ 2 პერფ-დაფა უფრო დიდი.

7 სეგმენტიანი ეკრანის განთავსება საკმაოდ მარტივია, უბრალოდ მოათავსეთ ეკრანი თანაბრად მარჯვენა ინტერვალით, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ განასხვავოთ წამი, წუთი და საათი (მიმართეთ სურათს led– ის განთავსებისთვის).

თუ თქვენ უკვე შეამჩნიეთ, რომ მე ვიყენებ რამოდენიმე 100 ოჰმ რეზისტორს ეკრანის თითოეულ პინზე, ეს არის მთლიანად ესთეტიკისთვის და არ არის აუცილებელი ამდენი რეზისტორის გამოყენება. თუ შეგიძლიათ განათავსოთ 470 ოჰმ რეზისტორი 7 სეგმენტიანი ეკრანის საერთო პინსა და მიწას შორის, რომელიც საკმარისად კარგი უნდა იყოს. (ეს რეზისტორები გამოიყენება იმ დენის შეზღუდვისათვის, რომელიც გადის LED- ში)

ვინაიდან ამ წრეს ბევრი რამ აქვს გასაყიდი და დარწმუნებული უნდა იყოს, რომ არ დაიკარგოს რასაც ვაკეთებ, მე 7 სეგმენტიანი ეკრანის დამჭერები ანბანური თანმიმდევრობით მივაწებე რეზისტორებს და მიწას წრედის ზედა ნაწილს. როგორც ჩანს უსარგებლო და რთული, მაგრამ მერწმუნეთ ეს გაგიადვილებს თქვენს საქმეს.

ამ მიკროსქემის შექმნისას მე ვიპოვე მაგარი ხრიკი 7 სეგმენტის დისპლეის შესახებ, ნებისმიერ დროს შეცდომით, თუ თქვენ დააბრუნეთ 7 სეგმენტის ეკრანი თავდაყირა, თქვენ არ გჭირდებათ ეკრანის მთლიანად ჩამოსხმა და ხელახლა გამყიდველი. ყველა პინი იგივე დარჩება, გარდა pin G და pin P, უბრალოდ მარტივი ჯუმბერის მავთულის დამატებით შეგიძლიათ პრობლემის მოგვარება. (შეამოწმეთ ბოლო 2 სურათი, სადაც მე გამოვიყენე მწვანე ჯუმბერის მავთული ამ პრობლემის საჩვენებლად).

ნაბიჯი 4: მრიცხველი

"დატვირთვა =" ზარმაცი"

რაც შეეხება ციფრულ სქემებს, მხოლოდ 2 მდგომარეობაა მაღალი ან დაბალი (ორობითი: 0 ან 1). ეს ჩვენ შეგვიძლია შევაჯამოთ გადამრთველთან, როდესაც გადამრთველი ჩართულია შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეს არის ლოგიკა HIGH და როდესაც გადამრთველი გამორთულია შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეს არის ლოგიკა დაბალი. თუ შეგიძლიათ ჩართოთ და გამორთოთ ჩამრთველი თანმიმდევრული დროით ჩართვასა და გამორთვას შორის, შეგიძლიათ შექმნათ კვადრატული ტალღის სიგნალი.

ახლა, როგორც მაღალი, ისე დაბალი სიგნალების შესაქმნელად საჭირო დროს ეწოდება დროის პერიოდი. თუ შეგიძლიათ ჩართოთ გადამრთველი 0.5 წმ -ით და გამორთოთ ჩამრთველი 0.5 წმ, მაშინ ამ სიგნალის დროის პერიოდი იქნება 1 წამი. ანალოგიურად, რამდენჯერ არის გადამრთველი ჩართული და გამორთული წამში ეწოდება სიხშირე.

[მაგალითი: 4Hz -> 4 -ჯერ ჩართული და 4 -ჯერ გამორთული]

ეს შეიძლება თავიდან არ გამოვიყენოთ, მაგრამ სიგნალის დრო ძალიან აუცილებელია ციფრული სქემების ყველაფრის სინქრონიზაციისათვის, ეს არის მიზეზი იმისა, რომ საათის სიგნალებთან დაკავშირებულ ციფრულ სქემებს ასევე უწოდებენ სინქრონულ სქემებს.

თუ ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ 1 ჰც კვადრატული ტალღა, ჩვენ შეგვიძლია გავზარდოთ ჩვენი მრიცხველი ყოველ წამში ციფრული საათის წამების მსგავსად. კონცეფცია აქ ჯერ კიდევ საკმაოდ ბუნდოვანია, რადგან ჩვენ გვჭირდება დრო, რომელიც საჭიროა ცეზიუმის ატომის ვიბრირებისთვის 9 მილიარდჯერ (როგორც ვნახეთ ნაბიჯი 1), რადგან ეს არის ის, რაც მოგვცემს ერთ წამს. ამგვარი სიზუსტე ჩვენი წრედის გამოყენებით თითქმის შეუძლებელი იქნება, მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია უკეთესი გავაკეთოთ, თუ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ოსცილოსკოპი (სადაც დრო წინასწარ არის დაკალიბრებული) ერთი წამის მიახლოებისთვის.

ნაბიჯი 7: საათის სქემის არჩევა

საათის პულსის გენერატორის შესაქმნელად მრავალი გზა არსებობს. მაგრამ აქ არის რამდენიმე მიზეზი, რის გამოც მე გამოვიყენე 555 ტაიმერის IC და რამდენიმე მიზეზი, რის გამოც თქვენ არ უნდა გამოიყენოთ.

უპირატესობა

• წრე ძალიან მარტივია (დამწყებთათვის მეგობრული)
• მოითხოვს ძალიან მცირე ნაკვალევს
• ადვილია საათის სიხშირის რეგულირება
• შეიძლება ჰქონდეს ძაბვის ფართო სპექტრი (არ არის საჭირო ჩვენი ციფრული საათის ჩართვისთვის)

მინუსი

• საათის დრო არ არის ზუსტი
• საათის სიგნალს შეუძლია სერიოზულად იმოქმედოს ტემპერატურაზე/ ტენიანობაზე
• საათის დრო განპირობებულია რეზისტორებითა და კონდენსატორებით

სიხშირის გენერატორის ან საათის პულსის გენერატორის ალტერნატივები: ბროლის ოსცილატორი, გამყოფი სიხშირე

ნაბიჯი 8: საათის სქემის განთავსება

მოათავსეთ საათის წრე ზუსტად ქვემოთ ციფრული საათის წამის ნაწილის ქვემოთ, ეს გაადვილებს კავშირს IC 4026 და IC 555 შორის.

ამ ეტაპზე, სრულიად უსარგებლო იყო თითოეული წრის შემდეგ სურათების გადაღება, რადგან სქემები ძალიან რთულდება მრავალი მავთულის გადაადგილებით სხვადასხვა მიმართულებით. ასე რომ, უბრალოდ ააწყვეთ საათის წრე ცალკე, წრის დანარჩენ ნაწილზე ფიქრის გარეშე და ამის დასრულების შემდეგ, უბრალოდ დაუკავშირეთ 555 ტაიმერის IC- ის გამომავალი (პინი 3) IC 4026 საათის პინს.

ნაბიჯი 9: ლოგიკის გადართვა/გაზრდა

მეორე ადგილი რემიქსის კონკურსში