Digitale klok, maar sonder 'n mikrobeheerder [Hardcore Electronics]: 13 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Dit is redelik maklik om stroombane met 'n mikrobeheerder te bou, maar ons vergeet die talle werk wat 'n mikrobeheerder moes ondergaan om 'n eenvoudige taak te voltooi (selfs om 'n LED te knip). Dus, hoe moeilik sou dit wees om 'n digitale horlosie heeltemal van nuuts af te maak? Geen kodering en geen mikrobeheerder nie, en om dit werklik te maak HARDCORE, hoe sou jy die kring in 'n perf-board bou sonder om gedrukte stroombane te gebruik.

Dit is regtig 'n uitdagende projek om te doen, nie as gevolg van hoe die kloklogika werk nie, maar omdat ons die kring met al hierdie komponente saam in 'n kompakte bord wil bou.

Hierdie projek is geïnspireer deur hierdie instruksionele (outeur: hp07) in 2018, wat kranksinnig moeilik sou wees om in 'n perf-board in te bou vanweë die aantal verbindings en die gebruikte komponente. Ek het dus 'n bietjie aanlyn gegrawe om die kompleksiteit te verminder, maar dit is nog steeds redelik basies en moeilik om in 'n perf-board in te bou.

Ander verwysings: scopionz, danyk

Voorrade

Dit is die lys produkte wat u maklik kan help om hierdie projek te doen

(Geaffilieerde skakel)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segment vertoning:
• Potensiometer:
• Weerstandskit:
• Diode:
• Kondensatorset:
• Drukknoppie:
• Perfboard:
• Akrielblad:
• Kragadapter:
• Bankvoeding:
• ossilloskoopstel:
• Kit vir digitale klok:

Stap 1: Konsep van tyd [maar vir NOOBS]

Eerstens moet ons die antwoord op 'n paar vrae verstaan voordat ons die digitale klok kan bou! hoe gaan ons die tyd byhou en hoe kan ons die tyd self definieer?

Die oplossing vir hierdie probleem is redelik eenvoudig (as u aan uself dink as 'n rebelse tiener en net voorgee dat u fisici nooit meer as 'n eeu lank daaroor gekrap het nie). Die manier waarop ons hierdie oplossing gaan benader, kan teen-intuïtief wees, waar ons eers sal sien hoe ons die tyd kan byhou en later die tyd kan definieer.

Beskou die horlosie as 'n teller wat getalle tot 0-60 en 0-24 kan tel (laat ons ons nou net bekommer oor die 24 -uursklok) wanneer hierdie waarde dit oorskry, gaan dit oor na die volgende hoër benaming [Sekondes -> minute -> Ure-> dae-> maande-> jare].

Maar ons mis hier 'n belangrike punt: wanneer moet ons hierdie teenwaarde verhoog? Kom ons kyk na die eenvoudige fisika -definisie

"Die tweede word gedefinieer deur die vaste numeriese waarde van die sesiumfrekwensie ∆ν, die ongestoorde hiperfynse oorgangsfrekwensie van die grondtoestand van die sesium 133-atoom, te neem tot 9 192 631 770 wanneer dit uitgedruk word in die eenheid Hz, wat gelyk is aan s −1."

As u die definisie verstaan, moet u waarskynlik teoretiese fisika neem en elektronika verlaat!

In elk geval, vir die eenvoud, aanvaar ons net dat dit 'n tyd lank is voordat 'n sesiumatoom 9 biljoen keer vibreer. As u nou die toonbank toeneem, word elke sekonde geneem, of 'n keer dat 'n sesiumatoom 9 biljoen keer vibreer, kry u 'n horlosie! As ons net logika so kon byvoeg dat sekondes na minute oorgedra word en minute na ure wanneer hulle 60 bereik (en ure herstel op 24). Dit gee ons 'n volledig funksionele horlosie wat ons verwag.

Kom ons kyk hoe ons die teorie kan realiseer met 'n magie van suiwer elektronika!

Stap 2: Weergawe van sewe segmente

Kom ons kyk eers na die manier waarop die getal (of tyd) vertoon kan word. Die 7-segment-skerms moet perfek wees vir hierdie konstruksie, want dit gee 'n retro-voorkoms, en dit is ook een van die eenvoudigste skerms wat op die mark beskikbaar is, dit is so eenvoudig dat dit net bestaan uit 7 LED's (8 LED's, as die punt LED, is ingereken) op 'n slim manier geplaas om alfanumeriese waardes aan te toon wat in aangrensende met meerdere 7-segment-skerms geplaas kan word om 'n groter waarde te toon.

Daar is 2 variëteite van hierdie 7 segment -uitstallings.

GEMEENSKAPLIKE KATODUS: Die hele terminale van die LED is aan 'n gemeenskaplike punt gekoppel, en dan word hierdie gemeenskaplike punt aan die grond (GND) gekoppel. Om enige deel van die segment aan te skakel, word 'n +ve -spanning op die ooreenstemmende +ve -pen van die segment toegepas.

CATHODE ANODE: Al die +ve terminale van die LED is gekoppel aan 'n gemeenskaplike punt, en dan word hierdie gemeenskaplike punt aan die VCC gekoppel. Om enige deel van die segment aan te skakel, word 'n -ve -spanning op die ooreenstemmende -ve -pen van die segment toegepas.

Vir ons toepassing gebruik ons die gewone katodeweergawe van die 7-segment-skerm, want die digitale IC wat ons sal gebruik, sal 'n HOOG sein (+ve-sein) lewer.

Elke segment van hierdie skerm word met die kloksgewys van A tot G benoem en die punt (of punt) op die skerm is gemerk as 'p', onthou die segmente met hul ooreenstemmende alfabet, wat handig sal wees as u dit met die digitale koppel IC's.

Stap 3: Plasing van sewe segment vertoon

Hierdie stap sal 'n bietjie moeilik wees, want dit is redelik moeilik om die presiese grootte van die perf-board te vind en u sal dit moontlik nie vind nie. As dit die geval is, kan u 2 perf-board kombineer om 'n groter een te maak.

Dit is redelik eenvoudig om die 7-segmentskerm te plaas; plaas die skerm eweredig met die regte afstand, sodat u die sekondes, minute en ure kan onderskei (verwys na die prent vir die plasing van die LED).

As u opgemerk het dat ek 'n klomp 100ohm -weerstande vir elke pen op die skerm gebruik, is dit heeltemal esteties, en dit is nie nodig om hierdie baie weerstande te gebruik nie. As u 'n weerstand van 470ohm tussen die gewone pen van die 7-segment-skerm en die grond kan plaas, moet dit goed genoeg wees. (Hierdie weerstande word gebruik om die stroom wat deur die LED gaan, te beperk)

Aangesien hierdie stroombaan nog baie moet soldeer en om nie tred te hou met wat ek doen nie, het ek die 7-segment vertoonpenne in 'n alfabetiese volgorde aan die weerstande en die grond aan die bokant van die stroombaan gesoldeer. Dit lyk nutteloos en ingewikkeld, maar vertrou my, dit sal u werk makliker maak.

Tydens die bou van hierdie kring het ek 'n goeie truuk gevind oor die 7 -segmentskerm, maar per ongeluk, as u die 7 -segmentskerm onderstebo omgekeer het, hoef u nie die skerm heeltemal te ontbind en weer op te los nie. Elke pen bly dieselfde, behalwe vir pen G en pen P, deur die byvoeging van 'n eenvoudige jumperdraad kan u die probleem oplos. (Kyk na die laaste 2 beelde waar ek 'n groen springdraad gebruik het om hierdie probleem aan te toon).

Stap 4: Teller

"laai =" lui"

As dit kom by digitale stroombane, is daar slegs 2 toestande HOOG of LAAG (binêre: 0 of 1). Dit kan ons met 'n skakelaar verband hou, as die skakelaar AAN is, kan ons sê dat dit 'n logika HOOG is en as die skakelaar UITgeskakel is, kan ons sê dat dit logies LAAG is. As u die skakelaar kan AAN- en UITSKakel met 'n konsekwente tydsberekening tussen AAN en UIT, kan u 'n vierkantgolfsein gee.

Nou word die tyd wat dit neem om beide en hoë en lae seine saam te skep, tydsperiode genoem. As u die skakelaar vir 0.5sek AAN kan skakel en die skakelaar vir 0.5sek kan UITSKakel, dan is die tydsduur van hierdie sein 1sekonde. Net so word die aantal kere wat die skakelaar AAN en binne 'n sekonde UIT skakel, genoem Frequency.

[Voorbeeld: 4Hz -> 4 keer aan en 4 keer uit]

Dit lyk aanvanklik miskien nie baie nuttig nie, maar die tydsberekening van die sein is baie nodig om alles in digitale stroombane gesinchroniseer te hou; dit is die rede waarom sommige digitale stroombane met klokseine ook sinchroniese stroombane genoem word.

As ons 'n vierkantgolf van 1Hz kan genereer, kan ons ons teller elke sekonde net soos sekondes op die digitale klok verhoog. Die konsep hier is nogal vaag, want ons benodig die tyd wat nodig is voordat 'n sesiumatoom 9 miljard keer vibreer (soos ons in stap 1 gesien het), want dit is wat ons 'n sekonde sal gee. Hierdie soort presisie met behulp van ons stroombaan is byna onmoontlik, maar ons kan beter doen as ons 'n ossilloskoop kan gebruik (waar die tyd vooraf gekalibreer is) om 'n benadering van een sekonde te gee.

Stap 7: Kies 'n horlosiekring

Daar is talle maniere om 'n klokpulsgenerator te bou. Maar hier is 'n paar redes waarom ek die 555 timer IC gebruik het, en 'n paar redes waarom u dit nie moet doen nie.

Voordeel

• Die kring is baie eenvoudig (beginnersvriendelik)
• Vereis 'n baie klein voetspoor
• maklik om die klokfrekwensie aan te pas
• Kan 'n wye reeks spanning hê (nie nodig vir ons digitale klokbaan nie)

Nadeel

• Die tydsberekening van die klok is nie presies nie
• Die kloksein kan ernstig beïnvloed word deur temperatuur/ humiditeit
• Die tydsberekening is te wyte aan weerstande en kapasitors

Alternatiewe vir frekwensiegenerator of klokpulsgenerator: kristal ossillator, verdelingsfrekwensie

Stap 8: Plasing van die klokbaan

Plaas die horlosiekring presies onder die sekondes van die digitale klok, dit sal die verbinding tussen die IC 4026 en IC 555 makliker maak.

Op hierdie stadium was dit heeltemal nutteloos om foto's te neem na elke stroombaan, aangesien die kringe baie ingewikkeld raak met baie drade wat in verskillende rigtings draai. Bou dus die horlosiekring afsonderlik sonder om bekommerd te wees oor die res van die kring, en sodra dit klaar is, koppel u die uitset (pen 3) van 555 timer IC aan die klokpen van IC 4026.

Stap 9: Skakel/toeneem logika

Naaswenner in die Remix -kompetisie