Digitalna ura, vendar brez mikrokrmilnika [Hardcore Electronics]: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Z mikrokrmilnikom je precej enostavno sestaviti vezja, vendar popolnoma pozabimo na tone dela, ki ga je moral opraviti mikrokontroler za dokončanje preproste naloge (tudi za utripanje LED). Torej, kako težko bi bilo narediti digitalno uro popolnoma iz nič? Brez kodiranja in brez mikrokrmilnika, da bi bilo resnično TEŽKO, kako bi bilo zgraditi vezje v perf-plošči brez uporabe tiskanih vezij.

To je res zahteven projekt, ne zaradi načina delovanja logike ure, ampak zaradi tega, kako bomo zgradili vezje z vsemi temi komponentami skupaj v kompaktni plošči.

Ta projekt je bil navdihnjen s tem poučevanjem (avtor: hp07) že leta 2018, ki bi ga bilo zaradi številnih povezav in uporabljenih komponent noro težko zgraditi v perf-plošči. Tako sem malo brskal po spletu, da bi zmanjšal zapletenost, vendar še vedno precej preprosto in težko vgraditi perf-ploščo.

Druge reference: scopionz, danyk

Zaloge

To je seznam izdelkov, ki vam lahko pomagajo pri tem projektu z lahkoto

(Povezava partnerja)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segmentni zaslon:
• Potenciometer:
• Komplet uporov:
• Dioda:
• Komplet kondenzatorjev:
• Potisni gumb:
• Perfboard:
• Akrilna folija:
• Napajalnik:
• Napajanje za klop:
• komplet osciloskopa:
• Komplet digitalnih ur:

1. korak: Koncept časa [vendar za NOOBS]

Najprej moramo razumeti odgovor na nekaj vprašanj, preden se lahko lotimo izdelave te digitalne ure! kako bomo spremljali čas in kako lahko opredelimo sam čas?

Rešitev tega problema je precej preprosta (če se imate za uporniškega najstnika in se samo pretvarjate, da se fiziki nikoli o tem niso praskali po glavi). Način, na katerega bomo pristopili k tej rešitvi, je lahko nasprotno intuitiven, kjer bomo najprej videli, kako lahko sledimo času, nato pa kasneje definirali čas.

Upoštevajte uro kot števec, ki lahko šteje številke do 0-60 in 0-24 (skrbite samo za 24 -urno uro zaenkrat), kadar ta vrednost preseže, samo prenesite na naslednjo višjo oznako [Sekunde -> Minute -> Ure-> Dnevi-> Meseci-> Leta].

Pri tem pa pogrešamo glavno točko. Kdaj bi morali povečati to vrednost števca? Poglejmo preprosto definicijo fizike

"Drugi je določen tako, da je fiksna numerična vrednost cezijeve frekvence ∆ν, nemirne frekvence prefinjenega prehoda v osnovnem stanju atoma cezija 133, 9 192 631 770, izražena v enoti Hz, kar je enako s −1."

Če ste razumeli definicijo, bi morali vzeti teoretično fiziko in zapustiti elektroniko!

Kakorkoli že, zaradi preprostosti bomo le domnevali, da je čas, potreben, da atom cezija zavibrira 9 milijard krat. Ko povečate števec vsako sekundo ali čas, da cezijev atom vibrira 9 milijard krat, ste dobili nekaj podobnega! Če bi temu lahko dodali logiko tako, da se sekunde prenesejo na minute, minute pa na ure, ko dosežejo 60 (ure pa se ponastavijo na 24). Tako bomo dobili popolnoma funkcionalno uro, ki jo pričakujemo.

Zdaj pa poglejmo, kako lahko z nekaj čarovnije čiste elektronike uresničimo teorijo!

2. korak: Prikaz sedmih segmentov

Najprej ugotovimo način prikaza številke (ali časa). 7-segmentni zasloni bi morali biti kot nalašč za to konstrukcijo, saj daje retro videz in je tudi eden najpreprostejših zaslonov, ki so na voljo na trgu, tako preprost je, da je narejen le iz 7 LED (8 LED, če je bistvo LED, je bil vštet) postavljen na pameten način, da prikaže alfanumerične vrednosti, ki jih je mogoče postaviti poleg več 7-segmentnih zaslonov za prikaz večje vrednosti.

Obstajata 2 različici teh 7 -segmentnih zaslonov.

SKUPNA KATODA: Vsi priključki -ve LED so povezani s skupno točko, nato pa je ta skupna točka povezana z maso (GND). Zdaj, če želite vklopiti kateri koli del segmenta, se na ustrezen +ve pin tega segmenta uporabi napetost +ve.

KATODSKA ANODA: Vsi priključki +ve LED so povezani s skupno točko, nato pa je ta skupna točka povezana z VCC. Zdaj, če želite vklopiti kateri koli del segmenta, se na ustrezen -ve pin tega segmenta uporabi napetost -ve.

Za našo aplikacijo bomo uporabljali skupno katodno različico 7-segmentnega zaslona, ker bo digitalni IC, ki ga bomo uporabljali, oddajal signal HIGH (+ve signal).

Vsak segment tega zaslona je poimenovan od A do G v smeri urinega kazalca, pika (ali točka) na zaslonu pa je označena kot 'p', zapomnite si segmente z ustreznimi abecedami, ki bodo pri roki pri priključitvi na digitalno IC -ji.

3. korak: Postavitev sedemsegmentnega zaslona

Ta korak bo nekoliko težaven, ker je natančno določiti velikost plošče perf precej težko in je morda ne boste našli. V tem primeru lahko združite 2 perf-board, da naredite večjo.

Namestitev 7-segmentnega zaslona je precej preprosta, samo postavite zaslon enakomerno z desnim razmikom, tako da lahko ločite sekunde, minute in ure (glejte sliko za postavitev LED).

Če ste do zdaj opazili, da za vsak pin zaslona uporabljam nekaj 100ohmskih uporov, je to povsem zaradi estetike in ni treba uporabljati teh številnih uporov. Če lahko upor 470 ohmov postavite med skupni zatič 7-segmentnega zaslona in ozemljitev, bi to moralo biti dovolj dobro. (Ti upori se uporabljajo za omejevanje toka, ki bo šel skozi LED)

Ker ima to vezje veliko spajkanja in zato, da ne izgubim sledi, kaj počnem, sem 7-segmentne zatiče zaslona po abecednem vrstnem redu spajkal na upore in ozemljitev na vrh vezja. Zdi se neuporabno in zapleteno, vendar verjemite, da vam bo to olajšalo delo.

Med gradnjo tega vezja sem našel kul trik glede 7 -segmentnega zaslona. Kadarkoli ste pomotoma obrnili 7 -segmentni zaslon, vam ni treba popolnoma razpakirati zaslona in ga ponovno spajkati. Vsak zatič bo ostal enak, razen zatiča G in zatiča P, samo z dodajanjem preproste mostične žice lahko odpravite težavo. (Preverite zadnji 2 sliki, kjer sem za prikaz te težave uporabil zeleno mostično žico).

4. korak: Števec

"loading =" leni"

Ko govorimo o digitalnih vezjih, obstajata samo 2 stanja VISOKO ali NIZKO (binarno: 0 ali 1). To lahko povežemo s stikalom, ko je stikalo VKLOPLJENO, lahko rečemo, da je logika VISOKA in ko je stikalo IZKLOPLJENO, lahko rečemo, da je logika NIZKA. Če lahko vklopite in izklopite stikalo z doslednim časovnim razporedom med VKLOP in IZKLOP, lahko ustvarite signal kvadratnega vala.

Zdaj se čas, potreben za ustvarjanje obeh in visokih in nizkih signalov skupaj, imenuje Časovno obdobje. Če lahko vklopite stikalo za 0,5 sekunde in ga izklopite za 0,5 sekunde, bo časovno obdobje tega signala 1 sekunda. Podobno se številokrat, ko se stikalo vklopi in izklopi v sekundi, imenuje frekvenca.

[Primer: 4Hz -> 4 -kratni vklop in 4 -krat izklop]

To se sprva morda ne zdi veliko uporabno, vendar je ta čas signala zelo potreben za sinhronizacijo v digitalnih vezjih, zato se nekatera digitalna vezja z urnimi signali imenujejo tudi sinhrona vezja.

Če lahko ustvarimo kvadratni val 1Hz, lahko števec vsako sekundo povečamo tako kot sekunde na digitalni uri. Tu je koncept še vedno precej nejasen, saj potrebujemo čas, da atom cezija zavibrira 9 milijard krat (kot smo videli v 1. koraku), ker nam bo to dalo eno sekundo. Tovrstna natančnost z uporabo našega vezja bo skoraj nemogoča, vendar bi lahko bili boljši, če bi lahko uporabili osciloskop (kjer je čas vnaprej umerjen) za približek ene sekunde.

7. korak: Izbira tokokroga ure

Obstaja veliko načinov za izdelavo generatorja urnih impulzov. Toda tukaj je nekaj razlogov, zakaj sem uporabil časovni interval 555, in nekaj razlogov, zakaj tega ne bi smeli.

Prednost

• Vezje je zelo preprosto (prijazno začetnikom)
• Zahteva zelo majhen odtis
• enostavna nastavitev ure
• Lahko ima širok razpon napetosti (ni potrebno za naše digitalno vezje ure)

Pomanjkljivost

• Ura ure ni natančna
• Na signal ure lahko resno vplivajo temperatura/ vlaga
• Ura ure je posledica uporov in kondenzatorjev

Alternative za frekvenčni generator ali generator takta impulza: Kristalni oscilator, Delitvena frekvenca

8. korak: Namestitev vezja ure

Vezje ure postavite točno pod sekundni del digitalne ure, tako boste olajšali povezavo med IC 4026 in IC 555.

Na tej točki je bilo po vsakem vezju popolnoma neuporabno fotografirati, saj se vezja zelo zapletejo, saj se veliko žic vrti v različnih smereh. Torej, samo sestavite vezje ure ločeno, ne da bi skrbeli za preostanek vezja, in ko to storite, samo priključite izhod (pin 3) 555 časovnika IC na uro pin IC 4026.

9. korak: Preklapljanje/povečevanje logike

Podprvak na tekmovanju v remiksu