Digitaalikello, mutta ilman mikro -ohjainta [Hardcore Electronics]: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Piirien rakentaminen mikrokontrollerilla on melko helppoa, mutta unohdamme täysin tonnin työn, joka mikrokontrollerin oli suoritettava yksinkertaisen tehtävän suorittamiseksi (jopa LED -valon vilkkumiseksi). Joten kuinka vaikeaa olisi tehdä digitaalinen kello kokonaan tyhjästä? Ei koodausta eikä mikrokontrolleria ja jotta se olisi todellinen HARDCORE, kuinka rakentaa piiri piirilevyyn ilman painettuja piirilevyjä.

Tämä on todella haastava projekti, ei siksi, miten kellalogiikka toimii, vaan siksi, että aiomme rakentaa piirin kaikkien näiden komponenttien kanssa kompaktiksi peruskortiksi.

Tämä projekti sai inspiraationsa tästä ohjeesta (kirjoittaja: hp07) jo vuonna 2018, mikä olisi hullun vaikeaa rakentaa perf-boardiin liitäntöjen määrän ja käytettyjen komponenttien vuoksi. Joten tein hiukan kaivaa verkosta monimutkaisuuden vähentämiseksi, mutta teen siitä silti melko yksinkertaisen ja vaikean rakentaa perf-boardiin.

Muut viitteet: scopionz, danyk

Tarvikkeet

Nämä ovat luettelo tuotteista, joiden avulla voit tehdä tämän projektin helposti

(Kumppanilinkki)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segmenttinen näyttö:
• Potentiometri:
• Vastuspaketti:
• Diodi:
• Kondensaattorisarja:
• Painike:
• Perfboard:
• Akryylilevy:
• Verkkolaite:
• Penkki -virtalähde:
• oskilloskooppisarja:
• Digitaalinen kellosarja:

Vaihe 1: Ajan käsite [mutta NOOBS]

Ensinnäkin meidän on ymmärrettävä vastaus muutamaan kysymykseen, ennen kuin voimme siirtyä tämän digitaalisen kellon rakentamiseen! miten aiomme seurata aikaa ja miten voimme määritellä ajan itse?

Ratkaisu tähän ongelmaan on melko yksinkertainen (Jos luulet itsesi kapinalliseksi teini -ikäiseksi ja teeskentelet vain, että yli vuosisata fyysikot eivät koskaan raapineet sitä päähänsä). Tapa, jolla aiomme lähestyä tätä ratkaisua, saattaa olla vasta-intuitiivinen, jossa ensin nähdään, miten voimme seurata aikaa ja sitten myöhemmin määritellä aika.

Pidä kelloa laskurina, joka voi laskea jopa 0-60 ja 0-24 (olkaamme vain huolissamme vain 24 tunnin kellosta) aina, kun tämä arvo ylittää sen, siirry seuraavaan korkeampaan nimitykseen [sekuntia -> minuuttia -> Tunnit-> päivät-> kuukaudet-> vuodet].

Mutta tässä puuttuu tärkeä kohta, milloin meidän pitäisi lisätä tätä laskuria? Katsotaanpa yksinkertaista fysiikan määritelmää

"Toinen määritellään ottamalla cesiumtaajuuden ∆ν kiinteä numeerinen arvo, cesium 133 -atomin häiriöttömän perustilan hyperhieno siirtymätaajuus, 9 192 631770, ilmaistuna yksikössä Hz, joka on yhtä suuri kuin s −1."

Jos ymmärsit määritelmän, sinun pitäisi todennäköisesti ottaa teoreettinen fysiikka ja lopettaa elektroniikka!

Joka tapauksessa yksinkertaisuuden vuoksi oletamme vain, että cesiumatomin värähteleminen kestää 9 miljardia kertaa. Nyt kun lisäät laskuria joka sekunti tai cesiumatomin värähteleminen kestää 9 miljardia kertaa, saat itsellesi kellon! Tähän, jos voisimme vain lisätä logiikkaa siten, että sekunnit siirtyvät minuutteihin ja minuutit siirtyvät tunteihin, kun ne saavuttavat 60 (ja tunnit nollataan 24). Tämä antaa meille täysin toimivan kellon, jota odotamme.

Katsotaan nyt, kuinka voimme saada teorian todellisuuteen puhtaan elektroniikan taikuudella!

Vaihe 2: Seitsemän segmentin näyttö

Selvitetään ensin tapa näyttää numero (tai aika). 7-segmenttisten näyttöjen pitäisi olla täydellisiä tähän rakenteeseen, koska ne antavat retro-ilmeen, ja se on myös yksi markkinoiden yksinkertaisimmista näytöistä. Se on niin yksinkertainen, että se koostuu vain 7 LEDistä (8 LEDiä, LED, laskettu sisään) sijoitettu näppärästi näyttämään aakkosnumeerisia arvoja, jotka voidaan sijoittaa vierekkäin useiden 7-segmenttisten näyttöjen kanssa suuremman arvon näyttämiseksi.

Näistä 7 segmentin näytöistä on 2 lajiketta.

YHTEINEN KATODI: Kaikki ledin -ve -liittimet on kytketty yhteiseen pisteeseen ja sitten tämä yhteinen piste on kytketty maahan (GND). Nyt minkä tahansa segmentin osan kytkemiseksi päälle +ve -jännite kohdistetaan kyseisen segmentin vastaavaan +ve -nastaan.

CATHODE ANODE: Kaikki ledin +ve -liittimet on kytketty yhteiseen pisteeseen ja sitten tämä yhteinen piste on kytketty VCC: hen. Nyt minkä tahansa segmentin osan kytkemiseksi päälle -ve -jännite kohdistetaan kyseisen segmentin vastaavaan -ve -nastaan.

Sovelluksessamme käytämme 7-segmentin näytön yhteistä katodiversiota, koska käyttämämme digitaalinen IC lähettää HIGH-signaalin (+ve-signaali).

Tämän näytön jokainen segmentti on nimetty A: sta G: hen myötäpäivään ja näytön piste (tai piste) on merkitty p: ksi, muista segmentit ja vastaavat aakkoset, jotka ovat käteviä yhdistettäessä se digitaaliseen IC: t.

Vaihe 3: Seitsemän segmentin näytön sijoittaminen

Tämä vaihe tulee olemaan hieman hankala, koska perf-boardin tarkan koon löytäminen on melko vaikeaa ja et ehkä löydä sitä. Jos näin on, voit yhdistää kaksi perforoitua levyä suuremmaksi.

7-segmenttisen näytön sijoittaminen on melko yksinkertaista, aseta näyttö tasaisesti ja oikealla etäisyydellä, jotta voit erottaa toisistaan sekunnit, minuutit ja tunnit (katso kuvasta ledin sijoitus).

Jos huomasit jo, että käytän nippua 100 ohmin vastuksia kullekin näytön tapille, tämä on täysin estetiikkaa, eikä näiden monien vastusten käyttö ole välttämätöntä. Jos voit sijoittaa 470 ohmin vastuksen 7-segmentin näytön yhteisen nastan ja maan väliin, sen pitäisi olla riittävän hyvä. (Näitä vastuksia käytetään rajoittamaan LEDin läpi kulkevaa virtaa)

Koska tällä piirillä on paljon juotettavaa ja varmistaakseni, ettet menetä jälkeeni tekemääni, juotin 7-segmenttiset näyttötapit aakkosjärjestyksessä vastuksiin ja maahan piirin yläosaan. Se vaikuttaa hyödyttömältä ja monimutkaiselta, mutta usko minua, tämä helpottaa työtäsi.

Tätä piiriä rakentaessani löysin viileän tempun 7 -segmentin näytöstä, milloin tahansa vahingossa, jos olet kääntänyt 7 -segmentin näytön ylösalaisin, sinun ei tarvitse aurata näyttöä kokonaan ja resoluutiolla. Jokainen tappi pysyy samana lukuun ottamatta tappia G ja tappia P, vain lisäämällä yksinkertainen hyppyjohdin voit korjata ongelman. (Tarkista 2 viimeistä kuvaa, joissa olen käyttänyt vihreää hyppyjohtoa tämän ongelman osoittamiseen).

Vaihe 4: Laskuri

"lastaus =" laiska"

Digitaalipiireissä on vain kaksi tilaa HIGH tai LOW (binääri: 0 tai 1). Tähän voimme liittyä kytkimen kanssa, kun kytkin on PÄÄLLÄ, voimme sanoa, että se on loogista HIGH ja kun kytkin on OFF -asennossa, voimme sanoa, että se on LOW. Jos pystyt kytkemään PÄÄLLE ja POIS PÄÄLTÄ -kytkimen ajoittain päälle ja pois päältä, voit tuottaa neliöaaltosignaalin.

Nyt aikaa, joka kuluu sekä korkean että matalan signaalin luomiseen yhdessä, kutsutaan aikaperiodiksi. Jos voit kytkeä kytkimen PÄÄLLE 0,5 sekunnin ajaksi ja sammuttaa kytkimen 0,5 sekunnin ajaksi, tämän signaalin aikajakso on 1 sekunti. Samoin sitä, kuinka monta kertaa kytkin käynnistyy ja sammuu sekunnissa, kutsutaan taajuudeksi.

[Esimerkki: 4 Hz -> 4 kertaa päälle ja 4 kertaa pois päältä]

Tämä saattaa tuntua aluksi vähän hyödylliseltä, mutta tämä signaalin ajoitus on erittäin välttämätön kaiken synkronoimiseksi digitaalisissa piireissä, siksi joitakin digitaalisia piirejä, joissa on kellosignaaleja, kutsutaan myös synkronisiksi piireiksi.

Jos voimme tuottaa 1 Hz: n neliöaallon, voimme lisätä laskuria joka sekunti aivan kuten digitaalisen kellon sekunnit. Käsite on edelleen melko epämääräinen, koska tarvitsemme aikaa cesiumatomin värähtelemiseksi 9 miljardia kertaa (kuten näimme vaiheessa 1), koska se antaa meille yhden sekunnin. Tällainen tarkkuus piirillämme on lähes mahdotonta, mutta voimme tehdä paremmin, jos voimme käyttää oskilloskooppia (jossa aika on esikalibroitu) antamaan likimääräisen sekunnin.

Vaihe 7: Kellopiirin valinta

Kellopulssigeneraattorin rakentamiseen on useita tapoja. Mutta tässä on muutama syy, miksi käytin 555 -ajastin -IC: tä, ja muutama syy, miksi sinun ei pitäisi.

Etu

• Piiri on hyvin yksinkertainen (aloittelijaystävällinen)
• Vaatii hyvin pienen jalanjäljen
• helppo säätää kellotaajuutta
• Voi olla laaja jännitealue (ei välttämätön digitaalikellopiirille)

Haitta

• Kellonaika ei ole tarkka
• Lämpötila/ kosteus voi vaikuttaa vakavasti kellosignaaliin
• Kellonaika johtuu vastuksista ja kondensaattoreista

Vaihtoehdot taajuusgeneraattorille tai kellopulssigeneraattorille: Kideoskillaattori, Taajuuden jakaminen

Vaihe 8: Kellopiirin sijoittaminen

Aseta kellopiiri täsmälleen digitaalisen kellon sekuntiosan alle, mikä helpottaa yhdistämistä IC 4026: n ja IC 555: n välillä.

Tässä vaiheessa oli täysin hyödytöntä ottaa kuvia jokaisen piirin jälkeen, koska piirit muuttuvat hyvin monimutkaisiksi, kun paljon johtoja kiertää eri suuntiin. Joten rakenna vain kellopiiri erikseen huolehtimatta muusta piiristä, ja kun se on tehty, kytke vain 555 ajastimen IC: n lähtö (nasta 3) IC 4026: n kellotapaan.

Vaihe 9: Logiikan vaihtaminen/lisääminen

Toinen sija Remix -kilpailussa