Digitaalkell, kuid ilma mikrokontrollerita [Hardcore Electronics]: 13 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Mikrokontrolleriga vooluahelate loomine on üsna lihtne, kuid me unustame täiesti ära hulga töö, mille mikrokontroller pidi lihtsa ülesande täitmiseks (isegi LED -i vilkumiseks) läbima. Niisiis, kui raske oleks digitaalset kella täiesti nullist teha? Ei kodeeringut ega mikrokontrollerit ning et see oleks tõeline, on HARDCORE kuidas ehitada vooluahel perfoplaadile ilma trükkplaate kasutamata.

See on tõesti keeruline projekt, mida ei saa teha mitte sellepärast, kuidas kella loogika töötab, vaid sellepärast, kuidas me kavatseme ehitada vooluahela koos kõigi nende komponentidega kompaktseks plaadiks.

See projekt sai inspiratsiooni sellest juhendatavast (autor: hp07) juba 2018. aastal, mida oleks väga raske ühendada parfüüriplaati ühenduste arvu ja kasutatud komponentide tõttu. Niisiis, ma kaevasin natuke veebis, et vähendada keerukust, kuid muudan selle siiski üsna elementaarseks ja keerukaks ehitada.

Muud viited: scopionz, danyk

Tarvikud

Siin on nimekiri toodetest, mis aitavad teil seda projekti hõlpsalt teha

(Sidusreklaamija link)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segmendiline ekraan:
• Potentsiomeeter:
• Takistite komplekt:
• Diood:
• Kondensaatorite komplekt:
• Vajutage nuppu:
• Perfboard:
• Akrüülleht:
• Toiteadapter:
• Pingi toiteallikas:
• ostsilloskoobi komplekt:
• Digitaalkella komplekt:

1. samm: aja mõiste [kuid NOOBS]

Esiteks peame mõistma vastust mõnele küsimusele, enne kui saame alustada selle digitaalse kella ehitamisega! kuidas me kavatseme aega jälgida ja kuidas määratleda aega ennast?

Selle probleemi lahendus on üsna lihtne (kui arvate end mässumeelseks teismeliseks ja teesklete, et üle sajandi pole füüsikud selle peale kriimustanud). Sellele lahendusele lähenemise viis võib olla intuitiivne, kus kõigepealt näeme, kuidas me saame aega jälgida ja seejärel aega määratleda.

Mõelge kellale loendurina, mis suudab lugeda numbreid kuni 0–60 ja 0–24 (muretseme praegu ainult 24 -tunnise kella pärast), kui see väärtus ületab selle, kandke see üle järgmisele kõrgemale tähisele [sekundid -> minutid -> Tundi-> päevi-> kuid-> aastaid].

Kuid meil on siin puudu oluline punkt, millal peaksime seda loenduri väärtust suurendama? Vaatame lihtsat füüsika määratlust

"Teine määratletakse, kui võtta tseesiumsageduse ∆ν fikseeritud arvväärtus, tseesium 133 aatomi häireteta põhiseisundi üleminekusagedus, mis on 9 192 631 770, väljendatuna ühikuna Hz, mis on võrdne s -1."

Kui mõistate määratlust, peaksite tõenäoliselt võtma teoreetilise füüsika ja loobuma elektroonikast!

Igatahes lihtsuse huvides eeldame lihtsalt, et tseesiumiaatomi vibreerimiseks kulub aega 9 miljardit korda. Nüüd, kui suurendate loendurit iga sekundi tagant või kui tseesiumiaatom vibreerib 9 miljardit korda, saate endale kella-laadse asja! Sellele lisaks, kui me saaksime lihtsalt lisada loogika selliselt, et sekundid kanduvad minutitesse ja minutid lähevad tundidesse, kui nad jõuavad 60 -ni (ja tunnid lähtestatakse 24 -l). See annab meile täielikult toimiva kella, mida me ootame.

Vaatame nüüd, kuidas saame teooria reaalseks tuua, kasutades puhast elektroonika võlu!

2. samm: seitsme segmendi kuvamine

Mõelgem kõigepealt välja, kuidas numbrit (või aega) kuvada. Seitsme segmendi kuvarid peaksid selle konstruktsiooni jaoks ideaalsed olema, sest see annab retro-välimuse ja on ka üks lihtsamaid kuvasid, mis turul saadaval on, see on nii lihtne, et see koosneb lihtsalt 7 LED-ist (8 LED-i, kui LED, loendati) paigutatud nutikalt, et kuvada tähtnumbrilised väärtused, mida saab paigutada mitme 7-segmendilise kuvari kõrvale, et näidata suuremat väärtust.

Nendest 7 segmendi kuvaritest on 2 sorti.

ÜHINE KATALOOD: Kõik LED -klemmid -ve on ühendatud ühise punktiga ja seejärel ühendatakse see ühine punkt maaga (GND). Nüüd, segmendi mis tahes osa sisselülitamiseks rakendatakse selle segmendi vastavale +ve pingele +ve pinge.

CATHODE ANODE: Kõik ledi +ve terminal on ühendatud ühise punktiga ja seejärel on see ühine punkt ühendatud VCC -ga. Nüüd, segmendi mis tahes osa sisselülitamiseks rakendatakse selle segmendi vastavale -ve tihvtile -ve pinge.

Oma rakenduse jaoks kasutame 7-segmendi ekraani tavalist katoodversiooni, sest kasutatav digitaalne IC väljastab KÕRGE signaali (+ve signaal).

Selle ekraani iga segmendi nimi on päripäeva A -st G -ni ja ekraanil olev punkt (või punkt) on tähistatud kui „p”, pidage meeles segmendid koos vastavate tähestikega, mis on selle digitaalsega ühendamise ajal mugav IC -d.

3. samm: seitsme segmendi kuva paigutamine

See samm saab olema natuke keeruline, kuna perf-plaadi täpse suuruse leidmine on üsna keeruline ja te ei pruugi seda leida. Kui see nii on, võite kombineerida 2 perf-boardi, et saada suurem plaat.

7-segmendilise ekraani paigutamine on üsna lihtne, lihtsalt asetage kuvar ühtlaselt õige vahega, et saaksite eristada sekundeid, minuteid ja tunde (LED-i paigutuse kohta vaadake pilti).

Kui olete nüüd märganud, et kasutan ekraani iga tihvti jaoks hunnikut 100 oomi takistit, on see täiesti esteetiline ja neid paljusid takistite kasutamine pole vajalik. Kui saate paigutada 470 oomi takisti 7-segmendi ekraani ühise tihvti ja maapinna vahele, peaks see olema piisavalt hea. (Neid takisteid kasutatakse LED -i läbiva voolu piiramiseks)

Kuna sellel vooluahelal on palju jootmist ja veendumaks, et ma ei kaota, mida ma teen, siis jootsin 7-segmendilised kuvari tihvtid tähestikulises järjekorras takistite külge ja maapinna vooluahela ülaossa. See tundub kasutu ja keeruline, kuid uskuge mind, see muudab teie töö palju lihtsamaks.

Selle vooluahela ehitamisel leidsin laheda triki seitsme segmendi ekraani kohta. Kui olete seitsme segmendi ekraani tagurpidi tagurpidi pööranud, ei pea te kuvarit täielikult ja lahutama. Iga tihvt jääb samaks, välja arvatud tihvt G ja tihvt P, lihtsa hüppajajuhtme lisamisega saate probleemi lahendada. (Kontrollige kahte viimast pilti, kus olen selle probleemi demonstreerimiseks kasutanud rohelist hüppaja).

4. samm: loendur

"laadimine =" laisk"

Digitahelate puhul on ainult 2 olekut HIGH või LOW (binaarne: 0 või 1). Seda saame seostada lülitiga, kui lüliti on sisse lülitatud, võime öelda, et see on loogiline KÕRGE ja kui lüliti on välja lülitatud, võime öelda, et see on madal. Kui saate lüliti sisse ja välja lülitada järjepideva ajaga ON ja OFF, saate luua ruutlaine signaali.

Nüüd nimetatakse aega, mis kulub nii kõrgete kui ka madalate signaalide loomiseks, ajaperioodiks. Kui saate lüliti sisse lülitada 0,5 sekundiks ja lülitada lüliti välja 0,5 sekundiks, on selle signaali ajavahemik 1 sekund. Samamoodi nimetatakse sagedust sageduseks, mida lüliti lülitab sisse ja välja.

[Näide: 4 Hz -> 4 korda sisse ja 4 korda välja lülitatud]

Esialgu võib tunduda, et sellest pole palju kasu, kuid see signaali ajastamine on väga vajalik, et hoida kõik sünkroonis digitaalses vooluahelas, see on põhjus, miks mõnda kellasignaaliga digitaalahelat nimetatakse ka sünkroonskeemiks.

Kui suudame genereerida ruutlaine 1 Hz, saame oma loendurit iga sekundi järel samamoodi suurendada nagu digitaalkella sekundeid. Siinne kontseptsioon on endiselt üsna ebamäärane, sest me vajame aega, mis kulub tseesiumiaatomi võnkumiseks 9 miljardit korda (nagu nägime esimeses etapis), sest see annab meile ühe sekundi. Selline täpsus meie vooluringi kasutamisel on peaaegu võimatu, kuid saame paremini hakkama, kui saame ostsilloskoobi (kus aeg on eelnevalt kalibreeritud) abil anda ligikaudse ühe sekundi.

Samm: kellaahela valimine

Kellaimpulsigeneraatori ehitamiseks on mitmeid viise. Kuid siin on mõned põhjused, miks ma kasutasin taimeriga IC 555, ja mõned põhjused, miks te seda ei peaks tegema.

Eelis

• Vooluring on väga lihtne (algajatele sobiv)
• Nõuab väga väikest jalajälge
• kella sagedust on lihtne reguleerida
• Võib olla laias pingevahemikus (pole meie digitaalse kellaahela jaoks vajalik)

Puuduseks

• Kella ajastus pole täpne
• Temperatuur/ niiskus võivad kella signaali tõsiselt mõjutada
• Kella ajastus on tingitud takistitest ja kondensaatoritest

Sagedusgeneraatori või kellaimpulsi generaatori alternatiivid: kristallostsillaator, sageduse jagamine

8. samm: kellaahela paigutamine

Asetage kellaahel täpselt digitaalkella sekundiosa alla, see hõlbustab ühendamist IC 4026 ja IC 555 vahel.

Siinkohal oli pärast iga vooluringi pildistamine täiesti kasutu, kuna vooluahelad muutuvad väga keeruliseks, kuna palju juhtmeid liigub ringi eri suundades. Niisiis, ehitage lihtsalt kellaahel eraldi, muretsemata ülejäänud vooluahela pärast, ja kui see on tehtud, ühendage lihtsalt 555 taimeriga IC väljund (tihvt 3) IC 4026 kellatapiga.

9. samm: loogika vahetamine/suurendamine

Remixide võistluse teine koht