Rəqəmsal Saat Amma Mikrokontrolörsüz [Hardcore Electronics]: 13 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Mikro nəzarətçi ilə sxem qurmaq olduqca asandır, amma sadə bir işi başa çatdırmaq üçün bir mikrokontrolörün keçməli olduğu işləri (hətta bir ledin yanıb -sönməsi üçün belə) tamamilə unuduruq. Beləliklə, sıfırdan rəqəmsal bir saat hazırlamaq nə qədər çətin olardı? Heç bir kodlaşdırma və mikrokontrolör yoxdur və bunu HARDCORE etmək üçün heç bir çap lövhəsi istifadə etmədən dövrəni mükəmməl bir lövhədə necə qurmaq olar.

Bu, saat məntiqinin necə işlədiyinə görə deyil, bütün bu komponentlərdən ibarət bir dövrəni kompakt bir lövhədə necə quracağımıza görə etmək həqiqətən çətin bir layihədir.

Bu layihə, 2018-ci ildə istifadə olunan bağlantıların və komponentlərin sayına görə mükəmməl bir lövhədə qurmaq olduqca çətin olacaq bu təlimatlandırıcıdan (müəllif: hp07) ilhamlandı. Beləliklə, mürəkkəbliyi azaltmaq üçün bir az onlayn qazdım, amma hələ də mükəmməl bir lövhədə qurmağı olduqca sadə və çətinləşdirdim.

Digər istinadlar: scopionz, danyk

Təchizat

Bu layihəni asanlıqla həyata keçirməyinizə kömək edə biləcək məhsulların siyahısı

(Ortaq Bağlantı)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7 seqmentli ekran:
• Potensialiometr:
• Rezistorlar dəsti:
• Diyot:
• Kondansatörler dəsti:
• Düymə:
• Mükəmməl lövhə:
• Akrilik vərəq:
• Güc adapteri:
• Tezgahın enerji təchizatı:
• osiloskop dəsti:
• Rəqəmsal Saat dəsti:

Addım 1: Zaman anlayışı [lakin NOOBS üçün]

Birincisi, bu rəqəmsal saatı qurmağa başlamazdan əvvəl bir neçə sualın cavabını başa düşməliyik! Zamanı necə izləyəcəyik və zamanın özünü necə təyin edə bilərik?

Bu problemin həlli olduqca sadədir (Özünüzü üsyankar bir gənc kimi düşünürsünüzsə və bir əsrdən artıq fiziklərin heç başını cızmadığınızı iddia edirsinizsə). Bu həllə yaxınlaşmağın yolu əks-intuitiv ola bilər, burada əvvəlcə vaxtı necə izləyə biləcəyimizi və sonra vaxtı təyin edəcəyimizi görəcəyik.

Saatı 0-60 və 0-24 -ə qədər saya bilən sayğac kimi düşünün (bu vaxt yalnız 24 saat üçün narahat olaq) bu dəyər onu keçdikdə növbəti yüksək təyinata keçir [Saniyələr -> Dəqiqələr -> Saat-> Günlər-> Aylar> İllər].

Ancaq burada əsas bir nöqtəni əldən veririk, bu sayğac dəyərini nə vaxt artırmalıyıq? Sadə fizika tərifinə nəzər salaq

"İkincisi, sezyum 133 atomunun yerüstü vəziyyətinin hiperfin keçid tezliyi olan sezium tezliyinin sabit ədədi dəyərinin s-yə bərabər olan Hz vahidi ilə ifadə edildikdə 9 192 631 770 olaraq təyin edilməsi ilə təyin olunur. -1."

Tərifi başa düşdünüzsə, ehtimal ki, nəzəri fizikanı götürməli və elektronikanı tərk etməlisiniz!

Hər halda, sadəlik üçün, sezyum atomunun 9 milyard dəfə titrəməsi üçün lazım olan vaxt olduğunu düşünəcəyik. İndi sayğacı hər saniyədə artırdığınızda və ya bir sezyum atomunun 9 milyard dəfə titrəməsi üçün vaxt ayırdığınız zaman özünüzə bir növ şey əldə edirsiniz! Buna məntiq əlavə edə bilsək, saniyələr dəqiqələrə, dəqiqələr 60 -a çatanda saatlarla davam edər (və saatlar 24 -də sıfırlanır). Bu, gözlədiyimiz tam işlək bir saat verəcək.

İndi nəzər salaq ki, saf elektronikanın bəzi sehrləri ilə nəzəriyyəni necə həyata keçirə bilərik!

Addım 2: Yeddi Segment Ekranı

Əvvəlcə nömrəni (və ya vaxtı) göstərməyin yolunu anlayaq. 7 seqmentli displeylər retro görünüş verdiyindən bu quruluş üçün mükəmməl olmalıdır və eyni zamanda bazarda mövcud olan ən sadə ekrandır, o qədər sadədir ki, 7 LEDdən (8 LED, LED, sayılırdı) daha böyük bir dəyər göstərmək üçün birdən çox 7 seqmentli ekranın yanında yerləşdirilə bilən alfasayısal dəyərləri göstərmək üçün ağıllı bir şəkildə yerləşdirildi.

Bu 7 seqmentli ekranın 2 çeşidi var.

ÜMUMİ CATHODE: Ledin bütün -ve terminalı ortaq bir nöqtəyə, sonra da bu ümumi nöqtə yerə (GND) bağlanır. İndi seqmentin hər hansı bir hissəsini açmaq üçün həmin seqmentin müvafiq +ve pininə a +ve gərginliyi tətbiq olunur.

CATHODE ANODE: Ledin bütün +ve terminalları ümumi bir nöqtəyə, sonra da bu ümumi nöqtə VCC -yə bağlanır. İndi seqmentin hər hansı bir hissəsini açmaq üçün həmin seqmentin müvafiq -ve pininə -ve gərginliyi tətbiq olunur.

Tətbiqimiz üçün 7 seqmentli ekranın ümumi katot versiyasından istifadə edəcəyik, çünki istifadə edəcəyimiz rəqəmsal IC yüksək siqnal (+ve siqnal) çıxaracaq.

Bu ekranın hər bir seqmenti saat yönünde A -dan G -yə qədər adlandırılır və ekrandakı nöqtə (və ya nöqtə) 'p' olaraq işarələnir, seqmentləri müvafiq əlifbalarla yadda saxla, bu rəqəmsal şəbəkəyə qoşularkən əlverişli olacaq. IC -lər.

Addım 3: Yeddi Segment Ekranın Yerləşdirilməsi

Bu addım bir az çətin olacaq, çünki mükəmməl lövhənin dəqiq ölçüsünü tapmaq olduqca çətindir və tapa bilməyəcəksiniz. Əgər belədirsə, daha böyük birini yaratmaq üçün 2 perf-board birləşdirə bilərsiniz.

7 seqmentli ekranı yerləşdirmək olduqca sadədir, saniyələri, dəqiqələri və saatları fərqləndirmək üçün ekranı düzgün aralıqlarla bərabər yerləşdirin (ledin yerləşdirilməsi üçün şəklə baxın).

Ekranın hər bir pimi üçün bir dəstə 100ohm rezistor istifadə etdiyimi fərq etmisinizsə, bu tamamilə estetika üçündür və bu qədər rezistordan istifadə etmək lazım deyil. 7 seqmentli ekranın ümumi pimi ilə kifayət qədər yaxşı olması lazım olan yer arasında 470ohm rezistor yerləşdirə bilsəniz. (Bu rezistorlar LED -dən keçəcək cərəyanı məhdudlaşdırmaq üçün istifadə olunur)

Bu dövrənin lehiməsi çox olduğundan və gördüyüm işlərin izini itirməmək üçün 7 seqmentli ekran sancaqlarını əlifba sırası ilə rezistorlara və zəmini dövrə üstünə lehimlədim. Yararsız və mürəkkəb görünür, amma inanın ki, bu işinizi asanlaşdıracaq.

Bu dövrəni qurarkən 7 seqmentli ekran haqqında sərin bir hiylə tapdım, hərdən səhvən 7 seqmentli ekranı tərs çevirmiş olsanız, ekranı tamamilə silmək və yenidən satmaq lazım deyil. G və P pinləri istisna olmaqla, hər pin eyni qalacaq, sadəcə sadə bir tullanan tel əlavə edərək problemi həll edə bilərsiniz. (Bu problemi göstərmək üçün yaşıl tullanan tel istifadə etdiyim son 2 şəkli yoxlayın).

Addım 4: Sayğac

"loading =" tənbəl"

Rəqəmsal sxemlərə gəldikdə, yalnız 2 dövlət YÜKSƏK və ya LOW (İkili: 0 və ya 1) olur. Bunu bir keçidlə əlaqələndirə bilərik, açar AÇIQ olduğunda bunun yüksək bir məntiq olduğunu söyləyə bilərik və keçid söndürüldükdə məntiqin aşağı olduğunu söyləyə bilərik. ON və OFF arasında ardıcıl bir zamanla açarı aça və söndürə bilsəniz, bir kvadrat dalğa siqnalı yarada bilərsiniz.

İndi həm yüksək, həm də aşağı siqnalları birlikdə yaratmağa sərf olunan vaxta Zaman Dövrü deyilir. Açarı 0,5 saniyə aça və açarı 0,5 saniyə söndürə bilsəniz, bu siqnalın müddəti 1 saniyə olacaq. Eynilə, açarın bir saniyədə AÇMA və SÖNDÜRÜLMƏSİNƏ SƏFƏR deyilir.

[Məsələn: 4Hz -> 4 dəfə açılır və 4 dəfə sönür]

İlk baxışdan bu çox istifadə olunmayacaq kimi görünə bilər, amma hər şeyin rəqəmsal dövrələrdə sinxronizasiyada olması üçün bu siqnal vaxtı çox zəruridir, buna görə də saat siqnalları olan bəzi rəqəmsal sxemlərə sinxron sxemlər də deyilir.

1 Hz -lik bir kvadrat dalğa yarada bilsək, sayğacımızı saniyələr kimi saniyədə artıra bilərik. Buradakı konsepsiya hələ də qeyri-müəyyəndir, çünki sezyum atomunun 9 milyard dəfə titrəməsi üçün lazım olan vaxta ehtiyacımız var (1-ci addımda gördüyümüz kimi), çünki bu bizə bir saniyə verəcək. Dövrümüzü istifadə edərək bu cür dəqiqlik demək olar ki, mümkün olmayacaq, ancaq bir saniyə təxmini vermək üçün bir osiloskopdan istifadə edə bilsək (vaxt əvvəlcədən kalibrlənsə) daha yaxşı işlər görə bilərik.

Addım 7: Saat Dövrünün Seçilməsi

Bir saat nəbz generatoru qurmağın bir çox yolu var. Ancaq burada 555 taymer IC -dən istifadə etməyimin bir neçə səbəbi və istifadə etməməyinizin bir neçə səbəbi var.

Üstünlük

• Dövrə çox sadədir (Başlayanlar üçün uyğundur)
• Çox kiçik bir iz tələb edir
• saat tezliyini tənzimləmək asandır
• Geniş bir gərginlik aralığına sahib ola bilər (Rəqəmsal saat dövrəmiz üçün lazım deyil)

Dezavantaj

• Saat vaxtı dəqiq deyil
• Saat siqnalı temperatur/ rütubətdən ciddi şəkildə təsirlənə bilər
• Saat vaxtı rezistorlar və kondansatörlərdən qaynaqlanır

Tezlik generatoru və ya saat nəbz generatoru üçün alternativlər: Kristal osilator, Bölmə tezliyi

Addım 8: Saat Dövrəsinin Yerləşdirilməsi

Saat sxemini rəqəmsal saatın saniyə hissəsinin tam altına qoyun, bu IC 4026 ilə IC 555 arasındakı əlaqəni asanlaşdıracaq.

Bu nöqtədə, hər bir dövrədən sonra şəkillər çəkmək tamamilə faydasız idi, çünki müxtəlif istiqamətlərdə çoxlu tellər dolaşdıqca sxemlər çox çətinləşir. Beləliklə, dövrənin qalan hissəsini narahat etmədən ayrı bir saat dövrə qurun və bunu etdikdən sonra 555 taymer IC -nin çıxışını (pin 3) IC 4026 -nın saat pininə bağlayın.

Addım 9: Məntiqə keçid/artım

Remix Müsabiqəsində ikinci yeri tutdu