Digital klokke men uten mikrokontroller [Hardcore Electronics]: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Det er ganske enkelt å bygge kretser med en mikrokontroller, men vi glemmer helt tonnevis med arbeid som en mikrokontroller måtte gjennomgå for å fullføre en enkel oppgave (selv for å blinke en LED). Så hvor vanskelig ville det være å lage en digital klokke helt fra bunnen av? Ingen koding og ingen mikrokontroller og for å gjøre det ekte HARDCORE hva med å bygge kretsen i et perf-kort uten å bruke noen kretskort.

Dette er virkelig et utfordrende prosjekt å gjøre, ikke på grunn av hvordan klokkelogikken fungerer, men på grunn av hvordan vi skal bygge kretsen med alle disse komponentene sammen i et kompakt perf-bord.

Dette prosjektet ble inspirert av dette instruerbare (forfatter: hp07) tilbake i 2018, som ville være vanvittig vanskelig å bygge i et perf-board på grunn av antall tilkoblinger og komponentene som ble brukt. Så jeg gravde litt på nettet for å redusere kompleksiteten, men gjør det fortsatt ganske grunnleggende og vanskelig å bygge i et perf-board.

Andre referanser: scopionz, danyk

Rekvisita

Dette er listen over produkter som enkelt kan hjelpe deg med å gjøre dette prosjektet

(Tilknyttet lenke)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segmenters skjerm:
• Potensiometer:
• Motstandssett:
• Diode:
• Kondensatorsett:
• Trykknapp:
• Perfboard:
• Akrylark:
• Strømadapter:
• Benk strømforsyning:
• oscilloskop -sett:
• Digitalt klokkesett:

Trinn 1: Tidsbegrep [men for NOOBS]

Først må vi forstå svaret på noen få spørsmål før vi kan hoppe i å bygge denne digitale klokken! hvordan skal vi holde styr på tiden og hvordan kan vi definere tiden selv?

Løsningen på dette problemet er ganske enkel (Hvis du tenker på deg selv som en opprørsk tenåring og bare later som over et århundre, har fysikere aldri klør det der). Måten vi kommer til å nærme oss denne løsningen kan være mot-intuitiv, der vi først ser hvordan vi kan holde oversikt over tid og deretter definere tid.

Se på klokken som en teller som kan telle tall opp til 0-60 og 0-24 (la oss bare bekymre deg for 24 -timers klokke for nå) når denne verdien overskrider den, går du bare videre til neste høyere betegnelse [Sekunder -> Minutter -> Timer-> Dager-> Måneder-> År].

Men vi mangler et stort poeng her: Når skal vi øke denne motverdien? La oss ta en titt på enkel fysikkdefinisjon

"Den andre er definert ved å ta den faste numeriske verdien av cesiumfrekvensen ∆ν, den uforstyrrede hyperfin-overgangsfrekvensen til cesium 133-atomet til 9 192 631 770 når den uttrykkes i enheten Hz, som er lik s -1."

Hvis du forsto definisjonen, bør du sannsynligvis ta teoretisk fysikk og slutte med elektronikk!

Uansett, for enkelhets skyld, antar vi bare at det er på tide å ta et cesiumatom for å vibrere 9 milliarder ganger. Når du øker telleren hvert sekund eller det tar et cesiumatom å vibrere 9 milliarder ganger, får du deg en klokke-ting! Til dette, hvis vi bare kunne legge til logikk på en slik måte at sekunder går over til minutter og minutter går over til timer når de når 60 (og timer tilbakestilles på 24). Dette vil gi oss en fullt funksjonell klokke som vi venter.

La oss nå se hvordan vi kan bringe teori til virkelighet, med magi av ren elektronikk!

Trinn 2: Display med syv segmenter

La oss først finne ut måten å vise tallet (eller tiden) på. 7-segmenters displayer bør være perfekte for denne bygningen fordi den gir et retro-utseende, og den er også en av de enkleste skjermene som er tilgjengelig på markedet, den er så enkel at den bare er laget av 7 LED (8 LED, hvis poenget LED, ble regnet inn) plassert på en smart måte for å vise alfanumeriske verdier som kan plasseres i tilstøtende med flere 7-segmenters skjermer for å vise en større verdi.

Det er 2 varianter av disse 7 segmentskjermene.

FELLES KATODE: Hele led -terminalen er koblet til et felles punkt, og deretter er dette felles punktet koblet til bakken (GND). Nå, for å slå på hvilken som helst del av segmentet, påføres en +ve -spenning på den tilsvarende +ve -stiften i det segmentet.

KATODE -ANODE: Alle +ve -terminalene på LED -en er koblet til et felles punkt, og deretter er dette fellespunktet koblet til VCC. For å slå på en hvilken som helst del av segmentet blir det påført en -ve spenning på den tilsvarende ve pin i segmentet.

For vår applikasjon bruker vi den vanlige katodeversjonen av 7-segmenters skjerm, fordi den digitale IC som vi bruker, sender ut HØYT signal (+ve-signal).

Hvert segment av denne skjermen er navngitt fra A til G i retning med klokken, og prikken (eller punktet) på skjermen er merket som 'p', husk segmentene med tilhørende alfabeter, noe som vil være nyttig når du kobler den til den digitale IC -er.

Trinn 3: Plassering av sju segmenters display

Dette trinnet kommer til å bli litt vanskelig fordi det er ganske vanskelig å finne den eksakte størrelsen på perf-brettet, og du kan ikke finne det. I så fall kan du kombinere 2 perf-brett for å lage et større.

Det er ganske enkelt å plassere 7-segmenters skjerm, bare plasser skjermen jevnt med riktig avstand, slik at du kan differensiere sekunder, minutter og timer (se bildet for plasseringen av LED-en).

Hvis du nå har lagt merke til at jeg bruker en haug med 100ohm motstander for hver pinne på skjermen, er dette helt for estetikk, og det er ikke nødvendig å bruke disse mange motstandene. Hvis du kan plassere en 470ohm motstand mellom den vanlige pinnen på 7-segmenters display og bakken, bør det være bra nok. (Disse motstandene brukes til å begrense strømmen som skal gå gjennom lysdioden)

Siden denne kretsen har mye å lodde og for å sikre at jeg ikke mister oversikten over det jeg gjør, loddet jeg 7-segmenters displaypinner i en alfabetisk sekvens til motstandene og bakken til toppen av kretsen. Det virker ubrukelig og komplisert, men tro meg, dette vil gjøre jobben din enklere.

Mens jeg bygde denne kretsen, fant jeg et kult triks om 7 -segmenters skjerm, når som helst ved en feiltagelse hvis du har snudd 7 -segmenters skjerm opp ned, trenger du ikke å desolde skjermen helt og løse opp igjen. Hver pinne forblir den samme bortsett fra pinnen G og pinnen P, bare ved å legge til en enkel jumper wire kan du fikse problemet. (Sjekk de to siste bildene der jeg har brukt en grønn jumper wire for å demonstrere dette problemet).

Trinn 4: Teller

"lasting =" lat"

Når det gjelder digitale kretser, er det bare 2 tilstander HØY eller LAV (binær: 0 eller 1). Dette kan vi forholde oss til med en bryter, når bryteren er PÅ kan vi si at det er en logikk HØY og når bryteren er slått AV kan vi si at det er logisk LAVT. Hvis du kan slå PÅ og slå AV bryteren med en konsekvent timing mellom PÅ og AV, kan du generere et firkantbølgesignal.

Nå kalles tiden det tar å lage både høye og lave signaler sammen Tidsperiode. Hvis du kan slå på bryteren i 0,5 sekunder og slå av bryteren i 0,5 sekunder, vil tidsperioden for dette signalet være 1 sekund. På samme måte kalles frekvensen for antall ganger bryteren slås PÅ og AV på et sekund.

[Eksempel: 4Hz -> 4 ganger slå PÅ og 4 ganger slå AV]

Dette kan virke lite nyttig i begynnelsen, men denne timingen for signal er veldig nødvendig for å holde alt synkronisert i digitale kretser, det er grunnen til at noen digitale kretser med klokkesignaler også kalles synkrone kretser.

Hvis vi kan generere en firkantbølge på 1Hz, kan vi øke telleren hvert sekund, akkurat som sekunder på den digitale klokken. Konseptet her er fortsatt ganske vagt fordi vi trenger tiden det tar for et cesiumatom å vibrere 9 milliarder ganger (som vi så i trinn-1) fordi det er det som vil gi oss ett sekund. Denne typen presisjon ved bruk av kretsen vår vil være nær umulig, men vi kan gjøre det bedre hvis vi kan bruke et oscilloskop (der tiden er forhåndskalibrert) for å gi en tilnærming til ett sekund.

Trinn 7: Velge en klokkekrets

Det er mange måter å bygge en klokkepulsgenerator på. Men her er noen grunner til at jeg brukte 555 timer IC og noen få grunner til at du ikke burde det.

Fordel

• Kretsen er veldig enkel (nybegynnervennlig)
• Krever et veldig lite fotavtrykk
• enkelt å justere klokkefrekvensen
• Kan ha et bredt spenningsområde (ikke nødvendig for vår digitale klokkekrets)

Ulempe

• Timingen er ikke presis
• Klokkesignalet kan bli alvorlig påvirket av temperatur/ fuktighet
• Klokkeslettet skyldes motstander og kondensatorer

Alternativer for frekvensgenerator eller klokkepulsgenerator: Krystalloscillator, Delingsfrekvens

Trinn 8: Plassering av klokkekretsen

Plasser klokkekretsen nøyaktig under sekunddelen av den digitale klokken, dette vil gjøre tilkoblingen enklere mellom IC 4026 og IC 555.

På dette tidspunktet var det helt ubrukelig å ta bilder etter hver krets, ettersom kretsene blir veldig kompliserte med mange ledninger som går rundt i forskjellige retninger. Så bare bygg klokkekretsen separat uten å bekymre deg for resten av kretsen, og når det er gjort, kobler du bare utgangen (pin 3) til 555 timer IC til klokkestiften til IC 4026.

Trinn 9: Bytte/økende logikk

Runner Up i Remix -konkurransen