שעון דיגיטלי אך ללא מיקרו -בקר [אלקטרוניקה הארדקור]: 13 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

זה די קל לבנות מעגלים עם מיקרו -בקר, אבל אנחנו לגמרי שוכחים את המון העבודה שמיקרו -בקר נאלץ לעבור כדי לבצע משימה פשוטה (אפילו להבהוב לד). אז, כמה קשה יהיה להכין שעון דיגיטלי לגמרי מאפס? ללא קידוד וללא מיקרו-בקר וכדי להפוך את זה לאמיתי HARDCORE מה דעתך לבנות את המעגל בלוח perf מבלי להשתמש במעגלים מודפסים.

זהו באמת פרויקט מאתגר לביצוע, לא בגלל אופן פעולת ההיגיון של השעון אלא בגלל האופן שבו אנו הולכים לבנות את המעגל עם כל הרכיבים הללו יחד בלוח פרפקט קומפקטי.

הפרויקט הזה היה בהשראת ההנחיה הזו (מחבר: hp07) עוד בשנת 2018, שיהיה קשה בטירוף לבנות לוח perf בגלל מספר החיבורים והרכיבים המשמשים. אז, חפרתי קצת באינטרנט כדי לצמצם את המורכבות, אך עדיין הופך אותו לבסיסי למדי וקשה לבנות אותו בלוח perf.

הפניות אחרות: scopionz, danyk

אספקה

אלה רשימת המוצרים שיכולים לעזור לך לבצע את הפרויקט בקלות

(קישור שותף)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• תצוגה בת 7 פלחים:
• פוטנציומטר:
• ערכת נגדים:
• דיודה:
• ערכת קבלים:
• לחצן לחיצה:
• Perfboard:
• גיליון אקרילי:
• מתאם מתח:
• ספק כוח לספסל:
• ערכת אוסצילוסקופ:
• ערכת שעון דיגיטלי:

שלב 1: מושג הזמן [אך עבור NOOBS]

ראשית, עלינו להבין את התשובה לכמה שאלות לפני שנוכל לקפוץ לבניית השעון הדיגיטלי הזה! כיצד נמשיך לעקוב אחר הזמן וכיצד נוכל להגדיר את הזמן עצמו?

הפתרון לבעיה זו הוא די פשוט (אם אתה חושב על עצמך כנער מרדן ופשוט מעמיד פנים שמעל מאה פיזיקאים מעולם לא גירדו שם על הראש). הדרך שבה אנו מתקרבים לפתרון זה עשויה להיות אינטואיטיבית, כאשר ראשית נראה כיצד נוכל לעקוב אחר הזמן ולאחר מכן להגדיר את הזמן מאוחר יותר.

ראו בשעון מונה שיכול לספור מספרים עד 0-60 ו -0-24 (בואו נדאג רק לשעון של 24 שעות בינתיים) בכל פעם שערך זה חורג, פשוט העבירו אל הייעוד הגבוה הבא [שניות -> דקות -> שעות-> ימים-> חודשים-> שנים].

אבל כאן חסרה לנו נקודה מרכזית, מתי עלינו להגדיל את ערך הנגד הזה? נסתכל על ההגדרה הפיזיקה הפשוטה

"השני מוגדר על ידי העלאת הערך המספרי הקבוע של תדירות הצזיום ∆ν, תדר המעבר ההיפר-סופי של מצב-קרקע של אטום צזיום 133, כדי להיות 9 192 631 770 כשהוא מבוטא ביחידת הרץ, השווה ל- s -1."

אם הבנת את ההגדרה, כנראה שאתה צריך לקחת פיזיקה תיאורטית ולהפסיק את האלקטרוניקה!

בכל מקרה, לשם הפשטות, נניח שזה הזמן שלוקח לאטום צזיום לרטוט 9 מיליארד פעמים. עכשיו כשאתה מגדיל את המונה כל שנייה או כל פעם שנלקח לאטום צזיום לרטוט 9 מיליארד פעמים קיבלת לעצמך סוג של שעון! לכך, אם רק נוכל להוסיף לוגיקה בצורה כזו ששניות עוברות לדקות ודקות עוברות לשעות כשהן מגיעות ל -60 (ושעות איפוס ב -24). זה ייתן לנו שעון תפקודי לחלוטין שאנו מצפים לו.

כעת, בואו נראה כיצד נוכל להביא את התיאוריה למציאות, עם קסם של אלקטרוניקה טהורה!

שלב 2: תצוגת שבעה קטעים

בואו נבין תחילה את הדרך להצגת המספר (או השעה). התצוגות בעלות 7 הקטעים צריכות להיות מושלמות לבנייה הזו מכיוון שהיא נותנת מראה רטרו, והיא גם אחת התצוגות הפשוטות ביותר שיש בשוק, היא כה פשוטה עד שהיא מורכבת משבעה נוריות LED (8 נוריות, אם הנקודה LED, נספר) ממוקם בצורה חכמה להראות ערכים אלפאנומריים שניתן למקם בסמוך למסכים מרובים של 7 פלחים כדי להציג ערך גדול יותר.

ישנם 2 סוגים של 7 תצוגות קטע אלה.

CATHODE COMMONON: כל המסוף -ve של הלד מחובר לנקודה משותפת, ואז נקודה משותפת זו מחוברת לקרקע (GND). עכשיו, כדי להפעיל כל חלק של הקטע מתח +ve מוחל על סיכת +ve המקבילה של אותו קטע.

ANODE CATHODE: כל מסוף ה- +ve של הלד מחובר לנקודה משותפת, ואז נקודה משותפת זו מחוברת ל- VCC. כעת, כדי להפעיל כל חלק במקטע מוחל מתח -ve על הסיכה המקבילה -ve של קטע זה.

עבור היישום שלנו, נשתמש בגרסת הקתודה הנפוצה של התצוגה בת 7 המקטעים, מכיוון שה- IC הדיגיטלי בו נשתמש יפיק אות HIGH (אות+ve).

כל קטע בתצוגה זו נקרא מ- A עד G בכיוון השעון והנקודה (או הנקודה) בתצוגה מסומנת כ- 'p', זכור את הקטעים עם האלפבית המתאימים להם, שיהיו שימושיים בעת חיבורו לדיגיטל. ICs.

שלב 3: הצבת תצוגת שבעה קטעים

השלב הזה יהיה קצת מסובך מכיוון שמציאת הגודל המדויק של לוח ה perf הוא די קשה ואולי לא תמצא. אם זה המקרה אתה יכול לשלב 2 קרשים perf כדי ליצור אחד גדול יותר.

הצבת התצוגה בת 7 הקטעים היא פשוטה למדי, פשוט מקם את הצג באופן שווה עם מרווח נכון כך שתוכל להבדיל בין השניות, הדקות והשעות (עיין בתמונה למיקום הלייד).

אם שמת לב עד עכשיו אני משתמש בחבורת נגדים של 100 אוהם לכל סיכה בתצוגה, זה לגמרי בשביל אסתטיקה ואין צורך להשתמש בנגדים רבים אלה. אם אתה יכול למקם נגד של 470 אוהם בין הסיכה המשותפת של תצוגת 7 המגזרים לבין הקרקע שאמורה להיות טובה מספיק. (נגדים אלה משמשים להגבלת הזרם שעובר דרך הנורית)

מכיוון שלמעגל הזה יש הרבה הלחמה וכדי לוודא שלא לאבד את מה שאני עושה, הלחמתי את סיכות התצוגה בת 7 הקטעים ברצף אלפביתי לנגדים והקרקע לחלק העליון של המעגל. זה נראה חסר תועלת ומסובך, אבל תאמין לי שזה יהפוך את העבודה שלך לקלה יותר.

בזמן בניית המעגל הזה מצאתי טריק מגניב בנוגע לתצוגת 7 הקטעים, בכל עת בטעות אם הפכת את תצוגת 7 הקטע הפוכה, אינך צריך להותיר את המסך לחלוטין ולהתחדש שוב. כל סיכה תישאר זהה למעט הסיכה G והסיכה P, רק על ידי הוספת חוט מגשר פשוט תוכל לפתור את הבעיה. (בדוק את 2 התמונות האחרונות שבהן השתמשתי בחוט מגשר ירוק כדי להדגים בעיה זו).

שלב 4: מונה

"טוען =" עצלן"

כשמדובר במעגלים דיגיטליים יש רק 2 מצבים HIGH או LOW (בינארי: 0 או 1). זה נוכל להתייחס למתג, כאשר המתג מופעל אנו יכולים לומר שזה היגיון גבוה וכאשר המתג כבוי אנו יכולים לומר שזה ההיגיון נמוך. אם אתה יכול להדליק ולכבות את המתג עם תזמון עקבי בין ON ל- OFF תוכל ליצור אות גל מרובע.

כעת הזמן שנדרש ליצירת אותות גבוהים ונמוכים יחד נקרא תקופת זמן. אם אתה יכול להפעיל את המתג למשך 0.5 שניות ולכבות את המתג למשך 0.5 שניות, פרק הזמן של האות הזה יהיה 1 שניות. באופן דומה, מספר הפעמים שהמתג נדלק ונכבה בשנייה נקרא תדר.

[דוגמה: 4Hz -> 4 פעמים הפעלה ו- 4 פעמים כיבוי]

זה עשוי להיראות בהתחלה לא שימושי במיוחד, אבל תזמון האות הזה הכרחי מאוד כדי שהכל יהיה מסונכרן במעגלים דיגיטליים, זו הסיבה שחלק ממעגלים דיגיטליים עם אותות שעון נקראים גם מעגלים סינכרוניים.

אם נוכל ליצור גל מרובע של 1 הרץ אנו יכולים להגדיל את המונה שלנו כל שנייה בדיוק כמו שניות על השעון הדיגיטלי. הרעיון כאן עדיין די מעורפל כי אנחנו צריכים את הזמן שלוקח לאטום צזיום לרטוט 9 מיליארד פעמים (כפי שראינו בשלב 1) כי זה מה שייתן לנו שנייה אחת. דיוק מסוג זה באמצעות המעגל שלנו יהיה קרוב לבלתי אפשרי, אך נוכל לעשות טוב יותר אם נוכל להשתמש באוסילוסקופ (כאשר הזמן מכויל מראש) כדי לתת קירוב של שנייה אחת.

שלב 7: בחירת מעגל שעון

ישנן דרכים רבות לבנות מחולל דופק שעון. אבל הנה כמה סיבות מדוע השתמשתי ב- 555 טיימר IC וכמה סיבות מדוע לא כדאי לך.

יתרון

• המעגל פשוט מאוד (ידידותי למתחילים)
• דורש טביעת רגל קטנה מאוד
• קל להתאים את תדר השעון
• יכול להיות בעל מגוון רחב של מתח (לא הכרחי עבור מעגל השעון הדיגיטלי שלנו)

חִסָרוֹן

• תזמון השעון אינו מדויק
• אות השעון יכול להיות מושפע קשות מטמפרטורה/ לחות
• תזמון השעון נובע מנגדים וקבלים

חלופות למחולל תדרים או מחולל דופק שעון: מתנד קריסטל, תדר חלוקה

שלב 8: מיקום מעגל השעון

מקם את מעגל השעון בדיוק מתחת לחלק השניות של השעון הדיגיטלי, זה יקל על החיבור בין IC 4026 ל- IC 555.

בשלב זה, זה היה לגמרי חסר תועלת לצלם אחרי כל מעגל, מכיוון שהמעגלים מסתבכים מאוד עם הרבה חוטים שהולכים לכיוונים שונים. אז פשוט בנה את מעגל השעון בנפרד מבלי לדאוג לשאר המעגל, וברגע שזה נעשה, פשוט חבר את הפלט (סיכה 3) של 555 טיימר IC לסיכת השעון של IC 4026.

שלב 9: החלפת/הגברת לוגיקה

סגנית בתחרות הרמיקס