Orë dixhitale por pa mikrokontrollues [Hardcore Electronics]: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Prettyshtë shumë e lehtë të ndërtosh qarqe me një mikrokontrollues, por ne i harrojmë plotësisht tonet e punës që një mikrokontrollues duhej të kalonte për të përfunduar një detyrë të thjeshtë (edhe për ndezjen e një led). Pra, sa e vështirë do të ishte të bësh një orë dixhitale plotësisht nga e para? Asnjë kodim dhe asnjë mikrokontrollues dhe për ta bërë atë HARDCORE të vërtetë, si të ndërtoni qarkun në një pllakë perf, pa përdorur asnjë dërrasë qarku të shtypur.

Ky është me të vërtetë një projekt sfidues, jo për shkak të mënyrës se si funksionon logjika e orës, por për shkak të mënyrës sesi ne do të ndërtojmë qarkun me të gjithë këta përbërës së bashku në një pllakë kompakte kompakte.

Ky projekt u frymëzua nga ky udhëzues (autor: hp07) në vitin 2018, i cili do të ishte jashtëzakonisht i vështirë të ndërtohej në një pllakë perfekte për shkak të numrit të lidhjeve dhe përbërësve të përdorur. Kështu, unë bëra një gërmim në internet për të zvogëluar kompleksitetin, por prapëseprapë e bëra atë mjaft themelore dhe të vështirë ndërtimin në një pllakë perfekte.

Referenca të tjera: scopionz, danyk

Furnizimet

Këto janë lista e produkteve që mund t'ju ndihmojnë të bëni këtë projekt me lehtësi

(Lidhja e Filialit)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• Ekran me 7 segmente:
• Potenciometër:
• Kompleti i Rezistencave:
• Dioda:
• Kompensatorët Kit:
• Butoni Push:
• Perfboard:
• Fletë akrilike:
• Përshtatës energjie:
• Furnizimi me energji stol:
• komplet oshiloskopi:
• Kompleti i orës dixhitale:

Hapi 1: Koncepti i kohës [por për NOOBS]

Së pari, ne duhet të kuptojmë përgjigjen e disa pyetjeve para se të fillojmë të ndërtojmë këtë orë dixhitale! si do të mbajmë gjurmët e kohës dhe si mund ta përcaktojmë kohën?

Zgjidhja për këtë problem është mjaft e thjeshtë (Nëse e konsideroni veten si një adoleshent rebel dhe thjesht pretendoni se gjatë një shekulli fizikanët kurrë nuk e kanë gërvishtur kokën për këtë). Mënyra se si do t'i qasemi kësaj zgjidhjeje mund të jetë kundër-intuitive, ku së pari do të shohim se si mund të mbajmë gjurmët e kohës dhe pastaj më vonë të përcaktojmë kohën.

Konsideroni orën si një numërues që mund të numërojë numrat deri në 0-60 dhe 0-24 (le të shqetësohemi vetëm për orën 24 orë tani për tani) sa herë që kjo vlerë e tejkalon atë, kaloni në përcaktimin tjetër më të lartë [Sekonda -> Minuta -> Orë-> Ditë-> Muaj-> Vite].

Por këtu po na mungon një pikë kryesore, kur duhet ta rrisim këtë vlerë të kundërt? Le të hedhim një vështrim në përkufizimin e thjeshtë të fizikës

"E dyta përcaktohet duke marrë vlerën fikse numerike të frekuencës së ceziumit frequencyν, frekuenca e parregullt e tranzicionit hiperfine të gjendjes tokësore të atomit të ceziumit 133, që të jetë 9 192 631 770 kur shprehet në njësinë Hz, e cila është e barabartë me s −1 ".

Nëse e kuptuat përkufizimin, ndoshta duhet të merrni fizikën teorike dhe të lini elektronikën!

Gjithsesi, për thjeshtësi, ne thjesht do të supozojmë se është koha e nevojshme që një atom ceziumi të dridhet 9 miliardë herë. Tani kur e rritni numëruesin çdo sekondë ose merret koha që një atom ceziumi të dridhet 9 miliardë herë ju i keni bërë vetes një orë-lloj-gjëje! Për këtë, nëse thjesht mund të shtojmë logjikën në atë mënyrë që sekondat të kalojnë në minuta dhe minutat të kalojnë në orë kur arrijnë 60 (dhe orët rivendosen në 24). Kjo do të na japë një orë plotësisht funksionale që ne presim.

Tani, le të shohim se si mund ta sjellim teorinë në realitet, me disa magji të elektronikës së pastër!

Hapi 2: Shfaqja e Shtatë Segmenteve

Le të kuptojmë së pari mënyrën e shfaqjes së numrit (ose kohës). Ekranet me 7 segmente duhet të jenë perfekte për këtë ndërtim sepse jep një pamje retro, dhe është gjithashtu një nga ekranet më të thjeshtë që është në dispozicion në treg, është aq e thjeshtë saqë është bërë vetëm nga 7 LED (8 LED, nëse pika LED, u numërua në) u vendos në një mënyrë të zgjuar për të treguar vlerat alfanumerike që mund të vendosen ngjitur me ekranet e shumta të 7 segmenteve për të treguar një vlerë më të madhe.

Ekzistojnë 2 lloje të këtyre ekraneve me 7 segmente.

KATODA E ZAKONSHME: I gjithë terminali -ve i led është i lidhur me një pikë të përbashkët, dhe pastaj kjo pikë e përbashkët lidhet me tokën (GND). Tani, për të ndezur ndonjë pjesë të segmentit, një tension +ve aplikohet në kunjën përkatëse +ve të atij segmenti.

ANODE CATHODE: I gjithë terminali +ve i led është i lidhur me një pikë të përbashkët, dhe pastaj kjo pikë e përbashkët është e lidhur me VCC. Tani, për të ndezur çdo pjesë të segmentit, një tension -ve aplikohet në kunjën përkatëse -ve të atij segmenti.

Për aplikimin tonë, ne do të përdorim versionin e zakonshëm katodë të ekranit me 7 segmente, sepse IC dixhital që do të përdorim do të japë sinjal të Lartë (sinjal+ve).

Çdo segment i këtij ekrani emërohet nga A në G në drejtim të akrepave të orës dhe pika (ose pika) në ekran shënohet si 'p', mbani mend segmentet me alfabetet e tyre përkatëse, të cilat do të jenë të dobishme gjatë lidhjes së tij me dixhitalin IC -të.

Hapi 3: Vendosja e ekranit të shtatë segmenteve

Ky hap do të jetë pak i ndërlikuar sepse gjetja e madhësisë së saktë të pllakës së parfumit është mjaft e vështirë dhe mund të mos e gjeni. Nëse është kështu, mund të kombinoni 2 pllaka perfekte për të bërë një më të madhe.

Vendosja e ekranit me 7 segmente është mjaft e thjeshtë, thjesht vendoseni ekranin në mënyrë të barabartë me hapësirën e duhur, në mënyrë që të dalloni sekondat, minutat dhe orët (referojuni imazhit për vendosjen e led).

Nëse e keni vënë re deri tani unë jam duke përdorur një bandë rezistencash 100ohm për secilën kunj të ekranit, kjo është krejtësisht për estetikë dhe nuk është e nevojshme të përdorni këto shumë rezistorë. Nëse mund të vendosni një rezistencë 470ohm midis kunjit të zakonshëm të ekranit me 7 segmente dhe tokës që duhet të jetë mjaft e mirë. (Këta rezistorë përdoren për të kufizuar rrymën që do të kalojë përmes LED)

Meqenëse ky qark ka shumë për të lidhur dhe për t'u siguruar që të mos humbas gjurmët e asaj që po bëj, i bashkova kunjat e ekranit me 7 segmente në një rend alfabetik tek rezistorët dhe toka në krye të qarkut. Duket e padobishme dhe e komplikuar, por më besoni kjo do ta bëjë punën tuaj më të lehtë.

Gjatë ndërtimit të këtij qarku gjeta një truk të mrekullueshëm në lidhje me ekranin me 7 segmente, në çdo kohë gabimisht nëse e keni përmbysur ekranin e 7 segmenteve me kokë poshtë, nuk keni pse ta shkrini ekranin plotësisht dhe ta rishitni përsëri. Çdo kunj do të mbetet e njëjtë përveç pinit G dhe pin P, vetëm duke shtuar një tel të thjeshtë kërcyes mund ta rregulloni problemin. (Kontrolloni 2 imazhet e fundit ku kam përdorur një tel bluzë të gjelbër për të demonstruar këtë problem).

Hapi 4: Kundërsulm

"ngarkimi =" dembel"

Kur bëhet fjalë për qarqet dixhitale, ekzistojnë vetëm 2 gjendje LART HIGH ose TOW ULETA (Binare: 0 ose 1). Këtë mund ta lidhim me një ndërprerës, kur kyçi është i ndezur mund të themi se është një logjikë LART HIGH dhe kur çelësi është i fikur mund të themi se është logjikë LOW. Nëse mund të aktivizoni dhe fikni çelësin me një kohë të qëndrueshme midis ON dhe OFF ju mund të gjeneroni një sinjal të valës katrore.

Tani koha e marrë për të krijuar sinjale të dyja dhe të larta dhe të ulëta së bashku quhet Periudha kohore. Nëse mund ta ndizni çelësin për 0.5 sekonda dhe ta fikni çelësin për 0.5 sekonda, atëherë periudha kohore e këtij sinjali do të jetë 1 sekondë. Në mënyrë të ngjashme, numri i herëve që kyçi ndizet dhe fiket në një sekondë quhet Frekuencë.

[Shembull: 4Hz -> 4 herë ndezje dhe 4 herë fikje]

Kjo mund të duket jo shumë e përdorur në fillim, por kjo kohë e sinjalit është shumë e nevojshme për të mbajtur gjithçka në sinkron në qarqet dixhitale, kjo është arsyeja pse disa qarqe dixhitale me sinjale të orës quhen edhe qarqe sinkron.

Nëse mund të gjenerojmë një valë katrore prej 1Hz, ne mund të rrisim numëruesin tonë çdo një sekondë, ashtu si sekondat në orën dixhitale. Koncepti këtu është ende mjaft i paqartë sepse na duhet koha e marrë që një atom ceziumi të dridhet 9 miliardë herë (siç e pamë në hapin 1) sepse kjo është ajo që do të na japë një sekondë. Ky lloj saktësie duke përdorur qarkun tonë do të jetë pothuajse i pamundur, por ne mund të bëjmë më mirë nëse mund të përdorim një oshiloskop (Ku koha është e para-kalibruar) për të dhënë një përafrim prej një sekonde.

Hapi 7: Zgjedhja e një qarku të orës

Ka shumë mënyra për të ndërtuar një gjenerator pulsi të orës. Por këtu janë disa arsye pse kam përdorur IC 55 timer dhe disa arsye pse ju nuk duhet.

Avantazhi

• Qarku është shumë i thjeshtë (miqësor për fillestarët)
• Kërkon një gjurmë shumë të vogël
• lehtë për të rregulluar frekuencën e orës
• Mund të ketë një gamë të gjerë të tensionit (Nuk është e nevojshme për qarkun tonë të orës dixhitale)

Disavantazhi

• Koha e orës nuk është e saktë
• Sinjali i orës mund të ndikohet seriozisht nga temperatura/ lagështia
• Koha e orës është për shkak të rezistorëve dhe kondensatorëve

Alternativat për gjeneratorin e frekuencës ose gjeneratorin e pulsit të orës: oshilator kristal, Ndarja e frekuencës

Hapi 8: Vendosja e qarkut të orës

Vendoseni qarkun e orës saktësisht nën pjesën e sekondave të orës dixhitale, kjo do ta bëjë lidhjen më të lehtë midis IC 4026 dhe IC 555.

Në këtë pikë, ishte krejtësisht e padobishme për të bërë fotografi pas çdo qarku, pasi qarqet komplikohen shumë me shumë tela që qarkullojnë në drejtime të ndryshme. Pra, thjesht ndërtoni qarkun e orës veç e veç pa u shqetësuar për pjesën tjetër të qarkut, dhe pasi të jetë bërë kjo, thjesht lidhni daljen (pin 3) të 555 IC timer me pinin e orës të IC 4026.

Hapi 9: Ndërrimi/Rritja e Logjikës

Nënkampion në Konkursin Remix