Digital Clock Ngunit Walang Microcontroller [Hardcore Electronics]: 13 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Napakadali upang bumuo ng mga circuit na may isang microcontroller ngunit lubos naming nakakalimutan ang toneladang trabaho na kailangang dumaan ang isang microcontroller upang makumpleto ang isang simpleng gawain (kahit na para sa isang blink ng isang led). Kaya, gaano kahirap gawin ang isang digital na orasan nang ganap mula sa simula? Walang coding at walang microcontroller at upang gawin itong totoong HARDCORE kung paano ang tungkol sa pagbuo ng circuit sa isang perf-board nang hindi gumagamit ng anumang naka-print na circuit board.

Ito ay talagang isang mapaghamong proyekto na gagawin, hindi dahil sa kung paano gumagana ang lohika ng orasan ngunit dahil sa kung paano namin bubuo ang circuit kasama ang lahat ng mga sangkap na ito nang magkasama sa isang compact perf-board.

Ang proyektong ito ay binigyang inspirasyon ng itinuturo na ito (may-akda: hp07) noong 2018, na kung saan ay mahirap mabuo sa isang perf-board dahil sa bilang ng mga koneksyon at mga ginamit na sangkap. Kaya, gumawa ako ng kaunting paghuhukay online upang mabawasan ang pagiging kumplikado ngunit ginagawa pa rin itong medyo batayan at mahirap na buuin sa isang perf-board.

Iba pang mga sanggunian: scopionz, danyk

Mga gamit

Ito ang listahan ng mga produkto na makakatulong sa iyo na gawin ang proyektong ito nang madali

(Link ng Kaakibat)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• 7-segment na pagpapakita:
• Potensyomiter:
• Mga Resistors Kit:
• Diode:
• Mga Capacitor Kit:
• Button ng Push:
• Perfboard:
• Acrylic Sheet:
• Power adapter:
• Bench power supply:
• kit ng oscilloscope:
• Digital Clock kit: https://amzn.to/3l5ymja /

Hakbang 1: Konsepto ng Oras [ngunit para sa NOOBS]

Una, kailangan nating maunawaan ang sagot sa ilang mga katanungan bago kami tumalon sa pagbuo ng digital na orasan! paano namin masusubaybayan ang oras at paano natin matutukoy ang oras mismo?

Ang solusyon sa problemang ito ay medyo simple (Kung iniisip mo ang iyong sarili bilang isang mapanghimagsik na tinedyer at nagkukunwaring higit sa isang daang mga physicist ay hindi kailanman napakamot doon). Ang paraan ng paglapit natin sa solusyon na ito ay maaaring kontra-intuitive, kung saan makikita muna natin kung paano natin masusubaybayan ang oras at pagkatapos ay tukuyin ang oras.

Isaalang-alang ang orasan bilang isang counter na maaaring bilangin ang mga numero hanggang sa 0-60 at 0-24 (mag-alala lamang tayo tungkol sa 24 oras na orasan sa ngayon) tuwing lumalagpas ang halagang ito dalhin lamang sa susunod na mas mataas na pagtatalaga [Segundo -> Minuto -> Mga Oras -> Araw-> Buwan-> Taon].

Ngunit nawawala namin ang isang pangunahing punto dito, Kailan natin dapat dagdagan ang halagang ito? Tingnan natin ang simpleng kahulugan ng pisika

"Ang pangalawa ay tinukoy sa pamamagitan ng pagkuha ng nakapirming halaga ng bilang ng dalas ng cesium ∆ν, ang walang kaguluhan na ground-state hyperfine transition frequency ng cesium 133 atom, upang maging 9 192 631 770 kapag ipinahayag sa yunit Hz, na katumbas ng s −1."

Kung naintindihan mo ang kahulugan, marahil ay dapat kang kumuha ng teoretikal na pisiko at huminto sa electronics!

Gayunpaman, para sa pagiging simple, ipagpapalagay lamang namin na ito ang oras na kinuha para sa isang cesium atom na mag-vibrate ng 9 bilyong beses. Ngayon kapag nadagdagan mo ang counter bawat isang segundo o oras ay kinuha para sa isang cesium atom upang mag-vibrate ng 9 bilyong beses na nakuha mo ang iyong sarili ng isang orasan-uri-ng-bagay! Sa ito, kung maaari lamang kaming magdagdag ng lohika sa isang paraan na ang mga segundo ay dadalhin sa minuto at minuto dalhin sa oras kapag umabot sila sa 60 (at ang mga oras ay nai-reset sa 24). Bibigyan kami nito ng isang ganap na gumaganang orasan na inaasahan namin.

Ngayon, tingnan natin kung paano natin mailalagay ang teorya sa katotohanan, na may ilang mahika ng purong electronics!

Hakbang 2: Pitong Pagpapakita ng Segment

Alamin muna natin ang paraan upang maipakita ang numero (o oras). Ang mga 7-segment na display ay dapat na perpekto para sa pagbuo na ito dahil nagbibigay ito ng hitsura ng retro, at isa rin ito sa pinakasimpleng display na magagamit sa merkado, napakasimple nito na gawa lamang sa 7 LEDs (8 LEDs, kung ang punto Ang LED, ay binibilang) inilagay sa isang matalinong paraan upang maipakita ang mga halagang alphanumeric na maaaring mailagay sa katabi ng maraming mga 7-segment na pagpapakita upang maipakita ang isang mas malaking halaga.

Mayroong 2 pagkakaiba-iba ng mga 7 segment na ipinapakita.

KOMON CATHODE: Ang lahat ng -ve terminal ng led ay konektado sa isang pangkaraniwang punto, at pagkatapos ang karaniwang point na ito ay konektado sa lupa (GND). Ngayon, upang i-on ang anumang bahagi ng segment na inilalapat ang isang boltahe ng + ve sa kaukulang + ve pin ng segment na iyon.

CATHODE ANODE: Ang lahat ng terminal ng + ve na humantong ay konektado sa isang pangkaraniwang punto, at pagkatapos ang karaniwang puntong ito ay konektado sa VCC. Ngayon, upang buksan ang anumang bahagi ng segment ng isang -ve boltahe ay inilapat sa kaukulang -ve pin ng segment na iyon.

Para sa aming aplikasyon, gagamitin namin ang karaniwang bersyon ng cathode ng 7-segment na display, dahil ang digital IC na gagamitin namin ay maglalabas ng TAAS na signal (+ ve signal).

Ang bawat segment ng display na ito ay pinangalanan mula A hanggang G sa isang direksyon sa direksyon at ang tuldok (o point) sa display ay minarkahan bilang 'p', tandaan ang mga segment sa kanilang kaukulang mga alpabeto, na magiging madaling gamitin habang kumokonekta ito sa digital IC's.

Hakbang 3: Paglalagay ng Pitong Segment na Pagpapakita

Ang hakbang na ito ay magiging medyo nakakalito dahil ang paghahanap ng eksaktong sukat ng perf-board ay medyo mahirap at baka hindi ka makahanap. Kung iyon ang kaso maaari mong pagsamahin ang 2 perf-board upang makagawa ng isang mas malaki.

Ang paglalagay ng 7-segment na display ay medyo simple, ilagay lamang ang display nang pantay-pantay sa tamang spacing upang maaari mong maiiba ang mga segundo, minuto, at oras (i-refer ang imahe para sa pagkakalagay ng led).

Kung napansin mo sa ngayon ay gumagamit ako ng isang bungkos ng 100ohm resistors para sa bawat pin ng display, ito ay ganap para sa mga estetika at hindi kinakailangan na gamitin ang maraming resistors. Kung maaari kang maglagay ng isang 470ohm risistor sa pagitan ng karaniwang pin ng 7-segment na display at sa lupa na dapat ay sapat na mabuti. (Ang mga resistors na ito ay ginagamit upang limitahan ang kasalukuyang dumadaan sa LED)

Dahil ang circuit na ito ay maraming kailangang maghinang at upang matiyak na hindi mawawala ang aking ginagawa, hinangin ko ang mga 7-segment na pin ng display sa isang alpabetikong pagkakasunud-sunod sa mga resistor at ang lupa sa tuktok ng circuit. Mukhang walang silbi at kumplikado, ngunit magtiwala ka sa akin na mapapadali nito ang iyong trabaho.

Habang itinatayo ang circuit na ito ay natagpuan ko ang isang cool na trick tungkol sa pagpapakita ng 7 segment, anumang oras nang hindi sinasadya kung nabaligtad mo ang pagpapakita ng 7 segment na baligtad, hindi mo kailangang wasakin ang display nang kumpleto at muling lumutas. Ang bawat pin ay mananatiling pareho maliban sa pin G at pin P, sa pamamagitan lamang ng pagdaragdag ng isang simpleng wire ng lumulukso maaari mong ayusin ang problema. (Suriin ang huling 2 mga imahe kung saan ginamit ko ang isang berde na jumper wire upang ipakita ang problemang ito).

Hakbang 4: Counter

"loading =" tamad"

Pagdating sa mga digital na circuit ay mayroon lamang 2 estado na TAAS o mababa (Binary: 0 o 1). Maaari nating maiugnay ito sa isang switch, kapag ang switch ay ON ay masasabi nating ito ay isang lohika na TAAS at kapag ang switch ay naka-OFF ay maaari nating sabihin na ito ay LOWONG lohika. Kung maaari mong buksan ang ON at i-OFF ang switch na may pare-parehong tiyempo sa pagitan ng ON at OFF maaari kang makabuo ng isang parisukat na signal ng alon.

Ngayon ang oras na ginugol upang lumikha ng pareho at mataas at mababang signal nang magkakasama ay tinatawag na Panahon ng Oras. Kung maaari mong i-ON ang switch para sa 0.5sec at i-OFF ang switch para sa 0.5sec, kung gayon ang tagal ng panahon ng signal na ito ay magiging 1second. Katulad nito, ang bilang ng beses na lumiliko ang switch at naka-OFF sa isang segundo ay tinatawag na Frequency.

[Halimbawa: 4Hz -> 4 na beses na ON at 4 na switch OFF]

Ito ay maaaring mukhang hindi gaanong ginagamit sa una, ngunit ang tiyempo ng signal na ito ay kinakailangan upang panatilihing naka-sync ang lahat sa mga digital na circuit, iyon ang dahilan kung bakit ang ilang mga digital na circuit na may mga signal ng orasan ay tinatawag ding mga synchronous circuit.

Kung makakabuo kami ng isang parisukat na alon ng 1Hz maaari naming dagdagan ang aming counter bawat isang segundo tulad ng mga segundo sa digital na orasan. Ang konsepto dito ay medyo malabo pa rin dahil kailangan natin ng oras na ginugol para sa isang atom ng cesium upang mag-vibrate ng 9 bilyong beses (tulad ng nakita natin sa hakbang-1) dahil iyan ang magbibigay sa atin ng isang segundo. Ang ganitong uri ng katumpakan gamit ang aming circuit ay malapit sa imposible ngunit maaari kaming gumawa ng mas mahusay kung maaari kaming gumamit ng isang oscilloscope (Kung saan ang pre-calibrated na oras) upang magbigay ng isang approximation ng isang segundo.

Hakbang 7: Pagpili ng isang Clock Circuit

Mayroong maraming mga paraan upang bumuo ng isang generator ng pulso ng orasan. Ngunit narito ang ilang mga kadahilanan kung bakit ginamit ko ang 555 timer IC at ilang mga kadahilanan kung bakit hindi mo dapat.

Kalamangan

• Napaka-simple ng circuit (Friendly ng Baguhan)
• Nangangailangan ng isang napakaliit na bakas ng paa
• madaling ayusin ang dalas ng orasan
• Maaaring magkaroon ng isang malawak na hanay ng boltahe (Hindi kinakailangan para sa aming digital na circuit ng orasan)

Dehado

• Ang orasan ng orasan ay hindi eksakto
• Ang signal ng orasan ay maaaring seryosong maaapektuhan ng temperatura / halumigmig
• Ang oras ng orasan ay dahil sa resistors at capacitors

Mga kahalili para sa generator ng dalas o generator ng pulso ng orasan: Crystal oscillator, Dividing frequency

Hakbang 8: Paglalagay ng Clock Circuit

Ilagay ang circuit ng orasan nang eksakto sa ibaba ng segundo na bahagi ng digital na orasan, gagawin nitong mas madali ang koneksyon sa pagitan ng IC 4026 at IC 555.

Sa puntong ito, ganap na walang silbi ang pagkuha ng mga larawan pagkatapos ng bawat circuit, dahil ang mga pag-ikot ay nagiging kumplikado sa maraming mga wire na pumapasok sa iba't ibang direksyon. Kaya, buuin lamang ang circuit ng orasan nang hiwalay nang hindi nag-aalala tungkol sa natitirang circuit, at kapag tapos na iyon, ikonekta lamang ang output (pin 3) ng 555 timer IC sa pin ng orasan ng IC 4026.

Hakbang 9: Paglipat / Pagdaragdag ng Lohika

Runner Up sa Paligsahan sa Remix