ساعت دیجیتال اما بدون میکروکنترلر [Hardcore Electronics]: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

ساختن مدارها با میکروکنترلر بسیار آسان است ، اما ما کارهایی را که یک میکروکنترلر برای تکمیل یک کار ساده (حتی برای پلک زدن یک led) باید انجام دهد ، فراموش می کنیم. بنابراین ، ساخت ساعت دیجیتالی از ابتدا چقدر سخت خواهد بود؟ بدون کد نویسی و بدون میکروکنترلر و برای اینکه HARDCORE واقعی باشد ، چگونه می توانید مدار را بدون استفاده از بردهای مدار چاپی در یک برد پرفکت بسازید.

این واقعاً یک پروژه چالش برانگیز است ، نه به این دلیل که منطق ساعت کار می کند ، بلکه به این دلیل است که چگونه می خواهیم مدار را با همه این اجزا در کنار هم در یک تخته فشرده جمع و جور بسازیم.

این پروژه با الهام از این دستورالعمل (نویسنده: hp07) در سال 2018 ساخته شد ، که ساختن آن به دلیل تعداد اتصالات و اجزای استفاده شده به طرز دیوانه کننده ای دشوار است. بنابراین ، من کمی کاوش آنلاین انجام دادم تا از پیچیدگی آن بکاهم ، اما همچنان ساختن آن در یک تخته چوبی را بسیار اساسی و دشوار می کنم.

منابع دیگر: scopionz ، danyk

تدارکات

اینها لیستی از محصولاتی هستند که می توانند به شما در انجام این پروژه با سهولت کمک کنند

(پیوند وابسته)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• نمایش 7 قسمتی:
• پتانسیومتر:
• کیت مقاومت:
• دیود:
• کیت خازن ها:
• دکمه فشار:
• Perfboard:
• ورق اکریلیک:
• آداپتور برق:
• منبع تغذیه نیمکت:
• کیت اسیلوسکوپ:
• کیت ساعت دیجیتال:

مرحله 1: مفهوم زمان [اما برای NOOBS]

ابتدا ، ما باید پاسخ چند س questionsال را بفهمیم تا بتوانیم به ساخت این ساعت دیجیتالی بپردازیم! چگونه می خواهیم زمان را پیگیری کنیم و چگونه می توانیم خود زمان را تعریف کنیم؟

راه حل این مشکل کاملاً ساده است (اگر خود را یک نوجوان سرکش می پندارید و فقط در طول یک قرن وانمود می کنید که فیزیکدانان هرگز سر خود را در مورد آن خراش نداده اند). روشی که ما قصد داریم با این راه حل روبرو شویم ممکن است ضد شهودی باشد ، جایی که ابتدا خواهیم دید که چگونه می توانیم زمان را پیگیری کنیم و سپس بعداً زمان را تعریف کنیم.

ساعت را به عنوان یک شمارنده در نظر بگیرید که می تواند اعداد تا 0-60 و 0-24 را شمارش کند (در حال حاضر فقط در مورد ساعت 24 ساعته نگران باشید) هر زمان که این مقدار از آن بیشتر شد فقط به نام بعدی بعدی منتقل شوید [ثانیه -> دقیقه -> ساعت-> روز-> ماه-> سال].

اما ما یک نکته مهم را در اینجا از دست می دهیم ، چه زمانی باید این مقدار شمارنده را افزایش دهیم؟ بیایید نگاهی به تعریف فیزیک ساده بیاندازیم

"دومی با در نظر گرفتن مقدار عددی ثابت فرکانس سزیم ، فرکانس انتقال بی نظیری حالت زمینی اتم سزیم 133 ، برابر 9 192 631 770 هنگامی که در واحد هرتز ، برابر با s تعریف می شود ، تعریف می شود. −1"

اگر تعریف را فهمیده اید ، احتمالاً باید فیزیک نظری را انتخاب کنید و الکترونیک را ترک کنید!

به هر حال ، برای سادگی ، فقط فرض می کنیم زمان لازم برای ارتعاش اتم سزیم 9 میلیارد بار است. حالا وقتی شمارنده را هر ثانیه افزایش می دهید یا زمان لازم است که یک اتم سزیم 9 میلیارد بار ارتعاش کند ، به یک ساعت تبدیل شده اید! به این ترتیب ، اگر بتوانیم منطق را به گونه ای اضافه کنیم که ثانیه ها به دقیقه ها برسند و دقیقه ها به 60 برسند (و ساعت ها در 24 بازنشانی شوند). این به ما یک ساعت کاملا کاربردی می دهد که ما انتظار داریم.

حال ، بیایید ببینیم چگونه می توانیم نظریه را با استفاده از جادوی الکترونیک خالص به واقعیت تبدیل کنیم!

مرحله 2: نمایش هفت بخش

بیایید ابتدا نحوه نمایش عدد (یا زمان) را بیابیم. نمایشگرهای 7 قسمتی باید برای این ساخت عالی باشند زیرا ظاهر یکپارچهسازی با سیستمعامل را نشان می دهد و همچنین یکی از ساده ترین صفحه نمایش هایی است که در بازار موجود است ، آنقدر ساده است که فقط از 7 LED (8 LED ، در صورت وجود) ساخته شده است. LED ، شمارش شد) به طریقی هوشمندانه برای نشان دادن مقادیر الفبایی قرار داده شده است که می تواند در مجاورت چندین صفحه نمایش 7 قسمتی برای نشان دادن مقدار بزرگتر قرار گیرد.

2 نوع از این 7 صفحه نمایش وجود دارد.

CATHODE COMMON: تمام ترمینال های -ve led به یک نقطه مشترک متصل شده و سپس این نقطه مشترک به زمین (GND) متصل می شود. اکنون ، برای روشن کردن هر قسمتی از قطعه ، ولتاژ +ve به پین +ve مربوطه آن بخش اعمال می شود.

آناتد CATHODE: تمام ترمینال +ve led به یک نقطه مشترک متصل شده و سپس این نقطه مشترک به VCC متصل می شود. اکنون ، برای روشن کردن هر قسمتی از بخش ، ولتاژ -ve به پین -ve مربوطه آن بخش اعمال می شود.

برای برنامه ما ، از نسخه کاتد معمولی صفحه نمایش 7 قسمتی استفاده می کنیم ، زیرا IC دیجیتالی که از آن استفاده می کنیم سیگنال HIGH (سیگنال+ve) را خروجی می دهد.

هر قسمت از این صفحه نمایش از A تا G در جهت عقربه های ساعت نامیده می شود و نقطه (یا نقطه) روی صفحه به عنوان "p" مشخص شده است ، بخش ها را با الفبای مربوطه به خاطر بسپارید ، که هنگام اتصال آن به دیجیتال مفید خواهد بود. آی سی ها

مرحله 3: قرار دادن نمایش Segment Segment

این مرحله کمی دشوار خواهد بود زیرا یافتن اندازه دقیق تخته پرفورمنس بسیار دشوار است و ممکن است شما آن را پیدا نکنید. در این صورت می توانید 2 عدد تخته پرفیوربن را با هم ترکیب کرده و یک تخته بزرگتر بسازید.

قرار دادن صفحه نمایش 7 قسمتی بسیار ساده است ، فقط کافی است صفحه را به طور مساوی با فاصله مناسب قرار دهید تا بتوانید ثانیه ها ، دقیقه ها و ساعت ها را از هم متمایز کنید (برای قرار دادن led به تصویر مراجعه کنید).

اگر متوجه شده اید که من برای هر پین صفحه نمایش از یک دسته مقاومت 100 اهم استفاده می کنم ، این کاملاً برای زیبایی است و نیازی به استفاده از این تعداد زیاد مقاومت نیست. اگر می توانید یک مقاومت 470 اهم را بین پایه مشترک صفحه نمایش 7 سگمنت و زمین قرار دهید که باید به اندازه کافی خوب باشد. (این مقاومتها برای محدود کردن جریانی که از LED عبور می کند استفاده می شود)

از آنجا که این مدار چیزهای زیادی برای لحیم کاری دارد و مطمئن می شوم که کاری که من انجام می دهم را از دست ندهم ، من پین های صفحه 7 قسمتی را به ترتیب حروف الفبا به مقاومت ها و زمین را به بالای مدار چسباندم. بی فایده و پیچیده به نظر می رسد ، اما به من اعتماد کنید این کار شما را راحت تر می کند.

در حین ساختن این مدار ، من یک ترفند جالب در مورد صفحه نمایش 7 سگمنت پیدا کردم ، در هر زمان اگر صفحه نمایش 7 سگمنت را وارونه کرده باشید ، به اشتباه ، نیازی نیست که صفحه را کاملاً از حالت لحیم کاری جدا کرده و مجدداً مجدداً لحیم کنید. هر پین به جز پایه G و پین یکسان باقی می ماند ، فقط با افزودن یک سیم جامپر ساده می توانید مشکل را برطرف کنید. (2 تصویر آخر را که از سیم بلوز سبز برای نشان دادن این مشکل استفاده کرده ام ، بررسی کنید).

مرحله 4: شمارنده

"loading =" تنبل"

وقتی صحبت از مدارهای دیجیتال می شود ، فقط 2 حالت HIGH یا LOW وجود دارد (باینری: 0 یا 1). این را می توانیم با یک سوئیچ ارتباط دهیم ، هنگامی که سوئیچ روشن است می توانیم بگوییم که منطقی HIGH است و هنگامی که سوئیچ خاموش است می توانیم بگوییم منطق پایین است. اگر می توانید سوئیچ را روشن و خاموش کنید با یک زمان بندی ثابت بین ON و OFF می توانید یک سیگنال موج مربعی تولید کنید.

اکنون زمان صرف شده برای ایجاد سیگنالهای بالا و پایین با هم ، دوره زمانی نامیده می شود. اگر می توانید کلید را برای 0.5 ثانیه روشن کرده و کلید را برای 0.5 ثانیه خاموش کنید ، بازه زمانی این سیگنال 1 ثانیه خواهد بود. به طور مشابه ، تعداد دفعات روشن و خاموش شدن کلید در ثانیه را فرکانس می نامند.

[مثال: 4Hz -> 4 بار روشن و 4 بار خاموش]

ممکن است در ابتدا چندان کاربردی به نظر نرسد ، اما این زمان بندی سیگنال برای هماهنگ نگه داشتن همه چیز در مدارهای دیجیتال بسیار ضروری است ، به همین دلیل برخی از مدارهای دیجیتالی با سیگنال های ساعت نیز مدارهای همزمان نامیده می شوند.

اگر بتوانیم یک موج مربع 1 هرتز ایجاد کنیم ، می توانیم شمارنده خود را هر ثانیه مانند ثانیه در ساعت دیجیتال افزایش دهیم. این مفهوم در اینجا هنوز مبهم است زیرا ما به زمان لازم برای ارتعاش یک اتم سزیم 9 میلیارد بار نیاز داریم (همانطور که در مرحله 1 دیدیم) زیرا این چیزی است که به ما یک ثانیه می دهد. این نوع دقت با استفاده از مدار ما تقریباً غیرممکن است ، اما اگر بتوانیم از یک اسیلوسکوپ (جایی که زمان از قبل کالیبره شده است) برای تقریبی یک ثانیه استفاده کنیم ، می توانیم بهتر عمل کنیم.

مرحله 7: انتخاب یک مدار ساعت

روشهای متعددی برای ساخت ژنراتور پالس ساعت وجود دارد. اما در اینجا چند دلیل وجود دارد که چرا من از IC تایمر 555 استفاده کردم و چند دلیل که چرا شما نباید از آن استفاده کنید.

مزیت - فایده - سود - منفعت

• مدار بسیار ساده است (مبتدی دوستانه)
• نیاز به یک رد پای بسیار کوچک دارد
• آسان برای تنظیم فرکانس ساعت
• می تواند طیف گسترده ای از ولتاژ داشته باشد (برای مدار ساعت دیجیتال ما لازم نیست)

عیب

• زمان بندی ساعت دقیق نیست
• سیگنال ساعت می تواند به طور جدی تحت تأثیر دما/ رطوبت قرار گیرد
• زمان بندی ساعت به دلیل مقاومت و خازن است

جایگزین های مولد فرکانس یا مولد پالس ساعت: نوسان ساز کریستال ، تقسیم فرکانس

مرحله 8: قرار دادن مدار ساعت

مدار ساعت را دقیقاً زیر قسمت ثانیه ساعت دیجیتال قرار دهید ، این امر ارتباط بین IC 4026 و IC 555 را آسان می کند.

در این مرحله ، عکاسی پس از هر مدار کاملاً بی فایده بود ، زیرا مدارها با سیم های زیادی که در جهات مختلف می چرخند بسیار پیچیده می شود. بنابراین ، فقط کافی است مدار ساعت را جداگانه بدون نگرانی در مورد بقیه مدار بسازید و پس از اتمام کار ، فقط خروجی (پین 3) 555 IC تایمر 555 را به پین ساعت IC 4026 وصل کنید.

مرحله 9: تغییر/افزایش منطق

نفر دوم در مسابقه ریمیکس