Электронные часы схема электрическая принципиальная. Электронные часы: принципиальные схемы, особенности конструкции и сборки

Как устроены электронные часы на микросхемах KR145IK1911 и DS32kHz. Какие компоненты входят в схему простых цифровых часов на PIC16F628A. Каковы особенности цифровых часов на LM8560 и PIC16F84A. Как настроить и использовать различные функции электронных часов.

Схема электронных часов на микросхеме KR145IK1911

Электронные часы на микросхеме KR145IK1911 представляют собой классический пример использования специализированной микросхемы для создания функциональных часов. Рассмотрим основные элементы данной схемы:

• Микросхема KR145IK1911 в корпусе 40-DIP — центральный элемент схемы
• VFD-дисплей IVL1-7/5 для отображения времени
• Кварцевый резонатор на 32,768 кГц для задания тактовой частоты
• Стабилизатор напряжения на -27В для питания микросхемы
• Трансформатор с двумя вторичными обмотками
• Резервная схема питания на батарейках А23

Как работает данная схема электронных часов? Микросхема KR145IK1911 формирует семисегментный цифровой код, который управляет VFD-дисплеем с мультиплексным управлением. Отображение цифр происходит поочередно с частотой 500 Гц, что создает эффект непрерывного свечения. Точность хода обеспечивается кварцевым резонатором.

Особенности питания схемы

Питание схемы организовано следующим образом:

1. Основное питание -27В формируется стабилизатором на основе мостового выпрямителя
2. Напряжение накала 4,8В для дисплея поступает со второй обмотки трансформатора
3. Резервное питание обеспечивается батарейками А23

Для чего нужно резервное питание в электронных часах? Оно позволяет сохранить ход часов при отключении основного питания, что избавляет от необходимости заново настраивать время при кратковременных сбоях электроснабжения.

Цифровые часы на микроконтроллере PIC16F628A

Другим популярным вариантом реализации электронных часов является схема на микроконтроллере PIC16F628A. Данная конструкция отличается простотой и надежностью. Какие основные компоненты входят в эту схему?

• Микроконтроллер PIC16F628A — основной управляющий элемент
• Светодиодный индикатор АЛС для отображения времени
• Кварцевый резонатор на 4 МГц
• Кнопки для настройки времени и будильника
• Пьезоизлучатель в качестве звукового сигнала

В чем преимущества использования светодиодного индикатора в этой схеме? Светодиодный дисплей обеспечивает хорошую видимость показаний в темноте и с большого расстояния, что делает такие часы удобными для использования в спальне или гостиной.

Функциональные возможности часов на PIC16F628A

Данная схема электронных часов предоставляет следующие возможности:

1. 9 режимов индикации с возможностью переключения
2. Настройка времени и будильника
3. Сохранение настроек в EEPROM
4. Регулировка громкости будильника

Как происходит управление часами? Настройка осуществляется с помощью трех кнопок: «Коррекция», «+» и «-«. Режим настройки активируется кнопкой «Коррекция», а изменение значений производится кнопками «+» и «-«.

Цифровые часы на микросхеме LM8560

Схема цифровых часов на микросхеме LM8560 представляет собой еще один интересный вариант реализации электронных часов. Каковы основные особенности данной конструкции?

• Использование специализированной микросхемы LM8560
• Дуплексный светодиодный дисплей
• Встроенный будильник с регулировкой громкости
• Возможность управления внешними устройствами

Почему выбрана микросхема LM8560? Эта микросхема специально разработана для создания цифровых часов и содержит все необходимые функции, что упрощает схему и повышает надежность устройства.

Настройка и использование часов на LM8560

Как настроить время и будильник в этих часах? Для этого используются следующие кнопки:

1. S6 — установка часов
2. S4 — установка минут
3. S3 — удержание времени для настройки будильника
4. S5 — установка часов будильника

Какие дополнительные функции реализованы в этой схеме? Помимо отображения времени и будильника, часы имеют функцию управления внешними устройствами и возможность повторного срабатывания будильника через 9 минут (snooze).

Простые цифровые часы на PIC16F84A

Схема простых цифровых часов на микроконтроллере PIC16F84A представляет собой отличный учебный проект для начинающих электронщиков. В чем особенности данной конструкции?

• Использование доступного микроконтроллера PIC16F84A
• Семисегментный светодиодный дисплей
• Три кнопки управления
• 12-часовой формат отображения времени

Почему эта схема подходит для обучения? Она содержит минимум компонентов, но при этом позволяет освоить основы программирования микроконтроллеров и понять принципы работы цифровых часов.

Принцип работы и управление часами

Как устроен дисплей в этих часах? Отдельные сегменты всех разрядов соединены параллельно и управляются выводами PORTB микроконтроллера. Общий катод каждого разряда подключен к выводам PORTA, что позволяет реализовать динамическую индикацию.

Какие функции выполняют кнопки управления?

1. SW1 — отображение секунд
2. SW2 — увеличение значения минут
3. SW3 — увеличение значения часов

Сравнение различных схем электронных часов

Рассмотрев несколько вариантов схем электронных часов, можно выделить их основные отличия и особенности. Какие факторы стоит учитывать при выборе схемы для реализации?

• Сложность конструкции и доступность компонентов
• Функциональные возможности (будильник, управление внешними устройствами)
• Тип дисплея и удобство считывания показаний
• Точность хода и возможность коррекции
• Энергопотребление и автономность работы

Какая схема подойдет для начинающих, а какая для опытных конструкторов? Схемы на микроконтроллерах PIC16F84A и PIC16F628A более просты в реализации и подходят для начинающих. Схемы на специализированных микросхемах KR145IK1911 и LM8560 обладают большими возможностями, но требуют более глубоких знаний в электронике.

Преимущества и недостатки различных схем

Сравним основные характеристики рассмотренных схем:

Схема	Преимущества	Недостатки
KR145IK1911	Высокая точность, VFD-дисплей	Сложность питания, устаревшая элементная база
PIC16F628A	Простота, яркий светодиодный дисплей	Ограниченные функциональные возможности
LM8560	Широкие функциональные возможности	Сложность программирования микроконтроллера
PIC16F84A	Простота конструкции, учебный характер	Ограниченные функции, отсутствие будильника

Особенности сборки и настройки электронных часов

При сборке электронных часов необходимо учитывать ряд важных моментов. Какие этапы включает в себя процесс создания электронных часов?

1. Выбор и подготовка компонентов
2. Монтаж элементов на плате
3. Программирование микроконтроллера (если используется)
4. Настройка и калибровка частоты
5. Установка в корпус

На что следует обратить особое внимание при сборке? Важно соблюдать полярность электролитических конденсаторов и светодиодов, правильно ориентировать микросхемы и тщательно выполнять пайку, чтобы избежать холодных соединений.

Настройка точности хода часов

Как добиться высокой точности хода электронных часов? Для этого можно использовать следующие методы:

• Применение термокомпенсированных кварцевых генераторов
• Использование подстроечных конденсаторов для точной настройки частоты
• Программная коррекция хода с учетом температуры
• Периодическая синхронизация с эталонным источником времени

Какой метод наиболее эффективен? Выбор метода зависит от требуемой точности и доступных ресурсов. Для бытовых часов обычно достаточно использования качественного кварцевого резонатора и подстроечного конденсатора.

Перспективы развития электронных часов

Несмотря на кажущуюся простоту, электронные часы продолжают развиваться. Какие тенденции наблюдаются в этой области?

• Интеграция с системами умного дома
• Использование беспроводной синхронизации времени
• Применение энергоэффективных дисплеев
• Расширение функциональности (метеостанция, календарь и т.д.)

Как могут измениться электронные часы в будущем? Вероятно, они станут более интеллектуальными, смогут адаптироваться к режиму пользователя, автоматически настраиваться на летнее/зимнее время и интегрироваться с другими электронными устройствами.

Интеграция электронных часов с современными технологиями

Какие возможности открывает интеграция электронных часов с другими системами? Рассмотрим несколько примеров:

1. Синхронизация с смартфоном для автоматической настройки времени и будильника
2. Управление освещением и климат-контролем в зависимости от времени суток
3. Отображение уведомлений и напоминаний из календаря
4. Голосовое управление настройками часов через виртуальных ассистентов

Какие преимущества дает такая интеграция? Она позволяет сделать электронные часы более удобными в использовании, расширить их функциональность и органично встроить в современную цифровую экосистему.

Схема электронных часов на микросхеме KR145IK1911

Схема электронных часов на микросхеме KR145IK1911 и DS32kHz с дисплеем VFD IVL1-7/5. Растущая популярность VFD-дисплеев, их относительно низкая цена и интересный внешний вид побудили меня построить часы на основе такого дисплея.

Сердцем часов является одна из старейших специализированных микросхем для электронных часов советского производства КР145ИК1911 (КР145ИК1911) в корпусе 40-DIP.

Схема электронных часов может управлять внешними устройствами или просто использоваться как будильник и таймер. Я не использовал эти функции в своем решении. Все это было собрано на универсальной макетной плате.

Силовая часть осталась на родной плате от неисправных часов. Микросхема КР145ИК1911 требует постоянное напряжение питания -27В, которое поступает от стабилизатора собранного на основе мостового выпрямителя, стабилитронов и транзистора.

Используется маломощный трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна для получения напряжения -27В, а другая для получения переменного напряжения накала 5В. Поскольку цепь накала дисплея также является катодом, трансформатор имеет отвод в середине обмотки.

Чтобы продлить срок службы дисплея, напряжение накала снижено примерно до 4,8 В. Часы также снабжены резервной схемой обслуживания основного генератора на базе двух последовательно соединенных батареек А23.

На выходах микросхемы 12-18 формируется семисегментный цифровой код.
Для индикации чисел используется VFD дисплей ИВЛ1-7/5 с мультиплексным управлением. Сигналы с микросхемы КР145ИК1911 управляют анодным потенциалом отдельных цифр и служебных знаков, обеспечивая их поочередное включение.

Одновременно отображается только одна цифра, но переход от одной цифры к другой происходит с частотой 500 Гц, благодаря чему свечение цифр на дисплее кажется нашему глазу непрерывным. Мигание служебных меток (точек) дисплея осуществляется путем подачи сигнала частотой 1 Гц с выхода 22.

Основной генератор расположен внутри микросхемы, соединенной со стандартным кварцевым резонатором частотой 32,768 кГц. Генератор изначально был подключен к резонатору и двум конденсаторам по 20 пФ. Однако его точность не была удовлетворительной.

Поэтому я решил добавить в схему дополнительную емкость в виде подстроечного конденсатора 4,2-20пФ. Несмотря на многочисленные попытки отрегулировать частоту и заменить конденсаторы на чуть большую емкость (22пФ), я решил поискать другое решение.

В конце концов я использовал в качестве генератора специализированную схему Dallas DS32kHz, которая представляет собой кварцевый генератор с температурной компенсацией (TCXO) с выходной частотой 32,768 кГц. Питается он через стабилизатор 78L05 напряжением 5В.

Он также имеет резервный источник питания, которое создается благодаря основному генератору системы КР145ИК1911. Применяемая микросхема DS32kHz, как заявляет производитель, имеет отклонение ±2ppm, что дает ±1 минуту в год. Схема электронных часов работает отлично, ход очень точный.

Окончательная схема электронных часов:

Макетная плата;

Внешний вид часов:

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК САМОДЕЛЬНЫЕ

Предлагаю для повторения схему простых электронных часов с будильником, выполненные на микроконтроллере типа PIC16F628A. Большим плюсом данных часов является светодиодный индикатор типа АЛС, для отображения времени. Лично мне порядком надоели всевозможные ЖКИ и хочется иметь возможность видеть время из любой точки комнаты в том числе в темноте, а не только прямо с хорошим освещением. Схема содержит минимум деталей и имеет отличную повторяемость. Часы испытаны на протяжении месяца, что показало их надежность и работоспособность. Думаю из всех схем в интернете, эта наиболее простая в сборке и запуске.

   Принципиальная схема электронных часов с будильником на микроконтроллере:

   Как видно из схемы часов, микроконтроллер является единственной микросхемой, используемой в данном устройстве. Для задания тактовой частоты используется кварцевый резонатор на 4 МГц. Для отображения времени использованы индикаторы красного цвета с общим анодом, каждый индикатор состоит из двух цифр с десятичными точками. В случае использования пьезоизлучателя, конденсатор С1 – 100 мкФ можно не ставить.  

   Можно применить любые индикаторы с общим анодом, лишь бы каждая цифра имела собственный анод. Чтоб электронные часы были хорошо видны в темноте и с большой дистанции – старайтесь выбрать АЛС-ки чем покрупнее. 

   Индикация в часах осуществляется динамически. В данный конкретный момент времени отображается лишь одна цифра, что позволяет значительно снизить потребление тока. Аноды каждой цифры управляются микроконтроллером PIC16F628A. Сегменты всех четырех цифр соединены вместе и через токоограничивающие резисторы R1 … R8 подключены к выводам порта МК. Поскольку засвечивание индикатора происходит очень быстро, мерцание цифр становится незаметным. 

   Для настройки минут, часов и будильника – используются кнопки без фиксации. В качестве выхода для сигнала будильника используется вывод 10, а в качестве усилителя – каскад на транзисторах VT1,2. Звукоизлучателем является пьезоэлемент типа ЗП. Для улучшения громкости вместо него можно поставить небольшой динамик.  

   Питаются часы от стабилизированного источника напряжением 5В. Можно и от батареек. В часах реализовано 9 режимов индикации. Переход по режимам осуществляется кнопками “+” и “-“. Перед выводом на индикацию самих показаний, на индикаторы выводится короткая подсказка названия режима. Длительность вывода подсказки – одна секунда.

   Кнопкой “Коррекция” часы – будильник переводятся в режим настроек. При этом кратковременная подсказка выводится на пол секунды, после чего корректируемое значение начинает мигать. Коррекция показаний осуществляется кнопками “+” и “-“. При длительном нажатии на кнопку, включается режим автоповтора, с заданной частотой. Все значения, кроме часов, минут и секунд, записываются в EEPROM и восстанавливаются после выключения – включении питания.

   Если в течение нескольких секунд ни одна из кнопок не нажата, то электронные часы переходят в режим отображения времени. Нажатием на кнопку “Вкл/Выкл” включается или выключается будильник, это действие подтверждается коротким звуком. При включенном будильнике светится точка в младшем разряде индикатора. Думал куда бы пристроить часы на кухне, и решил вмонтировать их прямо в газовую плиту:) Материал прислал in_sane.

   Форум по электронным часам

Простые цифровые часы на микросхеме LM8650

03

Цифровые часы, описанные здесь, представляют собой схему, которую хотели бы изготовить большинство любителей электроники.
Возможно, вы слышали о цифровых часах, сделанных из часовых ИС, таких как популярные LM8361, MM5387 и т. д., но эти ИС сегодня могут быть устаревшими и/или сложными в изготовлении.

Данный дизайн намного проще и не уступает вышеперечисленным аналогам с точки зрения функциональности и технических характеристик. Кроме того, у этой схемы цифровых часов есть одно дополнительное преимущество — модель с дуплексным светодиодным дисплеем, которая помогает уменьшить количество подключений и связей между IC1 (LM8560) и светодиодным дисплеем, что значительно упрощает настройку.

Теперь давайте узнаем, как работает предложенная схема цифровых часов:

Как видно из данной схемы, сердцевиной схемы является IC1 (LM8560),
, которому назначены следующие выходные клеммы:

1. Выход для управления дисплеем Номера моделей Duplex (контакты 1-14)
2. Выход для формирования сигнала тревоги на контакте 16.
3. Вариант выхода, который может использоваться для управления внешними электроприборами через встроенный автоматический таймер.

Части R1, C1 включены в схему для облегчения ввода тактового сигнала 50 Гц на вывод 25 микросхемы.

Диоды D1, D2 расположены как выпрямители и работают как генераторы сигналов к катоду номера дисплея для создания попеременной работы подсветки дисплея по отношению к входу IC1.

Сигнал тревоги с контакта 16 IC1 подключается к потенциометру P1 (Громкость) и далее интегрируется с контактом 3 IC2 (LM386), который образует усилительный каскад для управления громкоговорителем во время срабатывания сигнализации.

P1 используется для точной настройки громкости сигнала тревоги. Кроме того, сигнал от «спящего» контакта от контакта 17 может использоваться для управления любой другой желаемой триггерной схемой.

Как установить время в этих цифровых часах

1. S6 используется для установки часов.
2. S4 используется для установки минут.

Для установки времени будильника можно использовать следующие переключатели:

1. S3 для удержания времени
2. S5 для установки часов для будильника.
3. S4 для установки минут для будильника.

По истечении вышеуказанного срока через S4/S5 может начать звонить будильник, который можно остановить, нажав переключатель S2 или фактически любой другой переключатель из заданных.

Следующие переключатели могут использоваться для управления внешним устройством с помощью триггеров часов.

1. Сначала вам нужно удерживать переключатель S6 нажатым.
2. Затем нажмите S4, чтобы установить минуты.
3. Нажмите переключатель S5, чтобы установить часы.

Выходной сигнал для описанного выше управления ВКЛ/ВЫКЛ приборов может быть получен с контакта 17 микросхемы.

Использование будильника с замедлением времени для повторения будильника.

Чтобы использовать эту функцию, если мы хотим повторить тревогу или продлить ее еще на девять минут, вы можете нажать переключатель S7.

Принципиальная схема

Контакт Vdd ошибочно показан как контакт № 28, который на самом деле должен быть контактом № 20. Читателей просят исправить эту ошибку.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Простые цифровые часы

Это простые цифровые часы, показывающие время суток, хорошая отправная точка для изучения основ микроконтроллеров. Он использует 18-контактный PIC16F84A, семисегментный светодиодный дисплей часов и три входных переключателя. Схема основана на проекте Дэна Мэтьюза, первоначально описанном для Microchip AN-590. В проекте Дэна Мэтьюза используется PIC16C54, поэтому код был изменен для использования с более популярным PIC16F84A. Мы почти сохранили то же оборудование и разработали соответствующую печатную плату для упрощения конструкции.

Электронная схема

Отдельные сегменты дисплея соединены вместе, A-A-A-A, B-B-B-B и т. д. Контакты PORTB активируют сегменты светодиодов. Соединения: RB1-A, RB2-B, RB3-C…RB7-G. Центральная колонка часов подключена к RB-0.

Электронная схема простых цифровых часов

Общий катод для каждого сегмента дисплея включается от четырех линий ввода/вывода PORTA. Соединения: RA0/Цифра1, RA1-Цифра2, RA2-Цифра3, RA3/Цифра4 (сегменты дисплея нумеруются слева или со старшей цифры).

Переключатели также подключены к контактам PORTB I/O. Чтобы прочитать ключи, поскольку мы используем каждый вывод для вывода, мы ненадолго переключаем некоторые выводы на входы. На контактах PORTB RB1, RB2 и RB3 установлен низкий уровень с помощью резисторов 10 кОм. Это значение достаточно велико, чтобы не отводить ток от светодиодов, когда они включены. Входы обнаруживаются путем подтягивания контактов к высокому уровню с переключением на VDD через резисторы 820 Ом. Это значение достаточно низкое, чтобы быстро поднять контакт, когда выходы выключены, и создать 90% высокого входа VDD.

Эксплуатация

Простые цифровые часы имеют 12-часовой формат, что означает, что нет разницы между часом дня и днем. Когда никакие кнопки не нажаты, схема будет отображать текущее время, начиная с 12:00 при сбросе. Нажатие SW1 приведет к отображению секунд. Время устанавливается нажатием SW2 для увеличения минут и SW3 для увеличения часов. Поскольку каждый из сегментов связан вместе на всех дисплеях, одновременно должен быть включен только один дисплей, иначе все включенные дисплеи будут отображать повторяющиеся данные.