Схемы электронных часов: принципы работы и создание своими руками

Основные компоненты схемы:

• DD1 (К176ИЕ12) — формирователь импульсов с кварцевым резонатором
• DD2-DD5 (К176ИЕ4) — счетчики единиц и десятков минут и часов
• Жидкокристаллический индикатор
• S1-S3 — кнопки для установки времени

Как собрать электронные часы своими руками?

Для сборки простых электронных часов потребуется:

1. Подобрать необходимые компоненты согласно схеме
2. Изготовить печатную плату или использовать макетную
3. Припаять компоненты, соблюдая полярность
4. Подключить индикатор и кнопки управления
5. Настроить частоту кварцевого генератора
6. Поместить схему в подходящий корпус

При самостоятельной сборке важно использовать качественные компоненты и аккуратно выполнять монтаж.

Типичные неисправности электронных часов

Какие проблемы чаще всего возникают в работе электронных часов?

• Уход частоты кварцевого генератора из-за старения резонатора
• Выход из строя электролитических конденсаторов
• Окисление контактов кнопок управления
• Потеря яркости или выход из строя сегментов индикатора
• Нарушение пайки из-за механических воздействий

Большинство этих неисправностей можно устранить путем замены соответствующих компонентов.

Перспективы развития электронных часов

Современные электронные часы становятся все более функциональными. Какие тенденции наблюдаются в их развитии?

• Интеграция с беспроводными сетями для автоматической синхронизации времени
• Добавление функций фитнес-трекеров и мониторинга здоровья
• Использование энергоэффективных дисплеев на электронных чернилах
• Применение солнечных батарей для подзарядки аккумуляторов
• Расширение функциональности до уровня носимых компьютеров

Несмотря на развитие умных часов, классические электронные модели по-прежнему востребованы благодаря своей надежности и длительному времени автономной работы.

Схема электронных часов-будильника » Паятель.Ру

Категория: Часы

Электронные часы построены на основе комплекта микросхем К176ИЕ12, К176ИЕ13 и К176ИД2. Микросхемы очень хорошо работают с светодиодными семисегментными индикаторами, которые, хотя и недешевы, но отличаются высокой надежностью, и что самое главное не раздражают зрение как электролюминесцетные. Часы-будильник отсчитывают текущее время в часах и минутах, секунды индицируются одним светодиодом, который на табло размещается между разрядами часов и минут. Время будильника устанавливается в течении суток. При совпадении времени будильника и текущего времени включается музыкальный сигнал, один из восьми, который можно выбрать заранее.

Кроме срабатывания звукового сигнала часы-будильник могут включать любую нагрузку, питающуюся напряжением до 220В и имеющую мощность не более 100 Вт, это может быть радиоприемник, магнитофон, любой электроприбор не превышающий эту мощность.

Часы питаются от сети переменного тока 220В и от резервного источника на 9В (батарея типа «Кроны»). При отключении электроснабжения часы переходят на питание от резервного источника, при этом индикация, с целью экономии электроэнергии, отключается, а все остальные функции, включая и будильник (кроме выключателя электроприбора) сохраняются. Таким образом, даже если электричество отключили на сутки будильник прозвучит вовремя.

Еще одно преимущество — громкость будильника настолько высока, что разбудит даже самого крепко спящего человека.

Принципиальная схема показана на рисунке. Собственно часы-будильник собраны на микросхемах D1-D3 по упрощенной типовой схеме. Микросхема D1 К176ИЕ12 представляет собой формирователь временных последовательностей. Она содержит мультивибратор с кварцевым резонатором Q1 и два счетчика. Первый вырабатывает секундные и полсекундные импульсы, а также сдвинутые по фазе на четверть периода импульсы частотой 128 Гц для реализации динамической индикации. Второй счетчик имеет коэффициент пересчета 60 и служит для формирования минутных импульсов.

Микросхема D2 содержит счетчики часов и минут, а также ОЗУ будильника и формирователь сигнала будильника. Как только информация записанная в ОЗУ совпадает с текущем времени на выводе 7 D2 появляются пачки импульсов, которые в типовом включении должны поступать на пьезоизлучатель.

Установка текущего времени и будильника выполняется тремя кнопками S1-S3. При нажатии на S1 показания минут увеличиваются с частотой 2 Гц, при нажатии на S2 тоже самое происходит с показаниями часов. При нажатии S3 на индикацию выводится время установки будильника и при этом можно кнопками S1 и S2 установить время будильника.

D3 — дешифратор для индикаторов с семи-сегментным формированием цифр. Двоичный четырехразрядный код каждой цифры поступает на его входы «1-2-4-8», при этом смена данных в соответствии с динамической индикацией производится импульсом, поступающим на его вывод 1.

На выходе дешифратора включены четыре семисегментных индикатора АЛС324Б. Одинаковые катодные выводы сегментов этих индикаторов соединены вместе. Таким образом, что один и тот же код поступает сразу на катоды всех четырех индикаторов. Выбор какой из индикаторов при этом будет светиться производится при помощи четырех транзисторных ключей VT2-VT5, на базы которых поступают импульсные последовательности частотой 128 Гц и скважностью 4, сдвинутые по фазе относительно друг друга на четверть периода.

Сигнал будильника выпрямляется диодом VD8 и на конденсаторе С10 появляется некоторое напряжение, которое поступает на транзисторный ключ на VT8 и открывает его. При этом ток протекает через обмотку электромагнитного реле Р1, его контакты приходят в движение и замыкают цепь нагрузки «Н» и цепь «коллектор-эмиттер» транзистора VT8. Таким образом реле самоблокируется и остается во включенном состоянии даже тогда, когда сигнал будильника прекращается. Вывести реле из этого положения можно только кратковременным прекращением тока через него при помощи размыкающей кнопки S6.

Одновременно импульсы будильника поступают через конденсатор С7 на вход запуска (вывод 13) универсального музыкального синтезатора УМС8-08. Синтезатор запускается и импульсный сигнал с его выхода (вывод 1) поступает на транзисторный импульсный усилитель на VT6 и VT7. В коллекторной цепи VT7 включен динамический громкоговоритель.

В результате такого построения выходного каскада громкость звучания получается достаточно большой. При необходимости её снизить можно включением резистора на 20-100 Ом последовательно с динамиком. Отключается будильник при помощи выключателя SB1, который отключает динамик.

Питается УМС от параметрического стабилизатора на R18 и VD5. Тактовая частота на него поступает с вывода 14 D1 через С5. Кнопка S4 служит для ручного запуска синтезатора, a S5 для выбора мелодии которая должна будет исполняться.

Сетевой источник питания сделан на маломощном силовом трансформаторе Т1. Постоянное напряжение 12-15В с выхода мостового выпрямителя питает электромагнитное реле Р1. Схема часов питается от стабилизатора на VT9, вырабатывающего 10В. Резервный источник G1 подключается через диод VD6. Когда сетевое напряжение есть он защищен этим диодом и не используется. При отключении сетевого напряжения диод VD7 препятствует поступлению тока от G1 на светодиодные индикаторы.

Светодиодные индикаторы АЛС324Б можно заменить на любые другие семисегментные с общим анодом. Электромагнитное реле Р1 типа РЭС22 на напряжение 10-15В. Синтезатор УМС8-08 можно заменить на любой другой УМС из серии УМС8 и УМС7. Все транзисторы могут быть с любыми буквенными индексами. КТ 315 желательно заменить на КТ503.

Трансформатор Т1 готовый, на его вторичной обмотке имеется переменное напряжение 12В. Можно взять любой другой трансформатор с выходным напряжением 12-22В, при этом соответственно придется выбрать С11 на другое напряжение и реле, либо подключить реле через гасящий резистор.

Динамик любого типа, например от малогабаритного радиоприемника.

Схема цифровых часов-будильника » Вот схема!

3.1.1. Электрическая схема электронных часов на ЖКИ. Электронные самоделки

3.1.1. Электрическая схема электронных часов на ЖКИ

Жидкокристаллический индикатор представляет собой две плоские пластинки из стекла, склеенные по периметру таким образом, чтобы между стеклами оставался промежуток, его заполняют специальными жидкими кристаллами.

На обеих пластинах специальным веществом, которое прозрачно и проводит электрический ток, нарисованы собственно сегменты индикатора. Обычно одна из пластинок выполняет роль общего провода.

Жидкокристаллические индикаторы работают с поляризованным светом — для этого с обеих сторон индикатора наклеены специальные пленочные поляризаторы. В зависимости от взаимного расположения поляризаторов, ЖКИ может быть позитивным (темные символы на светлом фоне — как в часах, микрокалькуляторах) и негативным (прозрачные символы на черном фоне — используются в автомобильных магнитолах). Жидкие кристаллы, при отсутствии протекающего через них тока, располагаются внутри индикатора хаотическим образом, и практически не перекрывают свет, т. е. все сегменты прозрачны. При возникновении между какими-нибудь сегментами на обеих сторонах стекла разности потенциалов, жидкие кристаллы в этом месте упорядоченно выстраиваются поперек светового потока, перекрывая его, и соответствующий сегмент становится непрозрачным. Причем, изменяя величину приложенного напряжения, можно изменять степень непрозрачности индикатора.

Жидкие кристаллы — диэлектрик, т. е. не проводят электрический ток. Поэтому управлять ими можно только переменным напряжением: ведь две обкладки ЖКИ-стекла — это практически конденсатор, а при подаче на выводы конденсатора переменного напряжения через него течет ток. Для жидких кристаллов нужен ничтожный ток, поэтому частота управляющего напряжения может быть довольно низкой (50…100 Гц). Сверху диапазона эта частота практически не ограничена, однако не рекомендуется делать ее выше 1 кГц — проводники, которыми нарисованы сегменты, имеют конечное сопротивление (обычно 1…10 кОм), поэтому при увеличении частоты контрастность индикатора будет ухудшаться. Заодно, благодаря этому сопротивлению, индикатор нечувствителен к перегрузкам по напряжению — он выдерживает напряжение до 30…50 В (при этом сегменты, иногда вместе с дорожками, чернеют, и после снятия напряжения становятся прозрачными в течение нескольких минут, в то время как все остальные индикаторы выходят из строя уже при двукратных перегрузках. Но все равно, несмотря на отсутствие видимых повреждений, слишком увлекаться перегрузками ЖКИ не стоит — это резко уменьшает ресурс его работы, в частности, снижает контрастность.

Для управления ЖКИ обычно используются логические элементы «Исключающее ИЛИ», один из входов всех элементов соединяют вместе и подключают к генератору и общему выводу ЖКИ, а на второй вход элемента подают управляющие сигналы. Как известно, эти элементы при уровне «логического нуля» на одном из входов работают как повторители уровня с другого входа (то есть разность напряжений между выходом элемента и общим индикатора равна нулю — сегмент не виден), а при «единице» — как инверторы, и соответствующий сегмент индикатора становится видимым. Таким образом, чтобы «засветить» сегмент, на вход элемента нужно подать «единицу».

Кроме того, для работы с ЖКИ удобно использовать микросхемы серии К176: К176ИЕ3 (счетчик-делитель на 2 и 6), К176ИЕ4 (счетчик-делитель на 4 и 10) и К176ИД2 или К176ИД3 (двоично-десятичные дешифраторы, только у К176ИД3 более мощные выходы). У всех этих микросхем на выходах уже стоят элементы «Исключающее ИЛИ», что значительно упрощает схему устройства.

На рис. 3.1 приведена схема несложных электронных часов, состоящих из минимума деталей. Для большего удобства в схему добавлен узел гашения нуля в разряде десятков часов.

На специализированной микросхеме К176ИЕ12 собран кварцевый генератор, в качестве кварцевого резонатора ZQ1 можно использовать любой «часовой» кварц. Частоту генератора можно скорректировать, изменяя емкость конденсатора С1. На выводе 4 микросхемы формируются секундные импульсы — они используются для моргания разделительной точки, на выводе 10 секундные импульсы уже разделены на 60. Таким образом получаются минутные импульсы. Они поступают на линейку счетчиков DD2…DD5: DD2 считает единицы минут, DD3 — десятки минут и т. д. На диоде VD2 и резисторе R8 собрана схема обнуления часов — как только часы досчитают до 24, на выходах 4 DD4 и 2 DD5 появятся уровни логической «1», которые обнулят все счетчики. Пока количество часов меньше 24, хотя бы на одном из этих выводов присутствует уровень логического «0», который запрещает сброс.

Так как у микросхемы DD1 нет сравнительно низкочастотного выхода, пришлось задействовать тактовые выходы T1…T4. На элементах R3 и VD1 собран простейший сумматор, благодаря которому в точке соединения этих элементов — правильный меандр частотой 256 Гц. Он используется для работы ЖКИ.

На элементах DD6.1, DD6.2 собрана схема управления десятичной точкой (все остальные точки и дополнительные сегменты должны быть соединены с общим проводом индикатора). Элемент DD6.2 выполняет функцию инвертора (при уровне логической «1» на управляющем входе он замкнут и подает уровень «0» на DD6. 1, при «0» — разомкнут и на вход DD6.1 поступает «1» через резистор R4), элемент DD6.1, в зависимости от уровня на выходе «1 Гц», подает на сегмент «точка» то прямой, то инвертированный сигнал генератора, т. е. точка будет видна на протяжении 0,5 сек, а следующие 0,5 сек — нет.

Конечно, было бы проще собрать этот узел на одном элементе «Исключающее ИЛИ», однако собрать на оставшихся элементах схему гашения лишнего нуля будет невозможно, а вводить в схему лишнюю микросхему — логически неразумно.

Этот самый узел гашения нуля собран на элементах DD6.3 и DD6.4. Несложно заметить, что в старшем разряде сегмент f будет виден только при коде цифры 0, при кодах цифр 1 и 2 — этот сегмент не светится. Поэтому вполне логично будет задействовать этот выход дешифратора для нашего анализатора. При уровне логической «1» на выходе генератора элемент DD6.4 соединяется с выходом f дешифратора, и заряжает или разряжает конденсатор С3. В это время на выводе 6 микросхемы DD5 уровень логической «1». Таким образом, при коде цифры «0», на выходе сегмента f будет уровень логического «0», а при кодах цифр 1 или 2 там будет уровень логической «1». Соответствующий уровень и на конденсаторе С3. При уровне логической «1» на этом конденсаторе элемент DD6.3 замкнут, и микросхема DD5 работает так же, как и остальные счетчики — разряд десятков часов виден, при уровне логического «0» на конденсаторе С3 элемент DD6.3 разомкнут, и выходы счетчика не переключаются.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Электрическая часть

Электрическая часть Вопрос. В соответствии с какими требованиями производится выбор оборудования для аккумуляторных батарей?Ответ. Выбор электронагревательных устройств, светильников, электродвигателей вентиляции и электропроводок для основных и вспомогательных

15 часов награды

15 часов награды Итак, чтобы быть творческой личностью, недостаточно иметь лишь общественно полезную, значительную достойную цель. Ведь поставленная цель должна быть реализована, а одного желания для этого мало. Чтобы переплыть океан, надо уметь строить корабли. Чтобы

Электрическая «капсула»

Электрическая «капсула» Автор еще раз убеждается во всесилии электричества, равно как и в том, что от воплощения своей мечты он пока еще очень далек… Как накопить электроны? Да, тепловые накопители если и не завели меня в дебри, то уж точно направили по ложному пути.

4.4.2. Электрическая схема таймера

4.4.2. Электрическая схема таймера При подключении ЭМТ к сети 220 В через ограничительный резистор R1 напряжение поступает на катушку К1 (имеющую сопротивление 3,9 кОм). С помощью системы шестеренок и приложенного к этой катушке напряжения (с помощью электромагнитной индукции)

4.8. Как локализовать помехи в электронных устройствах

4. 8. Как локализовать помехи в электронных устройствах Почти в любой области измерений значение предельно различимого слабого сигнала определяется шумом — мешающим сигналом, который забивает полезный сигнал. Даже если измеряемая величина и не мала, шум снижает точность

Приложение 10 Фирмы-производители электронных компонентов и их адреса в Интернете

Приложение 10 Фирмы-производители электронных компонентов и их адреса в Интернете Компоненты для радиоэлектронной промышленности выпускаются различными фирмами-производителями, филиалы которых расположены по всему миру. Чтобы не запутаться в маркировке

Глава 2 Разные схемы доработки электронных игрушек

Глава 2 Разные схемы доработки электронных игрушек 2.1. Доработка «Кота в мешка» В продаже появилась игрушка, которая в соответствии со своим внешним видом так и называется – «Кот в мешке». Даже при незначительном акустическом воздействии (шуме, громком голосе, а тем более

Электрическая часть

Электрическая часть На рис. 11.17 приведена схема управления сервомоторами с помощью PIC-микроконтроллера. Питание сервомоторов и микроконтроллера осуществляется от батареи 6 В. Батарейный отсек 6 В содержит 4 элемента АА. Схема микроконтроллера собрана на небольшой

Электрическая схема

Электрическая схема Электрическая схема представляет собой электронный ключ, управляемый интенсивностью светового потока. Когда уровень средней окружающей освещенности мал (возможна подстройка порогового значения), то схема отключает питание двигателя редуктора.

Электрическая чистка

Электрическая чистка С точки зрения химической технологии мытье посуды представляет собой чересчур неэкономичный процесс: чтобы смыть немного грязи, расходуется огромное количество воды. Еще более вопиющие примеры расточительности дают нам стирка и баня, а многие

«Фрегат Экоджет»: новая схема самолета и новая бизнес-схема

«Фрегат Экоджет»: новая схема самолета и новая бизнес-схема Авиасалон МАКС традиционно выступает смотровой площадкой новых идей в самолетостроении. ФПГ «Росавиаконсорциум» по собственной инициативе разрабатывает программу создания широкофюзеляжного

35. Элементы электронных цепей ИП

35. Элементы электронных цепей ИП Зачем нужны электронные устройства в ИП (измерительных приборах)? Для самых различных целей: от усиления слабых сигналов датчиков до преобразования или генерирования сигналов самых различных форм и частоты.При их изготовлении используют

7.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРКА

7. 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРКА 7.2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Электрическая дуговая сварка была изобретена в России. Н.Н. Бенардос 6 июля 1885 г. подал заявку и получил привилегию Департамента торговли и мануфактур № 11982 (1886 г.) на способ «соединения и разъединения металлов

11.3.1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ИОННЫХ ПОТОКОВ

11.3.1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ИОННЫХ ПОТОКОВ Под электронно-ионной технологией в широком смысле понимают комплекс методов обработки материалов и объектов потоками электронов, ионов, плазмы и нейтральных атомов. Данные процессы широко используются в металлургии,

Схема электронных часов

Основой данных часов является микросхема КИК — распространенный советский контроллер для построения электронных часов. На основе опыта работы и починки таких часов можно сделать вывод, что чаще всего выходит из строя кварцевый резонатор, высыхают электролитические конденсаторы, а также угасают электровакуумные индикаторы. Индикаторы, которые выходили из строя по причине перегорания нити накала ещё не попадались. Конечно ремонтировать любую электронику лучше всего со схемой.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схема электронных часов

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Содержание:

• Самодельные электронные часы на ИН-12 (ИН-14, ИН-18)
• Электронные часы СОВА
• Цифровые электронные часы на индикаторах ИН-12 или ИН-18 (К176ИЕ12, К561ИЕ8)
• Разработка принципиальной схемы часов
• РЕМОНТ НАСТОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ
• Электронные часы из деталей радиоконструктора
• Электронные часы с календарем и корректором
• Электронные часы
• ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: USB часы своими руками на Atmega 8. Как запрограммировать микроконтроллер

Самодельные электронные часы на ИН-12 (ИН-14, ИН-18)

Часы показывают текущее время суток в часах и минутах и могут быть использованы для подачи звукового сигнала в заранее установленный момент, то есть как будильник. Часы рассчитаны на питание от электроосветительной сети напряжением В через встроенный блок питания, обеспечивающий часам и сигнальному устройству необходимое напряжение переменного и постоянного тока Этот блок образуют сетевой трансформатор Т1, двуполупериодный выпрямитель на диодах VD11— VD14, включенных по мостовой схеме, оксидный конденсатор С9, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и стабилизатор напряжения на стабилитронах VD8—VD1D, соединенных последовательно.

В результате на этом конденсаторе действует постоянное напряжение Конденсаторы С6—С8 — блокировочные. В случае пропадания напряжения в сети снижается напряжение на конденсаторе С8 и открывается диод VD6 В это время диод VD7 закрывается и питающее напряжение на выводы микросхем поступает с батареи, а элементы индикатора гаснут.

В таком режиме часы могут работать в течение нескольких суток за счет разрядки батареи. При появлении напряжения сети вновь включается индикатор, а батарея автоматически отключается от цепи питания микросхем. Без батареи GB1 часы допускают пропадание переменного напряжения сети лишь на несколько минут. В этом случае микросхемы питаются постепенно убывающей энергией, запасенной оксидными конденсаторами С8 и С9 при работе выпрямителя.

Теперь, познакомившись с сетевым блоком, цепями питания микросхем и цифрового индикатора, рассмотрим работу самих часов и их сигнального устройства. Основой часов является микросхема КИЕ18 DD1 , специально разработанная для электронных часов с динамической индикацией текущего времени. Конденсатор СЗ служит для грубой подстройки генератора, а Cl—для точной. Счетчика секунд в часах нет. Сигналы с другой частотой, формируемые на остальных выходах микросхемы DD1, используются для управления работой часов и сигнального устройства.

В частности, на выходах Т1—Т4 выводы 3, 2 и 1 и 15 соответственно формируются импульсы с частотой следования Гц, сдвинутые между собой на четверть периода, которые поступают на сетки 1, 2, 4 и 5-го разрядов индикатора выводы 14, 11, 6 и 10 и тем самым коммутируют его разряды.

Сигнал частотой Гц, снимаемый с выхода F вывод 11 , подают на одноименный вход вывод 10 микросхемы DD2 для динамической индикации текущего времени.

Сигнал на выходе HS вывод 7 , представляющий собой пачки отрицательных импульсов с частотой заполнения Гц, появляющихся лишь при импульсе высокого уровня на входе HS вывод 9 , используется для формирования звукового сигнала будильника. На ее выходах 1, 2, 4 и 8 выводы 13, 10, 15 и 1 формируются сигналы, соответствующие в двоичном коде цифрам единиц и десяткам минут и часов, которые поступают на входы выводы 5, 3, 2 и 4 микросхемы DD3, представляющей собой преобразователь сигналов двоично-десятичного кода в сигналы управления семиэлементными индикаторами.

При этом элементы цифр первого и второго знаков индикатора HQ1 высвечивают минуты, а четвертого и пятого разрядов—часы текущего времени.

Через резисторы R15—R21 в цепи связи между микросхемой DD3 и группами элементов индикатора подают отрицательное напряжение, гасящее при динамической индикации ненужные элементы. Аналогичную функцию выполняют и резисторы R11—R14 в цепях сеток знаков индикатора.

При подключении часов к электроосветительной сети на индикаторе появляются произвольные случайные показания часов и минут, начинают мигать разделительные точки третьего разряда.

При этом информация разряда часов сохраняется или увеличивается на 1, если до нажатия на эту кнопку в разряде минут была информация 40 и более. При этом на одноименном выходе вывод 7 микросхемы DD1 формируются пачки импульсов уровня 0 с частотой заполнения Гц.

Длительность этих импульсов равна 0,5 с, а период повторения —1 с. Этот сигнал звуковой частоты поступает на вход двухстепенного усилителя на транзисторах VT1—VT3, в результате чего громко звучит пьезокерамический излучатель НА1.

Прямоугольное отверстие в передней стенке корпуса, через которое видны светящиеся цифры и разделительные точки индикатора, прикрыто светофильтром из прозрачного органического стекла зеленого цвета.

Кнопочные выключатели SB1—SB4 П2К смонтированы непосредственно на печатной плате, a SB5 тоже П2К — на пластмассовых стойках и управляется клавишей, находящейся на верхней панели корпуса. Против него в дне корпуса просверлено отверстие, через которое отверткой можно вращать ротор этого конденсатора, корректируя при необходимости точность хода часов Под прямоугольными отверстиями в задней стенке корпуса, через которые выступают кнопки выключателей SB1—SB4, выштампованы буквы, указывающие на функциональное назначение этих выключателей.

Их расположение следует запомнить, чтобы всякий раз при корректировке текущего времени или установке времени срабатывания сигнального устройства не поворачивать часы задней стенкой вперед, а делать это на ощупь. Автор: SergK. Ярлыки: К серия , Часы. Анонимный 10 июня г. Simplex 23 сентября г. Анонимный 13 февраля г. Добавить комментарий. Следующее Предыдущее Главная страница. Подписаться на: Комментарии к сообщению Atom.

Электронные часы СОВА

Структурная схема простейших часов представлена на рис. Часы содержат генератор импульсов минутной последовательности и четыре идентичных декады, состоящих из делителя частоты, дешифратора и цифрового индикатора. Первоначально время уста-навливается подачей импульсов частотой следования 2 Гц на вход декады десятков минут. Таким- образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. Структурная схема часов настольного или настенного типа. При показании 24 ч — делители частоты единиц и десятков часов сбрасываются в нуль отдельным устройством.

Схема электронных часов электроника 2 Часы электронные ЭЛЕКТРОНИКА. Покупаю настольные электронные. Импульсный источник питания.

Цифровые электронные часы на индикаторах ИН-12 или ИН-18 (К176ИЕ12, К561ИЕ8)

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 — 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. Кнопкой «Коррекция» часы — будильник переводятся в режим настроек. При этом кратковременная подсказка выводится на пол секунды, после чего корректируемое значение начинает мигать. При длительном нажатии на кнопку, включается режим автоповтора, с заданной частотой.

Разработка принципиальной схемы часов

Радиоконструктор предназначен для технического творчества детей возраста от 14 лет и старше и представляет собой набор элементов для моделирования действующих электронных цифровых часов и секундомера с кварцевой стабилизацией хода. Микросхема КРИК изготовлена на основе полевых транзисторов, поэтому она может выйти из строя при воздействии на её выводы электрического заряда напряжением выше 30 В. Пуск и установка времени. Включите блок питания в электрическую сеть В. Нажмите любой контакт S1, S2 или S4.

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве.

РЕМОНТ НАСТОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ

Дата последнего обновления файла Для часов самым важным параметром является ток, потребляемый ими, так как в большинстве случаев или все часы, или часть схемы часов питается от элементов питания. Поэтому при разработке схемы будем выбирать микросхемы, реализованные по КМОП технологии. Разработку схемы часов начнём с кварцевого генератора. Как уже обсуждалось при разработке структурной схемы, в составе генератора будет применён часовой кварцевый резонатор. Напомню, что резистор R1 предназначен для автоматического запуска генератора при включении питания.

Электронные часы из деталей радиоконструктора

Добавить в избранное. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора. Схема цифровых часов на микросхеме КРИК Категория: Часы Электронные часы сделаны на базе микросхемы КРИК, которая уже не один десяток лет служит основой для построения схем отечественных электронных часов. По типовой схеме часы должны питаться от электросети через понижающий трансформатор.

Эти электронные часы предназначены для установки в автомобиле. Они имеют два режима, в первом, когда выключено зажигание часы продолжают .

Электронные часы с календарем и корректором

Схема электронных часов

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям.

Электронные часы

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электроника 6 ИВЛ1-7/5 схема и замеры напряжения !!!

Часы — это важный атрибут в жизни человечества. Так как они еще с древности использовались, как прибор для измерения времени. Согласитесь ведь именно часы, позволяют узнать период времени суток более точно, распланировать свое время или просто измерить какой либо его интервал, не ориентируясь на положение солнца на небосводе. Это подтолкнуло человечество к изобретению устройства для измерения времени. Ведь представить наш мир без часов просто невозможно.

В настоящее на просторах интернета можно встретить множество всевозможных схем и конструкций часов на микроконтроллерах и практически уже нет схем на обычной логической элементной базе. Я нашел только три подробных схемы электронных часов на логических микросхемах.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК

Часы показывают текущее время суток в часах и минутах и могут быть использованы для подачи звукового сигнала в заранее установленный момент, то есть как будильник. Часы рассчитаны на питание от электроосветительной сети напряжением В через встроенный блок питания, обеспечивающий часам и сигнальному устройству необходимое напряжение переменного и постоянного тока Этот блок образуют сетевой трансформатор Т1, двуполупериодный выпрямитель на диодах VD11— VD14, включенных по мостовой схеме, оксидный конденсатор С9, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и стабилизатор напряжения на стабилитронах VD8—VD1D, соединенных последовательно. В результате на этом конденсаторе действует постоянное напряжение Конденсаторы С6—С8 — блокировочные. В случае пропадания напряжения в сети снижается напряжение на конденсаторе С8 и открывается диод VD6 В это время диод VD7 закрывается и питающее напряжение на выводы микросхем поступает с батареи, а элементы индикатора гаснут.

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация.

Схемы часов на микросхемах к176 серии. Ретрочасы

Данные часы собранны на хорошо известном комплекте микросхем — К176ИЕ18 (двоичный счетчик для часов с генератором сигнала звонка),

К176ИЕ13 (счетчик для часов с будильником) и К176ИД2 (преобразователь двоичного кода в семисегментный)

При включении питания в счетчик часов, минут и в регистр памяти будильника микросхемы U2 автоматически записываются нули. Для установки

времени следует нажать кнопку S4 (Time Set) и придерживая ее нажать кнопку S3 (Hour) — для установки часов или S2 (Min) — для установки

минут. При этом показания соответствующих индикаторов начнут изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 59 и далее снова 00. В момент перехода

от 59 к 00 показания счетчика часов увеличатся на единицу. Установка времени будильника происходит так же, только придерживать нужно

кнопку S5 (Alarm Set). После установки времени срабатывания будильника нужно нажать кнопку S1 для включения будильника (контакты

замкнуты). Кнопка S6 (Reset) служит для принудительного сброса индикаторов минут в 00 при настройке. Светодиоды D3 и D4 играют роль

разделительных точек, мигающих с частотой 1 Hz. Цифровые индикаторы на схеме расположены в правильном порядке, т.е. сначала идут

индикаторы часов, две разделительные точки (светодиоды D3 и D4) и индикаторы минут.

В часах использовались резисторы R6-R12 и R14-R16 ваттностью 0,25W остальные — 0,125W. Кварцевый резонатор XTAL1 на частоту 32 768Hz —

обычный часовой, Транзисторы КТ315А можно заменить на любые маломощные кремниевые соответствующей структуры, КТ815А — на транзисторы

средней мощности со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 40, диоды — любые кремниевые маломощные. Пищалка BZ1

динамическая, без встроенного генератора, сопротивление обмотки 45 Om. Кнопка S1 естественно с фиксацией.

Индикаторы использованы TOS-5163AG зеленого свечения, можно применить любые другие индикаторы с общим катодом, не уменьшая при этом

сопротивление резисторов R6-R12. На рисунке Вы можете наблюдать распиновку данного индикатора, выводы показаны условно, т.к. представлен

вид сверху.

После сборки часов, возможно, нужно будет подстроить частоту кварцевого генератора. Точнее всего это можно сделать, контролируя цифровым

частотомером период колебаний 1 с на выводе 4 микросхемы U1. Настройка генератора по ходу часов потребует значительно большей затраты

времени. Возможно, придется также подстроить яркость свечения светодиодов D3 и D4 подбором сопротивления резистора R5, чтобы все

светилось равномерно ярко. Потребляемый часами ток не превышает 180 мА.

Часы питаются от обычного блока питания, собранного на плюсовом микросхемном стабилизаторе 7809 с выходным напряжением +9V и током 1,5A.

Принципиальная схема самодельных часов на микросхемах К176ИЕ18, К176ИЕ13 и люминесцентных индикаторах ИВ-11. Простая и красивая самоделка для дома. Приведена схема часов, чертежи печатных плат, а также фото готового устройства в собранном и разобранном виде.

Предлагаю для обзора и возможно повторения данную конструкцию часов на советских люминесцентных индикаторах ИВ-11. Схема (приведена на рисунке 1) довольна проста и при правильной сборке начинает работать сразу же после включения.

Принципиальная схема

В основе электронных часов лежит микросхема К176ИЕ18, которая представляет собой специализированный двоичный счётчик с генератором и мультиплексором. Также в состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), который рассчитан на работу с внешним кварцевым резонатором частотой 32 768 Гц, еще микросхема содержит два делителя частоты с коэффициентами деления 215=32768 и 60.

Микросхема К176ИЕ18 содержит специальный формирователь звукового сигнала. При подаче на вход вывод 9 импульса положительной полярности с выхода микросхемы К176ИЕ13 на выводе 7 К176ИЕ18 появляются пачки отрицательных импульсов с частотой заполнения 2048 Гц и скважностью 2.

Рис. 1. Принципальная схема самоедльных часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11.

Длительность пачек — 0,5 секунд, период заполнения — 1 секунда. Выход звукового сигнала (вывод 7) выполнен с «открытым» стоком и позволяет подключать излучатели сопротивлением более 50 Ом без эмиттерных повторителей.

За основу мною была взята принципиальная схема электронных часов с сайта «radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1480». При сборке были обнаружены значительные ошибки автора данной статьи в печатной плате и нумерации некоторых выводов.

При нанесении рисунка проводников требуется делать перевертыш печатки по горизонтали в зеркальном варианте — еще один минус. Исходя из всего этого исправил все ошибки в разводке печатки и перевел сразу в зеркальном отражении. На рисунке 2 представлена печатная плата автора с неправильной разводкой.

Рис. 2. Оригинальная печатная плата, содержащая ошибки.

На рисунках 3 и 4 приведена моя версия печатной платы, она исправленная и зеркальная, вид со стороны дорожек.

Рис. 3. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 1.

Рис. 4. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 2.

Изменения в схеме

Теперь скажу несколько слов по схеме, при сборке и экспериментировании со схемой столкнулся с теми же проблемами, что и люди которые оставили комментарии к статье на сайте автора. А именно:

• Нагрев стабилитронов;
• Сильный нагрев транзисторов в преобразователе;
• Нагрев гасящих конденсаторов;
• Проблема по накалу.

в конечном итоге гасящие конденсаторы были составлены на общую емкость 0,95 мкФ — два конденсатора 0,47х400в и один 0,01х400в. Резистор R18 заменен от указного номинала на схеме на 470ком.

Рис. 5. Внешний вид основной платы в сборе.

Стабилитроны использовал — Д814В. Резистор R21 в базах преобразователя был заменен на 56 кОм. Трансформатор намотал на ферритовом кольце, которое извлек из старого соединительного кабеля монитора с системным блоком компьютера.

Рис. 6. Внешний вид основной платы и платы с индикаторами в сборе.

Вторичной обмотки намотано 21х21 виток провода диаметром 0,4мм, а первичная обмотка содержит 120 витков проводом 0,2мм. Вот впрочем все изменения в схеме, которые позволили устранить вышеперечисленные сложности в ее работе.

Транзисторы преобразователя греются достаточно сильно, примерно градусов на 60-65 по Цельсию, но работают без проблем. Изначально вместо транзисторов КТ3102 и КТ3107 пробовал ставить пару КТ817 и КТ814 — они также работают, чуть теплые, но как-то не устойчиво.

Рис. 7. Внешний вид готовых часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11 и ИВ-6.

При включении запускался преобразователь через раз. Поэтому я не стал ничего переделывать и оставил все как есть. В качестве излучателя использовал попавшийся на глаза динамик от какого то сотового телефона, его и установил в часы. Звук от него не слишком громкий, но достаточный чтоб разбудить утром.

И последнее, что можно отнести к недостатку или к достоинству — так это вариант бестрансформаторного питания. Несомненно при наладке или каких других манипуляциях со схемой есть риск отхватить не хилый удар током, не говоря уже про более плачевные последствия.

При экспериментах и наладке пользовался понижающим трансформатором на 24 вольта переменки по вторичке. Подключал его сразу к диодному мосту.

Кнопок как у автора я не нашел, поэтому взял какие были под рукой, воткнул их в выточенные отверстия корпуса и все. Корпус изготовлен из прессованной фанеры, склеенной клеем ПВА и обклеенной декор-пленкой. Получилось вполне неплохо.

Итог проделанной работы: еще одни часы дома и исправленная рабочая версия для желающих повторить. Вместо индикаторов ИВ-11 можно ставить ИВ-3, ИВ-6, ИВ-22 и другие подобные. Все будут работать без проблем (с учетом цоколевки конечно).

Здесь мы рассмотрим типовые узлы и принципиальную схему электронных часов.
Основой электронных часов служит отечественная микросхема К176ИЕ12 в состав которой входят:
Генератор с внешним кварцевым резонатором на частоту 32768 Герц
2 делителя частоты: СТ2 на 32768 и СТ60 на 60.

При подключении к микросхеме кварцевого резонатора на частоту 32768 Герц микросхема выдает импульсы с частотой 128 герц (выходы Т1-Т4 микросхемы) со скважностью 4 сдвинутые между собой на четверть периода необходимы для коммутации знакомест индикатора часов при динамической индикации.
Импульсы с частотой 1/60 Герц подаются на счетчик минут.
Импульсы с частотой 1 Герц подаются на счетчик секунд в качестве разделителя (двух мигающих точек) между индикаторами часов и минут.
Импульсы 2 Герц необходимы для установки показаний часов.
1024 Герц — эти импульсы предназначены для звукового сигнала будильника и для опроса разрядов счетчиков при динамической индикации.
Импульсы с частотой 32768 Герц — не используются в схеме часов, эти импульсы контрольные, от стабильности и точности этой частоты зависит погрешность показаний часов.
Фазовые отношения колебаний различных частот можно посмотреть на рисунке
импульсы с частотами — 32768, 1024, 128, 2, 1, 1/60 Герц.

Настройка — С2 служит для точной подстройки частоты, С3 для грубой, а С4 может быть исключен из схемы.

Далее в схеме часов следует микросхема К176ИЕ13 которая содержит:
счетчики часов и минут
регистр памяти будильника
цепи сравнения и выдачи звукового сигнала
цепь динамической выдачи кодов цифр для подачи на индикаторы.
Как правило, эту микросхему в стандартном варианте используют совместно с К176ИЕ12.

При совместном использовании этих двух микросхем мы получаем основные выходные импульсы: Т1-Т4 и коды цифр на выходах 1,2,4,8. В моменты когда на выходе Т1 лог. 1, на выходах 1,2,4,8 присутствует код цифры единиц минут, при лог. 1 на выходе Т2 — код цифры десятков минут и так далее. На выходе S — импульсы 1Гц для зажигания разделительной точки (2-х точек — 12:31), С — импульсы необходимые для стробирования записи кодов цифр в регистр памяти микросхемы К176ИД2 или К176ИД3 (дешифраторы, предназначены для согласования выходов микросхем К176ИЕ12 и К176ИЕ13 с индикаторами), К — используется для гашения индикаторов во время коррекции часов, это необходимо поскольку во время коррекции показаний часов происходит остановка динамической системы индикации, при отсутствии гашения светится только один разряд с повышенной яркость в 4 раза. HS — выходной сигнал будильника. Выходы S, К и HS использовать не обязательно, при подаче лог. 0 на вход V микросхемы переводит эти выходы в высоко эмпедансное состояние.
При подаче питания ма микросхемы с счетчика часов и минут и в регистр памяти автоматически записываются нули. Для установки времени необходимо нажать SB1 и показания счетчика будут меняться с частотой 2 Герц от 00 до 59 с и далее снова 00, в момент перехода от 59 к 00 показания часов увеличатся на единицу. Показания счетчиков часов то же можно изменить нажав SB2, так же как и с минутами показания будут меняться с частотой 2 Герц, но уже от 00 до 23 и снова 00. При нажатии SB3 появится показания будильника, что бы изменить эти показания необходимо одновременно нажать SB1SB3 для минут и SB2SB3 для часов. Ну и последняя кнопка SB4 она необходима для запуска часов после коррекции (момент нажатия кнопки SB4 обнуляет секунды).

Будильник

Когда показания часов и время будильника не совпадают, то на выходе HS будет лог. 0. Но как только показания совпадут (совпадать они будут только в течении одной минуты) то на выходе HS появится импульсы положительной полярности с частой 128 Герц и длительностью 488 мкс (скважность 16). При подаче этих сигналов через любой эмиттерный повторитель на любой излучатель вызовет звуковой сигнал напоминающий звук обычного механического будильника.

Последняя часть схемы часов, это схема согласования выходов микросхем К176ИЕ12 и К176ИЕ13 с индикаторами.
В данной схеме задействованы все необязательные выходы: K для гашения индикации часов при коррекции времени, HS — для будильника, S — секундный разделитель.

В ней используются семи сегментные индикаторы с общим анодом. VT12-VT18 и VT6, VT7, VT9, VT10 катодные и анодные ключи выполненные по схеме эмиттерных повторителей. R4-R10 определяют импульсный ток через сегменты индикаторов.
Схема рассчитана для индикаторов АЛ305А, АЛС321Б, АЛС324Б и им подобных.
Все детали в схеме отечественные и при наличии аналогов могут быть заменены.

Продолжаем делать занимательные и интересные электронные поделки. Помните переходник, который раньше сделал для планарного микроконтроллера? На его основе хочу сделать электронные часы, схему не очень-то и выбирал, просто вбил в Google «простые часы на ATmega8 » и взял первою простую схему без корректировки времени и других наворотов. Это оказалась схема… 🙂

Схема часов

Сама схема часов на рисунке, что мы на ней видим? Начнем с семисегментного четырёхразрядного индикатора с общим катодом (минусом), подключать индикатор можно и без резисторов — ничего страшного не станет. Дальше у нас сердце часов — микроконтроллер ATmega8. Это можно сказать народный микроконтроллер: низкая цена, богатый набор функций, всевозможные компараторы АЦП.

Так что часы заделать не составит труда, из органов управления у нас две кнопки без фиксации: первая настраивает часы, вторая для минут.

Точность хода удивила — за неделю отстали на пол минуты, наверное из-за часового кварца (выпаял его из материнской платы). Сам кварц часовой такой можно найти в любой технике.

ОК. Мы разобрались с принципиальной схемой, теперь прошивка — она находится в архиве и там же печатная плата для переходника. Фюзи которые нужно выставить: CKOPT, BOOTSZ1, BOOTSZ0, SUTO1, SUTO0, CKSEL3, CKSEL1, CKSEL0 . При выставлении бита CKOPT к часовому кварцу подключаются два внутренних конденсатора микроконтроллера. Это для . Корпус обязательно надо подпаять на минус (массу). Питание у меня 5 вольт. От более пониженного напряжения не запитывал, но теоретически часы корректно могут работать от 2. 7 вольта до 5.6 вольт. Предупреждаю: 5.6 вольт критическое напряжение для микроконтроллера и его легко можно вывести из работоспособности. Для индикации взял два семизарядных трех сегментных LED индикатора с переходником — для управление нам нужно 11 проводков. Все это собрано навесом и дожидается достойного корпуса, когда придумаю какого именно… Думаю потом собрать часы посложнее. С вами был KALYAN.SUPER.BOS

Специализированная часовая микросхема К176ИЕ12. Эта микросхеме содержит в себе мультивибратор и два счетчика, при помощи которых можно получить набор стабильных импульсов, следующих с частотой 1 Гц (период — 1 секунда), 2 Гц, 1/60 Гц (период -1 минута) , 1024 Гц, а также четыре импульсных сигнала частотой 128 Гц, сдвинутых по фазе относительно друг друга на четверть периода. Типовая схема включения этой микросхемы показана на рисунке 2 (для простоты цепи питания не показаны, но плюс питания нужно подавать на 16-й вывод, а минус на 8-й).

Поскольку микросхема формирует все основные временные периоды для электронных часов, то чтобы обеспечить высокую точность, частота её задающего мультивибратора стабилизирована кварцевым резонатором Z1 на 32768 Гц. Это стандартный часовой резонатор, резонаторы на такую частоту применяются почти во всех электронных часах отечественного и зарубежного производства.

Подстроечные конденсаторы С2 и С3 могут отсутствовать, они нужны для очень точной установки хода часов. Обратите внимание на сопротивление резистора R1 — 22 Мегаома, вообще, сопротивление этого резистора может быть от 10 до 30 Мегаом (10-30 миллионов Ом)

С выхода мультивибратора, импульсы по внутренним цепям микросхемы поступают на её первый счетчик. Эпюры импульсов на его выходах показаны на рисунке 2 внизу. Видно, что на выходе S1 есть симметричные импульсы частотой 1 Гц, то есть период 1 секунда. Импульсы с этого выхода можно подать на вход счетчика секунд. Импульсы частотой 128 Гц служат для динамической индикации, но на этом занятии мы динамическую индикацию изучать не будем.

Второй счетчик микросхемы (верхний) имеет коэффициент деления 60, и он служит для получения импульсов частотой 1/60 Гц, то есть импульсов, следующих с периодом в 1 минуту. На вход этого счетчика (вывод 7) подают импульсы частотой 1 Гц (секундные), он их частоту делит на 60 и на его выходе получаются минутные импульсы.

Рис.3
Принципиальная схема электронных часов показана на рисунке 3. Микросхема D5 — это микросхема К176ИЕ12, она, в этих часах используется только как источник секундных и минутных импульсов. Часы построены по упрощенной схеме — без индикации секунд, только минуты и часы. Роль индикатора секунд выполняют два светодиода VD3 и VD4, которые мигают с частотой 1 Гц.

Кнопочные переключатели S1 и S2 служат для установки времени, нажимаем на S1 и показания счетчика минут будут меняться с частотой 1 Гц, нажимаем S2 и так же быстро будут меняться показания счетчиков часов. Таким образом, этими кнопками можно настроить часы на текущее время.

Рассмотрим работу схемы. Секундные импульсы с вывода 4 D5 поступают на вход её счетчика с коэффициентом деления 60 через вывод 7. На выходе этого счетчика (вывод 10) получаются импульсы, следующие с периодом в одну минуту. Эти импульсы через контакты не нажатой кнопки S1 поступают на вход С счетчика — дешифратора D1 — К176ИЕ4 (смотри занятие №10), который считает до десяти.

Через каждые десять минут на выходе Р этого счетчика формируется полный импульс переноса. Таким образом получается, что импульсы на выходе Р D1 следуют с периодом в 10 минут. Эти импульсы поступают на вход счетчика D2 — К176ИЕЗ (смотри занятие №10), который считает только до 6-ти.

В результате оба счетчика D1 и D2 считают, вместе взятые, до 60, и импульсы на выходе Р счетчика D2 будут следовать с периодом в один час. А индикаторы Н1 и Н2, будут, соответственно, показывать единицы и десятки минут.

Таким образом, на выходе Р D2 (вывод 2 D2) у нас получаются импульсы, следующие с периодом в один час. Эти импульсы через контакты кнопки S2, которая находится в ненажатом состоянии, поступают на вход счетчика единиц часов, выполненного на микросхеме D3 — К176ИЕ4. С выхода Р D3 импульсы, с периодом в 10 часов поступают на счетчик десятков часов на микросхеме D4 — К176ИЕ3.

Эти оба счетчика, вместе, могли бы считать до 60-ти, но в сутках всего 24 часа, поэтому их общий счет ограничен до 24-х. Сделано это таким образом: как мы знаем, из занятия №10, микросхемы К176ИЕ4 имеют вывод 3, на котором появляется единица в тот момент, когда число импульсов, поступивших на вход С счетчика достигает четырех. Микросхема К176ИЕ3 (занятие №10) имеет такой же вывод 3, но единица на нем появляется в тот момент, когда на вход С этой микросхемы поступает второй импульс.

Получается, что для того чтобы ограничить счет до 24-х нужно подать логическую единицу на входы R всех счетчиков в тот самый момент, когда на выводах 3 обоих счетчиков D3 и D4 будут единицы. Для этого служит схема, собранная на двух диодах VD1 и VD2 и резисторе R5. Логический уровень на входа R счетчиков зависит от соотношения сопротивлений резистора R5 и диодов VD1 и VD2.

Когда, на выводе 3 хотя бы одного из счетчиков D3 и D4 присутствует ноль, хотя бы один из этих диодов открыт и он, как бы, замыкает на минус питания вход R, и по этому на входах R получается логический нуль. Но когда будут единицы на выводах 3 и счетчика D3 и счетчика D4, тогда оба диода будут закрыты, и напряжение от плюса источника питания через R5 поступит на входы R счетчиков и установит их в нулевое состояние.

Установка времени производится кнопками S1 и S2. При нажатии на S1 вход С счетчика D1 переключается с вывода 10 D5 на вывод 4 D5, и на вход D1 вместо минутных импульсов подаются секундные, в результате показания индикаторов минут будут меняться с периодом в одну секунду. Затем, когда таким образом будет установлены нужные показания минут S1 отпускают и часы работают как обычно.

Точно так же устанавливается текущее время часов при помощи S2. При нажатии на S2 вход С D3 переключается с выхода Р D2 на выход S1 D5 и вместо часовых импульсов на вход С D3 поступают секундные.

Для питания часов используется сетевой адаптер от игровой приставки, или другой источник напряжением 7-10В. Диод VD5 служит для защиты микросхем от неправильного подсоединения источника.

Электронные часы на микросхемах | Авторская платформа Pandia.

ЭЛЕКТРОНИКА В БЫТУ ЭЛЕКТРОННЫЕ

Р. МАЙЗУЛЬС

ЧАСЫ НА МИКРОСХЕМАХ

Электронные часы отличаются от часов других систем (механических и электромеханических) повышенной на­дежностью, точностью хода и удобством отсчета време­ни. Интерес к разработке электронных часов особенно возрос в связи с быстрым ростом производства и приме­нения интегральных микросхем. Каждая ступень про­гресса в технологии интегральных схем — появление схем средней степени интеграции (СИС), больших ин­тегральных схем (БИС) и, наконец, сверхбольших инте­гральных схем (СБИС) способствует и будет способство­вать появлению новых поколений электронных часов. Интегральная технология позволяет значительно повы­сить надежность работы часов, упростить их изготовле­ние, существенно уменьшить габариты и массу и, в ко­нечном итоге, снизить их стоимость.

Рис. 1. Структурная схема электронных часов

В отличие от описанных ранее электронных часов (см. например, «Радио», 1974, № 9 11; сборник «В по­мощь радиолюбителю», выпуск 54. М., ДОСААФ, 197Ь), предлагаемые часы выполнены на микросхемах повы­шенной степени интеграции, что позволяет существенно снизить трудоемкость их изготовления и увеличить на­дежность работы. Часы обеспечивают отсчет времени с точностью до 1 мин при нестабильности хода ±0,2 с в сутки Для отсчета используются цифровые газораз­рядные индикаторы ИН12Б. Питаются часы от сети пере­менного тока напряжением 220 В. Потребляемая мощ­ность 6 Вт (при отключенной индикации 3 Вт). Диапа­зон рабочих температур — от плюс 5 до плюс 45 С. Часы восстанавливают работоспособность после воздействия предельных температур -40 и +60° С при относитель­ной влажности 65%, а также после воздействия пре­дельной степени влажности 95% при температуре 25 С.

Структурная схема часов приведена на рис. 1. Квар­цевый задающий генератор 1 последователь­ность импульсов с частотой следования 166,666 кГц. Эта частота понижается последовательно включенными де­лителями частоты 2 и счетчиками минутных «5 и часовых 4 импульсов. Делитель, коэффициент деления которого равен 107, формирует импульсы с периодом следования 1 мин. Эти импульсы, в свою очередь, подаются на счет­чик минутных импульсов с коэффициентом пересчета 60.

Сформированные этим счетчиком импульсы (их период следования равен одному часу) поступают на вход счет­чика часовых импульсов, коэффициент пересчета кото­рого равен 24. На выходе последнего формируются им­пульсы с периодом следования, равным одним суткам. Кодовые комбинации импульсов со счетчиков 3 и 4 по­ступают на дешифратор 5 и управляют через него рабо­той ламп в блоке индикации 6, а также в определенный момент включают узел звуковой сигнализации 7.

Рис. 2. Принципиалъная схема электронных часов

Принципиальная схема электронных часов приведена на рис. 2. Задающий генератор выполнен на транзисто­рах Т1 — ТЗ (все они входят в сборку транзисторов К2НТ171). Генератор собран по схеме автоколебатель­ного мультивибратора с эмиттерной связью на транзи­сторах Т1 и Т2. Частота колебаний мультивибратора стабилизирована кварцевым резонатором Пэ1, включен­ным в одну из цепей обратной связи. Для повышения температурной стабильности частоты генератора рези-сторы, входящие в него, должны быть БЛП или УЛИ. Последовательность импульсов с выхода мультивибрато­ра через буферный эмиттерный повторитель на транзи­сторе ТЗ и инвертор MCla подается на делитель частоты.

Делитель частоты выполнен в виде семи последова­тельно соединенных декадных счетчиков (МС2 — МС8) с фазоимпульсным представлением информации. Каж­дый из них считает поступившие на его вход импульсы и пропускает на выход лишь один из десяти импульсов. С уменьшением частоты следующими счетчиками дли­тельность импульса на выходах счетчиков остается неиз­менной, такая же, как и на входе первого из них.

Рис. 3. Эпюры напряжений в различных точках элект­ронных часов

С выхода счетчика МС8 через инвертор МС16 узкие положительные импульсы с периодом следования, рав­ным 1 мин (А), поступают на счетчик минутных импуль­сов, который в свою очередь состоит из декадного счет­чика МС10 и счетчика МС11 с коэффициентом пересчета, равным 6. Счетчик МС10, считающий единицы минут, выполнен на основе двоично-десятичного счетчика К155ИЕ2. Триггерные разряды счетчика (В, С, D, Е) в процессе счета переключаются в соответствии с одной из разновидностей двоично-десятичного кода — кодом 1-2-4-8 от отрицательных спадов минутных импульсов (рис. 3, а).

Счетчик МС11, считающий десятки минут, выполнен на основе счетчика-делителя на 12 (К155ИЕ4). Его раз­ряды (F, G, Н, I) переключаются в соответствии с кодом 1-2-4-6 от отрицательных спадов импульсов, поступаю­щих со счетчика единиц минут (Е).

Как видно из рис. 3, а и б, в интервале чисел 0 — 5, в котором работает счетчик МС11, комбинации кодов 1-2-4-8 и 1-2-4-6 совпадают.

На счетчик часов импульсы, период следования кото­рых равен одному часу, поступают через узел укорачива­ния, выполненный на инверторах МС12а — МС12в. Уко­рачивание необходимо для безошибочной работы часов в режиме установки любого наперед заданного началь­ного времени. С выхода счетчика МСП на вход узла укорачивания поступает импульс положительной поляр­ности (Н на рис. 3, б). На входы инвертора МС126 по­даны взаимно-инверсные импульсы со входа и piixana инвертора МС12а. При этом первый из них задержан интегрирующим RС-звеном и в статическом режиме сиг­нал на выходе инвертора МС12в равен нулю. Единичный уровень на выходе (J) появляется лишь тогда, когда сигнал на входе переходит из «1» в «О», т. е. в момент спада импульса (Н), и удерживается до тех пор, пока происходит разряд интегрирующего конденсатора Сб.

Длительность импульса на выходе узла укорачивания подбирают изменением параметров RС-звена.

Счетчик часовых импульсов состоит из декадного счетчика МС13, считающего единицы часов, и счетчика МС17 с коэффициентом пересчета три, считающего де­сятки часов. Счетчик МС13 выполнен аналогично декад­ному счетчику МС10. Осциллограммы, иллюстрирующие его работу (J, K, L, M, N), приведены на рис. 3, а. Счет­чик МС17 состоит из двух D-триггеров (МС17а и МС176), включенных по синхронной схеме с обратной связью. Функционирование счетчика основано на особен­ностях работы D-триггера, который имеет вход управле­ния, установки в нуль, а также тактирующий вход. Информация, подаваемая на вход, фиксируется тригге­ром лишь при наличии импульса на тактирующем входе. Если на вход управления поданы сигналы логической «1» или «О», то после появления тактирующего импульса триггер устанавливается соответственно в единичное или нулевое состояние. D-триггеры тактируются положитель­ными перепадами, поэтому на входе счетчика установлен инвертор МС16в.

Когда оба триггера находятся в нулевом состоянии, по цепи обратной связи на входы управления и установ­ки первого из них (МС17а) поступает высокий логиче­ский уровень, который подготавливает его переключение в единичное состояние (рис. 3, в). При этом на вход управления второго триггера (МС176) подается логиче­ский «О», запрещающий его переключение.

С приходом первого входного импульса триггер МС17а устанавливается в единичное состояние, а МС176 — в нулевое. С приходом второго импульса пер­вый триггер возвращается в исходное состояние, а вто­рой — в единичное. При этом на входы управления обоих триггеров подается низкий логический уровень и с при­ходом третьего тактирующего импульса счетчик возвра­щается в исходное (нулевое) состояние. Таким образом, в интервалах чисел 0 — 2, в котором работает счетчик МС17, его кодовые комбинации совпадают с комбинаци­ями кода 1-2-4-8.

Необходимый коэффициент пересчета счетчика часо­вых импульсов (24) достигается введением сигнала об­ратной связи, который формируется специальным де­шифратором, выполненным на инверторах МС14а — МС14в и МС15а. При установке счетчиков МС17 и МС13 соответственно в положение 2 и 4 на выходе МС15а по­является низкий логический уровень, а на выходе инвер­тора МС14а — высокий логический уровень. Когда они поступают на входы R счетчиков МС17 и МС13, послед­ние устанавливаются в исходное (нулевое) состояние. После этого цикл пересчета повторяется.

Осциллограммы, иллюстрирующие работу счетчика часов в режиме счета до 24, приведены на рис. 3, г.

Для индикации состояний счетчиков используются цифровые газоразрядные лампы, а для преобразования цифровых кодов, формируемых счетчиками, в сигналы, необходимые для управления индикаторными лампа­ми, — специальные дешифраторы К155ИД1.

Как отмечалось ранее, все счетчики в пределах своих счетных интервалов работают в коде 1-2-4-8. Дешифра­торы К155ИД1, предназначенные для работы именно с этим кодом, преобразуют кодовые комбинации, посту­пающие со счетчиков, в единичный позиционный код. На каждом из выходов дешифратора сигнал соответствует уровню логического «О» только при определенном соче­тании входных сигналов, при остальных сочетаниях на выходе — высокий логический уровень. При изменении состояния счетчиков низкий логический уровень после­довательно появляется на всех выходах дешифратора и на индикаторе высвечиваются соответствующие цифры.

В составе дешифраторов, кроме преобразователей ко­дов, имеются специальные усилительные каскады, пред­назначенные для согласования выходов дешифраторов со входами индикаторов. Эти каскады формируют пере­пады напряжений, необходимые для управления индика­торными лампами. Резисторы в цепях питания индикато­ров ограничивают их анодный ток, а также напряжение на коллекторах усилительных каскадов.

Выключатель «Пуск», а также кнопки «Мин.» и «Час.» предназначены соответственно для остановки и установки времени перед запуском. Выключатель размы­кает цепь прохождения тактовых импульсов между счет­чиками МС6 и МС7 и устанавливает эти счетчики в ну­левое состояние. При нормальном положении кнопок на входах счетчиков минут и часов — низкий логический уровень. При нажатии и последующем отпускании кно­пок на входах счетчиков должны появляться сначала по­ложительные, а затем отрицательные перепады напря­жения. Таким образом, нажимая и отпуская кнопки (сначала «Мин. », а затем «Час.»), можно установить на часах любое требуемое время. Установка счетчиков про­изводится при отпусканий кнопки. Затем при наступле­нии заранее установленного «а индикаторах времени ча­сы включают выключателем «Пуск».

Рис. 4. Принципиальная схема узла звуковой сигнализации

Механическое переключение контактов обычно сопро­вождается дребезгом (рядом кратковременных перехо­дов от замкнутого состояния к разомкнутому и наобо­рот). Дребезг может привести к формированию пачки импульсов вместо желаемого одиночного импульса или перепада напряжения.

Рис. 5. Принципиальная схема блока питании

В данном случае при срабатывании кнопок «Мин.» и «Час.» с дребезгом показания соответствующих индика­торов в принципе могли бы меняться не на единицу, а каждый раз на разное неизвестное заранее число. Для предотвращения этого явления в цепях установки исполь­зованы специальные формирователи, выполненные в ви­де простейших R5-триггеров на двух инверторах МС16, МС1в и МС12в, МС12г. Нулевой потенциал, прикладыва­емый при нажатии кнопки к одному из входов триггера, устанавливает его в одно устойчивое состояние, а при отпускании — в другое.

В состав электронных часов входит еще узел звуковой сигнализации. Он подает сигнал при наступлении опре­деленного времени. Узел звуковой сигнализации состоит из переключателей выбора времени, инверторов, схемы совпадения, мультивибратора и динамической головки.

Работает узел следующим образом. Необходимое вре­мя срабатывания набирают четырьмя переключателями, которые, как и индикаторные лампы, соединены с соот­ветствующими выходами дешифраторов (рис. 4). На ри­сунке переключатели установлены в такое положение, чтобы звуковой сигнал был включен в 17 ч 25 мин.

Схема совпадения подключается к дешифраторам через инверторы и диоды. Диоды предотвращают ложное срабатывание индикаторов, вызванное присоединением узла звуковой сигнализации.

Схема совпадения представляет собой многовходо-вый элемент «И-НЕ». При наступлении заданного време­ни на все входы элемента МС23 подается уровень логи­ческой «1». При этом на выходе элемента будет низкий логический уровень, а на выходе инвертора МС24а — высокий. При появлении высокого логического уровня начинает работать мультивибратор (элементы МС246, МС24в), вырабатывающий колебания частотой около 500 Гц. Мультивибратор через согласующий эмиттерный повторитель нагружен на малогабаритную головку пря­мого излучения.

Звуковой сигнал в данных часах оказывается моду­лированным импульсами с периодом следования 1,2 с, которые поступают с триггера МС9а. Через одну минуту после включения звукового сигнала изменяется распре­деление потенциалов на выходе дешифратора МС18 (единицы минут), совпадение потенциалов на входах элемента МС23 исчезнет, и звуковой сигнал выключится.

Светодиод Д1, подключенный к прямому выходу триг­гера МС9а, включается каждые 1,2 с. Он размещается на передней панели часов, разделяя цифры часов и минут.

Необходимые для работ часов питающие напряжения формируются в блоке питания (рис. 5). Питание индика­торов осуществляется пульсирующим напряжением, по­лучаемым при однополупериодном выпрямлении пере­менного напряжения частоты сети. Для питания микро­схем используется стабилизированный выпрямитель.

Трансформатор Tpl выполнен на магнитопроводе ШЛ16Х16. Обмотки I и II содержат соответственно 1200 и 1660 витков провода ПЭВ-1 0,15, обмотка III — 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка IV — 120 витков про­вода ПЭВ-1 0,56.

При условии безошибочной сборки электронные часы не требуют налаживания и работают сразу после вклю­чения.

6Ф2.9 В80

В помощь радиолюбителю. Выпуск 59. М., В80 ДОСААФ, 1977

80 с, с ил.

На конц. пол. сост. А. И. Гусев

В сборнике приведены описания квадрафонического усилителя, электронных часов, измерительных приборов, коротковолновой при­ставки и автомобильного приемника. Сборник рассчитан на широкий круг радиолюбителей.

30402 — 103

В ————105 — 77

072(02) — 77

В помощь радиолюбителю

Выпуск 59

Составитель Александр Иванович Гусев

Редактор Л, И. Карнсзов.

Художественный редактор Т. А. Хитрова.

Техни­ческие редакторы 3. И. Сарвина, В. Н. Кошелева.

Корректоры Е. А. Макаро­ва, Р. М. Рыкунина.

ИБ № 335

Г 98448. Сдано в набор 4/V — 1977 г. Подписано в печать 14/IX. 1977 г. Изд. № 2/1270. Формат 84Х108 1/32. Бумага типографская № 2. Тираж 500000 экз. Зак, № 7 — 1354. Цена 30 коп. Усл. п. л. 4,20. Уч.-изд. л. 4,061.

Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР. 107066, Москва, Б-66, Новорязанская ул., д. 26. Головное предприятие РПО «Полиграфкнцга» Госкомиздата УССР, Киев, ул. Довженко, 3.

OCR Pirat

Clock Circuits

• После изучения этого раздела вы сможете:
• Поймите необходимость тактовых генераторов.
• Распознать цепи тактового генератора.
• • Радиоуправляемые часы.
• • Часы с кварцевым управлением.
• Распознать цепи тактового генератора.

Часы и синхронизирующие сигналы

Большинство последовательных логических схем управляются тактовым генератором. Обычно он состоит из нестабильной схемы, генерирующей регулярные импульсы, которые в идеале должны:

1. Быть постоянной по частоте

Многие тактовые генераторы используют кристалл для управления частотой. Поскольку кварцевые генераторы обычно генерируют высокие частоты, там, где требуются более низкие частоты, исходная частота генератора делится от очень высокой частоты до более низкой с использованием встречных схем.

2. Имеют быстрые нарастающие и спадающие фронты импульсов.

Именно фронты импульсов важны для синхронизации работы многих последовательных схем, время нарастания и спада обычно не превышает 100 нс. Выходы схем синхронизации обычно должны управлять большим количеством вентилей, чем любой другой выход в данной системе. Чтобы предотвратить искажение тактового сигнала этой нагрузкой, выходы тактового генератора обычно подаются через буферный усилитель.

3. Иметь правильные логические уровни

Сигналы, создаваемые тактовыми цепями, должны иметь соответствующие логические уровни для питаемых цепей.

Простой тактовый генератор

Рис. 5.1.1 Простой тактовый генератор с инвертором Шмитта

Рис. 5.1.1, вероятно, является самым простым из возможных генераторов, состоящим всего из трех компонентов. Обратите внимание, что затвор представляет собой инвертор Шмитта. Это устройство имеет очень быстрое переключение между логическими состояниями. Также уровень, на котором он реагирует на изменение входа с 0 на 1 (Vt+), выше, чем уровень, на котором он изменяется с 1 на 0 (Vt-). Схема работает следующим образом.

Предположим, что вход вентиля находится в состоянии логического 0, поскольку вентиль является инвертором, выход должен быть в состоянии логической 1, и поэтому C будет заряжаться через R от выхода. Это произойдет при нормальной кривой зарядки CR. Как только на входе затвора достигается Vt+, выход затвора быстро переключается на 0. Резистор теперь эффективно подключен между положительной пластиной C и нулевым напряжением. Таким образом, конденсатор теперь разряжается через R до тех пор, пока входное напряжение затвора не уменьшится до Vt-, когда выходное напряжение снова изменится на логическую 1, снова начав цикл зарядки и разрядки.

Рис. 5.1.2 Типовой выходной сигнал базового генератора Шмитта

Этот RC-генератор Шмитта может генерировать импульсный сигнал с превосходной формой волны и очень быстрым временем нарастания и спада. Отношение метки к пробелу, как показано на рис. 5.1.2, составляет приблизительно 1:3.

Частота колебаний зависит от постоянной времени резисторов R и C, а также от характеристик используемой логики. Для 74HC14 частота (ƒ) рассчитывается по формуле:

При использовании 74HCT14 поправочный коэффициент 0,8 заменяется на 0,67, однако любая из этих формул дает приблизительное значение частоты. Какое бы семейство логики ни использовалось, частота будет меняться в зависимости от изменения напряжения питания. Хотя этот базовый генератор дает отличные характеристики во многих простых приложениях, если стабильная частота является важным фактором при выборе тактового генератора, конечно, есть варианты получше.

Генератор тактового сигнала с кварцевым управлением

Рис. 5.1.3 Генератор тактового сигнала с кварцевым управлением

На рис. 5.1.3 используются три вентиля от 74HCT04 IC и кварцевый генератор для обеспечения точной частоты генерации. Здесь генератор работает на частоте 3,276 МГц, но ее можно уменьшить, разделив выходную частоту до более низкого значения, разделив ее на 2 несколько раз, используя серию триггеров.

Верхний сигнал на рис. 5.1.4 показывает тактовый сигнал, сгенерированный рис. 5.1.3, а под ним частота тактового сигнала, деленная на 4 после прохождения через два триггера. Обратите внимание, что после прохождения сигнала через триггеры, а также уменьшения частоты форма волны стала значительно более квадратной и теперь имеет отношение метки к пространству 1:1.

Рис. 5.1.4 Тактовая частота, деленная на 4

Генератор тактовых импульсов таймера 555

Другим вариантом в схемах, не требующих очень высокочастотных тактовых сигналов, является использование таймера 555 в нестабильном режиме в качестве тактового генератора. Эта ИС способна генерировать импульсные или прямоугольные сигналы хорошего качества в широком диапазоне частот, ниже, чем у кварцевых генераторов, а стабильность частоты будет не такой хорошей, как у кварцевых генераторов. Несколько вариантов конструкции генератора обсуждаются в модуле Генераторы 4.4 9.0017

Двухфазные тактовые сигналы

Некоторым старым микропроцессорным системам требовались двухфазные тактовые сигналы, которые, при условии, что исходный тактовый сигнал работал на частоте, вдвое превышающей требуемую микропроцессором, экономили время обработки, поскольку микропроцессор мог выполнять два действия за один раз. тактовый цикл вместо одного.

Создание двухфазного тактового сигнала

Если используется тактовый сигнал с соотношением интервалов между метками 1:1, можно создать два неперекрывающихся тактовых импульса с помощью схемы, показанной на рис. 5.1.5. Эти сигналы обычно называются Φ01 и Φ02 (Φ греческая буква Phi используется для обозначения фазы).

Рис. 5.1.5 Двухфазный тактовый генератор

На рис. 5.1.5 одиночный тактовый сигнал с отношением метки к пробелу 1:1 подается на JK-триггер, работающий в режиме переключения. Это достигается путем установки логической 1 для J и K. Активные низкие входы PR и CLR не участвуют в работе этой схемы, поэтому они также привязаны к логической 1. В режиме переключения выход Q триггера JK инвертирует логические уровни на Q и Q при каждом заднем фронте входа часов (CK), а также выходы Q и Q всегда остаются в противоположных логических состояниях.

Каждый из логических элементов И-НЕ будет выдавать на выходе логический 0 всякий раз, когда оба его входа находятся в состоянии логической 1. Таким образом, логический элемент И-НЕ, производящий Φ01, создает импульс логического 0, когда CK и Q находятся в состоянии логической 1, а вентиль-НЕ-И, производящий Φ02, создает импульс логического 0 всякий раз, когда CK и Q находятся в состоянии логической 1.

Рис. 5.1.6 Двухфазный тактовый сигнал

Рис. 5.1.6 иллюстрирует работу Рис. 5.1.5. Каждый из логических элементов И-НЕ будет выдавать логический 0 на выходе всякий раз, когда оба его входа находятся в состоянии логической 1. Таким образом, логический элемент И-НЕ, вырабатывающий Φ01, создает импульс логического 0 всякий раз, когда CK и Q находятся в состоянии логической 1, а вентиль-НЕ-И, выдающий Φ02, создает логический 0. импульс всякий раз, когда CK и Q находятся в состоянии логической 1. Типичные формы выходных сигналов показаны на рис. 5.1.7.

Если требуются положительные тактовые импульсы, выходные сигналы логических элементов И-НЕ можно инвертировать с помощью инверторов Шмитта, что также поможет улучшить время нарастания и спада тактовых сигналов.

Распределение тактовых сигналов

Для более требовательных приложений доступно очень много специализированных ИС тактового генератора, которые обычно оптимизированы для определенного диапазона приложений, таких как компьютерное оборудование, беспроводная связь, автомобильные или медицинские приложения и т. д.

Разветвление тактового сигнала

Какая бы схема не использовалась для генерации тактового сигнала, важно, чтобы ее выход имел достаточную способность разветвления для управления необходимым количеством ИС, требующих тактового входа, и чтобы тактовый сигнал не ухудшался. по амплитуде, скорости ее нарастания и времени спада или точности ее частоты. Кроме того, при поддержании быстрого времени нарастания и спада звон на осциллограмме может стать проблемой. Форма сигнала должна быть как можно ближе к идеальной прямоугольной форме.

Рис. 5.1.7 Двухфазные сигналы тактового сигнала

Емкость цепи

Поскольку тактовый сигнал должен питать множество вентилей, небольшая емкость каждого из этих вентилей будет добавляться, чтобы стать заметной емкостью, которая нагружает выход тактового сигнала, стремясь к замедлению. время нарастания и спада тактового сигнала. Чтобы избежать этого, тактовый выход должен иметь достаточно низкий импеданс, чтобы быстро заряжать и разряжать любую естественную емкость в цепи. Обычным способом достижения этого является подача тактового сигнала через специальный затвор тактового буфера, который будет иметь необходимый низкий выходной импеданс и большой коэффициент разветвления. Триггеры Шмитта также могут использоваться для восстановления формы и целостности тактовых сигналов до того, как они будут применены к вентилям в разных частях схемы.

Перекрестные помехи

Там, где тактовый сигнал должен быть распределен по большим цепям, существует большая вероятность появления шума и возможных «перекрестных помех», когда данные в одном проводнике излучаются в другой соседний проводник. Подобные проблемы увеличивают вероятность «перекоса» ошибок, т. е. поступления тактовых сигналов в разные части схемы в несколько разное время из-за небольших изменений фазы некоторых распределенных тактовых сигналов. Миниатюризация, вызванная технологией поверхностного монтажа, может помочь свести к минимуму эти проблемы. Кроме того, когда тактовые сигналы необходимо отправить из одной системы в другую по внешнему проводному или беспроводному каналу, обычно используется одно из нескольких логических семейств ECL или LVDS с их дифференциальными выходами для минимизации помех, и существует множество ИС для конкретных приложений ( ASICS), использующие эти технологии для высокочастотного распределения тактовых импульсов.

Цифровые часы старой школы | Журнал Nuts & Volts

» Перейти к дополнительным материалам

Проект часов с логикой CMOS и семисегментным дисплеем.

Есть проекты цифровых часов и есть действительно цифровых проектов часов. На одном полюсе находятся часы, полностью состоящие из отдельных транзисторов, резисторов и других дискретных компонентов, таких как агрессивно ретро-комплекты, произведенные KABtronics и описанные на этих страницах несколько лет назад [1]. Другой крайностью являются часы на базе микропроцессора с тысячами элементов схемы, сжатых в одну или несколько интегральных схем. Новый пример таких часов появился в мартовском номере журнала 9 за 2014 г.0112 Гайки и болты [2].

Этот проект находится между этими крайностями, ближе к концу в хронологическом порядке. Это простые 12-часовые часы с интегральными схемами CMOS и семисегментным светодиодным дисплеем. Самые сложные ИС в нем содержат несколько триггеров и некоторую дополнительную логику. Часы показывают время на четырехразрядном дисплее — часы и минуты — с двоеточием, мигающим каждую секунду. Еще два светодиода попеременно показывают AM и PM. Два кнопочных переключателя позволяют устанавливать минуты и часы, и все это питается от небольшого настенного источника питания.

Структура

Цифровые часы состоят из четырех частей, как показано на рис. 1 .

РИСУНОК 1. Общий вид цифровых часов.

База времени выдает сигнал фиксированной частоты, циклы которого подсчитываются, чтобы отметить течение времени. Этот сигнал выводится либо из линейной частоты 60 Гц, либо, как здесь, из кварцевого генератора. Счетчики подсчитывают циклы сигнала базы времени и генерируют выходные данные, представляющие цифры. ИС драйвера декодируют эти выходные сигналы для управления отображает , которые показывают время. Наконец, источник питания обеспечивает питание, необходимое для других частей. В микропроцессорных часах почти все эти функции выполняются микропроцессором; здесь они распределены между девятью интегральными схемами и несколькими транзисторами.

База времени

База времени состоит из одного транзистора и двух интегральных схем. Транзистор — MPF-102 или аналогичный полевой транзистор — используется в генераторе с кварцевым управлением. Частоты многих генераторов можно разделить для управления часами; здесь частота кристалла 4,194304 МГц = 2 ²² Гц. Переменный конденсатор в генераторе представляет собой подстроечный резистор; он позволяет слегка регулировать частоту генератора, чтобы часы вели точное время.

Первая интегральная схема — это CD4521 (или MC14521), которая содержит инвертор и цепочку из 24 триггеров. Выход каждого триггера соединен со входом следующего. Доступны выходы последних семи триггеров. Первый триггер получает сигнал генератора. Каждый триггер делит частоту принимаемого им сигнала на два, поэтому выход последнего триггера равен входной частоте, деленной на 224.

При входной частоте 2 ²² Гц выход 20-го триггера 4 Гц; этот сигнал используется для быстрого перевода часов и минут для установки. Выход 20-секундного триггера составляет 1 Гц; этот сигнал мигает двоеточием на дисплее.

Выход последнего триггера составляет (1/4) Гц; то есть один цикл каждые четыре секунды. Этот сигнал поступает на предварительно устанавливаемый четырехбитный двоичный счетчик CD4029. Этот счетчик предварительно установлен на 15 путем подачи высоких сигналов, представляющих двоичные единицы, на его предварительно заданные входы, и он ведет обратный отсчет так, что он делит свою входную частоту на 15; 4 х 15 = 60, поэтому число 4029выход высшего порядка завершает один цикл каждую минуту. Этот сигнал приводит в действие счетчики часов. На рис. 2 показана схема базы времени.

РИСУНОК 2. База времени часов с кварцевым управлением.

Выход CD4029 используется для перезагрузки счетчика, когда его счет достигает нуля. В это время этот сигнал становится высоким, но предустановленный вход 4029 активен низким. Транзисторный инвертор переворачивает сигнал переноса, чтобы он сбрасывал счет соответствующим образом.

Я мог бы использовать другую микросхему, но это казалось неэлегантным для одного инвертора. Транзистор — как и другие в этом проекте — TN3019, потому что у меня их было много. Подойдет любой универсальный NPN.

Счет

Два сигнала времени — 4 Гц и 1/мин — поступают на счетную схему. На рис. 3 показана эта схема и схема дисплея, получающая ее выходные данные.

РИСУНОК 3. Цепи счета и индикации часов.

Для подсчета используются четыре микросхемы: двойной декадный счетчик CD4518; предустановленный декадный счетчик CD4510; двойной триггер JK CD4027; и четверной вентиль И CD4081. Счетчики и один из триггеров генерируют сигналы, указывающие цифры минут и часов. Давайте проследим за 1/минутным сигналом от базы времени через эти микросхемы.

Сигнал 1/минута поступает на один декадный счетчик 4518, который считает минуты и генерирует двоично-десятичное (BCD) представление цифры 1 с на своих четырех выходах. Выход 8 этого счетчика соединен с входом второго счетчика в 4518; когда счет минутных единиц переходит от 9в 0, этот выход переходит в низкий уровень, а второй счетчик увеличивает счет 10 секунд в минутах.

BCD и Counting

В цифровой логике сигналы являются двоичными: высокое и низкое напряжение представляют 1 и 0 соответственно. Одной из таких единиц информации является двоичная цифра или бит. 10 десятичных цифр могут быть представлены наборами из четырех битов, которые указывают значение каждой цифры в двоичной системе счисления, то есть в двоично-десятичной системе счисления (BCD). 0000 представляет цифру «0;» 0001 представляет «1;» и так далее до 1001, что представляет «9»..’ Четыре бита представлены сигналами в четырех строках.

Триггер — это цифровая схема, выходной сигнал которой изменяет состояние — с низкого на высокий или с высокого на низкий — при каждом полном цикле входа. Таким образом, триггер производит выходной сигнал, частота которого составляет половину частоты его входного сигнала.

Счетчики на интегральных схемах представляют собой цепочки из четырех триггеров. Выход каждого из них является одновременно выходом счетчика и входом для следующего триггера в цепочке. Если сигнал с частотой f подается на первый триггер, четыре выхода имеют частоты f/2, f/4, f/8 и f/16. При отсутствии какой-либо дополнительной логики — двоичного счетчика — четыре выхода вместе многократно считают в двоичном виде от 0 до 15.

В используемых здесь счетчиках декад, таких как CD4518 и CD4510, дополнительная логика сбрасывает триггеры в 0, когда второй и четвертый выходы — представляющие 2 и 8 в сумме 10 — являются высокими. Четыре выхода циклически от 0000 до 1001; то есть через двоично-десятичное представление цифр от 0 до 9.

При счете 10 минут 0 должен следовать за 5, поскольку 59 минут переходят в 00. Для этого выходы 2 и 4 счетчика 10 минут подключаются к вентиль И — один из четырех в CD4081. Когда счет 10 секунд минуты достигает 6 в конце часа и в начале следующего, его выходы 2 и 4 имеют высокий уровень, поэтому выход И становится высоким. Это сбрасывает счетчик минут в 0 и посылает импульс следующему счетчику — CD4510, который считает час.

Как уже упоминалось, это 12-часовой формат часов, поэтому цифра 10 часов всегда либо пуста, либо равна 1, и нам не нужен полный счетчик, чтобы отслеживать ее; один из триггеров в CD4027 сделает эту работу. Когда счетчик часов в CD4510 переходит с 9 на 0, 4510 посылает сигнал на тот триггер, выход Q которого становится высоким, чтобы указать 1 в позиции 10 часов.

На этом этапе все становится немного сложнее по двум причинам. Во-первых, счетчик часов должен пересчитываться после 12; то есть счетчик часов должен быть сброшен, когда он достигает (очень кратко) 13. Во-вторых, этот счетчик должен сбрасываться на 1, а не на 0, поскольку 1:00 следует за 12:59.. Еще два логических элемента И в 4081 обрабатывают первую проблему. Вместе они замечают, когда цифра 10 часов равна 1 (выход Q этого триггера имеет высокий уровень) и выходы 1 и 2 4510 имеют высокий уровень; то есть количество часов достигает 13. Выход второго логического элемента И становится высоким, что сбрасывает триггер — его выход Q становится низким — и повышает вход НАГРУЗКИ 4510, чьи предустановленные входы задают значение 1. ( Этот переход можно осуществить с помощью непредустановленного счетчика, но для этого требуется больше логики.Эта реализация оставлена ​​в качестве упражнения.)

Три декадных счетчика и один триггер теперь правильно отсчитывают минуты и часы, указанные 1/минутным сигналом от базы времени. Остается только правильно зажечь индикаторы AM и PM.

Эту задачу имеет смысл возложить на второй триггер в 4027. Он имеет взаимодополняющие выходы Q и ~Q, и в любой момент времени будет гореть ровно один из индикаторов. Однако утро становится днем, а вечер снова становится утром в 12:00, а не в 1:00, поэтому мы не можем использовать сигнал сброса часов для переключения этого триггера. К счастью, у нас уже есть (как Рисунок 3 показывает) соответствующий сигнал.

Один из логических элементов И становится высоким, когда сигнал часов 10s и сигнал часов 1s 2 имеют высокий уровень; то есть в 12:00. Этот сигнал поступает на вход второго триггера, так что каждый раз, когда счетчик часов достигает 12, он переключается (или перескакивает), выключая один индикатор и зажигая другой.

Два кнопочных переключателя подают сигнал 4 Гц на входы для подсчета минут и часов, чтобы быстро увеличить эти значения и установить минуты и часы.

Дисплеи

Выходы каскадов счетчиков поступают на ИС и транзисторы, которые управляют семисегментными индикаторами с общим анодом: 3-1/2 цифры для минут и часов и двоеточие между часами и минутами. Индикация минут и 10-ти секунд установлена ​​в перевернутом виде, так что ее десятичная точка и точка 1-секундной шкалы часов образуют двоеточие. Сигнал 1 Гц от базы времени управляет двоеточием между часами и минутами через транзисторный переключатель, поэтому двоеточие мигает каждую секунду.

Детали подключения к дисплеям зависят от конкретных выбранных дисплеев. Это могут быть четыре одноразрядных дисплея, два двуразрядных дисплея или один дисплей, содержащий все четыре цифры. Номера контактов на рисунке соответствуют последнему из них. В любом случае обратитесь к техническому описанию дисплея.

Декодеры CD4543 управляют тремя младшими цифрами. Они переводят двоично-десятичные сигналы со счетчиков в сигналы, включающие соответствующие сегменты дисплеев. Цифра 10 часов, двоеточие, а также индикаторы AM и PM управляются транзисторными переключателями, управляемыми сигналами от счетчиков и базы времени. 2N7000 использовался для управления цифрой 10 часов, потому что 2N3019не переключился в этой ситуации; вот почему мы макетируем.

Источник питания

На рис. 4 показан источник питания часов. Он начинается как минимум с 7 В постоянного тока от настенного источника питания. Трехвыводной стабилизатор 7805 обеспечивает регулируемое напряжение +5 В для всех интегральных схем. LM317 обеспечивает регулируемое положительное напряжение для дисплеев с общим анодом, для которых требуется менее 5 В. Чем выше это напряжение, тем ярче дисплей, поэтому потенциометр, устанавливающий это напряжение, управляет яркостью дисплея.

РИСУНОК 4. Блок питания часов с вводом от настенной розетки.

Строительство

Я мог бы спроектировать печатные платы для этого проекта и заказать их изготовление, но макетные платы (часто называемые макетными платами) удобны и удобны для разовых проектов. Для таких проектов на основе интегральных схем, как этот, моим фаворитом является RadioShack 276-168, который имеет ряды контактных площадок с тремя отверстиями, разделенных двумя шинами, а также несколько дополнительных контактных площадок с двумя отверстиями на одном конце.

Недавнее сокращение RadioShack означает, что эти платы не так легко найти, как раньше, но они остаются доступными.

Часы занимают три из этих плат. Один содержит источник питания и базу времени, с небольшими радиаторами на двух регуляторах. Подстроечный потенциометр устанавливает выходное напряжение LM317. Вторая плата содержит счетчики и связанную с ними логику, а третья содержит драйверы, дисплеи, светодиоды и переключатели настроек. Все микросхемы смонтированы в сокетах; дисплеи монтируются на SIP-розетки; и все три платы содержат несколько развязывающих конденсаторов емкостью 0,1 мкФ (на схеме не показаны) от +5 В до земли.

Дорожки платы не обозначены на сторонах компонентов, поэтому я выбрал по одной шине для заземления, а другую для питания +5 В, и обвел их черным и красным маркером Sharpie™ на сторонах платы. Проводка была выполнена проводом с твердой изоляцией калибра 24, причем красный цвет использовался последовательно для всех соединений + 5 В, а черный — для всех соединений заземления; сделайте это в первую очередь. Другие цвета использовались для наглядности и ясности.

Угловые разъемы и разъемы для крепления плат. С прокладками и стойками между ними доски образуют трехслойный сэндвич; разъемы позволяют легко разбирать сэндвич для отладки. На рис. 5 показаны три платы.

РИСУНОК 5. Три платы, составляющие часы.

Корпус часов согнут из двух кусков алюминия: основания и верха. Передняя панель представляет собой кусок прозрачного красного акрила 1/4 дюйма (оргстекло), просверленный для размещения четырех винтов по углам и переключателей настроек. (При сверлении акрила постепенно увеличивайте маленькие отверстия и делайте это медленно и осторожно. Слишком быстрое сверление может привести к застреванию сверла в материале. Зажимайте материал, а не держите его рукой. Сначала просверлите несколько пробных отверстий.)

Сэндвич из трех досок и акриловой панели крепится к основанию двумя винтами внизу, где распорки короче верхних на толщину акрила. На задней панели установлен разъем для подключения к сети. На рис. 6 показана внутренняя часть собранного блока.

РИСУНОК 6. Внутренняя часть собранных часов.

Саморезы для листового металла крепят верхнюю часть к скобам на задней части основания. Металлические части ограждения были вырезаны из уцелевшей панели, окрашенной слегка текстурированной серой краской. Краска потрескалась на изгибах, но еще один легкий слой серого зафиксировал это и сохранил текстуру. Минимальные этикетки были сделаны с помощью производителя этикеток Brother. На рис. 7 показаны готовые часы.

РИСУНОК 7. Готовые часы.

Регулировка

Подстроечный конденсатор в кварцевом генераторе позволяет слегка регулировать частоту генератора. Установите часы, определите в течение дня или двух, будут ли они работать быстро или медленно, и соответствующим образом измените настройку конденсатора. Это помогает набросать изображения настройки конденсатора, и этот процесс может занять несколько недель. Потерпи.

Вторые часы

При проектировании и создании прототипа часов, которые я только что описал, я построил второй источник питания и базовую плату времени. Для этого требуется входное напряжение около 8 В переменного тока, и поэтому он включает в себя двухполупериодный мост и конденсатор электролитического фильтра. Кроме того — вместо CD4029 — в нем используется 74C193, также предустановленный двоичный счетчик, который имеет то преимущество, что не требует инвертора между его выходом переноса и входом нагрузки. Так как эта плата уже была собрана и протестирована, я решил собрать из нее еще одни часы.

Опять же, было три платы: блок питания и база времени; счетчик, реализующий ту же схему, что и раньше; и драйвер и плата дисплея. Однако физическое устройство было другим. На этот раз блоки питания/времени и платы счетчиков образовали горизонтальный сэндвич.

Плата дисплея — секция Datak 12-600B — крепилась к стойке с помощью длинных прямоугольных разъемов и двух небольших угловых скоб Keystone с резьбой под винты 4-40. (Jameco хранит эти кронштейны под артикулом 1581530.)

Набор переключателей и небольшой трансформатор на 8 В переменного тока были установлены на задней панели устройства вместе с трехпроводным линейным разъемом компьютерного типа. Как и прежде, узлы подключаются через разъемы и разъемы, включая (в данном случае) пятипроводное соединение от платы счетчика к переключателям. Три платы крепятся к нижней части корпуса, как показано на рис. 8 .

.

РИСУНОК 8. Внутренняя часть вторых часов.

На рис. 9 показаны все часы вместе с третьими, имеющими аналогичную (но более простую) конструкцию и 24-часовую диаграмму.

РИСУНОК 9. Два 12-часовых и 24-часовые часы.

Меры предосторожности

Если настройки переключателей прыгают, настройка часов представляет собой упражнение со случайными числами; Качественные выключатели — хорошая инвестиция. Такой проект содержит очень большое количество паяных соединений, часто расположенных близко друг к другу, поэтому есть много возможностей для холодных соединений и паяных перемычек. Создавайте поэтапно и тестируйте по ходу дела.

Осциллограф очень удобен для тестирования и отладки, и интересно посмотреть формы сигналов и частоты в различных точках схемы. Вы можете тестировать с сигналами более высокой частоты, чем 1/минуту. Модули полезны; Хорошо иметь возможность разобрать часы для тестирования и отладки.

Варианты

Возможны многие варианты этой общей конструкции часов. Различные частоты генератора могут быть разделены на частоты, необходимые для синхронизации, или сигнал 60 Гц может быть получен из линии 120 В переменного тока.

Часы такой общей конструкции могут быть построены с использованием различных интегральных схем. Многие микросхемы счетчиков широко доступны и недороги. ИС КМОП (серия 4000) намного экономичнее по мощности, чем ТТЛ (серия 7400).

24-часовые часы проще, чем часы с 12-часовым дисплеем. Он переключается с 23:59 до 00:00, и нет необходимости в светодиодах AM/PM, хотя необходима еще одна микросхема декодера/драйвера. Схеме подсчета минут может предшествовать идентичная схема, которая, начиная с сигнала частотой 1 Гц, считает и отображает секунды.

Описанные здесь часы потребляют не более 150 мА при напряжении 5 В, причем почти все это идет на дисплеи и светодиоды; Версии TTL могут потреблять до 500 мА, что требует более крупного трансформатора или настенного источника питания, а также серьезного радиатора для регуляторов; прикрепите радиаторы к металлической задней панели.

В любом случае ознакомьтесь с техническими описаниями выбранных вами микросхем, сначала создайте и отладьте макетную плату и сохраните макетную плату на время создания постоянной версии. НВ

Ссылки

[1] Кит Байерн: « Transistor Clock », Nuts & Volts , июль 2009 г., стр. 42-46.
[2] Крейг А. Линдли: « Уникальные светодиодные часы », Nuts & Volts , март 2014 г., стр. 33–39.

Перечень деталей

Ни одна из деталей не известна или труднодоступна. Все они должны быть доступны через крупных дистрибьюторов, таких как Digi-Key и Allied. Все резисторы 1/4Вт.

База времени:
CD4521 CMOS 24-ступенчатый делитель частоты
CD4029 КМОП-реверсивный счетчик с предварительной настройкой
MPF102 FET
2N2222 или другой NPN-транзистор общего назначения
4,194304 МГц кварцевый резонатор
1 мГн дроссель
30 пФ подстроечный конденсатор
. 1 мкФ, 16 мкФ конденсатор

2 .0 .0 Резистор 1M
Резистор 1K
2 — Резистор 470 Ом

Схемы счета и индикации общего анода:
Семисегментный светодиодный индикатор с общим анодом: 4 одноразрядных; 2 двузначных; или 1 четырехзначный, не мультиплексированный.
2 – Светодиоды
CD4518 Двойной счетчик CMOS
CD4510 КМОП-счетчик с предустановленным прямым/обратным счетчиком
CD4081 Четырехканальный логический элемент И с двумя входами
CD4027 Двойной триггер J-K
3 – CD4543 КМОП-защелка BCD-семисегментов/декодер/драйвер
3 – 2N2222 или другой NPN общего назначения Транзистор
2N7000 МОСФЕТ МОСФЕТА
2-330 Ом резистор
4-470 Ом резистор
2-120 Ом резистор
2-SPDT Momentare Tusmportes

Правооборудование:
LM78016 . Плата. Трёхвыводной регулируемый положительный стабилизатор в корпусе ТО-220
2 – электролитический конденсатор 1 мкФ, 16 В
Конденсатор 0,33 мкФ
Подстроечный резистор 5K
Резистор 240 Ом

Прочее:
Корпус
Тонированный прозрачный акрил, соответствующий дисплею для настенного питания
Стойки
Четыре резиновые ножки
Аппаратные средства

Что такое тактовые сигналы в цифровых схемах и как они формируются? | Блог Symmetry

О Тайлере Войцеховиче

Тайлер Войцехович (Tyler Wojciechowicz) — инженер по приложениям в Symmetry Electronics. Он имеет степень бакалавра электротехники в Инженерной школе Милуоки и восемь лет практического опыта работы инженером-электриком. Он специализируется на приложениях IoT, микроконтроллерах, встроенном программировании, синхронизации, датчиках и управлении питанием. На своей нынешней должности он тесно сотрудничает с отделами продаж на местах, чтобы дать рекомендации по оптимальной замене деталей, предложениям продуктов и инструментам продаж. Он имеет большой опыт в разработке руководств по эксплуатации, эталонных проектов, учебных пособий, матриц сравнения продуктов и маркетинговых кампаний для авторитетных поставщиков на различных рынках.

Компоненты синхронизации являются одними из самых распространенных компонентов в электронике. Они необходимы почти в каждой сложной конструкции, и вся наша электроника не будет работать без них. Ранее мы обсуждали, как спроектировать дерево часов, но понимание того, как работают часы, имеет решающее значение для понимания того, как работает ваш дизайн. В конце концов, это не волшебство, и когда дело доходит до этого, это на самом деле довольно просто.

В этой статье я объясню, какие существуют виды компонентов синхронизации и почему часы так важны в цифровых электрических схемах. Продолжайте читать, чтобы узнать, почему часы необходимы в цифровых схемах.

Что такое тактовый сигнал?

Мы можем определить тактовый сигнал как особый тип сигнала, который колеблется между высоким и низким состоянием. Сигнал действует как метроном, которому цифровая схема следует во времени, чтобы координировать свою последовательность действий. Цифровые схемы полагаются на тактовые сигналы, чтобы знать, когда и как выполнять запрограммированные функции.

Если часы в дизайне подобны сердцу животного, то сигналы часов — это биения сердца, которые поддерживают движение системы.

Как генерируются тактовые сигналы?

Существуют различные способы получения тактового сигнала, но все они начинаются с кварцевого резонатора . Кристаллический резонатор обычно называют кристаллом . Для работы кристаллы объединяются со схемой усилителя для подачи напряжения на электрод рядом с кристаллом или на него.

Кристалл кварца представляет собой крошечную прорезь кварца, каждая из двух поверхностей которой металлизирована и соединена электрическим соединением. Важно, чтобы физический размер и форма кристалла кварца были точно вырезаны, потому что это определяет частоту колебаний, производимых кристаллом. После того, как кристалл вырезан и сформирован, его нельзя использовать ни на какой другой частоте. Кристаллы кварца используются чаще, поскольку частота, генерируемая кристаллами кварца, более устойчива к изменениям температуры. Если бы вместо этого использовался внутренний RC-резонатор, изменения температуры повлияли бы на поведение генератора, что привело бы к изменениям выходной частоты.

Кварцевый генератор

Кварцевые резонаторы имеют синусоидальный выходной сигнал и обычно используются, если целевая ИС имеет встроенный генератор и встроенные контуры фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для внутренней синхронизации. Когда кварцевый генератор и колебательный контур объединены в одном корпусе, его обычно называют кварцевым генератором . Этот кварцевый пьезоэлектрический генератор выдает полезный колебательный сигнал, чаще всего прямоугольную волну с коэффициентом заполнения 50%. Обычно этот тактовый сигнал фиксируется на постоянной частоте, и синхронизация может активироваться либо по переднему, либо по заднему фронту каждого тактового цикла.

Тактовый генератор

Тактовый генератор сочетает в себе генератор с одним или несколькими PLL, выходными делителями и выходными буферами. Генераторы тактовых импульсов и буферы тактовых импульсов полезны, когда требуется несколько частот, а все целевые ИС находятся на одной плате или в одной ПЛИС. В некоторых приложениях FPGA/ASIC имеют несколько временных областей для пути данных, уровня управления и интерфейса контроллера памяти, и, как следствие, требуют нескольких уникальных эталонных частот. В большинстве случаев генератор является внешним по отношению к тактовому генератору, хотя становится все более распространенным, что генераторы объединяются в один корпус с тактовым генератором, чтобы объединить стоимость материалов и сложность, наряду с другими преимуществами. Существует множество различных типов генераторов тактовых импульсов, и каждый из них оптимизирован для различных показателей производительности и стоимости в зависимости от приложения.

Синхронные и автономные конструкции:

Для систем и их комбинаций различных подсистем может потребоваться автономная или синхронная временная архитектура.

Если система работает в автономном режиме , можно использовать независимые часы без какой-либо специальной фазовой синхронизации или требований к синхронизации. Примеры включают стандартные процессоры, контроллеры памяти, SoC и периферийные компоненты (например, USB, коммутаторы PCI Express).

Примером сложной ИС, с которой все знакомы, может быть микроконтроллер. Микроконтроллеры полагаются на часы от кварцевого генератора, за исключением случаев, когда они используются в асинхронных схемах, например, в случае асинхронных процессоров. Наиболее распространенные микроконтроллеры содержат внутренний RC-генератор, который достаточно хорош для таких вещей, как связь через UART, хотя внешние кварцевые генераторы необходимы для других типов связи, таких как USB или Ethernet.

И наоборот, синхронные системы синхронизации требуют непрерывной связи и синхронизации на уровне сети во всех связанных системах. В этих приложениях часы на основе PLL с низкой пропускной способностью обеспечивают фильтрацию джиттера, чтобы гарантировать сохранение синхронизации на уровне сети. Например, синхронизация всех эталонных часов SerDes (сериализация-десериализация) с высокоточными сетевыми эталонными часами (например, Stratum 3 или GPS) гарантирует синхронизацию на всех узлах системы.

Примеры деревьев синхронных часов включают оптическую транспортную сеть (OTN), SONET/SDH, мобильную транспортную сеть, синхронный Ethernet и передачу видео HD SDI. Однако существуют различные приложения, требующие точной частоты или времени помимо связи. Некоторые приложения требуют длительной синхронизации между двумя подсистемами, не связанными друг с другом. Если бы осциллятор, используемый в качестве основы для часов реального времени, отклонялся всего на 0,1%, через неделю часы отставали бы почти на 10 минут. Также может потребоваться долгосрочная точность без необходимости знать реальное время.

Например, предположим, что вы хотите, чтобы несколько модулей Bluetooth просыпались один раз в час для обмена данными на несколько секунд, а затем снова переходили в спящий режим, чтобы сохранить заряд батареи. Стандартный осциллятор на 20 ppm будет отключаться всего на доли секунды в час, тогда как резонатор с 1% RC может отключаться на полминуты. Если используется резонатор RC, модули Bluetooth должны оставаться включенными в течение более длительных периодов времени, чтобы общаться друг с другом, что приводит к трате энергии батареи.

Внутренние и внешние генераторы:

Внутренние генераторы обычно используются для обеспечения синхронизации микроконтроллеров, не требующих точной синхронизации. Внутренние генераторы достаточно хороши для низкоскоростной связи UART, хотя внешние кристаллы и генераторы необходимы для протоколов связи, таких как CAN, USB или Ethernet, которые предъявляют более строгие требования к точности синхронизации.

Использование внешнего генератора позволяет использовать более широкий диапазон частот, где внутренний генератор (генераторы) обычно имеют одну частоту с несколькими вариантами тактового предделителя. В электронике время — это свойство, которое можно точно и недорого измерить, поэтому часто проблема сводится к измерению времени или созданию импульсов с точной синхронизацией.

Некоторые преимущества внешних часов и генераторов включают:

• Точность — внутренние часы не точны и могут зависеть от шума -температурные приложения или где температура сильно варьируется. При изменении температуры частота колебаний может оставаться относительно неизменной.
• Скорость — внутренние генераторы могут не достигать максимальной скорости микросхемы, в этом случае требуется внешний генератор
• Напряжение. Скорость внутреннего генератора может зависеть от напряжения, при котором он работает. Если осциллятор управляет оборудованием, которое может генерировать радиопомехи, добавление переменного напряжения на его управляющий вход может рассредоточить спектр помех, приблизив его к идеальному. В этом примере эту возможность может обеспечить только внешний генератор с регулятором напряжения.
• Требуется несколько тактовых импульсов — если многие подсистемы должны работать синхронно и связаны друг с другом, можно использовать один внешний тактовый генератор для замены свободного генератора каждой подсистемы. — работающий синхронизирующий компонент

В этой таблице приведены характеристики различных компонентов синхронизации. 22220016 Yes

2 Да0548

Function	Crystal	XO	Clock Generator	Clock Buffer	Jitter Attenuator
Автономный режим	No	Yes	Yes	Yes	Yes
Synchronous operation	No	No	Yes	Да	Да
Умножение часов	Нет	6	No	Yes
Clock division	No	No	Yes	Yes	Yes
Очистка джиттера	Нет	Нет	Нет	Нет 917
Design complexity	Low	Low	Medium	Low	Medium
Integration	Low	Low	Высокий	Высокий	Высокий
Основные функции, упрощающие проектирование дерева часов	Small form factor		Any-frequency, any-output	Formal/level translation	Any-frequency clock synthesis
	Placement next to IC		Format перевод	Встроенный выходной микс	Встроенный контурный фильтр
			Бесперебойное переключение между тактовыми частотами	Output voltage translation	Hitless switching
			VDD level translation	Synchronous output clock disable	Hold over on lock loss

 

Silicon Labs является предпочтительным поставщиком высококачественных компонентов синхронизации.

Silicon Labs предлагает различные генераторы, генераторы тактовых импульсов, аттенюаторы джиттера и буферы тактовых импульсов для удовлетворения различных потребностей проектирования.

Зачем использовать часы Silicon Labs?

• Гарантированная сквозная характеристика джиттера
• Простое взаимодействие
• Упрощенная закупка доступны

 

Используете ПЛИС?

Silicon Labs предоставляет эталонные проекты для Broadcom, Cavium, Intel/Altera, NXP/Freescale, Xilinx, Marvell и Lattice.

 

В интернет-магазине Symmetry вы можете найти широкий спектр решений для синхронизации, отвечающих вашим потребностям. Symmetry Electronics является авторизованным дистрибьютором Silicon Labs.

 

Прочтите другие похожие сообщения от Symmetry Electronics:

О Тайлере Войцеховиче

Тайлер Войцехович (Tyler Wojciechowicz) — инженер по приложениям в Symmetry Electronics. Он имеет степень бакалавра электротехники в Инженерной школе Милуоки и восьмилетний практический опыт работы инженером-электриком. Он специализируется на приложениях IoT, микроконтроллерах, встроенном программировании, синхронизации, датчиках и управлении питанием. На своей нынешней должности он тесно сотрудничает с отделами продаж на местах, чтобы дать рекомендации по оптимальной замене деталей, предложениям продуктов и инструментам продаж. Он имеет большой опыт в разработке руководств по эксплуатации, эталонных проектов, учебных пособий, матриц сравнения продуктов и маркетинговых кампаний для авторитетных поставщиков на различных рынках.

Зачем сотрудничать с Symmetry Electronics? Технический персонал Symmetry специально обучен нашими поставщиками для обеспечить всесторонний уровень технической поддержки. Наши штатные инженеры по приложениям предоставляют бесплатный дизайн услуги, чтобы помочь клиентам на ранних этапах цикла проектирования, предоставляя решения, позволяющие сэкономить их время, деньги и разочарование. Свяжитесь с Symmetry для получения дополнительной информации.

Схема цифровых часов с использованием IC 555 и IC 4026 — проекты по изготовлению электроники своими руками

Опубликовано 25 февраля 2020 г. 13 мая 2020 г. от Blogthor

В этом посте мы собираемся построить цифровые часы с 12-часовым 7-сегментным дисплеем без какого-либо микроконтроллера. Мы будем использовать только базовые микросхемы CMOS и чистую логику для построения схемы, однако эта схема может быть легко воспроизведена новичками в области электроники.

Мы будем см.:

• Схема главной цепи.
• Генератор импульсов для цифровых часов.
• Конфигурация контактов IC 4026.
• Конфигурация контактов IC 4017.
• IC 7408 И Конфигурация затвора.
• Как установить время.
• Как легко подключить цепь.

Схема для 7-сегментного дисплея Цифровые часы:

Загрузите изображение приведенной выше схемы в высоком разрешении: нажмите здесь

Описание схемы:

Вышеуказанная схема состоит драйвер семисегментного дисплея IC 4026, который может отображать от 0 до 9 на общем катодный 7-сегментный дисплей, одна микросхема управляет одним 7-сегментным дисплеем. Есть три IC 4017, которые представляют собой десятичные счетчики, они отслеживают время и сбрасывают IC 4026 считает до «00», когда цифра минут достигает 60.

Имеется вход логической двойки И вентиль IC 7408 в этой схеме, который используется для сброса цифр часов на «00», когда часы достигают «12». Выход логического элемента И становится ВЫСОКИМ, когда его два входы ВЫСОКИЕ. Вход для вентиля И обеспечивается двумя микросхемами IC 4017 (IC6 и IC7), когда часы считывают 12, номера контактов 2 и 4 IC6 и IC7 соответственно. становится ВЫСОКИМ и отключите IC1 и IC2 (4026s), чтобы считать «00».

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта схема часов будет показывать 12:00 как 00:00 в полночь, а также в полдень.

Цепи нужны часы сигнал для увеличения счетчика, это обеспечивается приведенной ниже схемой, которая выдает 1 импульс каждую минуту.

Генератор импульсов для схемы часов:

1 минута Генератор импульсов

Эта схема будет выводить Короткая вспышка пульса каждую минуту, которая увеличивает счет в основной контур. Эта схема состоит из двух микросхем IC 4017, одна из которых будет делить входной сигнал 1 Гц на 10, а другая микросхема 4017 разделит 10 на 6, поэтому при end мы будем получать 1 импульс каждую минуту (60 импульсов).

IC 555 сконфигурирован как нестабильный мультивибратор, импульс которого можно контролировать с помощью предварительно установленного резистора 100K. Вы должны настроить предустановку и довести импульс IC 555 до 1 Гц. Между цифрами часов и минут можно вставить два мигающих светодиода. Вся схема питается от 5В.

ПРИМЕЧАНИЕ. Точность этих цифровых часов зависит от того, насколько точно вы доведете импульс IC 555 до 1 Гц.

Подключение IC 4026 к 7-сегментному дисплею: ​​

IC 4026 для подключения 7-сегментного дисплея

Вам необходимо подключить 220 Омный резистор к каждому сегменту, как показано выше. Теперь давайте посмотрим на схему выводов IC 4026.

IC 4026 Схема контактов:

IC 4026 Схема контактов

• Контакт № 1 является входом синхронизации, когда мы применяем часы сигнал, IC увеличивает счет.
• Контакт № 2 активирует часы, когда он подключен к Vcc входы часов игнорируются, он должен быть заземлен в нормальном режиме. операции, так что счетчики могут быть увеличены.
• Контакт № 3 активен, когда он подключен к Vcc, загорится 7-сегментный дисплей, заземление этого контакта повернется выключено, но счетчик будет увеличиваться внутри, это можно использовать для энергосбережения.
• Контакт №4 здесь не используется.
• Вывод №5 выполняется, когда счетчик достигает 10 эти контакты выводят сигнал HIGH, этот выход используется для каскадирования другой IC 4026 для разряда десятков.
• Номера контактов 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13 выход для 7-сегментного дисплея.
• Контакт № 8 заземлен, а контакт № 16 подается на +5 В.
• Контакт № 15 сбрасывается, когда этот контакт подключен HIGH счетчик сбрасывается на ноль. Эти контакты должны быть заземлены при увеличении счет.

Схема контактов IC 4017:

IC 4017 Схема контактов

IC 4017 — это десятилетие счетчик означает, что он может считать до 10. Есть 10 выходных контактов, каждый из которых получает высокий уровень последовательно с последовательными входными импульсами. Например, когда IC питается ВКЛ контакт № 3 (Q0) изначально получает высокий уровень; остальные выходные контакты идут на НИЗКИЙ уровень состояние, когда подается импульс, контакт № 3 становится НИЗКИМ, а контакт № 2 (Q1) становится ВЫСОКИМ и остальные выходные контакты остаются НИЗКИМИ, аналогично для Q2 до Q9.

• Номера контактов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 являются выходными контактами.
• Контакт № 8 — это GND, а контакт № 16 — Vcc.
• Контакт № 15 сбрасывается, когда этот контакт соединяется с ВЫСОКИЙ сигнал сброса счетчика на ноль.
• Контакт № 14 является входом синхронизации.
• Контакт № 13 включает часы; когда этот пин подключите к Vcc, импульс будет проигнорирован, во время нормальной работы этот контакт имеет быть заземленным.
• Контакт № 12 предназначен для выполнения функции.

Схема контактов IC 7408:

7408 Схема контактов

IC 7408 с двумя входами логический вентиль И, у него 4 вентиля; мы используем только один из них.

• Контакт №14 — +5 В, контакт №7 — заземление.
• Контакты № 1 и 2 являются входными, а контакт № 3 — выходным, аналогично для остальных ворот.

Выход получает только ВЫСОКИЙ уровень когда два его входа имеют ВЫСОКИЙ уровень; если какой-либо один или оба входа имеют НИЗКИЙ уровень, выход становится НИЗКИМ.

Как Установить время:

Вы можете установить время, используя данный две кнопки, одна для часов и одна для минут. Вы должны нажать и отпустите кнопку для увеличения на одну цифру, длительное нажатие не увеличивает счет.

Как Простое подключение схемы:

Подключение схемы — утомительная часть этого проекта, а неправильное подключение одного провода может испортить проект. Вы можете подключить схему безошибочно, закончив пучок проводов одного цвета, как показано на схеме.

Проводка главной цепи четко обозначена цветами: красный, черный, зеленый, розовый, желтый, синий и голубой (тактовый вход). Сначала закончите любой из цветов и переходите к следующему, это гарантирует, что все соединения выполнены правильно.

После завершения соединений главной цепи; теперь подключите все 4 семисегментных дисплея к четырем IC 4026. Если не получилось с первой попытки, не сдавайтесь.

Дизайн 24-часовых часов :

Здесь мы собираемся обсудить дизайн 24-часовых цифровых часов с использованием IC 555 и IC 4026.

Я хотел бы поблагодарить парня с именем пользователя «kuma» за то, что он дизайн часов. Он не только успешно воспроизвел проект с 12-часовым режимом, но также смог изменить его на 24-часовой формат и добавил несколько полезных функций.

Прототип:

24-часовые часы с использованием IC 555 и IC 4026

Оборотная сторона:

24-часовые часы с использованием IC 555 и IC 4026

Мы видим, что он сделал эти часы максимально аккуратными. Мы можем обнаружить 3-вольтовую батарейку типа «таблетка», которая будет отслеживать время даже после отключения основного питания, как только мы снова подключим питание, дисплей включится с правильным временем.

24-часовая схема часов:

Читатели, которые заинтересованы в создании 24-часовых часов вместо 12-часовых, могут следить за изменениями в принципиальной схеме. Кума предложил оставить все остальные участки схемы такими же и внести указанные изменения в разводку IC 7408 и двух IC 4026.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этого проекта, не стесняйтесь выражать их в разделе комментариев, вы получите гарантированный ответ от нас.

Популярные комментарии:

Я сделал это, и это сработало отлично после двух попыток. (12-часовые часы)

Дэвид (Читатель)

дополнительно я добавил ежечасный звуковой сигнал / ячейку памяти (cr2032) / секундный дисплей с использованием светодиода /
ограничивает ток и напряжение до 60 мА, 5 В постоянного тока. у меня точность 1Гц очень высокая.(1.02Гц)согласно
на мой осциллограф.

Кума (Читатель)

Blogthor

Мой псевдоним — blogthor, я профессиональный инженер-электронщик, специализирующийся на встроенных системах. Я опытный программист и разработчик электронного оборудования. Я являюсь основателем этого веб-сайта, а также являюсь любителем, мастером-сделай сам и постоянно учусь. Я люблю решать ваши технические вопросы через раздел комментариев.

Цифровая электроника, таймеры

Конструкция и принцип работы

Когда вы слышите о схеме будильника, первое, что может прийти на ум, это будильник. Без сомнения, вы правы, но устройство работает и для других приложений, о которых мы поговорим позже в этой статье.

Схема поможет вам отказаться от будильника на выходные после долгой недели. И это неудивительно, поскольку схема имеет дисплей в реальном времени, таймер сна, функции повтора и т. д. Кроме того, она может включать и выключать питание вашего электроприбора — в заданное время.

Подводя итог, можно сказать, что это забавный проект, если вы ищете простую альтернативу, связанную со временем.

Приступим к работе!

 

Содержание

Что такое схема будильника?

 

Это простая электрическая цепь, которая уведомляет вас о вторжении, неисправности системы, обнаруженном состоянии и других основных понятиях, касающихся вторжений.

Таким образом, вы можете использовать устройства в различных приложениях, таких как:

• Таймер для бытовых электроприборов
• Отображение прошедшего времени
• Радиочасы
• Будильник
• Цифровые часы с ЖК-дисплеем

 

Какие компоненты нужны для схемы будильника?

 

Прежде чем мы познакомим вас с принципиальной схемой будильника, перечислим компоненты, которые помогут вам начать работу:

• C1 (470 мкФ)
• Р5 (10К)
• С2, С3 (10 нФ)
• Д1, Д2, Д3 (ИН4001)
• IC1 (LM 8560)
• С4 (10 мкФ)
• Р4 (91К)
• IC2 (LM 386)
• Р3, Р2 (120К)
• С5, С6 (100 нФ)
• Дуплексный светодиодный дисплей
• Р1 (100К)
• С7 (100 мкФ)
• T1 (трансформатор от 0 до 12 В / 500 мА)
• Переключатели (S1, S2, S3, S4)
• P1 (потенциометр 10K)
• B1 (зуммер)

 

Схема и схема будильника 

 

Имея в виду схему, давайте взглянем на конструкцию.

. Драйверы помогают активировать сигнал дуплексного светодиодного цифрового дисплея, который отображает время. Итак, LM 8560 поддерживает форматы времени 12 и 24 часа, а также показывает функцию повтора, текущее время и поддержку будильника.

 

Дуплексный светодиодный дисплей

 

Цифровой светодиодный дисплей

 

Этот компонент показывает различную информацию, например сигналы тревоги, текущее время, уведомления и т. д. стресс от использования дополнительных драйверов с электронными системами для включения дисплея. И это потому, что все драйверы, которые вам нужны, находятся в микросхеме будильника.

 

IC2 (LM386)

 

IC2 помогает управлять зуммером. Кроме того, усилитель мощности звука (низковольтный) получает питание через потенциометр, который получает сигнал с выхода сигнализации LM 8560.

 

S1-S4 (кнопочные переключатели)

С помощью (S1, S2, S3 и S4) вы можете сделать три важные вещи: выключить будильник, установить время и установить будильник. Кроме того, вы также можете использовать эти компоненты для установки времени будильника в часах и минутах отдельно.

 

B1 (Buzzer)

СВЕДЕНИЯ КЛАСКИ

Источник: Wikimedia Commons

666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666. И это помогает подать сигнал тревоги в установленное время.

 

Диоды (D1, D2 и D3)

 

Три диода

 Например, D1 объединяется с C1 (конденсатором) для создания постоянного тока.

Когда это происходит, напряжение поступает на LM 8560 (IC1). Кроме того, другие диоды (D2 и D3) ведут себя как генератор сигнала переключения на катод дуплексного дисплея. Кроме того, они также влияют на вход LM 8560.

T1 (трансформатор)

Трансформатор

. Трансформатор является функциональным, когда выступает вниз поставленной поставки AC 22017

.

 

Как работает схема будильника?

 

Во-первых, эта схема будильника больше похожа на простую. Когда вход сети подается на трансформатор, компонент помогает изменить входное напряжение на сигнал 12 В переменного тока.

Когда это происходит, диод (D1) и конденсатор (C1) вступают в действие, изменяя переменное напряжение на постоянное. Затем он питает Vdd IC1 (вывод 20). Поскольку IC1 работает на определенной частоте (50/60 Гц), он может подавать сигнал в сеть. И это достигается с помощью резистора R1 на выводе 25 микросхемы IC1.0017

Кроме того, диоды (D2 и D3) подают соответствующие сигналы на катод дисплея. Итак, необходимо установить время включения источника питания. В этот момент вы должны увидеть текущее время. И вы можете установить его с помощью S1 и S2.

 

Как установить время?

 

Первый переключатель (S1) помогает установить часы, а S2 — минуты. При этом IC автоматически активирует связанный с ней дисплей. Кроме того, вы увидите время на дуплексном светодиодном дисплее.

Вы также заметите, что биты часов и минут разделены двоеточием. И все потому, что дуплексный светодиодный дисплей — 4-битный семисегментный. Следовательно, два бита будут отображать час и минуты.

 

Что если вы хотите отличать время будильника от текущего времени?

 

Для этого вы можете использовать переключатель S3, так как он помогает инициировать внутреннее отображение сигналов тревоги LM 8560. Кроме того, вы можете установить время будильника, удерживая S3. Затем вы можете выбрать часы с помощью S1 и минуты с помощью S2.

Как только вы это сделаете, микросхема перейдет в режим ожидания на время срабатывания будильника. Таким образом, когда наступит время будильника, контакт 3 выдаст выходной сигнал будильника. При этом вы можете сделать прямое соединение с небольшим зуммером для тревожного выхода.

Потенциометр P1 помогает контролировать силу и громкость сигнала тревоги зуммера. А потенциометр позволяет получать выходной сигнал тревоги от контакта 3 IC1 и IC2. Чтобы отменить тревогу до того, как она сработает, вы можете использовать переключатель S4, и, кроме того, вы также можете использовать кнопку S4, чтобы остановить тревогу в любое время до он активируется.

Кроме того, если вам нужны функции повтора и повтора, используйте дополнительную микросхему IC1 в схеме, чтобы активировать эту функцию.

 

Этапы создания цифрового будильника со схемой будильника

 

Электронная схема цифрового будильника

7 1 900 Затем загрузите код Arduino. После этого на ЖК-дисплее отобразятся текущая дата и время.

2. Нажмите кнопку переключателя, чтобы установить будильник. Следовательно, он перейдет в режим будильника и запросит две вещи: часы и текущее время. Когда это произойдет, нажмите переключатель S1, чтобы изменить часы.

3. Когда вы установите будильник, нажмите переключатель S2, чтобы открыть вкладку минут.

4. Вся информация, которую вы ввели в свой будильник, хранится в EEPROM Arduino. И ваше устройство всегда будет сравнивать значения с настоящим временем. Таким образом, зуммер вашего уведомления активируется, когда текущее значение и сохраненные значения совпадают. Чтобы выключить будильник, нажмите переключатель S4.

 

Важные моменты, на которые следует обратить внимание

 

1. Если вы не хотите получать электропитание от сети, переключите питание, создав устройство с батарейным питанием. Для этого вам нужно создать синусоиду 50 Гц с помощью генератора. Таким образом, IC1 будет работать идеально.

2. Вы можете изучить другие микросхемы, помимо упомянутых здесь, например, MM 5387, LM 8361 и TMS 3450.

3. Добавьте еще два переключателя к LM 8560 — если вы хотите использовать функцию повторного будильника.

 

Подведение итогов

 

Схема будильника является ценным устройством, когда вы имеете дело с электрическими приборами, требующими синхронизации. И это поможет вам эффективно управлять будильником.

Интересно, что это не сложный проект, и все, что вам нужно сделать, это получить материалы и начать строить. Вы планируете делать этот проект? Не стесняйтесь связаться с нами — мы будем более чем рады помочь.

 

 

A Цифровые часы C-MOS

A Цифровые часы C-MOS

---

---

Введение

Это было в начале девяностых, я учился в школе, и мне читали несколько лекций. действительно слишком скучно, чтобы следовать (или, я должен сказать, учителя не были хорошими достаточно…). Поэтому, чтобы не заснуть, я начал рисовать шлепанцы и разделители, чтобы нарисуйте схему часов. К лекциям это не имеет никакого отношения, вероятно, история и биология, я не уверен; но рисовать схемы было гораздо интереснее и сложнее.

В то время я знал о многих цифровых часах, опубликованных в различных журналах и журналах. книг, но все они использовали интегральные схемы серии TTL 7400, и многие из они использовали газоразрядные лампы в качестве дисплея. Я не хотел использовать TTL, потому что уже в то время это считалось довольно старая и энергоемкая технология. Я помню несколько проектов с технологией N-MOS или C-MOS, но все они использовали выделенная микросхема, представляющая собой всего лишь «черный ящик» и не представляющая интереса все. Вместо этого я хотел использовать интегральные схемы C-MOS серии 4000. В то время я не знал о подобной схеме, поэтому сконструировал собственную. Благодаря моим скучным учителям у меня было достаточно времени, чтобы хорошо его спроектировать. Это не означает, что это было новаторским: в то время многие другие люди вероятно, у него была такая же идея до меня; это просто означает, что он не был вдохновлен любой подобный проект. Преимущество создания его собственного дизайна в том, что вы можете вписаться в какой-нибудь классный особенности, которых нет у других часов.

Если закончили сборку этих часов осенью 1994 года и они идут непрерывно и без перерыва с тех пор (и это до сих пор). Теперь, 20 лет спустя, я решил создать эту страницу, чтобы описать этот проект. что до сих пор приносит мне полное удовлетворение.

---

Цепь

Вместо того, чтобы перерисовывать схему с помощью какого-либо программного обеспечения САПР, как я всегда делаю на этот веб-сайт, для этого проекта я решил сохранить оригинал, нарисованный от руки, карандаш на сетке принципиальная схема бумаги.

Принципиальная схема часов C-MOS (щелкните, чтобы увеличить). – Также доступна версия в формате PDF: cmosclock-diagram.pdf (2 577 761 байт).

Все начинается с кварцевого генератора с частотой 3,2768 МГц и делителя 4060. С годами пришлось подстраивать подстроечный конденсатор 10–60 пФ дважды, скажем, каждые семь или восемь лет, чтобы компенсировать старение кристалла часы бежали на несколько минут в месяц слишком быстро. Дополнительные 4518 и 4013 генерируют три сигнала: один с частотой 2 Гц, используемый для вручную отрегулируйте время, одно с частотой 1 Гц, используемое для подсчета секунд и второе двоеточие мигает синхронно, а одно с частотой 0,5 Гц используется для задержки сброс часов в начале каждого дня (подробнее об этом чуть ниже).

Сигнал частотой 1 Гц проходит через три двухдекадных счетчика 4518 и шесть Преобразователи 4511 BCD в 7-сегментные, которые делят импульсы вниз в секундах, минуты и часы. Сброс минут и секунд, когда счетчик достигает 60, выполняется с помощью 4081. И ворота. Часы сбрасываются на 24 (для этих часов нет 12-часовой работы) с двумя 4081 И ворота. Здесь поступает сигнал частотой 0,5 Гц и, если соответствующий переключатель закрыт, он задерживает сброс на одну секунду: это делает классное поведение этого часы, которые будут отображать полночь как 24, а не как 0. Другими словами, часы будут показывать «23:59».:59″, «24:00:00» и «0:00:01». Размыкание переключателя удалит эту задержку и сбросит счетчик часов. немедленно. Часы, предшествующие нулю, могут быть подавлены вентилем 4001 NOR: если соответствующий переключатель замкнут, когда ноль обнаружен в крайнем левом разряда, два самых значащих бита принудительно устанавливаются в высокий уровень, и декодеры 4511 переключаются отключать все свои выходы, когда на их входе присутствует число больше 9, успешно гасит цифру.

Часы C-MOS, вид спереди (нажмите, чтобы увеличить).

Еще в девяностых были распространены маленькие красные светодиодные 7-сегментные дисплеи, но большие зеленые были очень дорогими. Так как я хотел, чтобы у моих часов был большой зеленый дисплей, я построил их с помощью сборка цепочек из четырех зеленых светодиодов Ø3 мм последовательно на печатной плате который я ранее покрасил в черный цвет. Катод каждой цепочки заземлен.

Поскольку дисплей должен быть удобочитаемым при любом освещении, во избежание слишком темно днем ​​и слишком ярко ночью, автоматический также присутствует регулировка яркости. Он основан на микросхеме 555 (хорошо, это не микросхема C-MOS) и фоторезисторе. Он подает ШИМ-сигнал на входы гашения каждого драйвера дисплея 4511. (плюс две колонки, которые напрямую управляются ШИМ). Модель 555 включает дисплей примерно на 8 мкс, а затем он выключен на время, которое зависит от окружающего освещения: от 0,1 мкс (полная яркость) и 10 мс (полная темнота). Резистор 10 МОм, подключенный параллельно фоторезистору, позволяет избежать этого. в полной темноте время выключения становится настолько долгим, что дисплей начинает заметно мерцать. мигать. Эту автоматическую регулировку яркости можно отключить, переключив Резистор 100 Ом параллельно фоторезистору, принудительно яркость вне зависимости от окружающего освещения. Фоторезистор должен видеть только окружающий свет, но не свет излучаемый дисплеем: по этой причине он установлен сбоку коробки.

Часы C-MOS, вид сзади (щелкните, чтобы увеличить).

Правильное время настраивается путем вставки сигнала частотой 2 Гц между секундами. и счетчики минут или между счетчиками минут и часов. Это делается с помощью 4070 с двумя вентилями XOR и двумя кнопками. Это решение не идеально, потому что в зависимости от фактического логического уровня на входы XOR, иногда нажатие кнопки не дает никакого эффекта, а иногда считает дважды. Но в большинстве случаев он работает хорошо, и вы не часто его настраиваете. Третья кнопка используется для сброса счетчика секунд и всех делителей, которые генерировать сигнал частотой 1 Гц: это гарантирует, что при отпускании кнопки часы сразу начнут отсчет. Чтобы избежать проблем, сначала следует настроить секунды, а затем минуты и наконец часы. Делая это в этом порядке, если кнопка отвечает дважды, это не испортит предыдущие операции.

Часы C-MOS, вид сбоку (щелкните, чтобы увеличить).

Вся эта схема обычно работает от 12 В постоянного тока , обеспечиваемого небольшой трансформатор, выпрямитель и регулятор напряжения 7812. Также имеется резервная батарея 9 В 6LR61 для поддержания хода часов. случае отключения электричества. При отсутствии сетевого питания напряжение во всех цепях падает. от 12 В до примерно 8 В от аккумулятора. Все микросхемы C-MOS по-прежнему работают при напряжении до 5 В или меньше, так что это не проблема. 555, управляющий яркостью дисплея, определяет это состояние через его контакт RESET (обозначен как «V _CONTROL «) и выключается отключив все светодиоды, резко снизив энергопотребление. Подстроечный резистор 22 кОм позволяет регулировать порог напряжения и устанавливается для выключения дисплея примерно при 10 В.

В первоначальной конструкции использовалась перезаряжаемая никель-кадмиевая батарея, непрерывно заряжаемая через резистор 4,7 кОм и стабилитрон 3,3 В. В конце концов я обнаружил, что никель-кадмиевых батарей хватает примерно на семь или восемь часов. лет при непрерывном хранении под зарядкой. В конце концов я заменил его на стандартную неперезаряжаемую щелочную батарею, что намного дешевле и длится примерно столько же. В этом случае перемычку необходимо снять, чтобы предотвратить зарядку.

Часы C-MOS, вид сверху (щелкните, чтобы увеличить).

---

Заключение

Прошло двадцать лет после первого включения этой схемы. (и только) время. В те годы было много отключений переменного тока, и я несколько раз переносил его, но из-за резервной батареи он никогда не переставал считать, секунда за во-вторых, время идет.