Электроника 7 часы схема: Восстанавливаем старые часы «Электроника-7» / Хабр

Содержание

Ремонтируем Электронику 7-06К…: ker_laeda — LiveJournal


                       

Есть у меня в хозяйстве интересные часы Электроника-7-06К. Интересными их делают, пожалуй, два момента: размеры и «тёплое ламповое» исполнение 🙂 Ну, и плюс ко всему какой-никакой, а всё же раритет.

Часы не пылятся где-то в шкафу, а полностью и справны и трудятся, показывая текущее время.

Их цифры отлично видно с любого ракурса и они неплохо исполняют роль своеобразного ночника (кому как, но лично мне, тёмными зимними ночами, небольшая подсветка кажется удобной).

Кстати, часы весьма точны, если ответственно подойти к стабилизации питающего напряжения. На случай отключения эл. энергии у них имеется резервное питание от шести элементов типоразмера «D» (или А373, если по ГОСТу). Индикация, конечно, при питании от батареек, пропадает, но ход часов сохраняется. Ток потребления от батареек не более 2,5мА (по паспорту). Батареек хватает ооочень надолго. К примеру, данный комплект солевых батареек у меня отработал уже два года, и до сих пор жив.

И всё бы было хорошо, но однажды я обнаружил, что часы начали показывать какую-то ахинею, что-то вроде «67:00» и при этом перестала мигать секундная «точка».

Ну, думаю, наверно магнитная буря на марсе повлияла… сглючили. Ладно, не беда, на сто бед, как известно, один reset.

Перезапустил. Начал выставлять текущее время. Часы выставил, а вот, минуты ни в какую (точка, кстати, тоже мигать не начала)!

А, вот это, вот, уже плохо. Значить требуется хирургическое вмешательство.

Часы были в срочном порядке демонтированы и вскрыты. Попутно нашёл в интернете несколько вариантов сканов схем и паспорт.

Как, оказалось, найти в приемлемом качестве скан схемы оказалось невозможно (интересно, чем руководствуются люди, сканирующие потёртые электронные схемы размером с А3 в разрешении 300dpi и сохраняющие их в однобитном ЧБ!!?). Поэтому пришлось выбирать лучшее из худшего и для гарантии несколько вариантов.

Покурив мануал и поковырявшись немного во внутренностях, был немного удивлён. Если честно, почему-то всегда думал, что разобрав часы, увижу внутри что-то наподобие какой-нибудь КР145ИК1901, но заместо этого увидел внутри кучку десятичных счётчиков-дешифраторов (К176ИЕ3 и  К176ИЕ4) вкупе с микросхемой таймером (К176ИЕ12).

         

         

Принцип работы простой. Микросхема генератор генерирует ряд импульсов с периодичностью 0,5, 1 и 60 секунд.

Импульсы с периодом 1 с. отпирают транзистор, который включает индикатор секунд («точку») на лампе ИВ-4. Минутные импульсы подаются на вход первого счётчика-дешифратора К176ИЕ4, который управляет семисегментным индикатором единиц минут, набранным из ламп ИВ-26. Точнее сказать, управляет не самими лампами, а транзисторами, которые уже коммутируют нужные выводы ИВ-26.

Когда счётчик единиц минут доходит до 10, то он сбрасывается, и на его выходе «P» (пин 2) формируется импульс высокого уровня, который в свою очередь попадает на счётчик К176ИЕ3. Их разница с ИЕ4 только в том, что ИЕ3 считает не до 10, как ИЕ4, а до шести (правильно – это счётчик десятков минут). Так, досчитав до шести, он, в свою очередь «пинает» следующего в очереди, а именно счётчик единиц часов (ИЕ4). Со счётчиком десятков часов всё хитрее, тут уже используется не выходной пин 2, а пин 3, на нём формируется высокий уровень при счёте до двух. Это нужно, чтобы задействовать другой выход счётчика единиц часов (пин 3). Второе отличие ИЕ3 от ИЕ4 заключается в том, что на третьем пине последнего формируется высокий логический уровень при счёте до четырёх. Этим и достигается 24х часовой формат представления времени.

Тут я, кстати, нашёл первое различие «моего» варианта платы со скачанной схемой – это согласование выходных сигналов счётчика единиц часов с входом счётчика десятков часов. В моих часах была применена коммутация при помощи транзистора, а в схеме использовалась «логика» К176ЛА7. Это первая попавшаяся доработка, сделанная с целью удешевления конструкции, но будет и ещё одна.

Кстати о согласовании. Т.к. переключение триггеров счётчиков происходит по спаду импульсов положительной полярности на их входе, то выходы генератора К176ИЕ12 подключаются к ним не напрямую, а через своеобразный RC-фильтр (C9,R15; C?,R6, схема ниже), повешенный на +9 вольт.

Импульсы с периодом 0,5 секунд являются «установочными» и коммутируются кнопками установки часов и минут на входы соответствующих счётчиков для их переключения.

В моём случае отсутствовал ход часов, переключение минут и индикация секунд. Всё указывало на отсутствие указанных выше импульсов и, как следствие, неисправность микросхемы К176ИЕ12.

Буду анализировать сигналы, что куда приходит, а что нет.

Для удобства в ключевые места платы впаял проводки.

         

         

Для начала зацепился осциллографом ко входу счётчика единиц минут.

       

         

И ничего… Хм неужто и вправду ИЕ12?!

Следующее, что не мешало бы проверить – это генерацию установочных импульсов.

В этот раз зацепился осциллом прямо на соответствующий выход К176ИЕ12.

       

   

Всё в порядке импульсы есть…

Решил ещё раз проверить минутные импульсы, но уже непосредственно на выходе ИЕ12.

       

       

И тут оказывается всё в порядке. Странно…

А давай-ка я проверю, что на выходе «установочных» импульсов, но уже после RC цепочки.

         

       

Всё ясно! Теперь понятно, почему я не увидел минутных импульсов.

Они просто очень короткие и при больших интервалах выборок они просто не упевают отразиться на экране осциллографа. А при маленьких интервалах их просто не успеешь засечь, т.к. период достаточно большой.

       

       

По идее, их можно было бы увидеть, используя логический анализатор (типа такого), но, к сожалению, у меня его больше нет (дал попользоваться и не вернули). Ладно, поверим на слово, что на входе D2 они присутствуют.

Кстати, пока разбирался с прохождением «установочных» импульсов, нашёл ещё одно несоответствие в схеме устройства со схемой принципиальной.

       

       

На скане схемы (из паспорта часов) изображены двухпозиционные кнопки (установки минут и часов) без фиксации. Нормально замкнутый контакт при нажатии размыкается, блокируя прохождение импульсов хода, и подключает на вход счётчика импульсы «установочные». На практике же производитель ограничился кнопкой с нормально разомкнутым контактом и диодом.

Проверил ещё и секундные импульсы. И тут всё в порядке. Значит, с D1 проблем нет.

Выпаял транзистор, зажигающий лампу ИВ-4. Прозвонил. Транзистор дохлый.

Теперь всё встало на свои места. Это не одна неисправность, а две, от того и такое поведение часов.

Следуя простейшей логике, причина основной неисправности – это вышедшая из строя микросхема D2.

Выпаиваем старую.

       

     

Впаиваем новую.
       

 

Попутно заменил все старые электролиты. Громко сказано «все», на самом деле их там всего два 🙂 Один в блоке питания, второй в блоке коррекции.

       

       

Подаём питание… УРА! Часы завелись!

Можно собирать.

       

       

После сборки выставил текущее время и погонял сутки.

Всё работает как часы исправно. Можно отправлять в продакшн.

Электроника 7 — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Электроника 7» — торговая марка (бренд) саратовского завода «Рефлектор», которой обозначались электронные часы, производимые на предприятии.

На заводе производились промышленные настенные (основное направление), настольные и наручные электронные часы.

Большинство моделей электронных часов производилось с использованием вакуумно-люминесцентных индикаторов (ВЛИ) собственного изготовления. Также производились часы с индикаторами на жидких кристаллах[1].

Электронные настенные часы «Электроника 7»

Наиболее популярными в СССР были часы семейства «Электроника 7-06».

В СССР большинство уличных и настенных электронных часов производились на базе саратовского завода «Рефлектор»[2][3], и до сих пор используются в административно-хозяйственных и промышленных помещениях.

Под маркой «Электроника 7» производились часы:

  • Электроника 7-06 — серия настенных электронных часов с различными модификациями
  • Электроника 7-07 — первичные кварцевые цифровые часы
  • Электроника 7-08 — вторичные цифровые часы
  • Электроника 7-20 — настенные электронные часы с индикатором на жидких кристаллах
  • Электроника 7-21, 7-21-01, 7-21-03, 7-21-08 — настольные электронные часы

Позднее стали выпускаться уличные часы:

  • Модель «Электроника 7-34-01» — уличные часы с высотой символа 340 мм.
  • Модель «Электроника 7-35-01» — уличные часы с высотой символа 630 мм.

Различные модели имеют отличия в высоте символа (в основном были 78 мм и 140 мм), количестве разрядов (часы, минуты, секунды), цвете индикации (зелёный или красный).

В настоящее время фирмы, созданные на основе часового производства завода «Рефлектор», продолжают производить электронные часы, хотя выпускает их уже под другим товарным знаком. Последние экземпляры часов, в которых ещё устанавливались вакуумно-люминесцентные, а не светодиодные индикаторы, изготавливались в пластмассовых корпусах.

Галерея

  • Электронные настенные часы Электроника 7

  • Малогабаритные часы Электроника 7-06М

  • Часы задающие Электроника 7-49

Примечания

См. также

Электроника 7-06

Ссылки


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.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ НА ИМС МОП-СТРУКТУРЫ

С. Горшков

Микросхемы (ИМС) МОП-структуры отличает от других малая мощность, потребляемая от источника пи­тания. Это-то и привлекает в них создателей электрон­ных часов.

В часах, выполненных на ИМС МОП-структуры, ос­новными потребителями мощности являются индикато­ры, сами же микросхемы потребляют единицы или даже доли милливатт. В такие часы целесообразно ввести автономный источник питания (например, батарею «Кро­на» или аккумулятор), автоматически включающийся при пропадании напряжения в электросети, что обеспе­чивает безперебойную работу часов. Напряжение с авто­номного источника следует подавать только на микро­схемы, т. е. индикаторы во время отсутствия напряже­ния в сети будут гаснуть.

Ниже рассмотрены узлы электронных часов на ИМС серии К561. Микросхемы данной серии кроме микро­ваттной потребляемой мощности отличаются способ­ностью работать в широком интервале изменения питаю­щего напряжения (от 3 до 15 В), что снижает требова­ния к источнику питания и позволяет значительно его упростить.

Рис. 1. Принципиальная схема кварцевого генератора с дели­телем до 1 Гц

Обычные электронные часы состоят из следующих узлов: кварцевого генератора с делителем частоты, счет­чиков времени, узла индикации, будильника и блока пи­тания. В простых конструкциях счетчики времени вклю­чают в себя счетчики минут и часов. Делитель частоты в этом случае делит частоту кварцевого генератора до

1/60 Гц. В более сложных конструкциях в счетчики вре­мени могут также входить счетчики секунд и дней. При наличии счетчика секунд делитель частоты должен де­лить частоту кварцевого генератора до 1 Гц.

Схема кварцевого генератора с делителем частоты до 1 Гц приведена на рис. 1. Генератор собран на эле­ментах DL1 и D1.2. Он вырабатывает колебания часто­той 1024 кГц. Конденсаторами С2 и СЗ точно устанавли­вают частоту генератора. Делитель частоты выполнен на основе двоичных счетчиков D2, D3, обеспечивающих ко­эффициенты деления частоты, кратные 2, и счетчиков-де­лителей на 8 D4D6, которые за счет подачи сигналов с выхода «5» на входы R имеют коэффициенты деления частоты, равные 5.

С вывода 11 микросхемы D3.2 снимается сигнал ча­стотой 1 Гц, а с вывода 13 — частотой 1/4 Гц, который может использоваться для дальнейшего деления частоты до 1/60 Гц.

Кнопками S1 и S2 можно увеличить частоту выход­ного сигнала в 3200 и 100 раз соответственно. Это необ­ходимо для быстрого набора значений часов и минут при начальной установке времени или при проверке пра­вильности работы часов.

На выходе элемента D1.4 формируется сигнал будиль­ника с частотой 1 кГц, промодулированный частотой 10 Гц. Он напоминает звук механического будильника и приятен на слух.

Для получения сигнала с частотой 1/60 Гц к делите­лю частоты, изображенному на рис. 1, должен быть до­бавлен делитель, схема которого приведена на рис. 2. Этот делитель выполнен.на основе двоичного счетчика D1, в котором за счет подачи выходных сигналов через элементы D2, D3 на вход R обеспечен коэффициент де­ления 15.

Рис. 2. Принципиальная схема де­лителя частоты до 1/60 Гц

Двоичный счетчик D3.2 в делителе частоты до 1 Гц (рис. 1) и делитель частоты на 15 (рис. 2) имеют вхо­ды установки нуля, на которые подается сигнал с кнопки установки нуля счетчиков секунд и минут. Это необхо­димо для того, чтобы при корректировке часов по сиг­налам проверки времени, передаваемым по радиовеща­тельным станциям, первый минутный импульс (1/60 Гц) на выходе делителя частоты на 15 появился ровно че­рез 60 с после отпускания кнопки.

Рис. 3. Принципиальная схема счетчика секунд

Счетчики времени — десятичные. По сравнению с дво­ичными десятичные счетчики позволяют упростить узел индикации и обеспечить установку времени будильника при помощи галетных переключателей.

Схема счетчика секунд (аналогична схеме счетчика минут) приведена на рис. 3. Счетчик построен на основе счетчиков-делителей на 8 D3D5. Работает он так. Вход­ные импульсы с делителя частоты (или со счетчика се­кунд) поступают через элемент D1. 1 на входы синхрони­зации микросхем D3, D4. В начальный момент, после установки счетчиков-делителей D3D5 кнопкой S1 в нулевые состояния, на выходе 5 микросхемы D3 — ло­гический 0, который поступает на разрешающий вход V микросхемы D3 и через инвертор D1.2 — на разрешаю­щий вход V микросхемы D4. В результате у микросхе­мы D3 вход синхронизации С открыт, а у D4 закрыт. При поступлении первых четырех импульсов начинает работать счетчик-делитель D3 и на его выходах 04 поочередно появляются единичные сигналы. С приходом пятого импульса на выходе 5 микросхемы D3 появляется единичный сигнал, который закрывает вход синхрониза­ции С у микросхемы D3 и открывает у D4. В результате начинает работать счетчик-делитель D4 и при поступлении следующих пяти входных импульсов на его выходах 1 — 5 по­очередно появляются единичные сигналы. С приходом десятого импульса появляется единичный сигнал на выходе 6 микросхемы D4, который поступает через элементы D1. 3 и D1.4 на входы R микро­схем D3, D4 и устанав­ливает их в нулевые состояния. Далее про­цесс счета единиц се­кунд (минут) повторяется. Счет десятков секунд (минут) осуществляется счетчиком-делителем D5, на вход син­хронизации С которого поступают импульсы с выхода переноса Р микросхемы D3. За счет подачи сигнала с выхода 6 через элементы D2.1 и D2.2 на вход R коэффи­циент пересчета счетчика-делителя D5 равен 6. Выходной сигнал на счетчик минут (часов) снимается с выхода переноса Р микросхемы D5.

Рис. 4. Принципиальная схема счетчика часов

Рис. 5. Принципиальная схема счетчика дней

Схема счетчика часов приведена на рис. 4. Он отлича­ется от счетчика секунд (минут) тем, что имеет общий коэффициент пересчета, равный 24. Достигнуто это за счет введения элементов D4.2, D5.1 и D5.4, образующих узел совпадений, на входы которого поступают сигналы 4 ч и 20 ч, а выход подключен через элементы D5. 2 и D5.3 ко входам R микросхем D1 и D2. В результате, с приходом 24-го входного импульса, счетчики-делители D1 и D2 устанавливаются в нулевые состояния. При этом на входе переноса Р микросхемы D1 вырабатывается им­пульс, переключающий счетчик-делитель D3, имеющий коэффициент пересчета, равный 3, также в нулевое со­стояние.

Рис. 6. Принципиальная схема индикатора декады на газоразряд­ной лампе

Схема счетчика дней (суток) приведена на рис. 5. Он отличается от счетчика часов тем, что он имеет коэф­фициент пересчета, равный 31, что достигнуто за счет подачи на входы узла совпадения (элементы D2.2, D2.3, D3.2) сигналов «2 дня» и «30 дней», устанавливающих счетчики-делители D4D6 в нулевые состояния. При­чем поскольку счет даты начинается не с 0, а с 1, нулевым состояниям счетчиков-делителей D4 — D6 соот­ветствуют единичные сигналы «1 день» и «00 дней», т. е., по сравнению со счетчиком часов, в счетчике дней нуме­рация выводов единиц дней сдвинута на единицу. Кро­ме того, счетчик дней имеет генератор одиночных им­пульсов (кнопка S1 и элементы Rl, R2, D1.2, D1.3),при помощи которого осуществляется начальная установка даты, а также корректировка даты при числе дней в ме­сяце, меньшем 31.

Рис. 7. Принципиальная схема индикатора декады на люминесцент­ном индикаторе

Схема индикации одной декады на газоразрядном ин­дикаторе приведена на рис. 6. Устройство состоит из вы­соковольтных транзисторов (транзисторные сборки А1 — A3), коллекторы которых подключены к катодам индика­тора h2, а базы — к выходам одной из декад счетчика времени. При поступлении единичного сигнала на базу одного из транзисторов происходит его открывание, что вызывает свечение катода индикатора, подключенного к данному транзистору. Схема индикации, приведенная на рис. 6, может использоваться для индикации декад еди­ниц секунд, минут, часов и дней. Для индикации декад десятков секунд, минут, часов и дней применяются ана­логичные схемы, но с меньшим числом транзисторов, так как декады десятков не полные.

Рис. 8. Принципиальная схема индикатора десятков секунд

При использовании люминесцентных семисегментных индикаторов необходим преобразователь десятичного ко­да в код индикатора. Поскольку в семисегментных инди­каторах каждая цифра образуется путем зажигания (или гашения) определенной комбинации сегментов, такой преобразователь строится на основе схем объединения. На рис. 7 приведена схема индикации на люминесцент­ном индикаторе одной декады, используемая для инди­кации единиц секунд, минут, часов и дней. Узел состоит из преобразователя десятичного кода в код индикатора, выполненного на элементах «ИЛИ–НЕ» (DlD3), на входы которых поступает десятичный код с одной из де­кад счетчика времени, а выходы подключены непосред­ственно к анодам индикатора. Схема индикации десят­ков секунд (минут) приведена на рис. 8, а десятков ча­сов (дней) — на рис. 9. Они отличаются более простыми схемами дешифраторов.

На рис. 10 приведена схема будильника. Он включает в себя переключатели S1 — S4, при помощи которых уста­навливается время будильника, узла сравнения и звуко­вого узла. На переключатели подаются сигналы со счет­чиков минут и часов, а общие ламели переключателей подключены ко входам К1 микросхемы D1, представляю­щей собой схему сравнения кодов, на входы К2 которой подаются единичные сигналы (+Uпит), а на вход «? = » — сигнал будильника, формируемый делителем ча­стоты (рис. 1). При совпадении значений минут и часов, выдаваемых счетчиками времени и установленных пере­ключателями S1 — S4, на входы К1 микросхемы D1 по­ступят единичные сигналы, в результате чего на выходе « = » микросхемы D1 появится сигнал будильника, кото­рый через буферные усилители D2 и конденсатор С1 по­дается на динамическую головку В1 от карманного радиоприемника. Включают и выключают будильник кнопочным выключателем 55. Дискретность установки времени будильника переключателя S1S4 — У мин. Если достаточна дискретность, равная 10 мин, то из бу­дильника можно исключить переключатель S4. При этом на вход О (К.1) микросхемы D1 необходимо подать сиг­нал «О мин» со счетчика минут, чтобы время звучания будильника не превышало 1 мин.

Рис. 10. Принципиальная схема будильника

Рис. 11. Принципиальная схема блока питания для часов с газо­разрядными индикаторами

На основе рассмотренных узлов были созданы элек­тронные часы в двух вариантах. В первом варианте при­менены газоразрядные индикаторы ИН12А, индицирую­щие значения минут и часов. Данные часы включают в себя кварцевый генератор с делителем частоты до 1/60 Гц (см. рис. 1, 2), счетчики минут (рис. 3) и часов (рис. 4), четыре узла индикации (рис. 6) и будильник (рис. 10). Схема блока питания для этих часов приведена на рис. 11. Он выдает стабилизированное напряжение + 10 В (+Uпит) для питания микросхем и +220 В для питания индикаторов. В качестве автономного источника питания G1 использована батарея «Крона» напряжением 9 В, подключенная к шине +?Лшт через диод V7. При на­личии напряжения в сети диод V7 будет закрыт, так как на катоде диода потенциал выше, чем на аноде, и ба­тарея G1 практически не будет разряжаться. При пропа­дании напряжения в сети диод V7- открывается, и микросхемы будут питаться от батареи G1. При этом поскольку будет отсутствовать напряжение +220 В, ин­дикаторы светиться не будут. Данные часы содержат 20 микросхем серии К561 и 7 микросхем К1НТ661А (в десятках часов цифра 0 не высвечивается).

Рис. 12. Принципиальная схема блока питания для часов с люми­несцентными индикаторами

Монтаж выполнен на двух платах размерами 140 X X 50 мм. При конструировании этих часов необходимо изолировать общую шину питания от корпуса, так как в них применен бестрансформаторный блок питания.

Во втором варианте часов использованы люмине­сцентные семисегментные индикаторы, индицирующие значения секунд, минут, часов и даты, причем для инди­кации минут и часов применены индикаторы ИВ22, имеющие размеры цифр 18 X 12 мм, а для индикации секунд и даты — индикаторы ИВЗА с размерами цифр 8,6 X 4,5 мм. Данные часы включают в себя кварцевый генератор с делителем частоты до 1 Гц (рис, 1), счетчи­ки секунд, минут (рис. 3), часов (рис. 4) и дней (рис.5), 8 узлов индикации (рис. 7 — 9) и будильник (рис. 10). Блок питания для этих часов собран по схеме, приве­денной на рис. 12, Он выдает напряжение +15 В (+Uпит) для питания микросхем и индикаторов и напря­жения ~ 2 В и ~1,6 В для питания нитей накала ин­дикаторов (нити накала у индикаторов соединяются по­парно последовательно). Следует отметить, что индика­торы ИВ22 и ИВЗА рассчитаны на напряжения на ано­дах и сетках, равные 27 В для ИВ22 и 20 В для ИВЗА. Однако, как показал опыт, они имеют достаточно яркое свечение и при напряжении питания, равном 15 В.

Рис. 13. Принципиальная схема узла управления счетчиками вре­мени

При пропадании напряжения питания в сети включа­ется автономный источник питания G1 (батарея «Кро­на ВЦ»), обеспечивающий питание микросхем. Так как напряжения ~2 и ~1,6 В для накала в этом случае будут отсутствовать, индикаторы погаснут. Данные часы содержат 48 микросхем серии К561. Монтаж выполнен на двух платах размерами 160 X 50 мм.

На основе рассмотренных узлов могут быть также построены шахматные часы. Они должны включать в себя кварцевый генератор с делителем частоты до 1 Гц, счетчики секунд и минут для каждого из шахматистов и узлы индикации секунд и минут, узел управления счет­чиками времени, узел установки времени игры, сигнали­зации об окончании игры и блок питания.

Узлы индикации могут быть выполнены как на газо­разрядных индикаторах (рис. 6), так и на люминесцент­ных (рис. 7, 8). Однако предпочтительнее люминесцент­ные индикаторы ИВЗА или ИВ6. В зависимости от выбо­ра индикаторов должен быть применен один из блоков питания, схемы которых приведены на рис. 11 и 12.

Рис. 14. Принципиальная схема узла установки времени игры и сигнализации

Узел управления счетчиками времени приведен на рис. 13. Он включает в себя триггер с тремя устойчивы­ми состояниями (D1.1, D1.2, D2), который управляется кнопками SJS3. При нажатии кнопки S1 («Левые ча­сы») появляется единичный сигнал на выходе элемен­та D2, при нажатии кнопки S2 («Правые часы») — на выходе элемента D1.2; при нажатии кнопки S3 («Стоп») на выходе элементов D1.2 и D2 будут нулевые сигналы. Сигналы с выходов D1.2 и D2 через инверторы D3.1 и D3.2 подают на выводы 1 микросхем D1.1 счетчиков се­кунд левого и правого игроков (рис. 3). Элементы Dl.l в счетчике секунд пропускают импульсы с делителя ча­стоты только при наличии нулевого сигнала на выводе 1. Поэтому при нажатли кнопки S1 («Левые часы») будут работать часы левого игрока, при нажатии кнопки S2 («Правые часы») — часы правого игрока, а кнопки S3 («Стоп») часы левого и правого игроков будут останов­лены, что необходимо, например, при перерывах в игре.

На элементах D4.1D4.4 (рис. 13) собран узел инди­кации работающих часов. На входы этого узла подаются сигналы с частотой 10 Гц с делителя (на вывод 1 эле­мента D4.1 и вывод 5 элемента D4.2) и сигналы управления счетчиками времени левого и правого игроков (на вывод 2 элемента D4.1 и вывод 6 элемента D4.2). При работе левых часов сигнал с частотой 10 Гц прохо­дит на выход элемента D4.4, а правых — на выход эле­мента D4.3. Так как эти выходы подключены к сеткам индикаторов левых и правых часов, в индикаторах рабо­тающих часов будут мерцающие цифры.

Узел установки времени игры и сигнализации об окончании приведен на рис. 14. Установка времени для левого игрока производится переключателями S1 и S2, а для правого — переключателями S3 и S4. Если время игры для обоих игроков одинаково, то переключатели S1, S3 и S2, S4 могут быть сдвоенными. На переключатели S1 и S2 подаются сигналы со счетчиков минут левого иг­рока, а на S3, S4 — co счетчика минут правого игрока. Общие ламели переключателей S1 — S4 подключены ко входам микросхемы 2И-2ИЛИ (D1), на выходе которой появляется единичный сигнал при совпадении значений минут, выдаваемых счетчиками минут, и значений минут, установленных переключателями в каких-л»бо из часов. Этот сигнал разрешает прохождение сигнала будильни­ка, формируемого делителем частоты через элемент D2.2. Далее, сигнал будильника усиливается буферными уси­лителями D3 и через конденсатор С1 подается на дина­мическую головку В1. При помощи выключателя 55 мож­но отключить звуковую сигнализацию.

Шахматные часы содержат 51 микросхему серии К561. В часах использованы резисторы МЛТ, конден­саторы KM, К50-6, МБГО, кварцевый резонатор В1 на 1024 кГц. Трансформатор Т1 в блоке питания (см. рис. 12) выполнен на магнитопроводе Ш12 X 17. Обмотка I содержит 6050 витков ПЭВ-2 0,08, II — 460 витков ПЭВ-2 0,22, III — 80 витков ПЭВ-2 0,33, IV — 47 витков ПЭВ-2 0,27.

Микросхемы серии К561 можно заменить на микро­схемы серии 564. Динамическая головка В1 может быть от любого карманного радиоприемника. Вместо индика­торов ИН12А могут быть использованы любые газораз­рядные цифровые индикаторы типа ИН. В качестве лю­минесцентных индикаторов могут быть применены инди­каторы ИВЗ, ИВЗА, ИВ6, ИВ8, ИВ 11, ИВ 12, ИВ22.

«Классические» часы на ИМС КМ155 и ИН-8-2: vitsserg — LiveJournal

Пару лет тому захотелось мне сделать часики на газоразрядных индикаторах. Только не на современном микроконтроллере, а обязательно по «классической» схеме, на микросхемах TTL  и, по возможности, в керамических корпусах. За основу взял известную схему из книги Бирюкова «Цифровые устройства на ИМС» (МРБ-1174). 

Порылся в «закромах», нашел почти все нужные микросхемы серии КМ155. Только делитель частоты решил сделать на КМ155ИЕ2 (микросхем К155ИЕ1 не нашлось, да и в керамике их вроде бы не было в принципе) и кварц не на 100 КГц, а на 1,0 МГц. Начал разводить плату, и даже сделал довольно много .

Но в это время на сайте «РадиоКот» увидел объявление о продаже готовой платы и набора деталей для подобных часов. Судя по фотографии, плата была просто шикарная:  заводская, двухсторонняя, с маской и шелкографией. Плюс на плате разведены блоки питания (DC-DC преобразователи) +5 В для ИМС и +180 В для индикаторов. Списался с автором и прикупил у него эту плату (последнюю).  Свою, естественно, после этого забросил… 

Как таковой полной принципиальной схемы этих часов нет. «Кусочки» схемы «надёрганы» из разных источников, всё это собрано «в кучу» и разведено на одной плате. Подход понятен – сам так несколько раз делал. 🙂 В основе – всё та же схема Бирюкова. Для подавления дребезга контактов кнопок «Установка часов» и «Установка минут» в схему добавлено два RS-триггера. Есть  «будильник», предусмотрена возможность установки малогабаритного реле для слаботочной нагрузки и твердотельного реле для управления мощной нагрузкой. В блоках питания применяются два преобразователя на LM2576. На одной ИМС собран стабилизатор +5 В для питания всех микросхем часов. На второй LM2576 – стабилизатор +12 В. Далее напряжение +12 В подаётся ещё на один преобразователь на микросхеме МС34063 (или NJM2360), который повышает его до +180 В для питания газоразрядных индикаторов. 

Пока шла посылка с платой, начал подбирать и докупать нужные детали. Довольно дефицитными оказались ИМС К155ИЕ1. Нашел 3 шт. в одном магазине и 2 шт. – в другом. LM2576 то же пришлось поискать. Плата рассчитана на установку 6 шт. индикаторов «ИН-8-2». Я же нашел у себя только 3 шт. Поэтому решил поставить их в разряды единиц часов и минуты.  В десятки часов – поставить «ИН-14». Размер цифр у них одинаковый, только колба выше и распиновка  другая. А в разряды секунд поставить «ИН-16». Это очень красивые маленькие индикаторы с «нормальной» цифрой «5». Подобрал и подходящий корпус – «Gainta-G717» (225х165х90мм).

Пришла, наконец-то, долгожданная посылка. Качество платы – выше всяких похвал! Сборку начал с установки «мелочёвки» и монтажа блоков питания. Микросхемы дешифраторов (КМ155ИД1) и задающего генератора (КМ155ЛА3) установил на панельки. 

Стабилизаторы +5 и +12 В заработали без проблем, только напряжения подрегулировал. А вот с «высоковольтным» пришлось повозиться. Оказалось-то все просто – установил резистор не совсем того номинала (нужно было 3К3, а поставил 1К2), т.к. фоторезистор в часах не используется. После его замены всё заработало, как нужно.

После отладки блоков питания запаял остальные детали. Вместо кнопок временно установил перемычки. Всё ещё раз проверил, отмыл плату и произвел первое включение. Заработали часы сразу. Но фото индикаторы светят «блёкло» — это из-за вспышки (индикатор десятков часов ещё не установлен). На самом деле они достаточно яркие.  

Далее вместо перемычек запаял кнопки управления часами. В качестве кнопок использовал «микрики» от советских тумблеров и кнопок (типа «КМ-1-1» иже с ними). Тут я столкнулся в полный рост с проблемой «дребезга контактов». Он у этих кнопок оказался настолько большим, что даже триггеры не спасали. Кнопки «Установка «0»» минут и секунд ещё как-то работали, а вот при нажатии кнопок «Установка часов» и «Установка минут» вместо увеличения значения на «1», выскакивали совершенно произвольные числа. Как я с этим не бился, но «победить» их не смог. Проблема решилась просто – поставил другие кнопки, такие же, как ставят в компьютерных корпусах на «Вкл» и «Сброс» (в «Чипе» подобные называются «PSM1-2-0»). Кнопки установил на макетной плате 20 х 80 мм и соединил с основной платой 10-проводным шлейфом.

Блок питания очень простой, нестабилизированный. Напряжение на  вторичной обмотке тороидального трансформатора 13,5 В, обмотка намотана проводом ПЭЛ-0,82 мм. Далее диодный мост GBU606 и электролит К-50-24 ёмкостью 4700,0 мкФ х 25 В. Блок питания смонтирован на макетной плате 120 х 80 мм и установлен в корпус на 2-х уголках. На задней стенке корпуса установлен выключатель питания и держатель предохранителя. Так же просверлил 4 отверстия диаметром 8,0 мм  для переключателей установки времени будильника. Не факт, что я буду их устанавливать, но «на всякий случай» подготовил.

Кстати, о будильнике. Всё же решил его проверить. Соединил перемычками выводы индикаторов со входами устройства совпадения, установил таким образом время «06:30». Вместо обмотки слаботочного реле установил светодиод с токоограничивающим резистором. Включил часы  — светодиод горит постоянно. Будильник в 06:30 «не срабатывает», т.к. он «сработан» постоянно и ни на что не реагирует. Начал разбираться – в чём причина. 

Выяснил, что уровни логического «0», которые должны приходить с выводов индикаторов, довольно высокие (порядка 1,1 В). Инверторы на D19 воспринимают их как «1» и просто не изменяют своё состояние. Возился долго, пока не вспомнил, что «когда-то  такое уже встречал». Полистал книгу Бирюкова, вскоре нашел ответ  – оказалось, нужно «минус» питания микросхемы D19 включить через диод (см. нарисовано красным). Добавил диод, после чего будильник заработал. Но «наоборот».  Т.е. реле все время включено и только в момент срабатывания будильника обесточивается на 1 минуту. 

В принципе, ничего сложного – просто сигнал с выхода D20 нужно инвертировать. Но на плате нет ни одного лишнего инвертора. Самое простое решение – поставить вместо D20 не КМ155ЛА2 (1 элемент 8И-НЕ), а КМ155ЛА1 (2 элемента 4И-НЕ) и второй элемент использовать как инвертор. Я сравнил их распиновку  – переделки будут небольшими, даже резать ничего не нужно, только добавить несколько перемычек на плате. Но, скорее всего, делать этого не буду, т.к. будильник мне в этих часах не нужен.

С помощью частотомера установил частоту кварцевого генератора, получилось 100000,4 Гц. Десятые доли Гц, это, конечно, здорово. 🙂 Но нужно посмотреть, какая точность часов будет на практике.  В качестве «эталона» используется сайт https://time100.ru

Плату установил в корпус на латунных стойках высотой 10 мм. Справа от основной платы устанавливается блок питания.

В передней панели вырезал прямоугольное отверстие 130 х 30 мм для индикаторов. Нужно бы их закрыть светофильтром, желательно грязно-зелёного (болотного) или жёлто-коричневого (цвет крепкого чая) цвета. Но пока такое стёклышко не нашел. Может, кто подскажет – где в СПб можно поискать такое небольшое стёклышко? 

Толкатели кнопок взял от какого-то старого видеорегистратора. Буду ли делать декоративную накладку на переднюю панель или нет — ещё не решил.

На сегодняшний день часы выглядят вот так:

Точность хода — отстают примерно на 27 сек за 30 дней, т.е. меньше 1 сек в сутки. Попробую ещё немного подрегулировать частоту генератора.  

В принципе,я доволен этими часиками. 🙂

Цифровые часы

на 7-сегментном дисплее — Zx Lee

Сегодня я собираюсь рассказать и рассказать о мини-проекте, который я сделал в свободное время, о цифровых часах, отображаемых на 7-сегментном дисплее. В этих цифровых часах доступно несколько функций, таких как секундомер, таймер обратного отсчета, отображение температуры и настройки времени. Хотя я думаю, что я все еще могу использовать больше этих 4 функций, которые я постараюсь развить в будущем. Кроме того, эти часы также имеют клавиатуру, которая обеспечивает пользовательский интерфейс.

Ну, я разделил этот проект на несколько частей, прежде чем объединить их в одну.

В первом видео рассказывается о цифровых часах на 7-сегментном дисплее .

Если вы не понимаете, как работают часы RTC, посмотрите мой пост о часах реального времени. Если установить время один раз и непрерывное питание от батареи 3 В для DS1307, часы будут продолжать отсчет даже при отключении основного питания.

Общий вид на макетной плате Подробный вид на 7-сегментный дисплей

Во втором видео здесь рассказывается о цифровом секундомере на 7-сегментном дисплее .

Чтобы сделать цифровой секундомер, необходимо иметь точное время. В этом случае я использую функцию millis (), встроенную в Arduino. millis () возвращает число в миллисекундах от начала программы.

7 Сегментный дисплей Прототип на макете

По сути, два приведенных выше видео являются частью того, что я делаю в этом проекте. Однако, как видно из видео, все детали прототипированы на макетной плате. Так что есть много соединяемых перемычек, и они очень сложные.

Наконец, видео для Digital Clock на 7-сегментном дисплее .

Функции, относящиеся к каждому номеру клавиатуры:

(A) — Таймер обратного отсчета

(B) — Секундомер

(C) — Настройки времени

(D) — Дисплей температуры

В этом проекте я использовал довольно много выводов от Arduino для 7-сегментного отображения. Но я хочу добавить пользовательский интерфейс клавиатуры. Поэтому решением для этого является использование расширителя ввода-вывода, в частности PCF8574A.Одним из преимуществ этого является то, что он использует интерфейс шины I2C. Для I2C у меня будет 2 устройства, подключенных к линиям SDA и SCK, а именно DS1307 RTC Clock и PCF8574A IO Expander. Для клавиатуры я должен создать свой собственный код для чтения нажатого ввода, так как я не подключаю его напрямую из Arduino, поэтому я не могу использовать Keypad.h для упрощения своей работы. (Я постараюсь сделать сообщение об этом в ближайшее время.)

Некоторые изображения этого проекта:

7-сегментный дисплей на StripboardПосмотрите на 7-сегментный дисплейКлавиатура 4 × 4 с PCF8574A IO ExpanderDS1307 Breakout BoardПодключения к ArduinoПрототип на макетной платеВ целом посмотрите на этот проект

Для меня этот проект все еще имеет много возможностей для улучшений, если у вас есть какие-либо предложения или комментарии, не стесняйтесь писать мне комментарий.Спасибо и наслаждайтесь.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Цепи часов

  • Изучив этот раздел, вы должны уметь:
  • Понимать необходимость генераторов часов.
  • Распознавать схемы тактового генератора.
  • • Часы с дистанционным управлением.
  • • Часы с кварцевым управлением.
  • Распознавать схемы тактового генератора.

Часы и временные сигналы

Большинство последовательных логических схем управляется тактовым генератором. Обычно это нестабильная схема, генерирующая регулярные импульсы, которые в идеале должны:

1. Быть постоянным по частоте

Многие тактовые генераторы используют кварцевый резонатор для управления частотой. Поскольку кварцевые генераторы обычно генерируют высокие частоты, там, где требуются более низкие частоты, исходная частота генератора делится с очень высокой частоты на более низкую с помощью счетных схем.

2. Имеют быстрые фронты нарастания и спада импульсов.

Это фронты импульсов, которые важны для синхронизации работы многих последовательных цепей, время нарастания и спада обычно меньше 100 нс. Выходы схем синхронизации обычно должны управлять большим количеством вентилей, чем любой другой выход в данной системе. Чтобы эта нагрузка не искажала тактовый сигнал, выходы тактового генератора обычно подают через буферный усилитель.

3.Иметь правильные логические уровни

Сигналы, генерируемые схемами синхронизации, должны иметь соответствующие логические уровни для схем, на которые подается питание.

Простой тактовый генератор

Рис. 5.1.1 Простой тактовый генератор с инвертором Шмитта

Рис. 5.1.1 — это, вероятно, самый простой из возможных осциллятор, состоящий всего из трех компонентов. Обратите внимание, что затвор представляет собой инвертор Шмитта. Это устройство имеет чрезвычайно быстрое переключение между логическими состояниями. Также уровень, на котором он реагирует на изменение входного сигнала с 0 на 1 (Vt +), выше, чем уровень, на котором он изменяется с 1 на 0 (Vt-).Принцип работы схемы следующий.

Предположим, что вход затвора имеет логический 0, поскольку затвор является инвертором, выход должен иметь логическую 1, и поэтому C будет заряжаться через R с выхода. Это произойдет с нормальной кривой зарядки CR. Как только на входе затвора достигается Vt +, выход затвора быстро переключается на 0. Теперь резистор эффективно подключен между положительной пластиной C и нулевым вольт. Таким образом, конденсатор теперь разряжается через резистор R до тех пор, пока входное напряжение затвора не снизится до Vt-, когда выход снова изменится на логическую 1, снова начав цикл зарядки и разрядки.

Рис. 5.1.2 Типичный базовый выходной сигнал генератора Шмитта

Этот RC-генератор Шмитта может генерировать импульсную форму волны с превосходной формой волны и очень быстрым нарастанием и спадом. Отношение метки к пространству, как показано на рис. 5.1.2, составляет примерно 1: 3.

Частота колебаний зависит от постоянной времени R и C, но также зависит от характеристик используемого логического семейства. Для 74HC14 частота (ƒ) рассчитывается по формуле:

При использовании 74HCT14 значение 0.Поправочный коэффициент 8 заменяется на 0,67, однако любая из этих формул даст приблизительную частоту. Какое бы семейство логических схем ни использовалось, частота будет меняться в зависимости от напряжения питания. Хотя этот базовый генератор обеспечивает отличную производительность во многих простых приложениях, если стабильная частота является важным фактором при выборе тактового генератора, конечно, есть лучшие варианты.

Тактовый генератор с кварцевым управлением

Рис. 5.1.3 Тактовый генератор с кварцевым управлением

Рис.5.1.3 использует три логических элемента от 74HCT04 IC и кристалл для обеспечения точной частоты колебаний. 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.

Верхняя осциллограмма на рис. 5.1.4 показывает тактовый сигнал, сгенерированный рис. 5.1.3, а под ним — частоту тактового сигнала, деленную на 4 после прохождения ее через два триггера. Обратите внимание, что после прохождения сигнала через триггеры, а также уменьшения частоты, форма волны стала значительно квадратнее и теперь имеет отношение метки к пространству 1: 1.

Рис. 5.1.4 Тактовая частота деленная на 4

Генератор часов с таймером 555

Другой вариант в схемах, не требующих очень высокочастотных тактовых сигналов, — это 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 тех, которые возможны с кварцевыми генераторами, а также стабильность частоты не будет такой хорошей, как у кварцевых генераторов.Некоторые варианты конструкции осцилляторов обсуждаются в Модуле осцилляторов 4.4

.

Двухфазные тактовые сигналы

Некоторым более старым микропроцессорным системам требовались двухфазные тактовые сигналы, которые при условии, что тактовый сигнал источника работал с частотой, вдвое превышающей требуемую микропроцессором, экономили время обработки, поскольку микропроцессор мог выполнять два действия за тактовый цикл вместо одного.

Создание двухфазного тактового сигнала

Если используется тактовый сигнал с соотношением промежутков между метками 1: 1, могут быть созданы два неперекрывающихся тактовых импульса, используя схему, показанную на рисунке 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, имеющий отношение метки к пространству 1: 1, подается в триггер JK, работающий в режиме переключения. Это достигается за счет создания как J, так и K логики 1. Активные входы низкого PR и CLR не участвуют в работе этой схемы, поэтому также связаны с логикой 1. В режиме переключения выход Q триггера JK инвертирует логические уровни на Q и Q на каждом заднем фронте тактового входа (CK), а также на выходах Q и Q, всегда находящихся в противоположных логических состояниях.

Каждый из вентилей И-НЕ затем будет генерировать выход логического 0, когда оба его входа находятся на уровне логической 1. Следовательно, вентиль И-НЕ, генерирующий Φ01, создает импульс логического 0, когда CK и Q находятся в логической 1, а вентиль И-НЕ, генерирующий Φ02, создает импульс логического 0, когда CK и Q находятся на уровне логической 1.

Рис. 5.1.6 Двухфазный тактовый сигнал

Рис. 5.1.6 иллюстрирует работу Рис. 5.1.5. Каждый из вентилей И-НЕ будет генерировать на выходе логический 0, когда оба его входа находятся на логической 1.Таким образом, вентиль И-НЕ, генерирующий Φ01, создает импульс логического 0, когда CK и Q равны логической 1, а вентиль И-НЕ, генерирующий Φ02, создает импульс логического 0, когда CK и Q равны логической 1. Типичные формы выходных сигналов показаны на рис. 5.1. 7.

Если требуются положительные тактовые импульсы, выходы логических элементов И-НЕ могут быть инвертированы с помощью инверторов Шмитта, что также поможет уменьшить время нарастания и спада тактовых сигналов.

Распределение тактовых сигналов

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

Часы Fan-out

Какая бы схема не использовалась для генерации тактового сигнала, важно, чтобы ее выход имел достаточную возможность разветвления для управления необходимым количеством ИС, требующих тактового входа, и чтобы тактовый сигнал не ухудшался по амплитуде, скорости его нарастания и время спада или точность его частоты. Кроме того, поддержание короткого времени нарастания и спада может стать проблемой. Форма волны должна быть как можно ближе к идеальной прямоугольной форме волны.

Рис. 5.1.7 Двухфазные тактовые сигналы

Емкость цепи

Так как часы должны питать множество вентилей, малая емкость каждого из этих вентилей будет добавляться, чтобы стать заметной емкостью, которая загружает тактовый выход, стремясь замедлить 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. Обычный способ добиться этого — подать тактовый сигнал через специальный вентиль тактового буфера, который будет иметь необходимый низкий выходной импеданс и большой коэффициент разветвления.Триггерные вентили Шмитта также могут использоваться для восстановления формы и целостности тактовых сигналов перед их подачей на вентили в различных частях схемы.

Перекрестный разговор

Там, где тактовый сигнал должен быть распределен по большим цепям, существует большая вероятность появления шума и возможных перекрестных помех, когда данные в одном проводе излучаются в другой соседний проводник. Подобные проблемы увеличивают вероятность ошибок «перекоса», то есть тактовых сигналов, поступающих 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. Также, когда тактовые сигналы должны быть отправлены из одной системы в другую по внешнему проводному или беспроводному каналу связи, обычно используется одно из нескольких семейств логических схем ECL или LVDS с их дифференциальными выходами, чтобы минимизировать помехи, и существует множество специализированных ИС ( ASICS) с использованием этих технологий для распределения высокочастотных тактовых импульсов.

Схема цифровых часов 12/24 часа — Онлайн-курс по цифровой электронике

4 блока цифровых часов:

  • Тактовый генератор с частотой 1 Гц для генерации сигнала 1 PPS (импульс в секунду) для секундного блока.
  • SECONDS блок — содержит схему деления на 10, за которой следует схема деления на 6. Будет генерировать сигнал 1 PPM (импульс в минуту) для блока минут. Выходы BCD подключаются к цепи BCD to Seven Segment для отображения значений секунд.
  • Блок МИНУТ — идентичен блоку секунд, содержит 2 разделителя; деление на 10 с последующим делением на 6. Будет генерировать сигнал 1 PPH (импульс в час) для блока HOURS. Выходы BCD подключаются к цепи BCD to Seven Segment для отображения значений минут.
  • Блок ЧАСОВ — в зависимости от того, 12-часовой или 24-часовой, он будет иметь деление 24 или 12. Для 24-часового блока будет отсчет от 00 до 23. Для 12-часового будет отсчет от 00 до 11. BCD выходы подключаются к цепи BCD к семи сегментам для отображения значений часов.

SECONDS блок

74LS93 используется для реализации деления на 10 и деления на 6 цепей. 74LS93 — это высокоскоростной 4-битный счетчик пульсации, разделенный на две секции. Счетчик имеет разделение на два и разделение на восемь, которые запускаются переходом из высокого в низкий на входах часов.

Чтобы узнать, как работает 74LS93, перейдите к счетчику усеченной пульсации.

Разделить на 10 Счетчик

  • Чтобы использовать все 4 бита счетчика, Q0 должен быть подключен к CP1. Q0 — это LSB, а Q3 — это MSB.
  • Входные часы подключены к CP0.
  • Чтобы реализовать деление на 10 или счетчик MOD10, Q1 подключается к MR1, а Q3 подключается к MR2. При таком подключении, когда счетчик достигает 10 (двоичное 1010), он сбрасывается на 0.
  • Выходная частота на Q3 равна входной тактовой частоте, деленной на 10.
  • Для отображения значений Q3..Q0 подключаются к соответствующим входам D..A семисегментного дисплея BCD.

Разделить на 6 счетчиков

  • Поскольку требуется только 3 бита, Q0 не используется. Q1 — это LSB, а Q3 — MSB.
  • Входные часы подключены к CP1.
  • Чтобы реализовать деление на 6 или счетчик MOD6, Q2 подключается к MR1, а Q3 подключается к MR2. При таком подключении, когда счетчик достигает 6 (двоичное 110), он сбрасывается на 0.
  • Выходная частота на Q3 равна входной тактовой частоте, деленной на 6.
  • Для отображения значений Q3..Q1 подключаются к соответствующим входам C..A семисегментного дисплея BCD. D входного сигнала 7-сегментного дисплея BCD подключен к GND.

ЧАСОВ блок

Часы могут быть выполнены в виде 24- или 12-часового формата. Мы объясним шаги, чтобы прийти к комбинационной логике для получения часов 12 часов, и мы предоставим читателю разработать часы 24 часа в качестве упражнения. Щелкните подсказки, если вам нужна помощь в разработке круглосуточных часов.

Часы 12H

  • Чтобы использовать все 4 бита счетчика IC1 (единицы), Q0 должен быть подключен к CP1.Q0 — это LSB, а Q3 — это MSB. Входные часы подключены к CP0.
  • Поскольку для IC2 требуется менее 3 битов (десятки), Q0 не используется. Q1 — это LSB, а Q3 — MSB. Входные часы подключены к CP1.
  • Таблица истинности счетчика сокращена — пропущены те строки, в которых входы MR на счетчики равны 0. Напомним, что для 7493, 1 для MR сбрасывает счетчики на 0.
  • Чтобы упростить таблицу, K — это Q0 IC1 (единицы), G — Q0 IC2 (десятки) и так далее.
  • Для часов 12H, когда счет в BCD достигает
    • 0A, IC1 должен быть очищен (Y = 1)
    • 12, IC1 должен быть очищен (Y = 1), а IC2 должен быть очищен (X = 1)
  • Используя СОП (сумма произведений), получаем
    • Y = HJ + GJ, где Y — входы IC1 MR1, MR2, соединенные вместе
    • X = ГДж, где X — входы IC2 MR1, MR2, соединенные вместе

Подсказки круглосуточных часов


Напомним, что B + AB = (1 + A) B = B

Моделирование и макет схемы 24-часовой тактовой частоты.

1 Гц Часы

Тактовая частота 1 Гц может быть реализована с использованием генератора триггера Шмитта.

Ограничения

  • Часы не могут быть установлены на правильное время. Совет — используйте дополнительную логику, чтобы часы 1 PPS управляли блоком MINUTES и HOURS в зависимости от нажатия кнопки. Ниже представлена ​​блок-схема одного решения с использованием мультиплексора 2: 1. В зависимости от набора SET , тактовая частота 1 PPS (импульсов в секунду) или 1 PPH (импульсов в час) управляет часовым циклом.
  • Тактовый сигнал 12H отсчитывает от 00 до 11, а не от 01 до 12. Совет — используйте обычные триггеры JK (74LS73) вместо 74LS93, чтобы при подсчете терминалов выход счетчика был предварительно установлен на 01.

С доходов от рекламы падения, несмотря на все большее число посетителей, нам нужна ваша помощь, чтобы сохранить и улучшить этот сайт, который занимает много времени, денег и тяжелую работу. Благодаря щедрости наших посетителей, которые давали раньше, вы можете использовать этот сайт бесплатно.

Если вы получили пользу от этого сайта и можете, пожалуйста, отдать 10 долларов через Paypal .Это позволит нам продолжаем в будущее. Это займет всего минуту. Благодарность!

Я хочу дать!

© 2020 Emant Pte Ltd Co., рег. № 200210155R | Условия использования | Конфиденциальность | О нас

Back To The Future Time Электронные часы

Итак, мне пришла идея построить часы из фильмов «Назад в будущее». Кажется довольно простым и невинным, правда? Ну, я тоже так думал, пока не начал искать то, что мне нужно … Но перед этим я решил добавить некоторые дополнительные функции, например, будильник и FM-радио.Я могу придумать множество дополнительных функций для этой сборки, но не думаю, что у меня хватит времени ни на что другое.

Как только у меня появилось общее представление о том, чего я хочу, я начал просматривать список вещей, которые мне нужно найти. Вот как это выглядит:

— 10 красных 7-сегментных дисплеев
— 10 зеленых 7-сегментных дисплеев
— 10 желтых 7-сегментных дисплеев
— 3 красных 14/16 сегментных дисплея
— 3 зеленых 14/16 сегментных дисплея
— 3 раза желтый сегмент 14/16
— 12 светодиодов (или более)
— часы реального времени
— FM-радио модуль
— аудиоусилитель (моно или стерео)
— 1 или 2 динамика
— клавиатура
— некоторые дополнительные кнопки
— потенциометр или кодировщик для обработки объема
— множество драйверов светодиодов или дисплеев для обработки> 350 отдельных светодиодных индикаторов и сегментов светодиодных дисплеев
— микроконтроллер или более для обработки всего этого беспорядка
— множество дополнительных электронных компонентов (например, несколько сотен резисторов)
— металлический корпус для всех компонентов
— множество инструментов для мастерской
— много свободного времени
— немного денег на покупку всего вышеперечисленного

Когда я решил начать этот проект, я не знал, насколько он велик для кого-то неопытный как я, но я постараюсь изо всех сил.

Это первое, о чем я решил позаботиться. Быстрый поиск предоставил мне то, что казалось ответом на все мои проблемы: MAX7219 — драйвер 7-сегментного светодиодного дисплея.

MAX7219

Заглянув глубже, я узнал об этом немного больше.

Плюсы:
— диски 8 7-сегментных дисплеев
— могут последовательно соединять больше микросхем для поддержки еще большего количества дисплеев
— требуется один резистор для ограничения тока

Минусы:
— поддерживает только общий анод тип дисплеев (см. общий анод и общий катод)
— на самом деле это довольно дорого
— нелегко получить оригинальный чип (см. эту замечательную статью)

TM1638

MAX7219 был отличным, но я был очень взволнован читал про микросхему TM1638.

Плюсы:
— управляет как светодиодными дисплеями с общим анодом, так и с общим катодом!
— диски 10 7-сегментных дисплеев (так точно цифра у меня в одной строке)
— сканер клавиш
— дешево

Минусы:
— доставка из Китая — от 14 до 45 дней

Я был очень взволнован этим чипом, однако риск того, что он появится после окончания конкурса Sci-Fi, заставил меня выбрать что-то другое.

Что еще есть?

Есть еще несколько драйверов Maxim, даже 16-сегментных драйверов.Все сложно достать. Я читал о некоторых других драйверах, но не думаю, что здесь стоит их упоминать.

Помимо этих специализированных микросхем, есть два других способа управления светодиодными дисплеями: декодер BCD на 7 сегментов и регистры сдвига.

Декодер BCD в 7 сегментов

Имеются микросхемы 7448 и 7449, способные принимать номер BCD (4 контакта) и напрямую управлять 7-сегментным светодиодным дисплеем. Идея довольно хороша, однако для нее требуется больше контактов ввода-вывода, чем для других решений, а эти микросхемы не очень распространены.

Регистр сдвига (победитель)

Встречайте регистр сдвига 74595 с выходными защелками. Это решение, которое я выбрал для управления всеми моими дисплеями.

Плюсы:
— этот чип можно найти везде, даже в розничных магазинах электроники
— он очень дешевый
— может подключать любое количество этого чипа, управляющего множеством светодиодов
— очень прост в обращении
— может управлять 14 и 16-сегментные дисплеи точно так же, как он управляет 7-сегментными дисплеями
— может управлять дисплеями с общим анодом

Минусы:
— требуется резистор для каждого светодиодного сегмента, который он управляет
— вам либо нужно много этих чипов, либо переключение питания на светодиодные дисплеи для управления массивом дисплеев
— нет стандартного способа подключения к нему светодиодов, поэтому нет стандартной библиотеки

Поскольку я не боюсь пайки и я программист, использование регистра сдвига 74hc595 кажется лучший вариант для меня.

Быстрая разводка макета и подтверждение концепции 2-символьный дисплей, управляемый двумя регистрами сдвига, и Arduino показывает, что я могу делать простую электронику 🙂

(если вы заметили, что транзистор, используемый для управления ШИМ, плохо подключен, пожалуйста игнорируйте это …)

Общий анод против общего катода

Я хотя это …

Прочитайте больше » .

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *