Создание часов из обычных микросхем на макетной плате / Блог компании RUVDS.com / Хабр

[ [ad_1]

В этом материале речь пойдёт о том, как собрать часы из обычных микросхем.

Схема часов (оригинал)

Для этого проекта вам понадобятся следующие компоненты:

  • Семисегментные индикаторы 5611AS — 6 штук.
  • Микросхема CD4026 — 6 штук.
  • Микросхема CD4060 — 1 штука.
  • Микросхема SN7476 — 1 штука.
  • Микросхема SN7411 — 1 штука.
  • Нажимная кнопка — 2 штуки.
  • Резисторы на 220 Ом — 42 штуки.
  • Резисторы на 10 кОм — 2 штуки.
  • Резистор на 2,2 кОм — 1 штука.
  • Резистор на 1 МОм — 1 штука.
  • Диоды 1N4007 — 2 штуки.
  • Керамический конденсатор на 100 нФ — 1 штука.
  • Керамический конденсатор на 33 пФ — 1 штука.
  • Подстроечный конденсатор на 5-45 пФ — 1 штука.
  • Кварцевый резонатор на 32,768 кГц — 1 штука.
  • Макетные платы — 3 штуки.
  • Одножильный сплошной провод, 22AWG.

Шаг 1. Подготовка макетных плат

Три макетные платы перед началом работы

Нам нужно три макетные платы. Две из них надо обрезать с одной стороны, приведя к состоянию, показанному на следующем рисунке.

Две обрезанные макетные платы

После этого все три платы нужно сложить — получится одна большая макетная плата. Соединим линии питании всех трёх плат. Это позволит снабдить всю конструкцию энергией от единственного источника питания.

Три макетные платы, линии питания которых объединены

Шаг 2. Подключение 7-сегментных индикаторов и резисторов

В этом проекте используется 6 семисегментных индикаторов с общим катодом (5611AS). Катод надо подключить к верхней линии питания, используя небольшие отрезки проводов.

Подключение катодов семисегментных индикаторов к линии питания

Если подключить аноды индикаторов напрямую к микросхеме 4026 — то соответствующие сегменты индикаторов выйдут из строя. Поэтому к каждому из соответствующих контактов нужно подключить резистор. Для того чтобы подсчитать то, каким именно сопротивлением должны обладать эти резисторы — воспользуемся следующей формулой:

R = (Vs — Vled) / Iled.

R — сопротивление.

Vs — напряжение, получаемое с источника питания (5В в нашем случае).

Vled — рабочее напряжение семисегментного индикатора (1,8В — это значение взято из документации).

Iled — необходимая сила тока (20 мА).

R = (5 — 1.8) / 0.02 = 160 Ом

Мы воспользуемся резисторами с более высоким сопротивлением, а именно — резисторами на 220 Ом, которые легче найти в продаже.

Подключите резисторы к плате так, как показано на следующих снимках. Проследите за тем, чтобы их ножки не соприкасались бы друг с другом.

Резисторы, подключённые к индикаторам

Резисторы, подключённые к индикаторам

Шаг 3. Подключение микросхем CD4026B

Микросхема CD4026 представляет собой десятичный счётчик с семисегментным дешифратором. Каждая такая микросхема может управлять лишь одним семисегментным индикатором. Поэтому для того чтобы выводить на двух индикаторах двузначные десятичные числа — нам надо подключить ножку Carry Out микросхемы, отвечающей за управление индикатором, выводящим единицы, к ножке Clock микросхемы, которая отвечает за вывод десятков. То есть, в соответствии с документацией, ножку №5 к ножке №1. В частности, так надо соединить микросхемы №1 и №2, микросхемы №3 и №4, микросхемы №5 и №6.

Другие ножки микросхем подключают следующим образом:

Подключение к линиям питания:

  • Ножка №2 — «земля».
  • Ножка №8 — «земля».
  • Ножка № 15 — «земля» (только на микросхемах №1 и №3).
  • Ножка №3 — 5В.
  • Ножка №16 — 5В

Подключение к индикаторам:

  • Сегмент A — ножка №10.
  • Сегмент B — ножка №12.
  • Сегмент C — ножка №13.
  • Сегмент D — ножка №9.
  • Сегмент E — ножка №11.
  • Сегмент F — ножка №6.
  • Сегмент G — ножка №7.

На следующих фотографиях показан процесс поэтапного подключения микросхем к линиям питания, друг к другу и к семисегментным индикаторам.

Подключение микросхем CD4026B

Подключение микросхем CD4026B

Подключение микросхем CD4026B

Подключение микросхем CD4026B

Шаг 4. Организация подачи тактового сигнала необходимой частоты

Мы, чтобы получить тактовый сигнал частотой 1 Гц, воспользуемся кварцевым резонатором на 32,768 КГц. Разделив эту частоту 15 раз на 2 мы получим нужные 1 Гц.

Частоту легко можно разделить на 2, воспользовавшись двоичным счётчиком — вроде микросхемы CD4060. Она позволит, 14 раз разделив частоту на 2, получить на выходе 2 Гц. Эти 2 Гц можно ещё раз разделить на 2, используя микросхему SN7476.

Микросхема SN7476 имеет два JK-триггера. Если посмотреть в документацию к ней, то окажется, что подав на её входы PRE, CLR, J и K уровень логической единицы, мы можем, при каждом тактовом импульсе, поступающем на CLK, менять состояние выхода на противоположное.

Подавая на SN7476 тактовый сигнал частотой 2 Гц, мы можем поделить его частоту на 2 и получить сигнал частотой в 1 Гц. А его мы будем использовать в качестве тактового сигнала для первой микросхемы CD4026.

Частоту можно настроить с помощью подстроечного конденсатора, доведя её до значения 32,768 КГц.

Установка микросхем CD4060 и SN7476

Установка дополнительных элементов, необходимых для получения нужной частоты

Шаг 5. Создание системы отсчёта часов, минут и секунд

Для того чтобы сбрасывать в 0 количество отсчитанных системой секунд и минут тогда, когда они доходят до 60, и для сброса количества отсчитанных часов на отметке 24, нам понадобится микросхема SN7411.

Она включает в себя три логических элемента 3И, то есть — соответствующий выход будет переведён в высокое состояние только в том случае, если все три входа тоже будут пребывать в высоком состоянии.

Для работы с секундами и минутами можно использовать в качестве входов то, что подаётся на сегменты E — F — G при выводе десятков, а выход микросхемы подключить к контакту, ответственному за сброс счётчика десятков.

В случае с часами можно, в качестве входа, использовать то, что подаётся на сегменты F — G единиц, и то, что подаётся на сегмент G десятков. А выход будет использоваться и для сброса счётчика десятков, и для сброса счётчика единиц.

Благодаря этому счётчики секунд и минут будут сбрасываться тогда, когда они доходят до 60, а счётчик часов будет сбрасываться тогда, когда он дойдёт до 24.

Микросхема SN7411

Подключение SN7411 к счётчикам

Подключение SN7411 к счётчикам

Подключение SN7411 к счётчикам

Шаг 6. Подключение кнопок

Для того чтобы у нас была бы возможность настраивать часы — нам понадобится две кнопки.

Одни стороны кнопок подключены к линии сигнала 2 Гц. Это позволяет, удерживая кнопки, увеличивать число минут и часов. Другие стороны кнопок подключены к входу Clock микросхем CD4026. Команда сброса часов и минут реализована путём подключения к входам Clock соответствующих микросхем с использованием диода.

Для обеспечения правильной работы часов в условиях, когда кнопки не нажаты, нам нужно добавить в схему подтягивающие резисторы на 10 кОм.

Подключение кнопок

Подключение кнопок

Подключение кнопок

Шаг 7. Подключение питания

А теперь всё готово к тому, чтобы подключить к часам источник питания на 5В и, пользуясь кнопками, настроить часы.

Готовые часы

Хотите сделать часы, похожие на те, что описаны в этом материале?

[ad_2]

Перейти в источник

0

Автор публикации

не в сети 23 часа

admin

500
Комментарии: 4Публикации: 1454Регистрация: 12-02-2020

Похожие статьи

О классах Program и Startup — инициализация ASP.NET приложения. Часть II: IWebHostBuilder и Startup / Хабр

[ [ad_1] Введение Это — продолжение статьи, первая часть которой была опубликована ранее. В той части был рассмотрен процесс инициализации, общий для любого приложения .NET…

0

Подбор выходного трансформатора для двухтактного лампового усилителя / Хабр

[ [ad_1] В этой статье я попробую немного затронуть вопрос подбора выходного трансформатора для мощного двухтактного лампового усилителя. Имеется ввиду не расчет с нуля под…

0

Разбираем кварцевый генератор и его крохотную интегральную схему / Хабр

[ [ad_1] Кварцевый генератор – важный электронный компонент, обеспечивающий очень точную генерацию тактовой частоты за небольшие деньги. Из-за пьезоэлектрического эффекта его электрические свойства меняются в…

0

Ответы

Авторизация
*
*

Забыли пароль?

Регистрация
*
*
*
Генерация пароля