Jam Digital Tapi Tanpa Mikrokontroler [Hardcore Electronics]: 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Cukup mudah untuk membangun sirkuit dengan mikrokontroler, tetapi kami benar-benar lupa banyak pekerjaan yang harus dilakukan mikrokontroler untuk menyelesaikan tugas sederhana (bahkan untuk mengedipkan led). Jadi, seberapa sulitkah membuat jam digital sepenuhnya dari awal? Tanpa pengkodean dan tanpa mikrokontroler dan untuk membuatnya menjadi HARDCORE nyata bagaimana membangun sirkuit di papan-perf tanpa menggunakan papan sirkuit tercetak.

Ini benar-benar proyek yang menantang untuk dilakukan, bukan karena cara kerja logika jam, tetapi karena bagaimana kita akan membangun sirkuit dengan semua komponen ini bersama-sama dalam perf-board yang ringkas.

Proyek ini terinspirasi oleh instruksi ini (penulis: hp07) pada tahun 2018, yang akan sangat sulit untuk dibuat di papan perf karena jumlah koneksi dan komponen yang digunakan. Jadi, saya melakukan sedikit penggalian online untuk mengurangi kerumitan tetapi tetap membuatnya cukup mendasar dan sulit untuk dibangun di papan perf.

Referensi lain: scopionz, danyk

Perlengkapan

Ini adalah daftar produk yang dapat membantu Anda melakukan proyek ini dengan mudah

(Tautan Afiliasi)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• Tampilan 7 segmen:
• Potensiometer:
• Kit Resistor:
• Dioda:
• Kit Kapasitor:
• Tombol Tekan:
• Papan Perf:
• Lembar Akrilik:
• Adaptor daya:
• Catu daya bangku:
• kit osiloskop:
• Kit Jam Digital: https://amzn.to/3l5ymja /

Langkah 1: Konsep Waktu [tetapi untuk NOOBS]

Pertama, kita harus memahami jawaban atas beberapa pertanyaan sebelum kita bisa langsung membangun jam digital ini! bagaimana kita akan melacak waktu dan bagaimana kita bisa mendefinisikan waktu itu sendiri?

Solusi untuk masalah ini cukup sederhana (Jika Anda menganggap diri Anda sebagai remaja pemberontak dan hanya berpura-pura lebih dari satu abad fisikawan tidak pernah menggaruk-garuk kepala di sana). Cara kita akan mendekati solusi ini mungkin kontra-intuitif, di mana pertama-tama kita akan melihat bagaimana kita dapat melacak waktu dan kemudian menentukan waktu.

Pertimbangkan jam sebagai penghitung yang dapat menghitung angka hingga 0-60 dan 0-24 (mari kita khawatir hanya tentang jam 24 jam untuk saat ini) setiap kali nilai ini melebihi itu hanya membawa ke penunjukan yang lebih tinggi berikutnya [Detik -> Menit -> Jam ->Hari->Bulan->Tahun].

Tetapi kami kehilangan poin utama di sini, Kapan kami harus meningkatkan nilai penghitung ini? Mari kita lihat definisi fisika sederhana

"Yang kedua didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari frekuensi cesium, frekuensi transisi hyperfine keadaan dasar yang tidak terganggu dari atom cesium 133, menjadi 9 192 631 770 ketika dinyatakan dalam satuan Hz, yang sama dengan s 1."

Jika Anda memahami definisinya, Anda mungkin harus mengambil fisika teoretis dan berhenti elektronik!

Bagaimanapun, untuk penyederhanaan, kita hanya akan berasumsi bahwa itu adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium untuk bergetar 9 miliar kali. Sekarang ketika Anda menaikkan penghitung setiap satu detik atau waktu yang dibutuhkan atom cesium untuk bergetar 9 miliar kali, Anda mendapatkan semacam jam! Untuk ini, jika kita bisa menambahkan logika sedemikian rupa sehingga detik terbawa ke menit dan menit terbawa ke jam ketika mereka mencapai 60 (dan jam disetel ulang pada 24). Ini akan memberi kita jam yang berfungsi penuh seperti yang kita harapkan.

Sekarang, mari kita lihat bagaimana kita dapat mewujudkan teori menjadi kenyataan, dengan keajaiban elektronik murni!

Langkah 2: Tampilan Tujuh Segmen

Mari kita cari tahu cara menampilkan nomor (atau waktu) terlebih dahulu. Tampilan 7-segmen harus sempurna untuk build ini karena memberikan tampilan retro, dan juga salah satu tampilan paling sederhana yang tersedia di pasaran, sangat sederhana karena hanya terbuat dari 7 LED (8 LED, jika LED, dihitung masuk) ditempatkan dengan cara yang cerdas untuk menunjukkan nilai alfanumerik yang dapat ditempatkan berdekatan dengan beberapa tampilan 7-segmen untuk menunjukkan nilai yang lebih besar.

Ada 2 jenis tampilan 7 segmen ini.

KATODE UMUM: Semua terminal -ve dari led terhubung ke titik yang sama, dan kemudian titik umum ini terhubung ke ground (GND). Sekarang, untuk menghidupkan bagian mana pun dari segmen, tegangan +ve diterapkan ke pin +ve yang sesuai dari segmen itu.

CATHODE ANODE: Semua terminal +ve dari led terhubung ke titik yang sama, dan kemudian titik umum ini terhubung ke VCC. Sekarang, untuk menghidupkan bagian mana pun dari segmen, tegangan a -ve diterapkan ke pin -ve yang sesuai dari segmen itu.

Untuk aplikasi kami, kami akan menggunakan versi katoda umum dari tampilan 7-segmen, karena IC digital yang akan kami gunakan akan mengeluarkan sinyal TINGGI (+sinyal ve).

Setiap segmen tampilan ini diberi nama dari A ke G searah jarum jam dan titik (atau titik) pada tampilan ditandai sebagai 'p', ingat segmen dengan huruf yang sesuai, yang akan berguna saat menghubungkannya ke digital IC.

Langkah 3: Penempatan Tampilan Tujuh Segmen

Langkah ini akan sedikit rumit karena menemukan ukuran yang tepat dari papan perf cukup sulit dan Anda mungkin tidak menemukannya. Jika demikian, Anda dapat menggabungkan 2 papan perf untuk membuat yang lebih besar.

Menempatkan layar 7-segmen cukup sederhana, cukup letakkan layar secara merata dengan jarak yang tepat sehingga Anda dapat membedakan detik, menit, dan jam (lihat gambar untuk penempatan led).

Jika Anda perhatikan sekarang saya menggunakan sekelompok resistor 100ohm untuk setiap pin layar, ini sepenuhnya untuk estetika dan tidak perlu menggunakan banyak resistor ini. Jika Anda dapat menempatkan resistor 470ohm di antara pin umum dari tampilan 7-segmen dan arde, itu sudah cukup baik. (Resistor ini digunakan untuk membatasi arus yang akan melalui LED)

Karena sirkuit ini memiliki banyak hal untuk disolder dan untuk memastikan agar tidak kehilangan jejak apa yang saya lakukan, saya menyolder pin display 7-segmen dalam urutan abjad ke resistor dan ground ke bagian atas sirkuit. Tampaknya tidak berguna dan rumit, tetapi percayalah ini akan membuat pekerjaan Anda lebih mudah.

Saat membangun sirkuit ini saya menemukan trik keren tentang tampilan 7 segmen, kapan saja karena kesalahan jika Anda membalikkan layar 7 segmen, Anda tidak perlu melepas solder layar sepenuhnya dan menyolder kembali. Setiap pin akan tetap sama kecuali pin G dan pin P, hanya dengan menambahkan kabel jumper sederhana Anda dapat memperbaiki masalah. (Periksa 2 gambar terakhir di mana saya telah menggunakan kabel jumper hijau untuk menunjukkan masalah ini).

Langkah 4: Kontra

"memuat = "malas"

Ketika datang ke sirkuit digital hanya ada 2 status TINGGI atau RENDAH (Binary: 0 atau 1). Hal ini dapat kita kaitkan dengan sebuah saklar, ketika saklar ON kita dapat mengatakan logika HIGH dan ketika saklar OFF kita dapat mengatakan logika LOW. Jika Anda dapat menghidupkan dan mematikan sakelar dengan waktu yang konsisten antara ON dan OFF, Anda dapat menghasilkan sinyal gelombang persegi.

Sekarang waktu yang dibutuhkan untuk membuat sinyal tinggi dan rendah bersama-sama disebut Periode Waktu. Jika Anda dapat menghidupkan sakelar selama 0,5 detik dan mematikan sakelar selama 0,5 detik, maka periode waktu sinyal ini adalah 1 detik. Demikian pula, berapa kali sakelar ON dan OFF dalam satu detik disebut Frekuensi.

[Contoh: 4Hz -> 4 kali AKTIFKAN dan 4 kali MATIKAN]

Ini mungkin tampak tidak banyak digunakan pada awalnya, tetapi pengaturan waktu sinyal ini sangat diperlukan untuk menjaga semuanya tetap sinkron di sirkuit digital, itulah alasan beberapa sirkuit digital dengan sinyal clock juga disebut sirkuit sinkron.

Jika kita dapat menghasilkan gelombang persegi 1Hz, kita dapat meningkatkan penghitung kita setiap satu detik seperti detik pada jam digital. Konsep di sini masih cukup kabur karena kita memerlukan waktu yang dibutuhkan atom cesium untuk bergetar 9 miliar kali (seperti yang kita lihat pada langkah-1) karena itulah yang akan memberi kita satu detik. Presisi semacam ini menggunakan rangkaian kami akan hampir tidak mungkin, tetapi kami dapat melakukan lebih baik jika kami dapat menggunakan osiloskop (Di mana waktunya telah dikalibrasi sebelumnya) untuk memberikan perkiraan satu detik.

Langkah 7: Memilih Sirkuit Jam

Ada banyak cara untuk membangun generator pulsa clock. Tetapi berikut adalah beberapa alasan mengapa saya menggunakan IC timer 555 dan beberapa alasan mengapa Anda tidak boleh menggunakannya.

Keuntungan

• Sirkuitnya sangat sederhana (pemula ramah)
• Membutuhkan jejak yang sangat kecil
• mudah untuk menyesuaikan frekuensi jam
• Dapat memiliki rentang tegangan yang luas (Tidak diperlukan untuk rangkaian jam digital kami)

Kerugian

• Waktu jam tidak tepat
• Sinyal jam dapat sangat dipengaruhi oleh suhu/kelembaban
• Waktu jam disebabkan oleh resistor dan kapasitor

Alternatif untuk generator frekuensi atau generator pulsa clock: Osilator kristal, Frekuensi pembagi

Langkah 8: Penempatan Sirkuit Jam

Tempatkan rangkaian jam tepat di bawah bagian detik dari jam digital, hal ini akan mempermudah koneksi antara IC 4026 dan IC 555.

Pada titik ini, sama sekali tidak berguna untuk mengambil gambar setelah setiap sirkuit, karena sirkuit menjadi sangat rumit dengan banyak kabel yang berputar ke arah yang berbeda. Jadi, buat saja rangkaian clock secara terpisah tanpa mengkhawatirkan rangkaian lainnya, dan setelah selesai, cukup sambungkan output (pin 3) IC timer 555 ke pin clock IC 4026.

Langkah 9: Beralih/Meningkatkan Logika

Runner Up dalam Kontes Remix