Курсовая работа: Опис принципу роботи схем цифрового годинника

Якщо немає необхідності періодичної індикації дня тижня, то схема доробки реалізується всього на двох мікросхемах DD2 і DD3. В цьому випадку в годиннику залишається чотири індикатори HG1 – HG4, які з періодом дві секунди показують дату і поточний час доби.

Третя схема електронного годинника була узята з набору «Старт‑7176». В цій схемі основою служить БІС на польових транзисторах яка забезпечуєвсі необхідні сигнали для управління індикатором HG1. Отсчет часу відбувається за допомогою подачі певної частоти на мікросхемукварцовим резонатором, в ньому є коректор для підстроювання правильноговідліку часу. Мікросхемою управляє за допомогою дев'яти кнопок SB1‑SB9.

Даний годинник працює від сіті 220 Вольт 50 Герц, потрібна напруга для живлення всіх електричних вузлів забезпечує трансформатор. Для нормальної роботи электроннолучевого індикатора на катод з трансформатора подається змінна напруга 4,5 вольти, решту живлення і сигналів подає мікросхема. Для живлення мікросхеми у блоку живлення стоїть випрямляч і стабілізатор напруги, за допомогою яких БІС забезпечується живленням -25 вольт.

Для розширення можливостей мікросхеми в журналі радіо №6 описана приставка-будильник до цього годинника, яка представляє звуковий генератор і працює від -9 вольт. Для реалізації цієї схеми щоб отримати -9 вольт треба: зібрати помножувач напруги, випрямляч і перетворювач.

Електронний годинник, розроблений в даній ВКР, за допомогою приставкипрацюють режимі: відлік і видача на індикатор значення поточного часуз можливістю його корекції і обнулення (в годиннику і хвилинах, а по спеціальній команді – в хвилинах і секундах): зворотний відлік наперед встановленогочасу з видачею управляючого сигналу по його закінченні з максимальноювитримкою 59мин. 59 сік.; видача управляючих сигналів при збігупоточного часу з наперед встановленими значеннями в двох незалежнихрегістрах (режим «Будильник 1» і «Будильник 2»); зупинка індикації поточного часу з продовженням його відліку.

1.2 Вибір технічного рішення

Електронний годинник, приведений в журналі В допомогу радіоаматору»випуск 106 володіють наступними недоліками:

1. Може трапитися, що елементи цифр індикаторів змонтованого годинника, що світяться, мерехтітимуть, а пьезокерамический дзвінок видавати безперервні безладні звуки. Причина тому – збудження мікросхеми К1016ХЛ1. Щоб усунути це явище, треба ланцюг живлення мікросхеми заблокувати керамічним конденсатором місткістю 0,047 або 0,068 мкФ, включивши його між її висновками 12 і 15 або паралельно виходустабілізатора напруги (конденсатор C7).

2. Знайдений в роботі годинника, – помітний на слух звук невключеного пьезокерамического дзвінка. Його причина – недостатнє згладжування пульсацій струму на виході двухполупериодного випрямляча VD3‑VD6. Для усунення цього явища треба електролітичний конденсатор C3 замінити або підключити паралельно йому конденсатор місткістю 5…10 мкФ на напругу не менше 50 В.

3. Великі мимовільні втрати енергії джерела живлення. Річ у тому, що транзисторний перетворювач разом із стабілізатором напруги, що живить мікросхему і анодні ланцюги знакових індикаторів, споживає від джерела напругою 12 Через струм, не перевищуючу 15 мА, а нитки напруження всіх індикаторів – не більше 190 мА. Разом закруглено 200 міліамперів або, по потужності, 2,4 Вт. Але щоб напруга на нитках напруження індикаторів була в межах 0,85…1 Вт, живлення на них подається через резистор R18, що гасить надмірну напругу близько 11 В. Вот і виходить, що велика частина потужності, споживаної годинником від джерела живлення, марно розтрачується на нагрів цього резистора.

Як уникнути ці мимовільні втрати енергії джерела живлення? Якщо годинник передбачається експлуатувати в автомобілі і живити їх від його акумуляторної батареї, то на трансформаторі TS1 перетворювача можна передбачити додаткову вторинну обмотку, розраховану на безпосереднє живлення від неї ниток напруження знакових індикаторів. Резистор R18 виявляється зайвою деталлю, яку видаляють.

Для живлення годинника в домашніх умовах треба, звичайно, використовувати мережний блок, розрахований на роздільне живлення ланцюгів мікросхеми і ниток напруження індикаторів, що також дозволить виключити резистор R18.

В даному проекті не розглядалася схема вищезгаданого годинника, тому що вони володіють значно серйозними недоліками, усунути які вельми не просто. Крім того електрична принципова схема такого годинника складається з великого числа старих елементів, знайти які дуже важко.

Схема електронного годинника з календарем, приведена в журналі В допомогу радіоаматору» випуск 112, не розроблялася тому що, вона не допрацьована і не зрозуміла і, крім того, складається з великої кількості елементів, таких як транзистори, резистори і діоди.

Схема електронного годинника, з набору «Старий 7176» була вибрана, тому що: а) вона відповідає моєму первинному бажанню зібрати ретро годинник; би) основна схема перевірена в справності; в) годинник може володіти розширеними функціями управління і роботи.

2. Пристрій цифрового годинника

2.1 Принцип роботи електронного годинника

Спершу хотілося б розказати про принцип роботи електронного годинника, для того що б зрозуміти як ведеться відлік часу і індикація.

Структурна схема зображена в додатку 1. Елементарний годинник може бути реалізований завдяки тому, що є можливість одержувати імпульси із стабільним тимчасовим інтервалом. Якщо в деякий момент почати подавати їх на лічильник, то що нагромаджуються в ньому число відповідає проміжку часу, відліченому від вказаного монета.

Тому основу електронного годинника складає генератор стабільної частотиі лічильники з певними модулями рахунку.

Імпульси стабілізовані кварцем генератора поступають на віддільника частоти, на вході якого виходять імпульси з періодом в одну секунду. Вони заповнюють лічильник СТ1 секундних імпульсів, змінюючий модуль рахунку. Кожний імпульс його переповнювання збільшує вміст лічильника СТ2 з модулем рахунку. Максимальне число лічильників СТ1 і СТ2 складає 59. З надходженням наступного секундного імпульсу лічильники СТ1 і СТ2 обнуляються і імпульс перенесення із СТ2 записує одиницю лічильник СТ3. Наступна одиниця в СТ3 буде записана через хвилину. Лічильники СТ3 і СТ4 (десятки хвилин) мають модуль рахунку відповідно рівній модулям рахунку СТ1 і СТ2. З виходом лічильника СТ4 імпульси перенесення з періодом в одну годину заповнюють лічильник СТ5 (одиниці годинника), з якого кожні 10 годин імпульси перенесення заповнюють лічильник СТ6 (десятки годинника), модуль рахунку, що має. Максимальне число в лічильниках СТ1 – СТ6 відповідає часу 23 години 59 хвилин 59 секунд. Що поступає після цього секундний імпульс викликає поповнення всіх лічильників – встановлює їх в нуль, починається рахунок часу наступних діб.

2.2 Опис схеми електричної принципової

Електрична схема годинника на БІС К145ИК1901 приведена на кресленні додатку 2. В них мікросхема DD1 забезпечує всі необхідні сигналидля управління індикатором HG1. Мікросхемою управляє за допомогою дев'яти кнопок SB1‑SB9.

Даний годинник працює від сіті (220 Вольт 50 Герц), потрібна напруга для живлення всіх електричних вузлів забезпечує трансформатор. Для нормальної роботи электроннолучевого індикатора на катод з трансформатора подається змінна напруга 4,5 вольти, решту живлення і сигналів подає мікросхема. Для живлення мікросхеми у блоку живлення стоїть випрямляч і стабілізатор напруги, за допомогою яких БІС забезпечується живленням -25 вольт.

Генератор звукового сигналу зібраний на двох інвертуваннях – елементі DD1.3 і транзисторі VT5. Інвертування DD1.3 охоплено негативним зворотним зв'язком через резистор R12, що виводить його на лінійну ділянку характеристики при подачі з виходу елемента DD1.2 лог. 1 кабелю генератора зриваються, транзистор VT5 закривається. Дозволяючим сигналом є балка. 0 на виході елемента DD1.2. Він виникає при балка. 1 з виходу Б1 і Б2 мікросхеми DD2. Сигнал будильника уривається імпульсами з частотою 1 Гц, що поступає з виходу S мікросхема DD2. Ті ж імпульси через транзистор VT4 поступають на аноди розділових точок індикатора і викликають їх мигання.

Відзначимо, що мікросхема DD2 включена дещо незвичайно – висновок 14 сполучений із загальним приводом, на висновок 7 подано напругу – 9 В. Сигналом балка. 1 для неї служить напруга 0 вольт а сигналом балка. 0 – напруга – 9 вольт.

Електронний годинник може працювати в наступних режимах:

– відлік і видача на індикатор значення поточного часу з можливістю його корекції і обнулення (в годиннику і хвилинах, а по спеціальній команді – в хвилинахі секундах);

– зворотний відлік наперед встановленого часу з видачею управляючого сигналу по його закінченні з максимальною витримкою 59мин. 59 сік.;

– выдача управляючих сигналів при збігу поточного часу з наперед встановленими значеннями в двох незалежних регістрах (режим «Будильник 1» і «Будильник 2»);

– остановка індикації поточного часу з продовженням його відліку.

Клавіатура управління забезпечують подачу необхідних команд за допомогою кнопок SB1.SB9. Управління здійснюється таким чином:

– SB1 (Ч) встановлює годинник в режимі відліку поточного часу, а також будильників 1, 2 і установка хвилин в режимі таймера