[디지털시계] digital clock 자료

< 디지털 시계의 구성 요소 >

 

클럭의 핵심에는 정확한 60Hz (Hz, 초당 진동) 신호를 생성 할 수있는 부분이 있습니다.

이 신호를 생성하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. 신호는 일반 전력선의 60Hz 발진에서 추출 할 수 있습니다.

벽면 콘센트에서 전원을 공급받는 많은 시계는 저렴하고 쉬우므로이 기술을 사용합니다.

전력선의 60Hz 신호는이 목적을 위해 상당히 정확합니다.

2. 수정 발진기를 사용하여 신호를 생성 할 수 있습니다.
분명히, 배터리로 작동되는 시계 또는 손목 시계는이 기술을 대신 사용합니다.

더 많은 부품이 필요하지만 일반적으로 훨씬 더 정확합니다.

 

60Hz 신호는 카운터(분주기)를 사용하여 나뉩니다.

자신의 시계를 만들 때 사용할 일반적인 TTL 부품은 7490 십진 카운터입니다.

이 부분은 0에서 9 사이의 숫자로 나누도록 구성 할 수 있으며 이진수 출력으로 생성합니다.

따라서 60Hz 시간축을 10으로 나누고 또 6으로 나누면 1Hz (초당 1 개의 진동) 신호가 나타납니다.

이 1Hz 신호는 디스플레이의 "초침"부분을 구동하는 데 적합합니다.

지금까지 시계는 블록 다이어그램에서 다음과 같이 보입니다.

 

< 60초를 1초로 변경 >

 

실제로 초를 보려면 카운터의 출력이 디스플레이를 구동해야합니다.
두 카운터는 이진수를 생성합니다.
10으로 나누기 카운터는 출력에서 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9 시퀀스를 생성합니다.

 

< 10진 카운터 >

 

6으로 나누기 카운터는 출력에서 0-1-2-3-4-5 시퀀스를 생성합니다.
이 이진수를 7-세그먼트에 표시됩니다.
7 세그먼트에는 7 개의 막대가 있으며 다른 막대를 켜면 다른 숫자를 표시 할 수 있습니다.

(나머지 하나는 도트라 숫자를 나타내는데 크게 문제없으나 소수점 나타내길 원한다면 사용하면 됨)

초를 표시하는 경우는 다음과 같습니다.

 

< 7-세그먼트 숫자 표시 >

 

이 단계의 출력을 분당 1주기의 주파수로 진동한다면 시계의 분 섹션이 정확히 같거나 비슷할 수 있습니다.
마지막으로 시간 섹션은 6 나누기 카운터가 2로 나누기 카운터로 대체된다는 점을 제외하면 거의 동일합니다.
이제 실제 시계를 만드는지 알아낼 두 가지 세부 사항이 있습니다.

• 여기에 설계된 시계는 12:59:59에 1 시로 돌아가야 한다는 것을 이해하지 못합니다. 그것은 작은 문제이며, 해결하는 몇 가지 방법이 있습니다.
한 가지 기술은 숫자 13을 감지하고 시간 섹션을 다시 1 (0이 아님)로 재설정 할 수있는 약간의 논리를 만드는 것입니다. 다른 기술은 가산기를 사용하는 것입니다.
군용 시계에는 0 시간이 포함되기 때문에 군용 시계를 다루기가 더 쉽습니다.

• 시계를 설정하는 방법이 필요합니다. 일반적으로는 정상보다 높은 주파수를 분 섹션으로 조작하여 처리됩니다.
예를 들어, 대부분의 시계에는 빠르거나 느린 설정 버튼이 있습니다. 

빠른버튼을 누르면 60-Hz 신호가 분 카운터로 바로 구동됩니다.
느린버튼을 누르면 1-Hz 신호가 분 섹션으로 전달됩니다. 

다른 가능한 기술이 있지만 이것이 가장 일반적입니다.
이제 실제 시계를 만들기 위해 무엇을 해야하는지 봅시다

 

 

< 나만의 디지털 시계 만들기 >

디지털 시계의 다양한 구성 요소와 그 작동 방식을 이해하는 가장 좋은 방법은 실제 시계를 만드는 단계를 실제로 거치는 것입니다. 

여기에서는 시계의 "초"부분 만 만들지 만 시간, 분 및 초를 사용하여 완전한 시계를 만들기 위해 항목을 쉽게 확장할 수 있습니다. 

이 단계를 이해하려면 부울논리 작동 방식 및 전자게이트 작동방식을 읽어야 합니다. 특히 전자 게이트 기사에서는 TTL 칩, 브레드 보드 및 전원 공급 장치를 소개합니다. 해당 기사에 설명 된대로 이미 게이트를 가지고 놀았다면 여기의 설명이 훨씬 더 합리적입니다.

가장 먼저 필요한 것은 전원 공급 장치입니다. 

그 당시에는 DC (직류) 전력을 생산한 다음 7805를 사용하여 5V로 조정한 표준 벽 변압기를 사용했습니다. 

시계의 경우 60Hz 타임베이스를 추출할 것이므로 약간 다르게 수행하려고 합니다. 

전력선에서 즉, DC 변압기가 아닌 AC가 필요하며 브리지 정류기라는 부품을 사용하여 AC를 DC로 변환합니다. 따라서 전원 공급 장치에 다음 부품이 필요합니다.

 

 

Part name

12-volt AC transformer

Bridge rectifier

7805 5-volt regulator (TO-220 case)

Two 470-microfarad electrolytic capacitors

5.1-volt zener diode

1-K-ohm resistor

 

사용 된 부품에 대한 몇 가지 참고 사항 :
• 여기서 사용하는 AC 변압기와 게이트 기사에서 사용한 DC 변압기의 차이점은 AC 변압기가 120~220V 가정용 전류에서 발견된 60Hz 사인파를 유지한다는 것입니다. 

전압 저항계를 사용하여 AC 변압기의 전압을 측정하려면 DC 범위가 아닌 AC 전압 범위를 사용해야합니다.
• 브리지 정류기를 사용하여 AC를 DC로 변환합니다. 정류기의 단자 중 하나에는 "+"가 표시되어 마이너스 및 AC 입력을 찾을 수 있습니다. 

AC 변압기에는 극성이 없으므로 정류기의 어떤 AC 리드에 어떤 변압기 리드를 연결하든 상관 없습니다.
• 7805 및 커패시터는 전자 게이트 기사에서와 같이 배선됩니다.
• 저항과 제너 다이오드는 변압기의 사인파에서 60Hz 신호를 추출합니다. 

다이오드는 전자용 일방향 밸브입니다. 제너 다이오드는 또한 일방 밸브이지만 전자가 특정 전압을 초과하면 다른 방향으로 전자를 통과시킵니다. 

따라서 제너 다이오드는 10 볼트 사인파를 0 볼트와 5 볼트 사이에서 진동하는 클리핑 된 파로 변환합니다. 

이것은 TTL 카운터를 클럭킹하는데 완벽합니다. 1-K-ohm 저항은 제너 다이오드의 전류가 제한되어 다이오드를 태우지 않도록합니다. 

다이오드에는 한쪽 끝에 밴드가 칠해져 있습니다.이 밴드는 저항에 연결된 쪽이어야합니다.

 

 

 

전자 게이트 기사에서 보았 듯이 전원 공급 장치는 가장 어려운 부분입니다!
나머지 시계를 만들려면 다음이 필요합니다.
• 최소 4 개의 7490 또는 74LS90 칩
• 2 개 이상의 7447 또는 74LS47 2 진 -7 세그먼트 변환기
• 7- 세그먼트 디스플레이의 LED에 대해 최소 20 개의 저항 330ohm이 좋습니다.
• 일부 일반 LED
• 2 개 이상의 공통 양극 7 세그먼트 LED 디스플레이
• 브레드 보드, 와이어 등 

필요한 칩, 저항 및 LED의 수는 구현에 관심이있는 자릿수에 따라 다릅니다.

여기서는 몇 초만 논의하므로 "적어도"숫자는 정확합니다.

 

< 7490 >

7490을 간단히 살펴보고 그것이 어떻게 작동하는지 봅시다. 

핀맵은 다음과 같습니다.

 

 

 

< 7490 Pin map > 

 

7490은 10 년 카운터이며, 주기적으로 0에서 9까지의 수를 계산할 수 있으며 이는 자연 모드입니다. 

즉, QA, QB, QC 및 QD는 이진수로 4 비트이며 이러한 핀은 다음과 같이 0에서 9까지 순환합니다.

 

QD	QC	QB	QA	No
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
1	0	0	1	9

< 십진 카운터 >

 

칩을 다른 최대 수까지 세고 0으로 되돌릴 수도 있습니다. R01, R02, R91 및 R92 라인의 배선을 변경하여 "설정"하십시오. R01과 R02가 모두 1 (5V)이고 R91 또는 R92가 0 (접지) 인 경우 칩은 QA, QB, QC 및 QD를 0으로 재설정합니다. R91과 R92가 모두 1 (5V)이면 QA, QB, QC 및 QD의 계수는 1001 (5)로갑니다. 그래서:
• 10으로 나누기 카운터를 만들려면 먼저 핀 5 ~ +5 볼트를 연결하고 핀 10을 접지에 연결하여 칩에 전원을 공급하십시오. 그런 다음 핀 12를 핀 1에 연결하고 핀 2, 3, 6 및 7에 접지 핀을 연결합니다. 타임베이스 또는 이전 카운터에서 입력 클럭 신호를 핀 14에서 실행합니다. 출력은 QA, QB, QC 및 QD. 핀 11의 출력을 사용하여 다음 단계에 연결하십시오.
• 6으로 나누기 카운터를 만들려면 먼저 핀 5 ~ +5 볼트를 연결하고 핀 10을 접지에 연결하여 칩에 전원을 공급하십시오. 그런 다음 핀 12를 핀 1과 접지 핀 6 및 7에 연결합니다. 핀 2를 핀 9에, 핀 3을 핀 8에 연결하십시오. 핀 14에서 입력 클럭 신호 (타임베이스 또는 이전 카운터에서)를 실행하십시오. QA, QB 및 QC에서. 핀 8을 사용하여 다음 단계에 연결하십시오.

 

이 모든 것을 알면 디지털 시계의 "초침"을 쉽게 만들 수 있습니다. 

다음과 같이 보입니다 :

 

 

< 10진 카운터 회로 >

 

이 다이어그램에서 상위 2 개의 7490은 전원 공급 장치의 60Hz 신호를 60 배로 나눕니다. 세 번째 7490은 1 헤르츠 신호를 입력으로 취하여 10으로 나눕니다.

이 4 개의 출력은 여기에서 일반 LED를 구동합니다. 

네 번째 7490은 세 번째 출력을 6으로 나누고 세 출력은 일반 LED도 구동합니다. 

이 시점에서 시계의 "초침"은 초침의 출력이 이진수로 표시됩니다. 이진수로 시간을 표시하는 시계를 만들려면 설정되어 있습니다

다음은 카운터의 출력을 이진수로 표시하기 위해 10으로 나누기 카운터, 6으로 나누기 카운터 및 LED 세트를 포함하는 회로도를 보여줍니다.

그림에 나와있는 위에 7490부터 들어가는 전선은 보드의 전원, 접지 및 클럭 라인입니다. 위에 첫 카운터는 10으로 나누기 위해 설정된 7490이고 맨 아래쪽 카운터는 6으로 나누기위한 또 다른 7490입니다.

 

 

 

< 시간을 숫자로 표시 >

시간을 숫자로 표시하려면 7447을 사용해야합니다. 

다음은 7 세그먼트 LED의 세그먼트 라벨링과 7447의 핀 배치입니다.

< 7447 Pin map > 

 

다음과 같이 7447을 7490에 연결하십시오.
• 핀 16에 +5 볼트를 제공하고 핀 8에 접지하여 7447 칩에 전원을 공급하십시오.
• 7490에서 QA, QB, QC 및 QD를 각각 7447의 핀 7, 1, 2 및 6에 연결합니다.
• 330-ohm 저항을 7447의 핀 13, 12, 11, 10, 9, 15 및 14에 연결하고 해당 저항을 7-a의 a, b, c, d, e, f 및 g 세그먼트에 연결하십시오. 세그먼트 LED.
• 7- 세그먼트 LED의 공통 양극을 + 5V에 연결하십시오.

 

 

 

7447의 출력을 7- 세그먼트 장치의 LED에 연결하는 방법을 알기 위해 사용하는 특정 LED 디스플레이에 대한 핀 배치가 필요합니다. 

(또한 7448은 공통 음극 디스플레이를 구동한다는 점을 제외하고 7447과 동일합니다.이 경우 LED의 공통 음극을 접지하십시오.)

회로를 확장하면 완전한 시계를 쉽게 만들 수 있습니다. 

시계의 "분침"섹션을 만들려면 "초침"부분을 복제하기 만하면됩니다. 

"시침"부분을 만들려면 창의력을 발휘해야합니다. 아마도 가장 쉬운 해결책은 군용 시계를 표시하는 시계를 만드는 것입니다. 그런 다음 AND 게이트 (또는 7490의 R 입력)를 사용하여 이진수 24를 인식하고 인식기의 출력을 사용하여 시간 카운터를 0으로 재설정하려고합니다.

마지막으로 만들어야하는 것은 설정 메커니즘입니다. 

브레드 보드에서는 클록을 쉽게 설정할 수 있습니다. 

입력 와이어를 이동하여 고주파 신호를 클록의 분침 부분으로 구동하십시오. 

실제시계에서는 푸시버튼이나 스위치 및 게이트를 사용하여 동일한 작업을 수행합니다.

침대 옆 시계를 가져 가거나 분리하면 내부에 15 개의 TTL IC가 없을 것입니다. 실제로 칩을 전혀 찾지 못할 수도 있습니다. 

대부분의 최신 시계 및 시계에서 시계의 모든 기능 (알람 및 기타 기능 포함)은 모두 하나의 저전력 칩에 통합되어 있습니다

이 칩은 아마도 회로 보드에 직접 내장되어있을 것입니다. 

이 칩을 보호하는 검은 색 플라스틱 덩어리가 보일 수 있습니다. 

하나의 작은 칩에는 여기서 논의한 모든 구성 요소가 포함되어 있습니다.

 

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첫 전자회로 시간에 디지털시계 만드는 과목이 종종있는데 지금도 그런지 모르겠지만

요즘은 정보가 방대하여 조금만 찾아도 금방 이해할 수 있을 것이다

저전력 칩이 많이 사용되다 보니 지금은 이런 내용을 작성해봐야 찾는 사람은 드물것으로 판단되나 옛날 기억도 더듬어 볼겸 옛날에 봐왔던 자료를 정리해 본다.