Злектронрые цифровые часы стали для нас столь же привычными, что и стрелочные. Они повсюду: на стадионах, в спортивных залах, в аэропортах, на вокзалах, в кабинах автомобилей, на руке и даже в авторучка. Создание таких часов стало возможные в результате бурного развития радиоэлектроники. Всего несколько лет назад электронные хронометры, построенные на дискретных элементах, содержали десятки, а иногда и сотни транзисторов, диодов и т. д. С появлением интегральных микросхем удалось значительно уменьшить габариты подобных устройств, сделать их более экономичными. Используя достижения микроэлектроники, собственные конструкции электронных часов создают и радиолюбители. Примером может служить миниатюрный будильник, описание которого прислал на конкурс «Вычислительная техника» наш читатель из города Львова А. Логвин.
Как же устроены такие часы и почему их называют цифровыми? Сперва рассмотрим назначение составных частей функциональной схемы (рис. 1). Прежде всего это источник импульсов определеннной частоты, являющийся эталоном временных промежутков. Главное требование, предъявляемое к этому узлу, — высокая стабильность частоты, В самом деле, источник импульсов включен все время, пока работают часы. Если частота импульсов меняется под воздействием, скажем, колебаний температуры, влажности, из-за нестабильности источника питания, старенияs элементов, — ошибка будет постоянно накапливаться и сделает невозможным применение данного генератора в качестве эталонного. Поэтому используют генераторы с кварцевой стабилизацией частоты. Причем кварцевый резонатор, служащий датчиком стабильных колебаний, имеет, как правило, высокую собственную частоту (от десятков килогерц до единиц мегагерц). Чтобы получить нужные для работы часов секундные (1Гц), минутные, часовые, суточные импульсы, колебания, вырабатываемые опорным генератором, делят в десятки и в сотни тысяч раз. Для этой цели служит делитель частоты. В вычислительной технике его выполняют на основе триггеров — электронных устройств с двумя устойчивыми состояниями. Если на цепочку триггеров подать определенное число импульсов, то каждому числу записанных импульсов будет соответствовать вполне определенное состояние триггеров Таким образом, десятичное число преобразовалось в двоичное, пригодное для обработки в цифровых устройствах, то есть любому десятичному числу соответствует определенный набор единиц и нулей. После того как устройство проведет над двоичным числом все требуемые операции, его необходимо превратить в понятное всем десятичное число. Это входит в функцию дешифратора, который преобразует записанное в двоичном коде число в десятичное. Оно выводится на устройство индикации, чаще всего семисегментное (рис. 2).
|
 |
| Рис. 1.
Функциональная схема электронных цифровых
часов: I — генератор импульсов, II — делитель частоты, III — дешифратор, IV — устройство индикации, V — устройство управления, Vl — источник питания |
Рис. 2 Представление цифр в семисегментном индикаторе. |
Любую цифру в таком индикаторе можно синтезировать, подав напряжение на определенные сегменты. Для подачи часам команд (пуск, установка, корректировка хода, включение будильника) служит устройство управления.
Рис. 3. Принципиальная схема часов-будильника.
Принципиальная схема часов — на рисунке 3. Устройство содержит три микросхемы серии К176 и одну К561. На ИС DD1 собраны: кварцевый генератор на 32768 Гц, делитель частоты на 215 (32768), на выходе которого (вывод 4) получают секундные импульсы (1Гц), делитель частоты на 60, с вывода 10 которого снимают сигналы с частотой 1/60 Гц (минутные импульсы). Кроме того, элемент DD1 выдает ряд служебных импульсов различных частот (выводы 1, 2, 3, 6, 11, 15), необходимых для работы часов. Микросхема DD2 содержит счетчики минутных и часовых импульсов, регистр памяти (туда записывается время срабатывания будильника), цепи сравнения и включения звуковой сигнализации, устройства формирования цифр в двоичном коде. ИС DD3 инвертирует сигналы и усиливает их по току до величины, необходимой для работы цифрового индикатора; DD4 содержит дешифратор двоичного кода в семиричный, необходимый для работы семисегментного индикатора. Контролировать частоту генерации можно на выводе 14 DD1.
 |
 |
| Рис. 4.
Конструкция кнопки: 1 — пуговка, 2 — микропереключатель МП7 |
Рис. 5. Блок
кнопочных перекдючателей: 1 — скоба, 2 — пуговка, 3 — крепежный уголок, 4 — микропереключатель МП7, 5 — стяжка, 6 — толкатель. |
 |
 |
| Рис 6
Движковый переключатель: 1 — ручка, 2 — П-образная скоба, 3 — толкатель, 4 — микропереключатель. |
Рис. 7.
Пятиразрядная матрица индикаторов: 1 — лицевая панель, 2 — светофильтр, 3 — внутренняя панель, 4 — индикаторы АЛС320 |
 |
 |
| Рис. 9. Расположение элементов в корпусе часов (вид спереди). | Рис. 10. Часы с сетевым блоком литания. |
 |
 |
| Ряс 8 Схема соединения индикаторов АЛС320 в пятиразрядную матрицу. | Рис. 11. Электрическая схема блока питания часов. |
 |
|
| Рис. 12. Установка микропереключателя без пуговки. | |
При необходимости ее изменяют в небольших пределах, подбирая емкость конденсатора С1. Нажав на кнопки SB1 и SB2, устанавливают соответственно часы и минуты, а при замкнутей кнопке SB3 с помощью SB1 и SB2 задают время, когда должен сработать будильник В дальнейшем, нажав на SB3, по цифровому индикатору всегда можно узнать, когда ждать звукового сигнала. Еще одна кнопка SB4 служит для сброса в нулевое положение счетчика минут. Переключателем SB5 отключают иждикацжо показаний, а выключателем SA1 будильник. Длительность звучания звукового сигнала составляет 1 мин, если его не выключать раньше. Часы потребляют ток около 900 мкА без включенной индикации и 30—40 мА — с включенной.
В конструкции применены: кварцевый резонатор на частоту 32768 Гц от промышленных электронных часов, резисторы - МЛТ 0,125 или МЛТ 0,25, конденсаторы КД или КМ. Диоды могут быть марки КД503Б или КД522А, Б; транзистор KT315 — с любым буквенным индексом или любой другой маломощный. Кнопки — самодельные, выполнены на базе микропереключателей МП7 (рис. 4). Из белой жести сделайте П-образную скобу и просверлите в ней отверстия под пуговки кнопок (рис. 5). Их вытачивают на токарном станке. Микропереключатели МП7, собранные в пакет, должны упираться своими толкателями в выемки, сделанные в донышках пуговок. А они, в свою очередь, вставлены в отверстия скобы. Микропереключатели скреплены двумя отрезками медного провода, пропущенного сквозь отверстия в корпусах МП7. Концами провод припаивают к скобе. Блок кнопочных переключателей крепят к корпусу часов с помощью двух металлических уголков, припаянных с боков скобы. Выключатель SA1 также изготовлен на базе микропереключателя МП7 (рис. 6). Из оргстекла выпиливают ручку, которая перемещается вдоль корпуса МП7 в пределах прорези в П-образной скобе. При этом ручка своим внутренним выступом давит на толкатель микропереключателя. С микрофонного капсюля ДЭМШ-1А снимите пластмассовый корпус, а у батареи «Крона» удалите металлический футляр и панельку с разъемом. Пятиразрядная матрица выполнена на основе индикаторов серии AЛС320. Из полистирола толщиной 1 мм вырежьте две панели — лицевую и внутреннюю (рис. 7). Пять индикаторов АЛС320 вставьте в окно внутренней панели и приклейте их с помощью бензола или толуола. Затем к внутренней приклейте лицевую панель, установив предварительно между ними красный или зеленый светофильтр. После того как клей высохнет, распаяйте выводы матрицы по схеме, представленной на рисунке 8. Расположение элементов в корпусе часов показано на рисунке 9. Монтаж устройства выполнен проводом МГТФ на плате-сетке размером 20х45 мм, с шагом металлизированных отверстий 2,5 мм. Корпус размером 60х40х20 мм склеен из отрезков полистирола (например, от упаковочных коробок транзисторов и микросхем) с применением бензола или толуола. Для работы часов в стационарном режиме сделан блок питания, оформленный в виде подставки (рис. 10). Схема его — на рисунке 11. В качестве гасящего сопротивления служат конденсаторы МБГО с суммарной емкостью около 0,7 мкФ и параметрический стабилизатор напряжения на 9,3 В. Подставка связана с часами через миниатюрный разъем, собранный из контактных групп разъема PC. При его подключении автоматически отключается питание от батареи «Крона», поскольку напряжение выпрямителя (9,5 В) выше, тем у батарей «Крона», и диод VD4 (см. рис. 3) оказывается закрытым. Диод VD5 предотвращает разряд батареи череа сетевой блок питания, когда он подключен. Использовать микропереключатели МП7 или МП1 можно и без доделок. Нужно только против толкателей просверлить отверстия в корпусе и нажимать на пуговки кнопок булавкой или спичкой (рис. 12). Подойдут и контактные пластины от малогабаритных реле.
А. Логвин, г.Львов, «М-К» № 8, 1986 г.
