zegar predatora.pdf

Projekty AVT

Zegar

Predatora

2 6 5 0

Chyba każdy oglądał bardzo popularny swe−

go czasu film pt. „Predator”. Gracze kompu−

terowi mogli nawet wcielić się w postać Pre−

datora w grze pt. „Aliens vs Predator”. Pre−

dator miał na nadgarstku podręczny kompu−

ter, który wyświetlał znaki w raczej niezrozu−

miałym alfabecie. Opisywany Zegar Predato−

ra wyświetla bieżący czas również w niezro−

zumiałych znakach. Oczywiście niezrozu−

miałych tylko dla niewtajemniczonych, nie

dla Czytelników Elektroniki dla Wszystkich

– „starych wyjadaczy” techniki cyfrowej. Po−

szczególne cyfry reprezentowane są bowiem

za pomocą kodu 4−bitowego.

dwoma odcinkami (wskazówkami) było od

początku proste i intuicyjne? A pomyślcie

jakie wrażenie zrobicie na znajomych odczy−

tując im godzinę z pozoru chaotycznie

migających rzędów diod.

Istnieje jeszcze jedno, bardzo ciekawe

zastosowanie dla zegara wyświetlającego

czas w sposób „zaszyfrowany”. Zegar taki

można zainstalować tam, gdzie istnieje

potrzeba niepostrzeżonego odczytu aktualnej

godziny. W miejscu, gdzie ostentacyjne

spoglądanie co chwila na zegarek jest

niegrzeczne dla współtowarzyszących osób,

np. gości, którzy się u nas nieco zasiedzieli...

Jeżeli wahacie się jeszcze, czy zbudować

Zegar Predatora, to zapoznajcie się z pro−

gramikiem Predator, który jest jego kompu−

terową wersją. Napisałem go, aby zorien−

tować się, jak będzie prezentować się zegar

jeszcze przed jego zbudowaniem. Programik

ten przekonał mnie, że warto zbudować taki

zegar w „realnym świecie”. Program ten

można ściągnąć ze strony internetowej EdW

www.edw.com.pl z działu FTP.

Muszę podkreślić, że układ elektroniczny

prezentuje się o niebo lepiej od swej kompu−

terowej wersji (co w pełni potwierdzają także

osoby testujące układ – przyp. red.).

za wyświetlania dziesiątek sekund. Ponieważ

sekund w minucie jest 60, więc po osiągnięciu

59 sekundy liczniki powinny się zresetować i

wyświetlić 00 sekund (oczywiście w kodzie

binarnym). Z licznikiem U3A nie ma proble−

mu – po wyświetleniu 9 wyświetla 0. Jednak,

aby licznik U3B zliczał tylko do 5, należy

skrócić jego cykl. Osiągnięte to zostało po−

przez zastosowanie bramki OR zbudowanej

na diodach D25, D26 i rezystorze R22. Na

wyjściach licznika U3B 5 jest reprezentowana

binarnie jako 0101. Przy zliczaniu przez licz−

nik od 0 do 5, cały czas przynajmniej jedna z

diod D25 lub D26 zwiera wejście resetujące

licznika do masy – licznik zlicza. Przy próbie

wyświetlenia 6, na wyjściu licznika pojawi się

słowo bitowe 0110. W tym momencie diody

przestaną zwierać wejście reset licznika do

masy, a rezystor R22 poda na nie logiczną je−

dynkę. Zaowocuje to natychmiastowym wpi−

saniem na wyjścia licznika 0 (wskazanie bi−

narne 0000), podaniem przez diody D25 i D26

stanu niskiego na wejście reset licznika i roz−

poczęcie zliczania od nowa.

Dokładnie w ten sam sposób pracują licz−

niki U4A i U4B odpowiadające za wyświet−

lanie minut, których w godzinie – tak jak se−

kund w minucie – jest 60.

Liczniki U5A i U5B odpowiadają za wy−

świetlanie godzin. Ponieważ zegar pracuje w

trybie 24−godzinnym, diody D29 i D30 skra−

cają cykl pracy liczników przy osiągnięciu

wskazania 24. Wówczas diody przestają

zwierać wejścia reset liczników, a na ich wyj−

ściach pojawiają się 0 (binarnie 0000), co od−

powiada wskazaniu na zegarze godziny 12 w

nocy. Proces resetu i cykl zliczania od nowa

przebiega tak samo jak dla liczników sekund

i minut, z tym że liczniki U5A i U5B zlicza−

ją od 00 do 23.

Diody świecące D1–D7, D9–D15 i

D17–D22 podłączone są do wyjść liczników

4518 katodami. Powoduje to, że czas przed−

stawiany w kodzie binarnym wyświetlany

jest w „negatywie” (0 – dioda świeci się, 1 –

dioda nie świeci się). Podyktowane jest to

cyfra Kod binarny

DCBA

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

Za pomocą 4 diod LED można przed−

stawić cyfry od 0 do 9. Sześć takich rzędów i

mamy gotowy zegar wyświetlający godziny,

minuty i sekundy. Aby zapewnić odpowiedni

efekt, diody powinny być tak jak u Predatora

czerwone i odpowiednio ułożone, np. tak jak

w modelu. Będą one symulować wyświet−

lacze jakie miał komputer Predatora.

Korzystanie z takiego zegara wymaga

nabycia wprawy kojarzenia konkretnego

słowa kodu binarnego jako przypisaną mu

cyfrę. Nie jest to wcale takie trudne!

Przypomnijcie sobie, ile czasu zajęła Wam

nauka odczytywania wskazań zegarka analo−

gowego. Nie powiecie mi chyba, że odczy−

tanie godziny z kąta zawartego pomiędzy

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony został na

rysunku 1 . Na liczniku U1 zbudowany jest

generator „napędzający” zegar. Zastosowanie

„zegarkowego” rezonatora (32,768kHz)

pozwala na otrzymanie częstotliwości 2 Hz na

nóżce 3 układu 4060. Ponieważ do sterowania

zegara potrzebna jest częstotliwość dwa razy

mniejsza, zostaje ona podzielona przez dwa w

przerzutniku typu T, zbudowanym na prze−

rzutniku D U2B. W ten sposób na nóżce 13

układu 4013 uzyskana została częstotliwość

1Hz, która bezpośrednio steruje pracą liczni−

ków 4518 połączonych kaskadowo.

Układ 4518 zawiera w swojej strukturze

dwa liczniki BCD. Licznik U3A odpowiada za

wyświetlanie jednostek sekund, a licznik U3B

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

Projekty AVT

względami wizualnymi. Po prostu przy pracy

w „negatywie” świeci się więcej diod, a ca−

łość robi dużo większe wrażenie. Diody D8,

D16, D23 i D24 świecą cały czas. Gdyby

podłączone były do wyjść liczników, nigdy

nie byłyby gaszone. Liczniki te zliczają tylko

do 5 dla dziesiątek sekund (U3B) i dziesiątek

minut (U4B) lub 2 dla dziesiątek godzin

(U5B). Nie potrzebują więc pełnego 4−bito−

wego słowa do wyświetlenia wskazań.

Podłączenie ich do wyjść układów liczników

byłoby błędem. Wymagałoby to zastosowa−

nia dla każdej diody odrębnego rezystora i

niepotrzebnie obciążałoby układy prądowo.

Na schemacie diody te są tak narysowane i

tak ponumerowane, aby można było się zo−

rientować, do których liczników są przypo−

rządkowane. Płytka wyświetlacza została po−

łączona z płytką sterownika 22 przewodami.

Część zasilająca nie wymaga chyba szer−

szego opisu, może poza fragmentem z dioda−

mi D31 i D32. Aby zegar był odporny na za−

nik napięcia sieciowego, przewidziane zosta−

ło zasilanie awaryjne. Ponieważ diody „wy−

świetlacza” pobierają średnio około 150mA

(a czasami więcej), świecą tylko przy zasila−

niu zegara z sieci. Anody diod LED zwarte są

do szyny zasilającej oznaczonej 12V. Elek−

tronika zasilana jest z szyny zasilającej ozna−

czonej VCC. Przy zaniku napięcia sieciowe−

go diody zgasną, ale układy będą nadal zasi−

lane z baterii. Po powrocie napięcia siecio−

wego diody zaświecą się, wskazując aktual−

ny czas, a cały zegar będzie zasilany z sieci.

Przy zasilaniu sieciowym prąd z baterii nie

będzie pobierany. Wynika to z różnicy poten−

cjałów. Do zasilania awaryjnego w modelu

zastosowana została bateria 9V.

Wykaz elementów

Rezystory

R1−R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

R21,R27,R28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ

R22−R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

R25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10M ΩΩ

R26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330k

R29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 ΩΩ

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .trymer 50pF

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

C4,C5,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny

C6,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µ/16V

Półprzewodniki

D1−D24 . . . . . . . . . . . . . . .diody LED czerwone, prostokątne

D25−D30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

D31−D36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013

U3−U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4518

Inne

Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32768kHz

Przełącznik 3−pozycyjny

Przycisk resetujący

Obudowa KM60

Montaż i uruchomienie

Układ sterownika można zmontować na płyt−

ce drukowanej przedstawionej na rysunku 2 .

Układ modelowy umieszczony został w obu−

dowie o symbolu KM60. Płytka niecodzien−

nych wyświetlaczy została wymiarami dopa−

sowana do tej obudowy, tak aby zastąpiła jej

przód. Rysunek 3 pokazuje przykładowe

(jak w modelu) rozwiązanie płyty czołowej

w wyświetlaczem w postaci prostokątnych

diod LED (2x5 lub 2x6mm).

Układ nie wymaga uruchamiania, poza

jedną czynnością: aby zegar chodził w miarę

dokładnie, regulacji wymaga trymer C1. Re−

gulacji można dokonać pomagając sobie czę−

stościomierzem lub „na piechotę”, dokonując

małych korekt co kilka dni. Jeżeli diody LED

świeciłyby zbyt jasno, można zmniejszyć ich

jasność, włączając od strony plusa zasilania

Komplet podzespołów z płytką jest do−

stępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2650

Rys. 1 Schemat ideowy

Październik 2002

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

kilka diod 1N4001 (D33−D36) szeregowo

połączonych. Jeśli diody te nie będą monto−

wane, wówczas w ich miejsce należy wluto−

wać zwory.

Po włączeniu zasilania liczniki wskażą

przypadkową wartość. Spowodowane jest to

brakiem układu zerowania. Zrezygnowałem

z niego świadomie, aby maksymalnie upro−

ścić konstrukcję. Ustawienia czasu dokonu−

jemy za pomocą przełącznika S1. Podczas

normalnej pracy jego styki są rozwarte i im−

pulsy z licznika dziesiątek sekund są poda−

wane na wejście licznika minut przez rezy−

stor R21. Tak samo impulsy z licznika dzie−

siątek minut są podawane na wejście licznika

godzin przez rezystor R28. Ustawienie prze−

łącznika S1 do pozycji „minuty” podaje prze−

bieg o częstotliwści1Hz na wejście licznika

minut. Podobnie w przeciwnej pozycji S1

można ustawić godziny. Przycisk S3 pozwa−

la wyzerować licznik sekund.

Taki sposób ustawiania jest bardzo prosty,

ma swoje drobne wady, ale dzięki temu kon−

strukcja jest bardzo prosta i tania. Ustawianie

zawsze należy zacząć od zerowania sekund,

potem ustawiać czy korygować minuty, a na−

stępnie godziny.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Rys. 2 i 3 Schematy montażowe

Od Redakcji. Prezentowany projekt

wzbudził w Redakcji wielkie zainteresowa−

nie. Potwierdziło się ono podczas testów −

każdy, kto miał do czynienia z tą konstruk−

cją, wyrażał pozytywne opinie o pomyśle

Autora. Dlatego ten stosunkowo prosty

układ stał się głównym, okładkowym pro−

jektem. W redakcji zaprojektowano nowe

płytki i zmieniono nieco obwody ustawia−

nia czasu. Ingerencje były niewielkie, by

zachować pierwotną prostotę. Oryginalny

model Autora oraz drugi model wykonany

w Redakcji na nowych płytkach pracują po−

prawnie. Trzeba jednak mieć świadomość,

że w układzie zastosowano uproszczony

sposób skracania cyklu i zerowania liczni−

ków. Obwody skracania cyklu do 6 (w licz−

nikach dziesiątek sekund i minut) powinny

zawsze pracować poprawnie. W rzadkich

przypadkach może nie działać poprawnie

licznik godzin. Prosta diodowo−rezystoro−

wa bramka AND (D29, D30, R24) ma tu

wyzerować oba liczniki kostki U5. Jeśli na−

pięcia progowe obu liczników tej kostki bę−

dą jednakowe, sposób ten zapewni prawi−

dłowe skrócenie cyklu do 24. Jeśli jednak

napięcia progowe wejść zerujących obu

liczników będą się różnić, licznik będzie

zliczał błędnie.

W takim przypadku należy zamienić

miejscami kostki 4518 (U3, U4, U5). Inny

egzemplarz kostki powinien pracować po−

prawnie.

W bardzo rzadkich przypadkach, gdyby

wszystkie trzy kostki 4518 okazały się „nie−

równe”, trzeba zmodyfikować układ i wyko−

rzystać bufor zbudowany nietypowo na nie−

wykorzystanym przerzutniku U1A. W tym

celu na schemacie i na płytce przewidziano

dodatkowe punkty, ułatwiające taką przerób−

kę. Gdyby trzeba było ją przeprowadzić, na−

leży na płytce przeciąć ścieżki w punktach

X i połączyć punkty K−K oraz L−L. Przerzut−

nik U1A z wejściem R dołączonym do plusa

zasilania będzie pracował jak nieodwracają−

cy bufor (wejście S, wyjście Q). Taki bufor

wprowadzi opóźnienie rzędu kilkunastu, kil−

kudziesięciu nanosekund i to powinno z po−

wodzeniem wystarczyć do prawidłowego

wyzerowania obu liczników kostki U5.

Opóźnienie to można jeszcze zwiększyć, do−

łączając kondensator (100pF...10nF) między

nóżkę 1 U1A a masę. Taka przeróbka zapew−

ne nie będzie potrzebna, bo dwa liczniki tej

samej kostki powinny mieć jednakowe na−

pięcia progowe i układ powinien pracować

poprawnie, jednak warto pamiętać o takich

szczegółach.

Uwaga! Ponie−

waż Zegar Predato−

ra wzbudził duże

zainteresowanie,

możliwe jest opra−

cowanie i zapre−

zentowanie podob−

nego projektu ze−

gara z sześcioma wyświetlaczami 16−seg−

mentowymi (patrz fotografia poniżej ). Taki

zegar mógłby pełnić nie tylko funkcję binar−

nego Zegara Predatora, ale też opcjonalnie

rolę zwykłego zegara z klasycznym wska−

źnikiem, ewentualnie z dodatkowymi moż−

liwościami zapewnianymi przez wyświe−

tlacz 16−segmentowy. Zainteresowanych

projektem, a także osoby, które gotowe by−

łyby zrealizować taki zegar w oparciu o mi−

kroprocesor, prosimy o listy i zgłoszenia

w ramach MINIANKIETY.

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: