PROGETTAZIONE E VERIFICA DEL FUNZIONAMENTO DI UN OROLOGIO DIGITALE

SCOPO: Realizzazione di un orologio digitale su bread board, con l'utilizzo combinato di due contatori modulo 60 e un contatore modulo 24.

STRUMENTI E APPARECCHIATURE UTILIZZATE

MINILAB costituito da una combinazione di componenti e  dispositivi per l'alimentazione (Vcc e GND), di picoli circuiti, avente anche un 434c23e dispositivo per regolare la frequenza del clock del circuito, ed uno spazio per appoggiare la breadboard. Il minilab è fondamentale per la progettazione dei nostri circuiti.

DECODER 7447: Questo circuito integrato ci è servito per la trasformazione delle cifre da codice BCD a codice sette segmenti. È composto da 16 piedini ognuno avente la sua funzione di ingresso o uscita, più la massa (GND) e la Vcc. Sono disposti come in figura ed ora gli andrò a descrivere dettagliatamente

A, B, C, D: sono gli ingressi del decoder, cioè la cifra espressa in codice BCD; ogni lettera sta a rappresentare un bit del numero, che noi andremo a dare dal contatore;

a, b, c, d, e, f, g: sono invece le uscite, cioè la cifra espressa in codice a sette segmenti, dunque saranno questi piedini che andremo a collegare al display;

LT (Lamp Test): è un dipositivo dell'integrato che permette di verificare il funzionamento del display; praticamente se il suo livello logico è a 0 si accenderanno tutti i segmenti del display; questo piedino lo collegheremo a Vcc così da non farlo funzionare;

RBO / BI (Blanking Input): questo, invece, è un dispositivo che ci permette di spegnere il display; praticamente se è portato a 0 il display non segnerà niente in tutti i casi; anche questo piedino andrà collegato a Vcc;

LE (Latch Enable): questo dispositivo se portato a livello logico alto memorizza l'ultimo dato rilevato dal display, dunque se tutti gli altri ingressi hanno livello basso il display segnalerà l'ultima cifra rilevata; dunque collegheremo il piedino 5 a GND altrimenti il display non cambierà la cifra visualizzata nel momento in cui andremo a variare la combinazione binaria.

CONTATORE DECIMALE 7493: Il contatore 7493 serve a contare fino a dieci appunto, con una

frequenza che noi andremo a dare agli ingressi (CK A, CK B). È formato da 14 piedini descritti

di seguito:

Vcc, GND: alimentazione;

QA, QB, QC, QD: uscite in codice BCD, andranno collegati ai rispettivi ingressi del decoder;

R0(1), R0(2)(RESET 0): se portati a livello alto azzera le uscite, ed il contatore inizierà a

ricontare da 0; sono gli ingressi di una porta AND, quindi per azzerarsi dovranno essere

entrambi a 1.

R9(1), R9(2)(RESET 9): se portato a livello alto porta a 9 le uscite, anche questi sono gli

ingressi di una porta AND;

CK A, CK B: sono gli ingressi, cioè la frequenza con cui il contatore andrà  appunto a contare.

Lo schema dell'integrato descritto è il seguente:

DISPLAY A LED AD ANODO COMUNE: Visualizza la cifra data agli ingressi in codice BCD. È formato da 10 piedini: sette sono gli ingressi che dal decoder verranno collegati al display; due i piedini del catodo del display presente nell'integrato, questo verrà collegato a Vcc (+5V) tramite una resistenza, che attenuerà la corrente circolante nel display; l'altro piedino è DP (decimal point), il puntino che serve per visualizzare numeri decimali. Di seguito è riportato uno schema del display utilizzato:

SCHEMA ELETTRICO DEL MODULO 60 REALIZZATO CON CONTATORE 7493 E DECODER 7447:

Per la realizzazione del modulo 60 come si può notare in figura i due contatori 7493 sono collegati tra loro, e le loro uscite vanno collegate ai due decoder 7447 anch'essi collegati tra loro come in figura. I piedini dei decoder 7447 vanno collegati ai piedini del display ad anodo comune, come dimostra la figura sottostante che dimostra precisamente i collegamenti:

SCHEMA ELETTRICO DEL MODULO 24:

La figura sottostante rappresenta il collegamento dei contatori 7490 utilizzati per la realizzazione del modulo 24.

Il collegamento dei piedini dei contatori 7490 con i decoder 7447 non è rappresentato in figura, in quanto è identico al collegamento del modulo 60.

SCHEMA ELETTRICO COMPLETO DELL'OROLOGIO:

PROCEDIMENTO:

Dopo aver effettuato il montaggio su bread board dei due moduli 60 e del modulo 24, abbiamo deciso di progettare il clock, un circuito costruito avendo a disposizione l'integrato 4093, un condensatore da 1μF e una resistenza, collegati nel seguente modo:

I piedini 1 e 2 collegati tra loro e a loro volta collegati ad un condensatore che è collegato a GND.

Il piedino 1 è collegato ad un lato della resistenza, mentre l'altro lato è collegato al 3° piedino.

Il piedino 14 è collegato a Vcc, mentre il 7° piedino è collegato a massa.

(Il montaggio di questo piccolo circuito, permetterà al contatore dei secondi di fare scattare la cifra seguente dopo un secondo di tempo).

Al termine del montaggio di questo circuito, abbiamo unito tra di loro il clock, il modulo 24 e i due moduli 60 per ottenere l'orologio completo. Bisogna ricordare che per collegare i moduli tra loro bisogna effettuare il collegamento del clock di un contatore di un  modulo con il clock del contatore dell'altro modulo, e infine collegare il tutto col terzo piedino dell'integrato 4093 che rappresenta il clock da noi progettato. Tutto questo permetterà il funzionamento dell'orologio che tutti conosciamo.

Al termine della costruzione dell'orologio sulla bread board abbiamo proceduto alla realizzazione dello sbrogliato per la elaborazione del circuito stampato che comporterà la costruzione dell'orologio su una basetta a doppia faccia dalle dimensioni di 10cm x 16cm.