Zaloguj się
Wszystkie
22 czerwca 2026
22
- odliczanie czasu zadanego w przedziale 1…99 minut z rozdzielczością 1 minuty
- reprezentacja upływającego czasu w postaci 64 punktów świetlnych „przesypujących się” z góry na dół
- możliwość wstrzymania odliczania oraz jego wznowienia, jak również szybkie wyzerowanie już trwającego odliczania
- sygnalizacja dźwiękowa rozpoczęcia odliczania, jego wstrzymania oraz zakończenia
- zapamiętywanie ustawionego czasu na wypadek zaniku zasilania
- wyświetlacz w postaci dwóch dużych matryc LED 8×8
- pobór prądu około 120 mA
- zasilanie napięciem stałym 5 V poprzez gniazdo USB typu B lub listwę zaciskową
Minutnik w coraz rzadziej spotykanej formie – klepsydry. W porównaniu z jego tradycyjnym, analogowym pierwowzorem, ma trzy istotne funkcjonalności: można łatwo zmieniać czas do odliczenia, sygnalizuje dźwiękiem zakończenie odliczenia oraz odmierzanie czasu można w każdej chwili wstrzymać oraz wznowić, jak również wyzerować w okamgnieniu. Zwykłe klepsydry tego nie potrafią! Zamiast ziarenek piasku i szklanej obudowy w układzie mamy kawałek elektroniki osadzony na płytce drukowanej. Imitacja pojemniczków z piaskiem są dwie kwadratowe matryce LED, ułożone jedna nad drugą i obrócone o 45º względem krawędzi płytki. Na nich jest wyświetlany zadany czas (w postaci liczby dwucyfrowej, po jednej cyfrze na matrycy) oraz wspomniane już kropki, kiedy układ wejdzie we właściwą fazę odmierzania czasu.
Taka klepsydra nigdy nie spadnie ze stołu, trudniej jest również oszukiwać w przeróżnych grach i zabawach – zwykłą klepsydrę można ustawić ukośnie, by wolniej przesypywał się w niej piasek. Dźwiękowa sygnalizacja zakończenia odliczania utrudnia przegapienie końca swojej tury, a jeżeli ustalenia gry ulegną zmianie i czas dla każdego uczestnika będzie musiał zostać zmieniony, nie niesie to najmniejszych trudności. Wszak elektronika potrafi wszystko. No dobra, prawie wszystko.
Budowa
Głównym podzespołem, zawiadującym jego pracą jest mikrokontroler typu ATmega8A-PU z 8-bitowym rdzeniem AVR. Jego rdzeń jest taktowany sygnałem o częstotliwości 16 MHz, dla którego wzorcem jest rezonator kwarcowy Q1. Wbudowany w mikrokontroler generator wzbudza drgania kryształu kwarcu, przez co układ może odmierzać czas z wysoką dokładnością – co przecież jest jego głównym zadaniem. Kondensatory C7 i C8 ułatwiają wzbudzenie drgań Q1 oraz stabilizują jego pracę.
Użyte matryce LMD23088AUE-101A mają po 64 punkty świecące w kolorze czerwonym, ułożone w kwadrat 8×8. Anody diod są ułożone w kolumnach, natomiast katody w wierszach. Każdy wiersz jest załączany poprzez nasycenie jednego z tranzystorów NPN T1…T8 – w obu matrycach jednocześnie. Prąd zasilający wszystkie kolumny wypływa z wyprowadzeń układów US1 oraz US2 i jest ograniczany przez rezystory o wartości 180 Ω. Zapewnia to dostatecznie wysoką jasność świecenia bez ryzyka uszkodzenia układów 74HC595.
Wyświetlacze są odświeżane z częstotliwością 250 Hz; kolejne wiersze są załączane co 500 μs. Wiersze są wybierane międzyliniowo (1. wiersz – 3. wiersz – 5. wiersz – 7. wiersz – 2. wiersz itd.), a nie kolejnoliniowo, dla zmniejszenia efektu migotania wyświetlacza.
Użycie rejestrów przesuwnych było konieczne ze względu na niewystarczającą liczbę programowalnych wyprowadzeń mikrokontrolera. Dane są wpisywane do obu rejestrów jednocześnie, ponieważ ich linie zegarowe są połączone, natomiast liniami danych mikrokontroler steruje oddzielnie. Dwukrotnie zmniejsza to czas potrzebny na aktualizację stanu świecenia punktów w wierszach.
Użytkownik ma do dyspozycji trzy przyciski monostabilne S1…S3, którymi steruje klepsydrą, o czym dalej. Rezystory podciągające, wbudowane w mikrokontroler, są wspomagane przez rezystory zawarte w drabince rezystorowej RN1, z których każdy ma rezystancję 10 kΩ. Zmniejsza to wrażliwość układu na zakłócenia elektromagnetyczne. Linia zerująca mikrokontrolera również została podciągnięta do dodatniego potencjału zasilającego w tym samym celu. Złącze J1 może służyć do zaprogramowania pamięci Flash mikrokontrolera US3 oraz do ustawienia jego bitów zabezpieczających.
Na płytce znalazło się gniazdo USB typu B, którym można zasilać układ, jak również listwa zaciskowa. Pochodzące z zewnątrz napięcie stałe o wartości 5 V jest filtrowane przez łącznie osiem kondensatorów o zróżnicowanej pojemności, dla lepszego odsprzęgania zasilania dla mikrokontrolera oraz towarzyszących mu dwóch układów cyfrowych. Odświeżanie zawartości wyświetlaczy generuje znaczące tętnienia pobieranego prądu, co przekłada się na tętnienia zasilania, toteż konieczna była tak rozbudowana filtracja.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
