Digitaluhr mit binärer Anzeige

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Abb. 1 - Die Digitaluhr in Betrieb

Die Idee zu diesem Projekt kam schon während meiner Ausbildung als Kommunikationselektroniker auf. Wir behandelten gerade CMOS- bzw. TTL-Zählbausteine. Sie sind auch die Grundlage dieser Uhr.

In Abbildung 1 kann man die Funktionsweise erkennen. Die einzelnen Ziffern werden durch vier übereinander angeordnete LED's dargestellt, wobei die unterste für Bit 0 und die oberste für Bit3 steht. Auf dem Bild ist es gerade 14:11 Uhr und 6 Sekunden.

 

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Abb. 2 - Digitaluhr von oben betrachtet

Für das Gehäuse habe ich Plexiglas(Acrylglas) benutzt. Diese gibts in verschiedenen Grössen bei Conrad Electronics.

In Abbildung 2 hat man eine Übersicht über die fertige Uhr. Auf der linken Seite ist die Anzeigeeinheit(steckbar) mit den LED's angebracht. Auf der rechten Seite kann man die Schalter zum Stellen der Uhr und die Buchse für das Steckernetzteil (6V/500mA) erkennen.

 

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Abb. 3 - Ein Blick auf die Hauptplatine

In Abbildung 3 sieht man nun den Aufbau der Hauptplatine. Oben rechts der 5V-Festspannungsregler mit dem 1MHz- Quarzoszillator.

Dieser geht dann links über in den Teilerpart. Hier wird durch eine Sechsfachteilung aus 1MHz ->1Hz (der Sekundentakt). Dafür werden 3 CMOS 4518 (BCD-Zähler) in Reihe geschaltet.

Die vier Bausteine in der Mitte dienen der Steuerung der Uhr: ganz links und die beiden waagerechten CMOS 4518 / der 2.von links CMOS 4073(UND-Gatter).

Der letzte Baustein ist ein RS-FlipFlop (CMOS 4043) und dient zur Entprellung der Tasten.

Rechts und links des FlipFlops kann man die LED-Treiberstufen erkennen.

Ganz unten bleibt noch der Steckverbinder für die Anzeigeeinheit.

 

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Abb. 4 - Hauptplatine Lötseite

Abbildung 4 zeigt die Lötseite der Hauptplatine. Sie wurde ebenfalls mit dem UV-Belichter hergestellt.

 

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Abb. 5 - Hauptplatine verbunden mit Anzeigeeinheit

In Abbildung 5 sieht man nochmal die komplette Uhr ohne Gehäuse.

 

Dateien zum Projekt:
Schaltplan und Layout (.zip 379 kB)

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Letzte Änderung 20.03.2006 :: SWOD

Kommentare:

Swod am 20.08.2011 - 22:22
Hallo Nocron,

eine Stückliste existiert nicht. Die paar Bauteile kannst Du Dir auch aus den Layouts zusammentragen (Ich würd auch nicht anderes machen :--). Die Transistoren müssen lediglich 20mA CE-Strom vertragen. Meine waren aus alten russischen Beständen und von der kompakten Bauform einfach unschlagbar (Die Uhr läuft übrigens bis heute durch).

Gruß Swod

NOCRON am 17.08.2011 - 01:26
Hi,
bin leider zu blöd das selber zu finden, aber wo gibts hier ne Stückliste? Ich muss ja wissen was ich beim Mükra holen muss :-)
Vielen Dank!
PS:
Vor allem welche Transistoren müssen verwendet werden?

swod am 04.10.2009 - 19:29
Hallo Markus,

der Schaltplan wurde mit sPLAN 5.0 von Abacom (http://www.abacom-online.de) erstellt.

Gruß
Swod

Markus am 28.09.2009 - 21:44
Hi,
ich versuche gerade den Schaltplan nachzuzeichnen mit Multisim. Finde hier aber kein passendes Bauteil für den 1MHz Oszillator. Vielleicht hast du da ein Tip für mich. Mit welchem Programm hast du es denn gezeichnet, vielleicht kann ich mir dies irgendwie beschaffen.

Vielen Dank
Gruß Markus

Dude am 12.03.2009 - 14:31
Erstmal Danke für deine Antwort.
Die Antwort kam gerade noch rechtzeitig vor der Abgabe morgen :-D.
Die erste frage konte ich in der Zwischenzeit mir selbst erklären.

Uhr funktioniert einwandfrei und zieht die neugierigen Blicke meiner Kumpels auf sich.

Top Projekt!

Grüße
Dude

Swod am 11.03.2009 - 21:45
Hallo Dude,

zu Punkt 1. Die Taster sind zwischen Enable des zu stellenden Wertes und Reset der jeweiligen Zehnerstelle gesetzt. Mit Tastendruck wird also nicht nur gestellt, sondern auch resettet.

zu Punkt 2. Am IC1 wird der Takt vom Oszillator eingespeist. Dieser wird nur dann zum Zählen benutzt, wenn der Enable auf Plus liegt. Bei dem Rest des Teilers wird durch Zählerüberlauf gezählt wie auch bei der Anzeigensteuerung (IC4 - IC6).

mfg
Swod

Dude am 07.03.2009 - 16:17
Hi,
hoffe ich krieg noch ne Antwort.
Hab die Shcaltung für ein Abschlussprojekt meiner Schule nachgebaut. Zum abeun kommt noch die Erklärung, da bin ich auf 2 dinge gestoßen, die mir nicht ganz verständlich sind:

-warum werden die Zehnersekunden beim Minuten stellen und die Zehnerminuten beim Stunden stellen resetet?

-warum hat du bei IC1 auf der rechten Seite den takt auf Clock und Plus auf Enable und bei den Restlichen im Teilerpart den takt auf enable und Masse auf Clock?

Danke

Swod am 03.10.2008 - 21:04
Hallo sut,

bei der hier dargestellten Uhr gibt es keinen programmierten Chip. Es gibt nur Zählerbausteine und Logikgatter. Diese kann man natürlich auch mit Transistoren nachbauen. Das Ganze dürfte dann etwas viel Platz wegnehmen.

Gruß
Swod

sut am 01.10.2008 - 18:36
ist es eig möglich so eine binäre uhr zu bauen ohne i was zu programieren mit vielen transistoren oder so ???

Heizer am 22.02.2007 - 17:05
Hallo!

Ich habe die Uhr auch mit genau den gleichen Bauteilen nachgebaut, bin aber auf das Problem gestoßen, dass die Sekunden zwar bei 60 zurrückgesetzt, aber die Minuten nicht gesetzt wurden. Das gleiche Phänomen ist auch bei den Minuten aufgetreten. Ich konnte das Problem beheben, indem ich für die Widerstände R50 und R51 jeweils einen kleineren Wert (10k) gewählt habe. Jetzt läuft sie einwandfrei!!!

*vielen Dank für den Schaltplan und das Layout*

Gruß BS:-)

swod am 21.02.2007 - 22:03
Hallo Sutschi,
in dem beschriebenen Aufbau kann man weder DCF77 noch eine Weckfunktion einbauen. Hierzu muss das ganze mit einem Mikrocontroller aufgebaut werden. Sowas ist bei mir schon in Arbeit aber derzeit auf Eis gelegt (Sohnemann geht halt vor :-))

Gruß Swod

Sutschi am 20.02.2007 - 07:57
Hallo,

kann man in die Uhr auch DCF 77 und einen Wecker einbauen.
Wenn ja
Bitte stellt mir eine Ausführlich bauanleitung zu verfügung.

Dande Mit freunlichen Grüßen
Sutschi

Swod am 15.12.2006 - 12:14
Hallo Steffen,

die Transistoren sind von der Bauform TO92(Reichelt-Bestellnummer BF 240). Ich habe ein russisches Modell verwendet, was nicht mehr zu bekommen ist. Es reicht aber das billigste Modell am Markt zu nehmen. Sie sollen ja nur den Strom der LEDs vertragen (ie >= 20mA).

Steffen am 12.12.2006 - 16:39
Hallo Swod,
was hast du in deiner Schaltung für Transistoren verwendet?

Gruß Steffen

Swod am 21.11.2006 - 12:03
Hallo Peter3,
der aktuelle Schaltplan ist der richtige. Ich habe ihn am 20.03.06 (siehe letzte Änderung der Seite) eingestellt. Ich hatte ursprünglich den Schaltplan wie das Layout aufgebaut. Dabei habe ich leider von links nach rechts im Schaltplan und von rechts nach links im Layout gearbeitet. So kam es zu den verkehrten Verbindungen im Plan.
Gruß
Swod

Peter3 am 21.11.2006 - 08:32
Sehr interessantes Projekt; möchte die Binäre Uhr nachbauen. Da ich keine Möglichkeit habe eine Platine zu Ätzen werde ich wohl ein eigenes Layout entwerfen müssen. In dem Kommentar vom 19.03.2006 ist die Rede von einem Fehler im Schaltplan. Ist der Schaltplan, der jetzt online zu Verfügung steht korrigiert und fehlerfrei?
Gruß
Peter3

Swod am 08.04.2006 - 21:18
Hallo Arne,

Die Taster und der Schalter sind soweit richtig im Plan eingezeichnet. Es gibt nur einen eingezeichneten Schalter(2-polig UM), der entweder den Takt zum IC4 oder 5V an die Taster(2-polig UM) und den ENABLE-Eingang von IC8 durchschaltet. Die Taster legen dann in der Ruhephase 5V an den RESET-Pin und beim Stellen 5V an den SET-Pin. Dieser Aufbau dient dem Entprellen der Taster und somit ist ein sauberes Stellen der Uhr möglich.

Gruss Swod

Arne am 07.04.2006 - 13:56
Hi,

ich bins mal wieder. Ich habe jetzt nach deinem Layout ein eignes erstellt, aber ich kann aus deinem Layout nicht erkennen wie die Schalter angeschlossen werden müssen. (Sind die im Schaltplan richtig eingezeichnet?) Außerdem wollte ich fragen, ob Taster anstatt von Schaltern zum Einstellen der Uhrzeit nicht eigentlich besser geeignet wären.

MfG
Arne

Swod am 19.03.2006 - 20:48
Hallo Arne,

ich habe genau diese IC's genommen. Den Schaltplan habe ich in der Form erst nach dem Bau erstellt. Da ist mir wohl ein Fehler unterlaufen. Ich werd das mal korrigieren und den geänderten online stellen.
Für Dich heisst das: Nutze das Layout als Master, da damit die Uhr gebaut wurde und seitdem läuft.

Gruss

Swod

Arne am 18.03.2006 - 12:14
Hi,

da ich nicht die Möglichkeit habe zu ätzen (bzw. ich genug zeit hab die Leiterbahnen zu löten) wollte ich mir ein Layout dafür erstellen (2,54mm Raster) und habe festgestellt, dass IC1,2 und 3 nicht wie auf dem Schaltplan verschaltet sind. Hast du ähnliche ICs genommen, die nur anders belegt sind?

MfG
Arne

Swod am 13.10.2005 - 21:27
Hallo Jan,

Du hast natürlich recht mit der Anzahl der LED’s. Wenn mans genau nimmt, benötigt man
bei der Zehnerstelle der Stunden nur 2, bei den Minuten und Sekunden nur 3 LED’s.

Aber nun stell Dir die Anzeige mit den Lücken vor. Ich fand diese Vorstellung nicht sehr
Vorteilhaft. Und die paar Cent für die 4 LED’s hat ich auch noch.

So hat man halt immer Ersatz-LED’s dabei.

Mit freundlichen Grüssen
Swod

Jan am 13.10.2005 - 14:53
Hallo!

Eigentlich brauchst du doch für die 10er Stellen immer nur 3 leds oder?

MfG Jan

Cabal am 01.01.2004 - 19:02
@Gerd: Die Wertigkeit der LEDs ist von unten nach oben gezählt 1, 2, 4, 8. Links die 10er rechts die 1er Stelle. Somit hast du für die Stunde eine 1 und eine 4 == 14. Für die Minuten eine 1 und eine 1 == 11. Und für die Sekunden einen 0 und eine 6(2+4) == 6. Also 14:11.06Uhr. Ich hoffe das war verwirrend genug ;)

Gruss
Cabal

Gerd am 28.12.2004 - 07:34
Interessantes Projekt .Ein Ähnliches hat nen Kollege gemacht in Form der Mengenlehre. Auch ein Interessantes Projekt. Habs Nachgebaut und es funzt. Hat ein paar IC`s mehr drinn ,aber egal.
Was die Uhrzeit betrifft ,so ist deine angabenicht ganz 100% korrekt . wenn du behauptest das die unterste LED 0 und die oberste 3 ist dann ist es auf der Anzeige 14:00:05 und nicht 14:11:06 Sekunden !.

Gruß
Gerd


Michael am 26.08.2004 - 21:00
TIPP:

du könntest die bauteile um einiges reduzieren wenn du auf den 1MHz Osc und ein paar Zähler verzichtest und direkt per Schmitt Trigger den 50Hz Takt(ist fast genauso stabil) nach dem Trafo verwendest!

ansonsten 1A Projekt!!


lg Michael

EDV& TeleKommunikationstechniker im 2.Lehrjahr

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