Como projetar um relógio digital?

[Renato.88]

2 horas atrás, Danie1 Net0 disse:

Mas qual frequência será aplicada ao contador de minutos?

É um dividido por 60, vai dar 0,01666666...(dizima periódica). 

No meu caso, e será o seu caso também eu fiz uma porta lógica and com vários diodos e um resistor, no 4040 (ou outro contador qualquer) a saída da porta aciona o reset toda vez que conta até 60 segundos, essa saída aciona o primeiro contador 4026 que conta até 10 minutos. 

O segundo contador 4026 conta ate 6 e aí temos um segundo divisor por 60 que no caso são minutos. 

Os dois últimos contadores estão ligados em conjunto para formar um único contador e contar as horas de zero até 23.

[Danie1 Net0]

19 horas atrás, Mestre88 disse:

É um dividido por 60, vai dar 0,01666666...(dizima periódica). 

No meu caso, e será o seu caso também eu fiz uma porta lógica and com vários diodos e um resistor, no 4040 (ou outro contador qualquer) a saída da porta aciona o reset toda vez que conta até 60 segundos, essa saída aciona o primeiro contador 4026 que conta até 10 minutos. 

O segundo contador 4026 conta ate 6 e aí temos um segundo divisor por 60 que no caso são minutos. 

Os dois últimos contadores estão ligados em conjunto para formar um único contador e contar as horas de zero até 23.

Essa porta estará na saída de 1Hz, certo? Porém eu não entendi bem com ela "contará" até 60, você tem algum circuito para exemplificar, por favor?

[Renato.88]

15 minutos atrás, Danie1 Net0 disse:

Essa porta estará na saída de 1Hz, certo? Porém eu não entendi bem com ela "contará" até 60, você tem algum circuito para exemplificar, por favor?

É que agora não tem como eu mostrar um esquema disso. 

A porta tem 5 entradas, a saída Vai no reset do 4040 e também para o contador dos minutos. 

Não vai na saída de 1Hz, vai nas outras. O resultado da frequência tem que ser 0,01666666Hz. 

 

[aphawk]

@Danie1 Net0 ,

 

Veja este site, ele mostra como fazer a divisão por 3000 ( 50 x 60 porque ele usa a frequência da rede que é de 60 Hertz ) é só adaptar as saídas corretas para o numero 60.

 

https://www.kemisa.es/pt/tutoriais-eletronicos/53-cd4040-circuito-integrado.html

 

E ligar esse circuito que aciona o pino de RESET à entrada do contador de minutos.

 

Paulo

[Renato.88]

Isso aí, tem que escolher números que somando dê como resultado o número 60.

Mas para isso tem que entrar no clock a frequência de 1Hz. 

 

Se tiver dois 4040 e um cristal de 32768Hz a frequência menor disponível no primeiro divisor será de 4Hz. 

Então o segundo contador deve dividir por 240 para ter um minuto na saída. 

Deve escolher as saidas que somam 240 pra fazer a contagem dos minutos. 

[Danie1 Net0]

1 hora atrás, aphawk disse:

@Danie1 Net0 ,

 

Veja este site, ele mostra como fazer a divisão por 3000 ( 50 x 60 porque ele usa a frequência da rede que é de 60 Hertz ) é só adaptar as saídas corretas para o numero 60.

 

https://www.kemisa.es/pt/tutoriais-eletronicos/53-cd4040-circuito-integrado.html

 

E ligar esse circuito que aciona o pino de RESET à entrada do contador de minutos.

 

Paulo

Por exemplo, ligando as saídas Q1, Q2 e Q3 do 4040 (divisões por 2, 4 e 8), com esse esquema dos diodos, o resultado será a frequência de entrada dividida por 14 (2+4+8)? É isso?

[Renato.88]

3 minutos atrás, Danie1 Net0 disse:

Por exemplo, ligando as saídas Q1, Q2 e Q3 do 4040 (divisões por 2, 4 e 8), com esse esquema dos diodos, o resultado será a frequência de entrada dividida por 14 (2+4+8)? É isso?

Isso aí. 

[Danie1 Net0]

O circuito a seguir é o equivalente a esse conceito? Ele está correto?

[Renato.88]

Eu Não precisa do D5, pode ligar direto no outro CI. 

O resto está correto. 

[Danie1 Net0]

Qual será a melhor forma para se fazer o ajuste de horas/minutos? Penso em usar um multiplexador 4:1, existe uma maneira mais simples?

[aphawk]

@Danie1 Net0 ,

 

É uma ótima escolha.

Com dois botões você terá três possíveis frequências saíndo do seu multiplex, basta escolher para o ajuste de minutos uma frequência em torno de 120 vezes maior ( você tem uma que é 128 vezes maior ! ), e para o ajuste das horas será de cerca de 120 * 60 = 7200 vezes maior ( eu usaria a de 8192 ).

 

Se você usou algo tipo Cd4040 ou pareçido é só procurar as saídas...

 

Paulo

[Danie1 Net0]

12 horas atrás, aphawk disse:

@Danie1 Net0 ,

 

É uma ótima escolha.

Com dois botões você terá três possíveis frequências saíndo do seu multiplex, basta escolher para o ajuste de minutos uma frequência em torno de 120 vezes maior ( você tem uma que é 128 vezes maior ! ), e para o ajuste das horas será de cerca de 120 * 60 = 7200 vezes maior ( eu usaria a de 8192 ).

 

Se você usou algo tipo Cd4040 ou pareçido é só procurar as saídas...

 

Paulo

Para não ter que usar mais meia dúzia de CIs (portas lógicas), é possível implementar um mux 4:1 com o CD4019?

[aphawk]

@Danie1 Net0 ,

 

Com o CD4019 vai precisar de mais uns dois CI’s ....

Mas se usar um 74Hc138 ou 74hc139 ou CD4051 pode fazer sem mais nenhum CI !

 

Paulo

[Danie1 Net0]

11 minutos atrás, aphawk disse:

@Danie1 Net0 ,

 

Com o CD4019 vai precisar de mais uns dois CI’s ....

Mas se usar um 74Hc138 ou 74hc139 ou CD4051 pode fazer sem mais nenhum CI !

 

Paulo

Eu havia ficado na dúvida a respeito do 4051 por ser um "multiplexador analógico" e eu não saber de fato no que isso interfere, mas posso usá-lo sem problemas então?

[aphawk]

@Danie1 Net0 ,

 

Pode sim !

 

O Cd4051 é um multiplexador muito interessante, pois ele permite também a passagem do nível da tensão existente na entrada selecionada para a saída. Repare que qualquer tensão entre GND e VDD pode ser usada, e isso permite até mesmo a passagem de sinais de áudio por ele !

 

Mas mesmo alimentado com tensão de 5 Volts ele permite a passagem de sinais analógicos entre +10 / -10 Volts , e por ser bidirecional pode ser usado tanto como multiplexador como também demultiplexador.

 

Se você utilizar niveis lógicos na entrada, vai ter os mesmos niveis lógicos na saída.

 

Existem mais dois CI’s que são bastante usados como chaves analógicas, sendo usados em vários projetos de áudio : CD4016 e CD4066 .

 

Paulo

[Renato.88]

7 horas atrás, aphawk disse:

Existem mais dois CI’s que são bastante usados como chaves analógicas, sendo usados em vários projetos de áudio : CD4016 e CD4066 .

 

Tem também o 4052 e 4053.

Só não entendi pra que usar um circuito integrado desse tipo num relógio digital. 

Penso que é possível fazer com um 4011 ou 4081, onde uma entrada vai no botão e a outra no clock de 2Hz disponível no 4040. 

A saída da porta vai no enable do contador, enquanto que a entrada de clock recebe o sinal de "vai um" do contador anterior. 

[aphawk]

@Mestre88 ,

 

Mas são no total 3 clocks diferentes, controlados por dois botões.

 

Não vejo como controlar isso com portas de apenas duas entradas ....

 

Tem de acertar os minutos e as horas....

 

Por mais engenhosa que seja a solução, ela pode ser feita com apenas 1 Cd4051 ou Cd4052 ou 74Hc138. 

 

Qualquer outra que eu imagino usará bem mais CI’s ....

 

Mas poste a sua ideia !

 

Paulo

[Renato.88]

No caso abaixo usei duas portas AND que ficaram sobrando do CI que é obrigatório para fazer o relógio funcionar corretamente. Usei como base os contadores 4518 por serem bem simples e eficientes a essa aplicação, já que possuem 2 contadores num mesmo chip.

U2B é a unidade, U2A é a dezena dos minutos, já U1B é a unidade das horas e U1A é a dezena.

A porta AND U3A faz os dígitos dos minutos zerarem no número 60, mostrando "00" após o número "59" e a porta U3B zera as horas no número 24, mostrando "00" a partir do número "23". Então logo após "23:59" temos "00:00" nos displays.

As entradas 2Hz e 0,0167Hz devem vir dos divisores de frequência formados pelos contadores 4040 (ou qualquer outro).

Os diodos D1 a D4 formam duas portas OR que mantém a entrada Enable dos contadores em "um" para que seja permitida a contagem com clock de 2Hz para acerto das horas/minutos.

As portas AND U3C e U3D liberam o clock de 2Hz através dos botões.

Os capacitores C1 e C2 servem para evitar os repiques causados pelos botões, enquanto que os resistores R1 e R2 não deixam as entradas das portas flutuantes quando os botões não estiverem pressionados.

---

Abaixo o esquema do relógio que eu postei a foto antes, usa o mesmo princípio só que com o integrado 4026 que já possui o decodificador de 7 segmentos no mesmo chip do contador, para esse caso formei as portas lógicas AND com diodos e resistores, pois não havia espaço pra este tipo de integrado na placa. O circuito com amplificadores operacionais é um controle de luminosidade que se adequa de acordo com a luz ambiente, o sensor responsável por isso é um LDR comum.

 

Anteriormente eu tinha feito o oscilador e divisor de frequência com um cristal de 32768Hz, um CD4060 e um contador CD4020, assim como aparece na foto. Mas acabei alterando o projeto e utilizando um cristal de 4194304Hz, para esse cristal o oscilador passou a ser feito com um CD4521 e o divisor com um CD4024.

 

Outra particularidade é o circuito com transistores aplicado no 4º dígito, esse circuito mantém o display apagado no momento em que aparece o número "zero" e só acende quando temos presentes os dígitos "1" ou "2".

[Danie1 Net0]

@Mestre88 Obrigado pelo circuito, vou guardá-lo para consultas futuras, mas já estou confuso o bastante, então vou tentar com o multiplexador primeiro. 

 

Por fim (eu espero), tentei desenhar o circuito do relógio, que segue anexo em PDF. Vocês podem, por favor, dar uma olhada e me dizer se há alguma possibilidade de funcionar?

Relógio Digital.pdf

[Renato.88]

1 hora atrás, Danie1 Net0 disse:

@Mestre88 Obrigado pelo circuito, vou guardá-lo para consultas futuras, mas já estou confuso o bastante, então vou tentar com o multiplexador primeiro. 

Na verdade até eu mesmo acho o circuito desse relógio confuso.

 

1 hora atrás, Danie1 Net0 disse:

Por fim (eu espero), tentei desenhar o circuito do relógio, que segue anexo em PDF. Vocês podem, por favor, dar uma olhada e me dizer se há alguma possibilidade de funcionar?

 

Na junção de D1 e D2 falta um resistor de 10k para o terra, lembre-se que as entradas dos CMOS não podem ficar livres, isso acontece quando os dois diodos estão com a entrada em "zero".

 

Quanto ao circuito do multiplexador, eu não estava entendendo antes mas agora entendi...

 

Você deve usar os dois canais do 4052, um para as horas e o outro para os minutos. Da forma que fez ao apertar o botão das horas os minutos vão correr depressa formando dois número "8".

Assim selecionando a entrada A o display dos minutos avança deixando as horas congeladas, já que o 4052 aciona os dois canais de modo simultâneo e acionando a entrada B temos o avanço das horas com os minutos congelados.

Para isso as entradas do 4052 precisam estar ligadas as saídas de clock de modo alternado, enquanto que as outras entradas restantes devem ser aterradas.

 

[Danie1 Net0]

9 horas atrás, Mestre88 disse:

Você deve usar os dois canais do 4052, um para as horas e o outro para os minutos. Da forma que fez ao apertar o botão das horas os minutos vão correr depressa formando dois número "8".

Assim selecionando a entrada A o display dos minutos avança deixando as horas congeladas, já que o 4052 aciona os dois canais de modo simultâneo e acionando a entrada B temos o avanço das horas com os minutos congelados.

Para isso as entradas do 4052 precisam estar ligadas as saídas de clock de modo alternado, enquanto que as outras entradas restantes devem ser aterradas.

 

Essa parte eu não entendi bem, devo ligar o clock de ajuste das horas na entrada 0 do canal X, e o ajuste dos minutos na entrada 1 do canal Y, por exemplo? Em qual canal irá o clock de contagem dos minutos e de qual obtenho a saída? 

[Renato.88]

11 minutos atrás, Danie1 Net0 disse:

Essa parte eu não entendi bem, devo ligar o clock de ajuste das horas na entrada 0 do canal X, e o ajuste dos minutos na entrada 1 do canal Y, por exemplo? Em qual canal irá o clock de contagem dos minutos e de qual obtenho a saída? 

Um CI mais adequado a essa função seria o 4053, fica bem mais fácil fazer com ele já que as chaves são individuais. 

No 4052 meio que dá um nó na cabeça, depois eu tento desenhar pra você ver. 

[aphawk]

Eu já havia me esqueçido a complexidade de um simples relógio digital com acerto de horas e minutos.

 

Fiquei imaginando a dificuldade de se implementar um circuito de alarme, baseado na comparação das contagens e o seu respectivo circuito de ajuste de horas e minutos do alarme .... depois a implementação de um Snooze e para terminar a mudança de modo de 12/24 horas.

 

Depois de imaginar isso tudo em termos de esquema me lembrei que em 1978 comprei um módulo integrado que fazia isso tudo, já vinha com os displays e retirava o clock da rede elètrica, acho que foi na finada loja da Filcres .... esse módulo me acompanhou até quando eu me formei, mas acrescentado de oscilador a cristal, backup de bateria, um rádio FM com um amplificador estéreo possante de 0,5W por canal e dois alto-falantes, tudo numa caixa de madeira que meu pai ajudou a preparar.

 

Ver que hoje podemos implementar toda a lógica em um simples programa num Avr ou um Pic, bastando apenas os displays, deve ser impressionante para quem tentou montar um relógio usando CI’s discretos. E o rádio FM estéreo pode ser feito com um simples TEA5767 mais dois LM386, tudo controlado pelo mesmo microcontrolador.

 

Mas o legal é que dá para ver esse relógio funcionar no Proteus, sem precisar montar, ir corrigindo até tudo ficar de acordo e só então fazer a montagem física.

 

Paulo

[Danie1 Net0]

16 minutos atrás, aphawk disse:

Mas o legal é que dá para ver esse relógio funcionar no Proteus, sem precisar montar, ir corrigindo até tudo ficar de acordo e só então fazer a montagem física.

 

Infelizmente o Proteus só está disponível para Windows, além de ser pago. Para utilizar no Linux, SO que utilizo, encontrei somente o EasyEDA (de forma online ainda), que não permite teste tão sofisticados quanto o Proteus. 

[Renato.88]

4 minutos atrás, aphawk disse:

Eu já havia me esqueçido a complexidade de um simples relógio digital com acerto de horas e minutos.

Verdade. Desde que eu comecei a mexer com eletrônica eu tinha vontade de montar esses relógios com CIs CMOS, mas sempre achei que com 4029/4518 e 4511 ia ficar muito grande, a montagem não era o problema, já que em outros tempos eu montei três cronômetros decrescentes para um amigo meu, o circuito usava 40192 e 7447 como base, tocava uma sirene quando chegava no zero e tinha um apito estilo "bomba relógio" a cada segundo no final do tempo.

Mas voltando ao relógio, consegui montar esse aí em 2015. Ficou mais prático montar porque eu descobri os integrados 4026 que reduziram metade do circuito.

 

12 minutos atrás, aphawk disse:

Fiquei imaginando a dificuldade de se implementar um circuito de alarme, baseado na comparação das contagens e o seu respectivo circuito de ajuste de horas e minutos do alarme .... depois a implementação de um Snooze e para terminar a mudança de modo de 12/24 horas.

 

Imagino que tem que ter outros 4 contadores ligados as entradas paralelas dos 4029, o difícil é fazer um circuito para comparação entre os dados dos dois contadores e fazer aparecer "1" quando tudo estiver igual.

O Snooze se faz com um temporizador qualquer ajustado para 5 ou 10 minutos, já a mudança de 12/24h é só fazer um arranjo de transistores/diodos na saída dos últimos contadores, aplicar ao reset e colocar uma chave na base dos transistores. Acho mais fácil do que usar chaves analógicas ou mesmo portas lógicas.

 

18 minutos atrás, aphawk disse:

Depois de imaginar isso tudo em termos de esquema me lembrei que em 1978 comprei um módulo integrado que fazia isso tudo, já vinha com os displays e retirava o clock da rede elètrica, acho que foi na finada loja da Filcres .... esse módulo me acompanhou até quando eu me formei, mas acrescentado de oscilador a cristal, backup de bateria, um rádio FM com um amplificador estéreo possante de 0,5W por canal e dois alto-falantes, tudo numa caixa de madeira que meu pai ajudou a preparar.

.Eu já vi a propaganda desses módulos em revistas antigas que meu pai tinha, acho que são esses:

Depois desses módulos apareceram os integrados LM8560(national) e TMS3450(texas), eram muito usados nos radio-relógios xing-ling que apareceram na segunda metade da década de 80 e foram fabricados até o início de 2000. Tinham todas essas funções aí, mas com um display especial feito de modo independente. já fiz alguns timers com eles usando as sucatas desses relógios.

 

8 minutos atrás, Danie1 Net0 disse:

Infelizmente o Proteus só está disponível para Windows, além de ser pago. Para utilizar no Linux, SO que utilizo, encontrei somente o EasyEDA (de forma online ainda), que não permite teste tão sofisticados quanto o Proteus. 

Eu também uso Linux, acabei instalando uma máquina virtual emulando o Windows XP para usar esses programas. Embora tenho outro PC mais velho (o que uso agora) com WIndows XP para usar esses programas, preciso dele porque ainda gravo os PICs usando a porta serial.

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1 hora atrás, Danie1 Net0 disse:

Em qual canal irá o clock de contagem dos minutos e de qual obtenho a saída? 

Aqui, apesar de meio confuso consegui desenhar:

As entradas de clock vem do 4040. Veja que tem que interromper a ligação entre o contador de horas e minutos pra colocar o 4052, assim pelo botão vai escolher se é 2Hz ou o sinal de "vai um" do contador anterior.

A inscrição "PIN15_U4" é onde você vai ligar, aqui no caso o pino 15 do CI nomeado como U4 no seu esquema.

adicionado 11 minutos depois

Estou aqui olhando pra esse circuito e percebendo que de qualquer forma que se ligue as entradas ele dá uns bugs, já que o 4052, muda as entradas tudo ao mesmo tempo. Ao ajustar os minutos ele adianta uma hora e vice versa, seria mais interessante usar outro CI desses mesmo como o 4053 ou o 4066.