Visão geral

Aqui temos uma visão geral dos componentes de um relógio digital.

No centro do relógio existe uma peça que gera um sinal preciso de 60 Hertz (Hz, oscilações por segundo). Existem duas maneiras de se gerar este sinal:

1. o sinal pode ser extraído das oscilações de 60 Hz de uma linha de transmissão de energia doméstica. Muitos relógios funcionam com esta fonte de energia porque é barato e fácil. O sinal de 60 Hz na linha de transmissão de força doméstica é razoavelmente preciso para esta finalidade;

    

2. o sinal pode ser gerado usando um oscilador de cristal. Obviamente, qualquer relógio que funciona com baterias irá usar esta técnica (que envolve o uso de mais peças, mas geralmente ela é muito mais precisa).

O sinal de 60 Hz é dividido por um contador. Quando você for construir o seu próprio relógio, uma peça TTL comumente usada é um contador de dezenas 7490. Esta peça pode ser configurada para dividir qualquer número entre 2 e 10 e gera um número binário como resultado. Então você pega a sua base de tempo de 60 Hz, divide por 10, divide isto por 6 e terá um sinal de 1 Hz (1 oscilação por segundo). Este sinal é perfeito para acionar o "ponteiro de segundos" do display. Até agora, o relógio se parece com isto em um diagrama de bloco:

Para realmente ver os segundos, a saída dos contadores precisa acionar um display. Os dois contadores produzem números binários. O contador divisor por 10 está produzindo uma seqüência de 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9 nas saídas, enquanto o contador divisor por 6 está produzindo uma seqüência de 0-1-2-3-4-5 nas saídas. Queremos mostrar estes números binários em algo chamado de display de 7 segmentos. Um display de sete segmentos tem 7 barras e ligando barras diferentes você pode mostrar números diferentes:

Para converter um número binário entre 0 e 9 em um sinal apropriado para acionar um display de sete segmentos, você usa um (corretamente chamado) "conversor de números binários para display de 7 segmentos". Este chip recebe o número binário que chega e liga as barras apropriadas nos LEDs do display de 7 segmentos para mostrar este número. Se nós estivermos mostrando os segundos, então a parte dos segundos do nosso relógio terá esta aparência:

A saída deste estágio oscila em um ciclo por minuto. Você pode imaginar que a parte dos minutos do relógio tem exatamente a mesma aparência. Por fim, a parte das horas parece quase igual, exceto que o contador divisor por 6 é substituído por um contador divisor por 2.

Existem dois detalhes que você tem que entender se estiver construindo um relógio:

• o relógio projetado aqui não entende que às 12:59:59 ele tem que voltar para 1:00. Este é um pequeno problema que causa confusão, mas existem duas maneiras de resolver isto. Uma técnica envolve criar um pouco de lógica que possa detectar o número 13 e recolocar a parte das horas para 1 (não zero). Uma outra técnica envolve usar um somador. Para o nosso objetivo, é mais fácil lidar com o horário militar (24 horas), porque o horário militar inclui a hora zero;

   

• precisamos de uma maneira para ajustar o relógio. Geralmente este problema é solucionado enviando freqüências mais altas do que as normais para a parte dos minutos. A maioria dos relógios tem os botões de ajuste "rápido" e "lento". Quando você pressiona o botão "rápido", o sinal de 60 Hz é conduzido diretamente para o contador de minutos. Quando você pressiona o botão "lento", um sinal de 1 Hz é conduzido para a parte de minutos. Existem outras técnicas possíveis, mas esta é a mais comum.

Agora veremos o que é necessário para construir um relógio de verdade.