В данной статье речь пойдет о том, как собрать светодиодные цифровые часы в домашних условиях. Техническая начинка часов-будильников базируется на очень доступном комплекте, состоящем из 3-х микросхем, цифрового табло на 4-х 1-разрядных 7-сегментных светодиодах и дополнительных узлов, включающих аналоговый блок питания. Ниже представлена принципиальная схема.

В этой схеме предусмотрен отсчет часов, минут и времени срабатывания будильника, установленного на протяжении суток. Календарь отсутствует. Как только время, записанное в ячейке памяти одной из микросхем, станет равным текущему времени, прозвучит отчетливый прерывающийся звуковой сигнал, которому под силу нарушить даже самый крепкий сон. Такой уровень громкости обеспечивается 2-транзисторным усилителем, выводящим сигнал на динамик, кроме того ее можно регулировать, ровно как и яркость свечения светодиодов. В качестве источника питания выступает либо переменный ток сети 220 вольт, либо резервная 9-вольтовая крона. В режиме работы от резервного источника питания функция будильника становится недоступной, но сами часы продолжают работать стандартно.

Давайте разберем схему более детально. Предназначение микросхемы D1 состоит в формировании минутных, секундных и звуковых импульсов. В микросхеме D2 содержаться счетчики часов, минут и ячейка оперативной памяти, выделенная под будильник и завершающее формирование его сигнала. Именно по числу, записанному в данной ячейке система сверяется с текущими показателями времени, и, в случае их совпадения, направляет импульсы с 7-го вывода микросхемы на динамическую головку В1 через конденсатор С4 и импульсный усилитель с транзисторами VT6 и VT7. Громкость регулируется с помощью резистора R12, меняющего ток, протекающий по громкоговорителю.

Настройка времени/будильника осуществляется нажатиями кнопок S1-S3. Первая увеличивает частоту минутных колебаний на 2 герца, вторая то же самое делает с часовыми. Третья выводит на индикаторы показатели часов и минут будильника. После этого производится установка будильника путем нажатия кнопки S3 и, при ее удерживании, последовательными нажатиями кнопок S1 и S2.

Микросхема D3 представляет собой 7-сегментный дешифратор, выполняющий функцию преобразователя двоичного кода, поступающего на его входы, в управляющие сигналы для 7-сегментного индикатора. Зависимо от типа индикатора (с общим анодом, как в нашем случае, или с общим катодом) изменяется полярность выходных сигналов, подсвечивающих сегменты при изменениях логического уровня на выводе 6 микросхемы D2. Нам нужны уровни логического нуля, поэтому на 6-й вывод подаем единицу, а не ноль, как для обще-катодного индикатора. С учетом того, что ток микросхемы К176ИД2 больше именно на логических нулях, собственно и были подобраны светодиоды с общим анодом, так как их свечение будет более ярким. Светодиодные индикаторы Н1-Н4 соединены с выходами дешифратора напрямую, в связи с чем на них приходит одинаковый код. Но засветится только один из них, по скольку другие их выводы соединены с транзисторными ключами VT1-VT4, базы которых снабжаются импульсами с выходов микросхемы D1. По факту каждому моменту времени соответствует лишь одна единица на том или ином выходе микросхемы (Т1-Т4), но инерционность зрения способствует тому, что мы постоянно видим все 4 цифры с подсвеченными показаниями часов и минут. Кстати, транзистор VT5 выполняет в схеме роль регулятора напряжения, поступающего на светодиоды, и, соответственно, интенсивности, с которой они светятся. Нижнее положение переменного резистора R6 означает полное отсутствие подсветки.

Еще у наших светодиодных цифровых часов имеется БП, на схеме обозначенный цепью из 6-вольтового силового трансформатора (Т1) и выпрямительного диодного моста (VD6-VD9). Диоды VD4 и VD5 – своего рода «перемычки» между источниками питаниями, и когда закрыт второй (не поступает сетевое напряжение), ток от батарейки, поступающий с VD4, не тратится на громкоговоритель. На роль последнего, в принципе, подойдет любой малогабаритный динамик.