Часы-будильник построены на основе наиболее доступного и дешевого, в настоящее время, комплекта микросхем К176ИЕ12, К176ИЕ13 и К176ИД2. Цифровое табло состоит из четырех одноразрядных семисегментных светодиодных индикаторов AЛC324B-1, с общим анодом. Часы-будильник отсчитывают текущее время в часах и минутах. Время будильника устанавливается в течении суток.
При совпадении времени, записанного в ячейке памяти будильника, с текущем временем включается очень громкий звуковой прерывистый сигнал, способный разбудить даже очень крепко спящего человека.
Такая высокая громкость достигнута благодаря использованию на выходе генератора сигнала будильника импульсного мощно усилителя на двух транзисторах и динамической головки. Поскольку громкость будильника получается очень высокой в часах имеется регулятор громкости, позволяющий уменьшить её уровень. Так же есть и регулятор яркости свечения светодиодных индикаторов.
Часы питаются от сети переменного тока 220В и от резервного источника — батареи типа "Крона" на 9В. При отключении сетевого питания выключается индикация и теряется функция будильника, поскольку не поступает питание на динамик. Но ход часов не прекращается — микросхемы переходят на питание от батареи.
Принцип работы часов-будильника. Часы-будильник собраны на микросхемах D1-D3 по упрощенной типовой схеме. Микросхема D1 К176ИЕ12 представляет собой формирователь временных последовательностей и состоит из задающего генератора с кварцевым резонатором на 32768 Гц и набора счетчиков, позволяющих получать секундные, минутные импульсы, а также импульсы для опроса динамической индикации, следующие с частотой 128 Гц и сдвинутые по фазе на четверть периода, и импульсы для формирования звукового сигнала будильника.
Микросхема D2 К176ИЕ13 содержит счетчики часов и минут, а также ячейку ОЗУ для будильника и оконечный формирователь сигнала будильника. Как только число записанное в ОЗУ будильника совпадет с текущем временем на выводе 7 D2 появятся пачки импульсов, которые в типовом исполнении должны поступать на пьезоизлучатель, но в данной схеме они через конденсатор С4 поступают на вход импульсного усилителя на транзисторах VT6 и VT7 на выходе которого включена динамическая головка В1. Регулировка громкости производится резистором R12, который меняет силу тока, протекающего через динамик.
Установка текущего времени и времени будильника производится тремя кнопками S1-S3. При нажатии на S1 показания минут увеличиваются с частотой 2 Гц, при нажатии на S2 тоже самое происходит с показаниями часов. При нажатии на S3 на индикацию выводятся показания времени будильника. Чтобы установить будильник нужно нажать на S3 и удерживая её в таком положении нажатиями на S1 и S2 установить время будильника.
Микросхема D3 - К176ИД2 — семисегментный дешифратор, преобразующий двоичный код, поступающий на его входы в комбинацию уровней для управления семисегментным индикатором. В зависимости от того какие имеются индикаторы — с общим анодом или с общим катодом можно изменять полярность выходных сигналов, зажигающих сегменты изменяя логический уровень на выводе 6 D2.
Например, для нашего случая, когда индикаторы с общим анодом для зажигания их сегментов требуются уровни логического нуля. Для этого на вывод 6 подается единица. Если нужно управлять индикаторами с общим катодом на этот вывод нужно подать ноль. Нужно иметь ввиду тот факт, что данная микросхема К176ИД2 обеспечивает больший ток через сегменты если зажигание производится логическими нулями. Поэтому индикаторы с общим анодом будут светиться ярче. В данной схеме используются именно такие индикаторы.
Печатная плата часов-будильника
На выходе дешифратора включены четыре светодиодных индикатора Н1-Н4, одинаковые катодные выводы сегментов этих индикаторов соединены вместе, и с соответствующем выходом дешифратора. Таким образом на все четыре индикатора поступает один и тот же код. Выбор того какой из индикаторов при этом должен светиться производится при помощи транзисторных ключей VT1-VT4, на базы которых поступают импульсы динамического опроса с выходов Т1-Т4 микросхемы D1.
Эти импульсы имеют частоту 128 Гц, скважность 4 и они сдвинуты относительно друг друга на четверть периода. Таким образом в каждый момент времени единица есть только на одном из выходов Т1-Т4 D1, и горит только один индикатор. Благодаря инерционности зрения мы видим одновременно четыре светящиеся цифры, показывающие часы и минуты.
Регулировка яркости производится при помощи транзисторного регулятора напряжения на VT5, который изменяет напряжение поступающее на индикаторы. В нижнем положении R6 индикаторы вовсе погашены.
Сетевой источник питания сделан на маломощном силовом трансформаторе Т1. Напряжение с выпрямителя на VD6-VD9 поступает на цепи питания динамика и индикаторов непосредственно, и через диод VD5 в цепь питания микросхем. При отключении сетевого напряжения питание на микросхемы поступает от батареи через VD4, при этом VD5 оказывается закрытым и энергия батареи не расходуется на индикаторы и динамик.
Трансформатор Т1 взят готовый, он вырабатывает переменное напряжение 6 В. Транзисторы КТ503 можно заменить на КТ601-КТ604, КТ815. Диоды КД522 — на КД503, КД510, КД521. Диоды КД105 — на КД102, КД103, КД209. Светодиодные индикаторы АЛС324Б можно заменить на АЛС333Б или на АЛС321Б (буква "Б" значит что индикатор имеет общий анод). Динамик — любой малогабаритный.
