ساعت‌های دیجیتال جزء یکی از محبوب‌ترین ساعت‌های موجود در بین افراد به خصوص ورزشکاران است. این ساعت‌ها اساس کار متفاوتی نسبت به ساعت‌های عقربه‌ای داشته و معمولاً می‌توان زمان را دقیق‌تر با آن محاسبه نمود.
سون سگمنت چیست؟
به طور معمول نمایشگر هفت قسمتی برای نشان دادن اعداد در ساعت‌های دیجیتالی، چراغ راهنما، ماشین حساب، ترازوی دیجیتالی و… از یک قطعه به نام seven segment یا هفت قسمتی استفاده می‌کنند که اغلب به رنگ سبز و قرمز هستند.
این قطعه در واقع یک IC است که دارای هفت LED (دیود نورانی) بوده و روشن یا خاموش بودن این LEDها اعداد را به ما نشان می‌دهد.
به این صورت که اگر هرکدام از این هفت قسمت را با حروف a b c d e f g در جهت عقربه‌های ساعت نامگذاری کنیم، آنگاه مثلاً برای نمایش عدد «۱» کافیست که فقط حرفهای b وc روشن شوند:
اگر شما در ورودی مدار یکی از ارقام ۰ تا ۹ را وارد کنید، seven segment عدد شما را به صورت دیجیتالی نمایش می‌دهد. ابتدا معادل دودویی (باینری) عدد خود را بدست آورید.
عدد دودویی خود را از راست به چپ به ترتیب با A و B و C و D نامگذاری می‌کنیم؛ رقم A، کم‌ارزش‌ترین و رقم D باارزش‌ترین رقم است. ما نیاز به یک IC با شماره ۷۴۴۷ داریم. پایه‌های ورودی آن مربوط به قرار دادن معادل دودویی عدد ما است.
خروجی‌های آن نیز مانند شکل به ورودی‌های seven segment متصل می‌گردند. پایه‌های A,B،C,D را به چهار سوئیچ متصل می‌کنیم. قرار گرفتن سوئیچ‌ها در وضعیت بالا و پایین، صفر و یک بودن رقم ما را مشخص می‌کند.
IC ۷۴۴۷، یک دیکدر BCD هفت قسمتی نام دارد؛ این دیکدر یک عدد ده‌دهی به فرم BCD را دریافت نموده و کد هفت قسمتی مربوط به آن را تولید می‌کند.
مدارات زیاد دیگری نیز وجود دارند که کارهای مختلفی را انجام می‌دهند. مثلاً مداری که از عدد دلخواهی شروع به شمارش می‌کند و یکی‌یکی کم می‌کند تا به صفر برسد (تایمر) یا مداری که از صفر شروع به شمارش می‌کند و یکی‌یکی اضافه می‌کند و دارای کلید شروع و توقف (کرنومتر) است .
معرفی ساعت های دیجیتال LED
به طور کلی اساس کار ساعت های دیجیتال LED همان LED و سون سگمنت های هفت قسمتی است. این ساعت‌ها در اندازه و ابعاد مختلف و با امکانات گوناگون تولید می شوند.
در این ساعت‌ها از کریستال بسیار دقیق کوارتز ساعت استفاده می شود که به علت دیجیتال بودن و حذف قسمت های مکانیکی از ساعت های آنالوگ نیز دقت بیشتری دارند.
برای آنکه این نمایشگرها از تعویض باتری بی‌نیاز شوند، از برق شهر تغذیه می‌کنند و همچنین برای مواقع قطع برق یک باتری پشتیبان در آنها تعبیه شده است.
ساعت های دیجیتال بزرگ (در ابعاد متفاوت) مناسب برای سالن‌ها، کارخانه‌ها، اداره‌ها، مؤسسات، سالن‌های انتظار، محیط‌های ورزشی و… می‌باشند. این نمایشگرها دارای دید بیش از ۸۰ متر است که می‌توان در فضای بیرون نیز استفاده شود. این نمایشگرها بسیار دقیق هستند و کارکردی عالی در شب و روز دارند. از امکانات این نمایشگرهای دیجیتال می‌توان به نمایش ساعت زمان (ساعت دقیقه ثانیه)، نمایش دمای محیط، استفاده به عنوان کرنومتر محیط‌های ورزشی، پخش آلارم، نمایش تاریخ، تنظیم با ریموت کنترل و… اشاره نمود. این نمایشگرها در انواع یک طرفه و دو طرفه تولید می شوند، چراکه گاهی اوقات نیاز است علاوه بر روبرو، از پشت نیز نمایشگر دیده شود.
این ساعت های دیجیتال LED در انواع مچی، رومیزی، دیواری، آویز سقفی تولید می شوند که شرکت نورنگار صنعت سیف این ساعت ها را در انواع رومیزی، دیواری، آویز سقفی تولید و به بازار عرضه می‌نماید.
در کل شاید بتوان این طور گفت که در قلب ساعت قطعه‌ای وجود دارد که می‌تواند به طور دقیق ۶۰ هرتز (Hz، نوسانات در ثانیه) سیگنال تولید کند.
دو راه برای تولید این سیگنال وجود دارد:
۱- سیگنال را می‌توان از نوسانات ۶۰ هرتزی در یک خط تغذیه معمولی بدست آورد. بسیاری از ساعت‌ها تغذیه خود را از سوکت دیواری می‌گیرند که علت استفاده از این روش ارزان و آسان بودن آن است. سیگنال ۶۰ هرتز در خط تغذیه به شکل منطقی‌ای برای این کار مناسب است.
۲- سیگنال را می‌توان با استفاده از یک نوسان‌ساز کریستالی ایجاد کرد. بدیهی است که هر باتری ساعت یا ساعت مچی از این روش استفاده می‌کنند. در حالی که با این روش قطعات بیشتری لازم است اما به طور کلی بسیار دقیق‌تر است.
سیگنال ۶۰ هرتز توسط یک شمارنده تقسیم‌بندی شده است. هنگام ساخت ساعت خود، یک بخش معمولی TTL که مورد استفاده است، یک شمارنده ده‌تایی ۷۴۹۰ است. این بخش می‌تواند برای تقسیم‌بندی توسط هر عددی بین ۲ تا ۱۰ پیکربندی شود و برای خروجی یک عدد دوتایی تولید کند. پس شما ۶۰ هرتز پایه خود را ابتدا بر ۱۰ و سپس بر ۶ تقسیم کرده و حال شما یک سیگنال ۱ هرتزی دارید (۱ نوسان در ثانیه). این سیگنال ۱ هرتز محرک بسیار خوبی برای "ثانیه شمار" که بر روی صفحه نمایش مشخص شده، است.
برای دیدن صحیح ثانیه‌ها و سپس خروجی شمارنده نیازمند یک صفحه نمایش هستیم. دو شمارنده که اعداد دوتایی را تولید می‌کنند. شمارنده‌ای با تقسیم‌بندی ۱۰تایی، تولید ۰-۱-۲-۳-۴-۵-۶-۷-۸-۹ متوالی در خروجی می‌کند، در حالی که شمارندای با تقسیم‌بندی ۶ تایی در خروجی خود دنباله ۰-۱-۲-۳-۴-۵ را ارائه می‌دهد. ما می‌خواهیم این اعداد دوتایی را در چیزی به نام صفحه نمایش ۷-قطعه‌ای نشان دهیم. نمایشگر ۷-قطعه دارای ۷ میله بر روی خود است که با روشن شدن میله‌های مختلف شما می‌توانید اعداد گوناگون را نمایش دهید.
برای تبدیل یک عدد دوتایی بین ۰ تا ۹ به سیگنال های مناسب برای راه‌اندازی صفحه نمایش ۷-قطعه‌ای، شما می‌توانید از "مبدل اعداد دوتایی به صفحه نمایش۷-قطعه ای" استفاده کنید. تراشه، عدد دوتایی که وارد می شود را در نظر گرفته و میله مناسب را در LED 7-قطعه‌ای برای نمایش آن عدد روشن می‌کند.
خروجی این مرحله در فرکانس یک دور بر دقیقه نوسان می‌کند. شما می توانید تصور کنید که قسمت دقایق ساعت، دقیقا به همان شکل به نظر می رسد. در نهایت، بخش ساعت‌ها تقریباً مشابه است، با این تفاوت که تقسیم‌بندی‌های ۶تایی توسط تقسیم بندی های ۲تایی جایگزین شده است.
اکنون اگر شما در حال ساخت یک ساعت واقعی هستید فقط دو بخش از جزئیات می ماند:
ساعتی که اینجا طراحی شده، متوجه این مسئله نیست که پس از ۱۲:۵۹:۵۹ باید به ۱:۰۰ بازگردد. این یک مشکل پیچیده کوچک است که چند راه برای حل آن وجود دارد. یکی از روش ها این است که کمی منطق به وجود بیاوریم که بتواند عدد ۱۳ را شناسایی کرده و ساعت را به عدد ۱ تنظیم مجدد کند (نه صفر). یکی دیگر از روش ها استفاده از یک افزایش‌گر است.
ما یک راه برای تنظیم ساعت نیاز داریم. به طور معمول این مسئله با تبدیل فرکانس‌های بالاتر از حد عادی به بخش دقایق، بکار گرفته می شود. به عنوان مثال بیشتر ساعت‌ها دکمه های "سریع" و "آهسته" دارند. وقتی که شما دکمه سریع را فشار دهید، سیگنال ۶۰ هرتز مستقیماً به طرف شمارنده دقیقه می‌رود. هنگامی که دکمه آهسته را فشار دهید، سیگنال ۱ هرتز به طرف شمارنده دقیقه هدایت می‌شود. راه های ممکن دیگری هم وجود دارد که می توان بکار برد اما این روش متداول تر است.