Wieść gminna niesie, że jedynymi krzemowymi strukturami, w które ingerowali polscy inżynierowie były układy zegarowe. Ciężko to jakkolwiek potwierdzić, wiadome jest, że fabryki w czasach PRLu produkowały krzem z gotowych projektów, ale o naszych rodzimych konstrukcjach nie wiadomo zbyt wiele. W tamtych czasach technologie tego typu były dość dobrze chronione, ale kto wie, w każdej plotce jest ziarno prawdy.
Układy MC1204, fotografia ta pochodzi z mojego profilu Instagram, do którego odwiedzenia zachęcam.
Rodzina układów zegarowych produkowanych przez Warszawskie CEMI nie jest wcale taka mała. Znajdziemy w niej mniejsze i większe chipy o różnorakiej funkcjonalności, współpracujące z konkretnymi typami wyświetlaczy. W tym materiale jednak chciałbym się skupić na konkretnym egzemplarzu, a w zasadzie dwóch – MC1204, które zdobyłem jakiś czas temu.
Układy te, wyprodukowane w 30 tygodniu 1991 roku są czterofunkcyjnymi zegarami współpracującymi z wyświetlaczami LED. Umożliwiają one odczyt godzin i minut, sekund oraz dnia i miesiąca. Układ może pracować w systemie 12 godzinnym lub 24 godzinnym a poza tym, jak wskazują dostępne w sieci informacje, charakteryzuje się niskim zużyciem energii.
Zasadniczo MC1204 opisać możemy jako kompletny system zegarowy, który do działania potrzebuje niewielu dodatkowych komponentów. Z fragmentu dokumentacji projektowej, dowiadujemy się, że chip wymaga zewnętrznego obwodu taktującego opartego na rezonatorze kwarcowym oraz kilku przycisków, które pozwalają ustawić godzinę i datę oraz wyzwolić obsługiwane funkcje. Do sterowania wyświetlaczem przydadzą się też dodatkowe tranzystory sterujące zarówno poszczególnymi segmentami, jak i wyprowadzeniami wspólnymi dla konkretnych cyfr. Jak łatwo też zauważyć sygnały dla wskaźnika LED są multipleksowane.
Mając do dyspozycji dwa egzemplarze MC1204 oraz fragment dokumentacji postanowiłem sprawdzić, czy te funkcjonują poprawnie i odtworzyć częściowo widoczny wyżej schemat.
Pierwsze uruchomienie
Na pierwszy ogień poszła oczywiście płytka stykowa. Przygotowany na niej obwód pozwolił potwierdzić, że oba chipy działają poprawnie, a wyświetlany czas nawet po kilku dniach zgadza się ze wzorcem, co było moją główną obawą. Podejrzewałem, że po jakimś czasie wskazania MC1204 mogą się rozjeżdżać. Do współpracy z chipem wybrałem miniaturowy, czterocyfrowy wyświetlacz od HP o oznaczeniu 5082-7414. Za sterowanie poszczególnymi segmentami odpowiedzialne były tranzystory BC557, natomiast anody kontrolowane były przez BC337. Dodatkowo na płytce znalazły się przyciski do ustawiania godziny i daty oraz wywoływania funkcji wyświetlania sekund. Poza tym zauważyć możecie czerwoną diodę LED podłączoną do wyprowadzenia układu opisanego jako wyjście sygnału o częstotliwości 2Hz. To może posłużyć jako pin kontrolny lub do sterowania wskaźnikami między cyframi wyświetlacza.
Wiedząc już, że układy z nieistniejących zakładów CEMI działają, wpadłem na pomysł, aby dać im drugie życie i przygotować projekt miniaturowego zegara. Przy okazji wykorzystać też do tego wyświetlacz od HP. Założeniem projektu było przygotować jak najmniejszą płytkę PCB, niewiele większą niż sam chip, dlatego też wszelkie elementy towarzyszące powinny być jak najmniejsze. Sam wyświetlacz miał być umieszczony na osobnym laminacie, który byłby połączony prostopadle z głównym modułem. W kwestii funkcjonalności założyłem, że zegar będzie informować tylko o aktualnej godzinie z ewentualną możliwością wywołania sekund poprzez przycisk. Celowo zrezygnowałem tutaj z daty, jak i dodatkowych mrugających segmentów między cyframi, bo osobiście nie lubię tego rozwiązania. Całość miała być zasilana poprzez złącze USB.
Projekt zegara
Bazując na przygotowanym prototypie i fragmencie dokumentacji, przygotowałem obwód, który posłużył później do zaprojektowania płytek PCB. Całość zasilana jest poprzez złącze microUSB, a za filtrację napięcia odpowiedzialne są kondensatory C4 i C5. Do głównego układu scalonego podłączone są trzy przyciski, dwa z nich pozwalają ustawić aktualną wartość godzin i minut, natomiast trzeci wywołuje wskazanie sekund. Obwód zegarowy składa się z rezonatora kwarcowego o częstotliwości 32,768kHz oraz kilku elementów pasywnych. Oryginalnie kondensator C2 powinien być regulowanym trymerem, ja jednak zdecydowałem się na zwyczajny typ tego komponentu. Ma on wartość 6pF, natomiast rezystor R19 charakteryzuje opór 10MΩ. Na schemacie zdecydowałem się umieścić zakresy wartości tych elementów zgodnie z oryginalną dokumentacją. Za sterowanie wyświetlaczem odpowiedzialne są tranzystory BC859 kontrolujące poszczególne segmenty oraz BC817 zwierające anody konkretnych cyfr do masy. Na zmianę typu tranzystorów względem prototypu zdecydowałem się, ponieważ takie właśnie w wersji SMD miałem w moich zapasach. Sam wyświetlacz umieszczony był na osobnej płytce połączonej z tym obwodem złączem goldpin H1.
Na podstawie schematu zaprojektowałem dwie płytki PCB, na jednej z nich umieszczony jest MC1204 wraz ze wszystkimi towarzyszącymi elementami, druga służy tylko do zamontowania wyświetlacza. Jak widać, największym elementem jest sam chip, zgodnie z założeniem, że konstrukcja ta ma być dość niewielka, pozostałe elementy pasywne są w rozmiarze 0603, tranzystory w obudowach SOT323 umieszczone zostały na drugiej stronie laminatu.
Po podłączeniu zasilania zegar będzie wskazywać ustawioną przyciskami MS i HS godzinę. Ma ona formę czterech cyfr wraz z aktywnym cały czas segmentem przy pierwszej z nich.
Dodatkowo po wciśnięciu przycisku TR aktywowane jest wskazanie sekund, efekt możecie zobaczyć na filmie powyżej.
W ten oto sposób dwa retro komponenty – MC1204 i wyświetlacz HP zyskały nowe życie w postaci miniaturowego zegara, który u mnie ma swoje miejsce poniżej głównego monitora, na którym pracuje. Pełne schematy wraz z plikami Gerber płytek PCB znajdziecie na moim profilu GitHub.
Na mojej stronie nie znajdziesz zwyczajnych, jak i automatycznie generowanych przez Google Ads reklam, innymi słowy nie mam żadnych profitów z prowadzenia tego serwisu. Ale jeśli chcesz wesprzeć moją pracę, to możesz postawić mi kawę. Dzięki😊
