Главная arrow Компьютерная революция arrow Устройство цифровых часов
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Устройство цифровых часов Печать
Ученые, работавшие на заре компьютерной эры с машинами-гигантами,. едва ли могли вообразить, что наступит время, когда люди будут небрежно надевать на руку компьютер стоимостью в каких-нибудь 10 долл. Однако такое невероятное время настало, и это произошло благодаря микропроцессору, превратившему капризный механизм ручных часов в прибор, который не только отличается поразительной точностью как часы, но и выполняет множество других, новых функций.

В традиционных механических часах отсчет времени производится с помощью маятников, пружин и шестеренок. В электронных часах эти механические внутренности заменены микропроцессором, кварцевым кристаллом и батарейкой. Благодаря этим новым компонентам компьютеризованные часы не нужно заводить, а их точность настолько высока, что отклонения, как правило, не превышают 3 мин в год (для сравнения заметим, что механические часы могут отставать на 3 мин в неделю).

В часах, управляемых компьютером, микропроцессор отсчитывает секунды, посылая сигналы на циферблат, который может быть либо традиционным, аналоговым, либо цифровым. На аналоговом циферблате сигналы, поступающие с микропроцессора, перемещают обычные механические стрелки, показывающие время как непрерывную функцию. На цифровом индикаторе время выражается в виде чисел -12:01:03, 12:01:04, 12:01:05 и т. д., сменяющихся по мере того, как сигналы от микропроцессора достигают электродов, которые заряжают индикаторы на жидких кристаллах. Только для выполнения этой работы микропроцессор должен обрабатывать около 30000 элементов информации в секунду. Поразительно, но на это идет лишь небольшая часть мощности компьютера у него хватает еще «сил», чтобы заставить часы служить календарем, секундомером и будильником. Часы некоторых моделей можно мгновенно переключать, превращая их в калькулятор или дисплей, на котором разворачивается видеоигра. Микропроцессор способен также выполнять функции электронной записной книжки, предоставляя свою «память» для заметок или записи телефонных номеров, времени деловых встреч, дней рождения и любой другой важной информации, которую владелец часов всегда должен иметь под рукой.
 
 У цифровых часов подобного типа цифры и буквы выводятся на экран индикатора, состоящего из жидких кристаллов (ИЖК); они имеют многослойную структуру сэндвича: прозрачное стекло сверху, отражающее стекло снизу, а между ними слой химического вещества, называемого жидким кристаллом. В нормальном состоянии молекулы жидкого кристалла «выстроены» по вертикали, благодаря чему свет почти беспрепятственно проникает к нижнему зеркальному слою и отражается от него. Символы на экране возникают, когда молекулы получают электрический заряд; он поступает с прозрачных электродов, расположенных в виде сеток и разделенных на несколько сегментов. В заряженном сегменте ориентация молекулы жидкого кристалла нарушается, препятствуя отражению света от нижнего слоя. Поэтому такой сегмент выглядит довольно темным. Буквы и цифры порождаются различными комбинациями заряженных и незаряженных сегментов.

Жидкие кристаллы появились благодаря созданию проводящего материала на резиновой основе, называемого эластомером. Тонкие полоски этого материала (эластомерные соединители) передают электрические импульсы от батарейки часов на электроды, выгравированные в слоях стекла индикатора. Под действием этих сигналов молекулы жидких кристаллов выстраиваются таким образом, что формируют буквы и цифры на циферблате часов.

Функцию отсчета времени выполняет микропроцессор, который следит за колебаниями кварцевого кристалла; его размер приблизительно 5x1 мм. Кристалл, колеблющийся под действием напряжения от батарейки с частотой, в точности равной 2 в степени 15, или 32 768 колеб./с, и создает скорость хода часов. Микропроцессор, «считая» колебания кристалла, посылает команды на цифровой дисплей, изменяя его показания на 1 с каждый раз, когда счетчик микропроцессора доходит до величины 32 768.