Устройство цифровых часов |
|
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.
|
|
|