Die Binäruhr

Im Rahmen der beruflichen Tätigkeit ist, als Bausatz für FH-Veranstaltungen und Schnuppertage für Schüler konzipiert, eine Uhr entstanden. Diese Uhr zeigt die Zeit aber nicht in analoger Form, mit Zeigern, auch nicht in digitaler Form, mit Siebensegment- oder LCD-Anzeige an, sondern mit Leuchtdioden im Dualen Zahlensystem.
Man kennt solche Uhren schon in vielfachen Ausführungen (als Binäruhren). Es gibt sie mittlerweile bereits auch als Armbanduhr. Das bedeutet, die Zeit wird nicht als Ziffer, sondern als Leuchtcode einer Reihe von Leuchtdioden angezeigt. Der Leuchtcode wird nach dem dualen (binären) Zahlensystem auf der Basis 2 ermittelt. Dieses Zahlensystem ist der Standard in der Digitaltechnik, da hier mit dem Zustand "0" und "1" (AUS und EIN, oder LOW und HIGH, oder Spannung, keine Spannung, oder eben Leuchtdiode LEUCHTET, oder LEUCHTET NICHT) gearbeitet wird. Die Tabelle zeigt die Funktionsweise des binären Zählens. So kann zum Beispiel mit 4 Bit (z.Bsp. 4 Leuchtdioden) eine Dezimalzahl von 0 (alle AUS) bis 16 (alle EIN) also 2^4 (2hoch4) dargestellt werden.

Bit3 (2^3)	Bit2 (2^2)	Bit2 (2^1)	Bit0 (1^0)	Dezimal
AUS	AUS	AUS	AUS	0
AUS	AUS	AUS	EIN	1
AUS	AUS	EIN	AUS	2
AUS	AUS	EIN	EIN	3
AUS	EIN	AUS	AUS	4
AUS	EIN	AUS	EIN	5
usw...

Die Frontseite der Uhr

Eine Uhr mit der Darstellung der Zeitinformation mit Reihen von Leuchtdioden habe ich hier gebastelt. Die LED-Reihen zur Anzeige sollten im Kreis angeordnet werden, um die Uhr im ersten Blick nicht als Binäruhr zu erkennen. Sie sollte aussehen wie eine herkömmliche Uhr, wo anstelle der Zeiger einfach Leuchtdioden im Kreis laufen. Eine tolle Umsetzung der Frontplattenbeschriftung- und grafik hatte hier ein Kollege aus dem Grafikdesign.
Von der elektronischen Seite her, habe ich einen MEGA8 Microcontroller von Atmel eingesetzt, der die insgesamt 18 Leuchtdioden über ein 6x3 Multiplexing angesteuert. Dabei werden 5 Leds für die Anzeige der Stunden, 6 Leds für die Anzeige der Minuten und 6 Leds für die Anzeige der Minuten verwendet. Die verbleibende Led dient zu Anzeige eines "Betriebsmodus" (Läuft die Uhr oder ist sie im Einstellmodus).

Ein weiterer Ausgang dient zur Ansteuerung eines kleinen Lautsprechers (für. akustische Ausgaben wie Wecker etc.). Zwei Ports des µC dienen als Eingänge für einen Konfigurationstaster und einen Kontakt für einen Schüttelschalter. Der Schüttelschalter kann dann beispielsweise als Quittierung des Alarms eingesetzt werden.

Schaltplan der Uhr

Die Stromversorgung kommt praktischerweise von einer USB-Quelle, die mittlerweile jeder irgendwo zur Verfügung haben sollte.

Das Layout und der Aufbau der Schaltung wurde im Design ausschließlich mit bedrahteten Bauteilen erstellt, um einen einfachen und unkomplizierten Zusammenbau zu realisieren. Die Software selbst wurde mit AVR Studio und dem WINAVR Compiler erstellt. Der Uhrentakt wird durch Teilen der internen Oszillatorfrequenz (gesetzt auf 1MHz) des Microcontroller erreicht. Das ist zwar nicht die genaueste Variante, funktioniert aber auch und spart einen weiteren Taktgenerator. Die Platine selbst wird nach dem fertigen Bestücken in einen gebogenen Kunststoffwinkel gesteckt, der mit dem cool designten Weckerlogo auf der Frontseite beklebt ist.

Das Einstellen der Uhr- und Weckzeit kann einfach durch einen auf der Rückseite der Platine angebrachten Taster realisiert werden...

fertig bestückte Platine