Skaitmeninis laikrodis naudojant krištolo osciliatorių ir šlepetes: 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Laikrodžiai randami beveik visų tipų elektronikoje, jie yra bet kurio kompiuterio širdies plakimas. Jie naudojami sinchronizuoti visas nuoseklias grandines. jie taip pat naudojami kaip skaitikliai, skirti sekti laiką ir datą. Šioje instrukcijoje sužinosite, kaip skaičiuojami kompiuteriai ir iš esmės, kaip veikia skaitmeninis laikrodis, naudojant šlepetes ir kombinuotą logiką. Projektas suskirstytas į kelis modulius, kurių kiekvienas atlieka tam tikrą funkciją.

Prekės

Norėdami tai padaryti, jums reikės tam tikrų išankstinių žinių:

• Skaitmeninės logikos sąvokos
• Daugialypis simuliatorius (neprivaloma)
• Elektros grandinių supratimas

1 žingsnis: sukurkite laiko bazės modulį

Skaitmeninio laikrodžio koncepcija yra ta, kad mes iš esmės skaičiuojame laikrodžio ciklus. 1 Hz laikrodis kas sekundę generuoja impulsą. tolesniuose žingsniuose pamatysime, kaip galime suskaičiuoti tuos ciklus, kad sudarytų mūsų laikrodžio sekundes, minutes ir valandas. Vienas iš būdų, kaip mes galime generuoti 1 Hz signalą, yra naudojant kristalų osciliatoriaus grandinę, kuri generuoja 32,768 kHz signalą (kaip ir tas, kurį aš suprojektavau aukščiau ir vadinamas pramušamu osciliatoriumi), kurį mes galime padalyti naudodami šlepetių grandinę. Naudojama 32,768 kHz priežastis, nes ji yra didesnė už mūsų maksimalų klausos dažnį, kuris yra 20 kHz, ir yra lygus 2^15. Svarbi priežastis yra ta, kad JK flip flop išvestis perjungia teigiamą arba neigiamą įvesties signalo kraštą (priklauso nuo FF), todėl išvestis iš tikrųjų yra dažniu, kuris yra pusė pradinio įvesties. Tuo pačiu principu, jei sujungsime 15 „Flip Flops“grandinių, mes galime padalyti įvesties signalo dažnį, kad gautume 1 Hz signalą. Aš ką tik naudojau 1 Hz impulsų generatorių, kad pagreitintų modeliavimo laiką „Multisim“. Tačiau duonos lentoje drąsiai sukurkite aukščiau esančią grandinę arba naudokite DS1307 modulį.

2 žingsnis: sukurkite sekundžių skaitiklį

Šis modulis yra padalintas į dvi dalis. Pirmoji dalis yra 4 bitų skaitiklis, skaičiuojantis iki 9, o tai sudaro 1 sekundžių vietą. Antroji dalis yra 3 bitų skaitiklis, skaičiuojantis iki 6, o tai sudaro 10 sekundžių vietą.

Yra dviejų tipų skaitikliai, sinchroninis skaitiklis (kur laikrodis prijungtas prie visų FF) ir asinchroninis skaitiklis, kuriame laikrodis tiekiamas į pirmąjį FF, o išėjimas veikia kaip kito FF laikrodis. Aš naudoju asinchroninį skaitiklį (dar vadinamą pulsavimo skaitikliu). Idėja yra ta, kad jei mes siunčiame aukštą signalą į FF „J“ir „K“įvestis, FF perjungs savo būseną kiekviename įvesties laikrodžio cikle. Tai svarbu, nes kiekvienam 2 pirmojo FF perjungimui iš eilės gaunamas perjungimas ir taip iki paskutinio. Todėl mes gaminame dvejetainį skaičių, lygų įvesties laikrodžio signalo ciklų skaičiui.

Kaip parodyta aukščiau, kairėje yra mano grandinė, kuri sukuria 4 bitų skaitiklį 1 vietai. Žemiau aš įdiegiau „Reset“grandinę, iš esmės tai yra „AND“vartai, siunčiantys aukštą signalą į „Flip Flops“atstatymo kaištį, jei skaitiklio išvestis yra 1010 arba 10. Taigi tų AND vartų išėjimas yra 1 impulsas per 10 sekundžių, kurį mes naudosime kaip įvesties laikrodį 10 vietų skaitikliui.

3 žingsnis: sudėkite viską kartu

Pagal tą pačią logiką galime toliau kaupti skaitiklius, kad sudarytume minutes ir valandas. Mes netgi galime eiti toliau ir skaičiuoti dienas, savaites ir net metus. galite tai sukurti ant duonos lentos, idealiu atveju, bet patogumui būtų naudojamas RTC (realaus laiko laikrodis) modulis. Bet jei jaučiatės įkvėptas, jums iš esmės reikės:

19 „J-K Flip Flops“(arba 10 dvigubų „J-K“IC, tokių kaip SN74LS73AN)

• 1 Hz įvesties šaltinis (galite naudoti DS1307 modulį, jis sukuria 1 Hz kvadratinę bangą)
• 6 dvejetainiai iki 7 segmentų dekoderiai (pvz., 74LS47D)
• 23 keitikliai, 7 3 įėjimų IR vartai, 10 2 įėjimų IR vartai, 3 4 įėjimų IR vartai, 5 OR vartai
• Šeši šešių segmentų šešiakampiai ekranai

Tikiuosi, kad iš šios instrukcijos sužinojote, kaip veikia skaitmeninis laikrodis, nedvejodami užduokite visus klausimus!