Цифров часовник с помощта на кристален осцилатор и джапанки: 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Часовниците се срещат в почти всички видове електроника, те са сърцето на всеки компютър. Те се използват за синхронизиране на всички последователни схеми. те се използват и като броячи за следене на час и дата. В тази инструкция ще научите как компютрите броят и по същество как работи цифров часовник, използвайки джапанки и комбинационна логика. Проектът е разделен на множество модули, всеки от които изпълнява определена функция.

Консумативи

За тази инструкция ще ви трябват известни предварителни познания в:

• Концепции за цифрова логика
• Мултисиммулатор (по избор)
• Разбиране на електрическите вериги

Стъпка 1: Изграждане на модул Time Time Base

Концепцията зад цифров часовник е, че ние по същество отброяваме тактовите цикли. 1 Hz часовник генерира импулс всяка секунда. в следващите стъпки ще видим как можем да преброим тези цикли, за да компенсираме секундите, минутите и часовете на нашия часовник. Един от начините, по които можем да генерираме 1 Hz сигнал, е чрез използване на кристална осцилаторна верига, която генерира 32.768 kHz сигнал (като този, който проектирах по -горе, който се нарича пробивен осцилатор), който след това можем да разделим с помощта на верига от джапанки. Причината 32.768 kHz да се използва е, че е по -висока от нашата максимална честота на слуха, която е 20 kHz и е равна на 2^15. Причината, която е важна, е, че J-K тригерният изход превключва на положителния или отрицателния ръб (зависи от FF) на входния сигнал, следователно изходът е ефективно на честота, която е половината от първоначалния вход. По същия начин, ако свържем 15 джапанки, можем да разделим честотата на входния сигнал, за да получим нашия 1 Hz сигнал. Току -що използвах 1 Hz импулсен генератор, за да ускоря времето за симулация в Multisim. Въпреки това, на макет не се колебайте да изградите схемата, която имам по -горе, или да използвате модул DS1307.

Стъпка 2: Изграждане на брояча на секундите

Този модул е разделен на две части. Първата част е 4-битов брояч нагоре, който брои до 9, което съставлява мястото на 1 на секундите. Втората част е 3-битов брояч нагоре, който брои до 6, което съставлява мястото на 10 на секундите.

Има 2 вида броячи, синхронен брояч (където часовникът е свързан с всички FF) и асинхронен брояч, където часовникът се подава към първия FF и изходът действа като часовник на следващия FF. Използвам асинхронен брояч (наричан още брояч на пулсации). Идеята е, че ако изпратим висок сигнал към входовете „J“и „K“на FF, FF ще превключи състоянието си при всеки цикъл на входния часовник. Това е важно, защото за всеки 2 превключвателя на първия FF се произвежда превключвател в последователния FF и така до последния. Следователно ние произвеждаме двоично число, еквивалентно на броя цикли на входния тактов сигнал.

Както е показано по-горе, вляво е моята верига, която прави 4-битовия брояч нагоре за мястото на 1. Под него съм въвел верига за нулиране, това е основно порта И, която изпраща висок сигнал до щифта за нулиране на джапанките, ако изходът на брояча е 1010 или 10 в десетична запетая. Следователно изходът на този порта IN е 1 импулс на 10 секунди сигнал, който ще използваме като входен часовник за брояча на местата на нашите 10.

Стъпка 3: Съберете всичко заедно

По същата логика можем да продължим да подреждаме броячи, за да съставим минутите и часовете. Можем дори да отидем по -далеч и да броим дни, седмици и дори години. можете да създадете това на макет, в идеалния случай обаче бихте използвали модул RTC (часовник в реално време) само за удобство. Но ако се чувствате вдъхновени, по същество ще ви трябва:

19 J-K джапанки (или 10 двойни J-K IC, като SN74LS73AN)

• 1 Hz входен източник (можете да използвате модул DS1307, той генерира квадратна вълна от 1 Hz)
• 6 двоични до 7-сегментни декодери (като 74LS47D)
• 23 инвертора, 7 3-входни И порти, 10 2-входни И порти, 3 4-входни И порти, 5 ИЛИ порти
• Шест 7-сегментни шестоъгълни дисплея

Надявам се, че сте научили как работи цифров часовник от тази инструкция, не се колебайте да задавате въпроси!