Digitalni sat pomoću kristalnog oscilatora i japanki: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Satovi se nalaze u gotovo svim vrstama elektronike, oni su srce svakog računala. Koriste se za sinkronizaciju svih uzastopnih sklopova. koriste se i kao brojači za praćenje vremena i datuma. U ovom ćete uputstvu naučiti kako računala računaju i bitno kako digitalni sat radi pomoću japanki i kombinacijske logike. Projekt je podijeljen na više modula koji svaki obavljaju određenu funkciju.

Pribor

Za ovu instrukciju trebat će vam predznanje u:

• Koncepti digitalne logike
• Multisim simulator (izborno)
• Razumijevanje električnih krugova

Korak 1: Izgradnja modula vremenske baze

Koncept koji stoji iza digitalnog sata je da u biti brojimo cikluse takta. sat od 1 Hz generira impuls svake sekunde. u sljedećim koracima vidjet ćemo kako možemo prebrojati te cikluse kako bismo nadoknadili sekunde, minute i sate našeg sata. Jedan od načina na koji možemo generirati signal od 1 Hz je pomoću kruga kristalnog oscilatora koji generira signal od 32.768 kHz (poput onog koji sam gore dizajnirao i koji se naziva pierce oscilator), koji zatim možemo podijeliti pomoću lanaca japanki. Razlog zašto se koristi 32,768 kHz je taj što je viši od naše maksimalne frekvencije sluha koja iznosi 20 kHz i jednaka je 2^15. Razlog koji je važan je taj što se izlaz J-K japanke prebacuje na pozitivnom ili negativnom rubu (ovisi o FF) ulaznog signala, pa je izlaz efektivno na frekvenciji koja je polovica izvornog ulaza. Na isti način, ako lancem povežemo 15 japanki, možemo podijeliti frekvenciju ulaznog signala kako bismo dobili signal od 1 Hz. Upravo sam koristio generator impulsa od 1 Hz kako bih ubrzao vrijeme simulacije u Multisimu. Međutim, na ploči slobodno napravite krug koji sam gore naveo ili upotrijebite modul DS1307.

Korak 2: Izrada brojača sekundi

Ovaj je modul podijeljen na dva dijela. Prvi dio je 4-bitni brojač prema gore koji broji do 9 što čini mjesto 1 sekundama. Drugi dio je 3-bitni brojač prema gore koji broji do 6, što čini mjesto 10 sekundi u sekundama.

Postoje 2 vrste brojača, sinkroni brojač (gdje je sat spojen na sve FF) i asinkroni brojač gdje se sat dovodi na prvi FF, a izlaz djeluje kao sat sljedećeg FF -a. Koristim asinkroni brojač (koji se naziva i brojač valovitosti). Ideja je da ako pošaljemo visoki signal na ulaze 'J' i 'K' FF -a, FF će promijeniti stanje u svakom ciklusu ulaznog takta. To je važno jer se za svaka 2 prekidača prvog FF -a proizvodi prekidač u uzastopnom FF -u i tako sve do zadnjeg. Stoga proizvodimo binarni broj ekvivalentan broju ciklusa ulaznog signala takta.

Kao što je gore prikazano, lijevo je moje kolo koje čini 4-bitni brojač za mjesto 1. Ispod njega sam implementirao sklop za poništavanje, to je u osnovi vrata koja šalju visoki signal na pin za resetiranje japanki ako je izlaz brojača 1010 ili 10 u decimalnom obliku. Stoga je izlaz tog vrata I signal 1 impulsa po 10 sekundi koji ćemo koristiti kao ulazni sat za brojač mjesta naših 10 -ih.

Korak 3: Sve spojite

Po istoj logici možemo nastaviti slagati brojače kako bismo sačinili zapisnike i sate. Možemo čak ići dalje i brojati dane, tjedne, pa čak i godine. ovo možete stvoriti na ploči, idealno bi bilo koristiti modul RTC (sat u stvarnom vremenu) samo radi praktičnosti. Ali ako se osjećate nadahnuto, bit će vam potrebno:

19 J-K japanki (ili 10 dvostrukih J-K IC-ova, poput SN74LS73AN)

• ulazni izvor od 1 Hz (možete koristiti modul DS1307 koji generira kvadratni val od 1 Hz)
• 6 binarnih do 7-segmentnih dekodera (poput 74LS47D)
• 23 Pretvarači, 7 3-ulazna I vrata, 10 2-ulazna vrata I, 3 4-ulazna vrata I, 5 ILI vrata
• Šest 7-segmentnih šesterokutnih zaslona

Nadam se da ste od ovog instruktora naučili kako digitalni sat radi. Slobodno postavite pitanja!