Digitaalkell kristallostsillaatorit ja plätusid kasutades: 3 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Kellad leiduvad peaaegu igat tüüpi elektroonikas, need on iga arvuti südamelöögid. Neid kasutatakse kõigi järjestikuste ahelate sünkroonimiseks. neid kasutatakse ka loenduritena kellaaja ja kuupäeva jälgimiseks. Selles juhendis saate teada, kuidas arvutid loevad ja kuidas digitaalkell töötab, kasutades plätusid ja kombineeritud loogikat. Projekt on jagatud mitmeks mooduliks, millest igaüks täidab teatud funktsiooni.

Tarvikud

Selle juhendamise jaoks on teil vaja eelteadmisi järgmistes valdkondades:

• Digitaalse loogika kontseptsioonid
• Multisim simulaator (valikuline)
• Elektriahelate mõistmine

1. samm: ajabaasimooduli loomine

Digitaalkella kontseptsioon seisneb selles, et me loeme sisuliselt kellatsükleid. 1 Hz kell genereerib impulsi iga sekund. järgmistes sammudes näeme, kuidas saame neid tsükleid kokku lugeda, et moodustada oma kella sekundid, minutid ja tunnid. Üks võimalus 1 Hz signaali genereerimiseks on kasutada kristallostsillaatori vooluahelat, mis genereerib 32,768 kHz signaali (nagu eespool kavandatud, mida nimetatakse torkeostsillaatoriks), mille saame seejärel jagada, kasutades Flip Flopsi ahelat. Põhjus 32,768 kHz on see, et see on kõrgem kui meie maksimaalne kuulmissagedus, mis on 20 kHz, ja see on võrdne 2^15 -ga. Oluline põhjus on see, et JK flip flop väljund lülitub sisendsignaali positiivse või negatiivse serva juurde (sõltub FF-st), seega on väljund tegelikult sagedusel, mis on pool algsest sisendist. Samal viisil, kui aheldame 15 flip -floppi, saame 1 Hz signaali saamiseks sisendsignaali sageduse jagada. Kasutasin multisimis simulatsiooniaja kiirendamiseks just 1 Hz impulssgeneraatorit. Kuid leivaplaadil võite vabalt luua ülaltoodud vooluahela või kasutada DS1307 moodulit.

2. samm: sekundite loenduri loomine

See moodul on jagatud kaheks osaks. Esimene osa on 4-bitine loendur, mis loeb kuni 9, mis moodustab 1 sekundi koha. Teine osa on 3-bitine loendur, mis loeb kuni 6, mis moodustab 10-ndate sekundite koha.

Loendureid on kahte tüüpi, sünkroonne loendur (kus kell on ühendatud kõigi FF -idega) ja asünkroonne loendur, kus kell suunatakse esimesele FF -ile ja väljund toimib järgmise FF -i kellana. Ma kasutan asünkroonset loendurit (nimetatakse ka pulsatsiooniloenduriks). Idee on selles, et kui saadame kõrge signaali FF sisenditele „J” ja „K”, muudab FF oma olekut igal sisendkella tsüklil. See on oluline, sest esimese kahe FF iga kahe lülituse korral toodetakse järjestikuses FF -s lülitit ja nii kuni viimase. Seetõttu toodame sisendkella signaali tsüklite arvuga samaväärse binaararvu.

Nagu ülalpool näidatud, on vasakul minu vooluring, mis teeb 1-koha 4-bitise loenduri. Selle all olen rakendanud lähtestusahela, see on põhimõtteliselt AND -värav, mis saadab kõrge signaali Flip Flopsi lähtestusnõelale, kui loenduri väljund on 1010 või 10 kümnendkohaga. Seega on selle JA värava väljund 1 impulss 10 sekundi jooksul, mida me kasutame oma 10 koha loenduri sisendkellana.

3. samm: pange see kõik kokku

Sama loogika järgi saame jätkata loendurite virnastamist protokolli ja tundide koostamiseks. Võime isegi minna kaugemale ja lugeda päevi, nädalaid ja isegi aastaid. saate selle luua leivaplaadil, ideaaljuhul kasutaksime lihtsalt mugavuse huvides RTC (reaalajas kella) moodulit. Kuid kui tunnete end inspireerituna, vajate sisuliselt järgmist:

19 JK-flip-floppi (või 10 Dual J-K IC-d, näiteks SN74LS73AN)

• 1 Hz sisendallikas (saate kasutada DS1307 moodulit, see genereerib 1 Hz ruutlaine)
• 6 binaarset kuni 7-segmendilist dekoodrit (näiteks 74LS47D)
• 23 inverterit, 7 3-sisendilist JA väravat, 10 2-sisend-JA-väravat, 3 4-sisend-JA-väravat, 5 või väravat
• Kuus 7-segmendilist kuuskantnäidikut

Loodan, et õppisite sellest juhendist, kuidas digitaalkell töötab, küsige julgelt küsimusi!