Кристалды осциллятор мен флип -флоптарды қолданатын цифрлық сағат: 3 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Сағат электрониканың барлық түрлерінде кездеседі, олар кез келген компьютердің жүрек соғысы. Олар барлық тізбекті тізбектерді синхрондау үшін қолданылады. олар уақыт пен күнді бақылау үшін есептегіш ретінде де қолданылады. Бұл нұсқаулықта сіз компьютерлердің қалай есептелетінін және флип -флоптар мен комбинациялық логиканың көмегімен цифрлық сағаттың қалай жұмыс істейтінін білесіз. Жоба әрқайсысы белгілі бір функцияны орындайтын бірнеше модульге бөлінеді.

Жабдықтар

Бұл нұсқаулық үшін сізге алдын -ала білім қажет:

• Сандық логика ұғымдары
• Multisim симуляторы (міндетті емес)
• Электр тізбектері туралы түсінік

1 -қадам: Уақыт базасы модулін құру

Цифрлық сағаттың тұжырымдамасы - біз сағат циклдерін санап жатырмыз. 1 Гц сағаты әр секундта импульс шығарады. келесі қадамдарда біз сағаттың секундтарын, минуттарын және сағаттарын құрайтын циклдарды қалай санауға болатынын көреміз. 1 Гц сигналын шығарудың бір жолы - 32.768 кГц сигналды шығаратын кристалды осциллятор тізбегін қолдану (жоғарыда пирсинг осцилляторы деп аталатын сияқты), біз оны Flip Flops тізбегі арқылы бөле аламыз. 32.768 кГц қолданылу себебі - бұл біздің есту жиілігімізден 20 кГц жоғары және 2^15 -ке тең. Маңызды себеп-J-K флип-флоп шығысы кіріс сигналының оң немесе теріс шетінде ауысады (FF-ге байланысты), сондықтан шығыс бастапқы кірістің жартысына тең жиілікте тиімді болады. Егер біз 15 флип -флопты тізбектесек, біз 1 Гц сигналды алу үшін кіріс сигналының жиілігін бөле аламыз. Мен Multisim -де модельдеу уақытын тездету үшін 1 Гц импульстік генераторды қолдандым. Дегенмен, тақтада жоғарыда көрсетілген схеманы құруға немесе DS1307 модулін қолдануға болады.

2 -қадам: секундтық есептегішті құру

Бұл модуль екіге бөлінеді. Бірінші бөлім-4-биттік есептегіш, ол 9-ға дейін есептеледі, бұл секундтардың 1-ші орнын құрайды. Екінші бөлім 3-биттік есептегіш болып табылады, ол 6-ға дейін есептеледі, бұл секундтардың 10-ның орнын құрайды.

Есептегіштердің 2 түрі бар, синхронды санауыш (мұнда сағат барлық ҚҚ -ға қосылған) және асинхронды санауыш, онда сағат бірінші ҚҚ -ға беріледі және шығыс келесі ҚҚ -ның сағаты ретінде әрекет етеді. Мен асинхронды есептегішті қолданамын (оны толқынды есептегіш деп те атайды). Идея, егер біз FF -тің 'J' және 'K' кірістеріне жоғары сигнал жіберетін болсақ, онда FF кіріс сағатының әр циклінде өз күйін ауыстырады. Бұл өте маңызды, себебі бірінші ҚҚ әр 2 ауысуы үшін бірінен соң бірі ауысатын ҚФ -да қосқыш шығарылады. Сондықтан біз кіріс сигналының циклдарының санына эквивалентті екілік сан шығарамыз.

Жоғарыда көрсетілгендей, сол жақта 1-ші орынға 4-биттік есептегіш жасайтын менің схемам. Оның астында мен Reset схемасын енгіздім, бұл санауыштың шығысы ондықта 1010 немесе 10 болса, флип -флоптардың қалпына келтіру түйреуішіне жоғары сигнал жіберетін AND -қақпа. ЖӘНЕ қақпасының шығысы 10 секундқа 1 импульстің сигналы болып табылады, біз оны 10 орындық санауыштың кіріс сағаты ретінде қолданамыз.

3 -қадам: Барлығын біріктіру

Дәл осы логика бойынша біз минуттар мен сағаттарды құру үшін есептегіштерді жинауды жалғастыра аламыз. Біз одан әрі қарай жүріп, күндерді, апталарды, тіпті жылдарды санауға болады. Сіз оны тақтада жасай аласыз, бірақ ыңғайлы болу үшін RTC (нақты уақыт сағаты) модулін қолдануға болады. Бірақ егер сіз шабыт сезінсеңіз, сізге қажет:

19 J-K флип-флоптары (немесе SN74LS73AN сияқты 10 қос J-K IC)

• 1 Гц кіріс көзі (сіз DS1307 модулін қолдана аласыз, ол 1 Гц шаршы толқын жасайды)
• 6 екілік 7-сегментті декодерлер (мысалы, 74LS47D)
• 23 инверторлар, 7 3 кірісті ЖӘНЕ қақпалар, 10 2 кірісті ЖӘНЕ қақпалар, 3 4 кірісті және қақпалар, 5 НЕМЕСЕ қақпалар
• 7 сегментті алтыбұрышты алты дисплей

Сіз бұл нұсқаулықтан цифрлық сағаттың қалай жұмыс істейтінін білдіңіз деп үміттенемін, кез келген сұрақ қоюға болады!