Digitalni sat pomoću kristalnog oscilatora i japanki: 3 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-13 06:57

Satovi se nalaze u gotovo svim vrstama elektronike, oni su srce svakog računara. Koriste se za sinhronizaciju svih sekvencijalnih kola. koriste se i kao brojači za praćenje vremena i datuma. U ovom uputstvu ćete naučiti kako računari računaju i u suštini kako digitalni sat radi pomoću japanki i kombinovane logike. Projekt je podijeljen na više modula koji svaki obavljaju određenu funkciju.

Supplies

Za ovu instrukciju trebat će vam predznanje u:

• Koncepti digitalne logike
• Multisim simulator (opcionalno)
• Razumevanje električnih kola

Korak 1: Izgradnja modula vremenske baze

Koncept koji stoji iza digitalnog sata je da u suštini odbrojavamo cikluse takta. sat od 1 Hz generiše 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 tada možemo podijeliti pomoću lanaca japanki. Razlog zašto se koristi 32.768 kHz je taj što je veći od naše maksimalne frekvencije sluha koja iznosi 20 kHz i jednaka je 2^15. Razlog koji je važan je taj što se J-K izlaz na japanci prebacuje na pozitivnu ili negativnu ivicu (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 matičnoj ploči slobodno napravite krug koji sam gore naveo ili koristite modul DS1307.

Korak 2: Izrada brojača sekundi

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

Postoje 2 vrste brojača, sinhroni brojač (gdje je sat spojen na sve FF) i asinhroni brojač gdje se sat dovodi do prvog FF -a, a izlaz djeluje kao sat sljedećeg FF -a. Koristim asinhroni brojač (koji se naziva i brojač talasa). 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 resetiranje, to je u osnovi vrata koja šalju visoki signal na pin za resetiranje japanki ako je izlaz brojača 1010 ili 10 u decimalnom obliku. Otuda je izlaz te kapije AND 1 impuls po 10 sekundi signal koji ćemo koristiti kao ulazni sat za brojač mjesta naših 10..

Korak 3: Sastavite sve zajedno

Po istoj logici, možemo nastaviti slagati brojače kako bismo sačinili zapisnike i sate. Možemo čak i ići dalje i brojati dane, sedmice, pa čak i godine. ovo možete stvoriti na matičnoj ploči, ali idealno bi bilo koristiti modul RTC (sat u stvarnom vremenu) samo radi praktičnosti. Ali ako se osjećate nadahnuto, bit će vam suštinski 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 pretvarača, 7 3-ulaznih I kapija, 10 2-ulaznih I kapija, 3 4-ulazna I kapija, 5 ILI kapija
• Šest 7-segmentnih šesterokutnih zaslona

Nadam se da ste naučili kako digitalni sat funkcionira iz ove upute, slobodno postavljajte bilo kakva pitanja!