Rellotge digital amb oscil·lador i xancles de vidre: 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Els rellotges es troben en gairebé tots els tipus d’electrònica, són el batec del cor de qualsevol ordinador. S'utilitzen per sincronitzar tots els circuits seqüencials. també s'utilitzen com a comptadors per fer un seguiment de l'hora i la data. En aquest instructiu aprendreu com compten els ordinadors i, bàsicament, com funciona un rellotge digital mitjançant xancles i lògica combinacional. El projecte es divideix en diversos mòduls que cadascun realitza una funció específica.

Subministraments

Per a aquesta instrucció, necessitareu coneixements previs sobre:

• Conceptes de lògica digital
• Simulador multisim (opcional)
• Comprensió de circuits elèctrics

Pas 1: Construir el mòdul de base de temps

El concepte darrere d’un rellotge digital és que bàsicament comptem els cicles de rellotge. un rellotge d’1 Hz genera un impuls cada segon. en els passos següents veurem com podem comptar aquests cicles per compondre els segons, minuts i hores del nostre rellotge. Una manera de generar un senyal d’1 Hz és mitjançant un circuit d’oscil·lador de cristall que genera un senyal de 32.768 kHz (com el que he dissenyat més amunt, que s’anomena un oscil·lador perforat), que podem dividir després mitjançant una cadena de xancles. El motiu pel qual s’utilitza 32.768 kHz és perquè és superior a la nostra freqüència auditiva màxima, que és de 20 kHz i és igual a 2 ^ 15. La raó que és important és perquè una sortida de xanclet J-K es commuta a la vora positiva o negativa (depèn de la FF) del senyal d'entrada, per tant la sortida es troba efectivament a una freqüència que és la meitat de l'entrada original. D'aquesta manera, si encadenem 15 xancles, podem dividir la freqüència del senyal d'entrada per obtenir el senyal d'1 Hz. Acabo d’utilitzar un generador d’impulsos d’1 Hz per accelerar el temps de simulació a Multisim. No obstant això, en una taula de treball, no dubteu a construir el circuit que tinc a sobre ni a utilitzar un mòdul DS1307.

Pas 2: construir el comptador de segons

Aquest mòdul es divideix en dues parts. La primera part és un comptador ascendent de 4 bits que compta fins a 9, que constitueix la posició de l'1 dels segons. La segona part és un comptador ascendent de 3 bits que compta fins a 6, que constitueix el lloc dels 10 segons.

Hi ha 2 tipus de comptadors, un comptador síncron (on el rellotge està connectat a tots els FF) i un comptador asíncron on el rellotge s’alimenta al primer FF i la sortida actua com el rellotge del següent FF. Faig servir un comptador asíncron (també anomenat comptador ondulat). La idea és que si enviem un senyal elevat a les entrades 'J' i 'K' del FF, el FF commutarà el seu estat a cada cicle del rellotge d'entrada. Això és important perquè per a cada 2 commutacions del primer FF es produeix un commutador al FF consecutiu i així fins a l'últim. Per tant, produïm un nombre binari equivalent al nombre de cicles del senyal de rellotge d'entrada.

Com es mostra més amunt, a l'esquerra hi ha el meu circuit que fa que el comptador de 4 bits augmenti el lloc de l'1. A sota hi he implementat un circuit de reinici, bàsicament és una porta AND que envia un senyal elevat al pin de restabliment de les xancletes si la sortida del comptador és un 1010 o un 10 en decimal. Per tant, la sortida d’aquesta porta AND és un senyal d’1 pols per 10 segons que utilitzarem com a rellotge d’entrada per al comptador de 10 punts.

Pas 3: ajuntar-ho tot

Per aquesta mateixa lògica, podem continuar apilant comptadors per compensar els minuts i les hores. Fins i tot podem anar més enllà i comptar dies, setmanes i fins i tot anys. Podeu crear-ho en una taula de treball, idealment, però, per a comoditat, s'utilitza un mòdul RTC (rellotge en temps real). Però si us sentiu inspirat, necessitareu essencialment:

19 xancles J-K (o 10 circuits integrats J-K dobles com el SN74LS73AN)

• una font d'entrada d'1 Hz (podeu utilitzar un mòdul DS1307 que genera una ona quadrada d'1 Hz)
• 6 descodificadors de binari a 7 segments (com el 74LS47D)
• 23 inversors, 7 portes AND de 3 entrades, 10 portes AND de 2 entrades, 3 portes AND de 4 entrades, 5 portes OR
• Sis pantalles hexagonals de 7 segments

Espero que hagueu après com funciona aquest rellotge digital, no dubteu a fer qualsevol pregunta.