Jam Digital Menggunakan Crystal Oscillator & Flip Flops: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Jam terdapat di hampir semua jenis elektronik, ini adalah denyut jantung komputer mana pun. Mereka digunakan untuk menyegerakkan semua litar berurutan. mereka juga digunakan sebagai kaunter untuk mengesan masa dan tarikh. Dalam arahan ini, anda akan belajar bagaimana komputer mengira dan pada dasarnya bagaimana jam digital berfungsi menggunakan sandal dan logik gabungan. Projek ini dipecah menjadi beberapa modul yang masing-masing menjalankan fungsi tertentu.

Bekalan

Untuk instruksional ini, anda memerlukan pengetahuan terlebih dahulu dalam:

• Konsep logik digital
• Simulator multisim (pilihan)
• Pemahaman mengenai litar elektrik

Langkah 1: Membina Modul Pangkalan Masa

Konsep di sebalik Jam Digital adalah pada dasarnya kita mengira kitaran jam. jam 1 Hz menghasilkan denyutan setiap saat. pada langkah seterusnya kita akan melihat bagaimana kita dapat mengira kitaran tersebut untuk membentuk detik, minit dan jam jam kita. Salah satu cara kita dapat menghasilkan isyarat 1 Hz adalah dengan menggunakan litar pengayun kristal yang menghasilkan isyarat 32.768 kHz (seperti yang saya reka di atas yang disebut pengayun pierce), yang kemudian dapat kita bahagikan dengan menggunakan rangkaian Flip Flops. Sebab 32.768 kHz digunakan adalah kerana ia lebih tinggi daripada frekuensi pendengaran maksimum kita iaitu 20 kHz dan sama dengan 2 ^ 15. Sebab yang penting adalah kerana output flip flop J-K Beralih pada tepi Positif atau Negatif (bergantung pada FF) isyarat input, oleh itu outputnya berkesan pada frekuensi yang separuh daripada input asal. Dengan cara yang sama jika kita mengikat 15 Flip Flops kita dapat membahagikan frekuensi isyarat input untuk mendapatkan isyarat 1 Hz kita. Saya baru sahaja menggunakan generator nadi 1 Hz untuk mempercepat masa Simulasi di Multisim. Namun di papan roti jangan ragu untuk membina litar yang saya ada di atas atau menggunakan modul DS1307.

Langkah 2: Membina Kaunter Kedua

Modul ini terbahagi kepada dua bahagian. Bahagian pertama adalah pembilang 4-bit yang berukuran hingga 9 yang membentuk tempat 1 saat. Bahagian kedua adalah pembilang 3-bit yang berukuran hingga 6 yang membentuk tempat 10 saat.

Terdapat 2 jenis pembilang, pembilang segerak (di mana jam disambungkan ke semua FF) dan pembilang tak segerak di mana jam diumpankan ke FF pertama dan output bertindak sebagai jam FF seterusnya. Saya menggunakan pembilang tak segerak (juga disebut pembilang riak). Ideanya ialah jika kita menghantar isyarat tinggi ke input 'J' dan 'K' dari FF, FF akan menukar keadaannya pada setiap pusingan jam input. Ini penting kerana untuk setiap 2 togol FF pertama toggle dihasilkan dalam FF berturut-turut dan seterusnya sehingga yang terakhir. Oleh itu, kami menghasilkan nombor Binari yang setara dengan bilangan kitaran isyarat jam input.

Seperti yang ditunjukkan di atas, di sebelah kiri adalah litar saya yang menjadikan pembilang 4-bit untuk tempat 1. Di bawahnya, saya telah melaksanakan litar Ulang, pada dasarnya adalah gerbang AND yang menghantar isyarat tinggi ke pin set semula Flip Flops jika output kaunter adalah 1010 atau 10 dalam perpuluhan. Oleh itu, output pintu AND itu adalah isyarat 1 Pulse Per 10 Detik yang akan kita gunakan sebagai jam input untuk kaunter tempat 10 kita.

Langkah 3: Menggabungkan Semuanya

Dengan logik yang sama, kita dapat terus menyusun kaunter untuk membentuk Minit dan Jam. Kita bahkan boleh melangkah lebih jauh dan menghitung hari, minggu dan bahkan bertahun-tahun. anda boleh membuatnya di papan roti, idealnya seseorang akan menggunakan modul RTC (jam masa nyata) hanya untuk kemudahan. Tetapi jika anda merasa terinspirasi, anda pada asasnya memerlukan:

19 J-K Flip Flops (atau 10 IC J-K Dual seperti SN74LS73AN)

• sumber input 1 Hz (anda boleh menggunakan modul DS1307 yang menghasilkan gelombang persegi 1 Hz)
• 6 Perduaan hingga 7 segmen Decoder (seperti 74LS47D)
• 23 Inverter, 7 gerbang 3-input DAN, 10 gerbang 2-input DAN, 3 pintu 4-input DAN, 5 ATAU gerbang
• Enam paparan hex 7 segmen

Saya harap anda mengetahui bagaimana jam digital berfungsi dari arahan ini, jangan ragu untuk mengemukakan sebarang pertanyaan!