Digital Clock Gamit ang Crystal Oscillator & Flip Flops: 3 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang mga orasan ay matatagpuan sa halos lahat ng mga uri ng electronics, sila ang tibok ng puso ng anumang computer. Ginagamit ang mga ito upang pagsabayin ang lahat ng sunud-sunod na circuitry. ginagamit din ang mga ito bilang mga counter upang subaybayan ang oras at petsa. Sa itinuturo na ito malalaman mo kung paano mabibilang ang mga computer at mahalagang paano gumagana ang isang digital na orasan gamit ang flip flops at kombinasyunal na lohika. Ang proyekto ay pinaghiwalay sa maraming mga module na ang bawat isa ay nagsasagawa ng isang tukoy na pagpapaandar.

Mga gamit

Para sa pagtuturo na ito kakailanganin mo ng ilang dating kaalaman sa:

• Mga konsepto ng digital na lohika
• Multisim simulator (opsyonal)
• Pag-unawa sa mga circuit ng Elektrikal

Hakbang 1: Pagbuo ng Time Base Module

Ang Konsepto sa likod ng isang Digital Clock ay mahalagang binibilang namin ang mga cycle ng orasan. isang 1 Hz na orasan ay bumubuo ng isang pulso bawat segundo. sa mga susunod na hakbang makikita natin kung paano natin mabibilang ang mga siklo na iyon upang mabuo ang mga segundo, minuto at oras ng aming orasan. Ang isang paraan upang makabuo tayo ng isang 1 Hz signal ay sa pamamagitan ng paggamit ng isang circuit ng oscillator ng kristal na bumubuo ng isang 32.768 kHz signal (tulad ng isa na dinisenyo ko sa itaas na tinatawag na isang pierce oscillator), na maaari nating hatiin sa pamamagitan ng paggamit ng isang kadena ng Flip Flops. Ang dahilan na ginamit ang 32.768 kHz ay dahil mas mataas ito sa aming maximum na dalas ng pandinig na 20 kHz at katumbas ito ng 2 ^ 15. Ang dahilan na mahalaga ay dahil ang isang output ng J-K flip flop Toggles sa Positive o Negative edge (nakasalalay sa FF) ng input signal, samakatuwid ang output ay epektibo sa isang dalas na kalahati ng orihinal na input. Sa pamamagitan ng parehong token na iyon kung chain namin ang 15 Flip Flops maaari naming hatiin ang dalas ng input signal upang makuha ang aming 1 Hz signal. Gumamit lang ako ng isang 1 Hz pulse generator upang mapabilis ang oras ng Simulation sa Multisim. Gayunpaman sa isang breadboard huwag mag-atubiling bumuo ng circuit na mayroon ako sa itaas o gumamit ng isang module na DS1307.

Hakbang 2: Pagbubuo ng Seconds Counter

Ang Modyul na ito ay pinaghiwalay sa dalawang bahagi. Ang unang bahagi ay isang 4-bit up counter na binibilang hanggang 9 na binubuo ang lugar ng 1 ng mga segundo. Ang pangalawang bahagi ay isang 3-bit up counter na binibilang hanggang 6 na bumubuo sa lugar ng 10 ng mga segundo.

Mayroong 2 uri ng mga counter, isang kasabay na counter (kung saan ang orasan ay konektado sa lahat ng FF) at isang asynchronous counter kung saan ang orasan ay pinakain sa unang FF at ang output ay gumaganap bilang orasan ng susunod na FF. Gumagamit ako ng isang asynchronous counter (tinatawag ding ripple counter). Ang ideya ay kung magpapadala kami ng isang mataas na signal sa mga input na 'J' at 'K' ng FF, ibabago ng FF ang estado nito sa bawat pag-ikot ng input na orasan. Ito ay mahalaga sapagkat para sa bawat 2 na toggle ng unang FF ang isang toggle ay ginawa sa magkasunod na FF at iba pa hanggang sa huli. Samakatuwid gumawa kami ng isang numero ng Binary na katumbas ng bilang ng mga cycle ng signal ng pag-input ng orasan.

Tulad ng ipinakita sa itaas, sa kaliwa ay ang aking circuit na gumagawa ng 4-bit up counter para sa lugar ng 1. Sa ibaba nito ay nagpatupad ako ng isang I-reset ang circuit, ito ay karaniwang isang AND gate na nagpapadala ng isang mataas na signal sa reset pin ng Flip Flops kung ang output ng counter ay isang 1010 o isang 10 sa decimal. Samakatuwid ang output ng AND gate na iyon ay 1 Pulse Per 10 Segundo signal na gagamitin namin bilang input na orasan para sa aming counter ng lugar na 10..

Hakbang 3: Pagsasama-sama sa Lahat ng Ito

Sa pamamagitan ng parehong lohika, maaari naming magpatuloy sa mga stack counter upang mabuo ang Minuto at Oras. Maaari pa tayong lumayo at magbilang ng mga araw, linggo at kahit na taon. maaari mo itong likhain sa isang breadboard, perpekto subalit ang isa ay gagamit ng isang RTC (real time na orasan) na module para lamang sa kaginhawaan. Ngunit kung ikaw ay nadama ng inspirasyon kakailanganin mong:

19 J-K Flip Flops (o 10 Dual J-K ICs tulad ng SN74LS73AN)

• isang mapagkukunang input ng 1 Hz (maaari kang gumamit ng isang module na DS1307 na bumubuo ng isang 1 Hz square wave)
• 6 Binary hanggang 7-segment na Mga Decoder (tulad ng 74LS47D)
• 23 Mga inverter, 7 3-input AT mga pintuan, 10 2-input AT mga pintuan, 3 4-input AT mga gate, 5 O mga gate
• Anim na 7-segment hex ay nagpapakita

Inaasahan kong natutunan mo kung paano gumagana ang isang digital na orasan mula sa itinuro na ito, mangyaring huwag mag-atubiling magtanong ng anumang mga katanungan!