ციფრული საათი ბროლის ოსცილატორისა და ფლიპ ფლოპების გამოყენებით: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

საათები გვხვდება თითქმის ყველა სახის ელექტრონიკაში, ისინი ნებისმიერი კომპიუტერის გულისცემაა. ისინი გამოიყენება ყველა თანმიმდევრული სქემის სინქრონიზაციისათვის. ისინი ასევე გამოიყენება როგორც მრიცხველები დროისა და თარიღის თვალყურის დევნებისთვის. ამ ინსტრუქციაში თქვენ შეისწავლით თუ როგორ ითვლიან კომპიუტერები და ძირითადად როგორ მუშაობს ციფრული საათი ფლიპ ფლოპების და კომბინირებული ლოგიკის გამოყენებით. პროექტი იყოფა მრავალ მოდულად, რომელთაგან თითოეული ასრულებს კონკრეტულ ფუნქციას.

მარაგები

ამ ინსტრუქციისთვის დაგჭირდებათ წინასწარი ცოდნა:

• ციფრული ლოგიკის ცნებები
• მრავალმხრივი სიმულატორი (სურვილისამებრ)
• ელექტრო სქემების გაგება

ნაბიჯი 1: დროის ბაზის მოდულის შექმნა

ციფრული საათის უკან კონცეფცია არის ის, რომ ჩვენ არსებითად ვითვლით საათის ციკლებს. 1 ჰც საათი აწარმოებს პულსს ყოველ წამს. მომდევნო ნაბიჯებში ჩვენ ვნახავთ, თუ როგორ შეგვიძლია გამოვთვალოთ ეს ციკლები, რომ შევადგინოთ ჩვენი საათის წამი, წუთი და საათი. ერთი გზა, რომლის საშუალებითაც შეგვიძლია 1 Hz სიგნალის გენერირება, არის ბროლის ოსცილატორის მიკროსქემის გამოყენებით, რომელიც გამოიმუშავებს 32.768 kHz სიგნალს (ისევე როგორც ის, რაც მე ზემოთ დავსახე, რომელსაც ჰქვია pierce oscillator), რომელსაც შემდეგ შეგვიძლია გავყოთ Flip Flops ჯაჭვის გამოყენებით. მიზეზი 32.768 kHz გამოიყენება იმიტომ, რომ ის უფრო მაღალია, ვიდრე ჩვენი მაქსიმალური სმენის სიხშირე, რომელიც არის 20 kHz და ის უდრის 2^15. მნიშვნელოვანი მიზეზი არის ის, რომ J-K ფლიპ ფლოპის გამომავალი გადადის შეყვანის სიგნალის პოზიტიურ ან უარყოფით ზღვარზე (დამოკიდებულია FF- ზე), ამიტომ გამომავალი ეფექტურად არის სიხშირეზე, რაც არის საწყისი შეყვანის ნახევარი. იმავე ნიშნით, თუ ჩვენ დავუკავშირებთ 15 Flip Flops– ს, ჩვენ შეგვიძლია გავყოთ შეყვანის სიგნალის სიხშირე ჩვენი 1 Hz სიგნალის მისაღებად. მე მხოლოდ 1 Hz პულსის გენერატორი გამოვიყენე სიმულაციის დროის დასაჩქარებლად Multisim– ში. თუმცა პურის დაფაზე თავისუფლად შეგიძლიათ ააწყოთ წრე, რომელიც ზემოთ მაქვს ან გამოიყენოთ DS1307 მოდული.

ნაბიჯი 2: წამების მთვლელის შექმნა

ეს მოდული იყოფა ორ ნაწილად. პირველი ნაწილი არის 4-ბიტიანი მრიცხველი, რომელიც ითვლის 9-მდე, რაც 1-ის ადგილს შეადგენს წამებში. მეორე ნაწილი არის 3-ბიტიანი მრიცხველი, რომელიც ითვლის 6-მდე, რაც ქმნის 10-ის ადგილს წამებში.

არსებობს 2 სახის მრიცხველი, სინქრონული მრიცხველი (სადაც საათი უკავშირდება ყველა FF- ს) და ასინქრონული მრიცხველი, სადაც საათი მიეწოდება პირველ FF- ს და გამომავალი მოქმედებს როგორც შემდეგი FF- ის საათი. მე ვიყენებ ასინქრონულ მრიცხველს (ასევე უწოდებენ ტალღის მრიცხველს). იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ თუ ჩვენ გავაგზავნით მაღალ სიგნალს FF- ის 'J' და 'K' შეყვანისთვის, FF შეცვლის თავის მდგომარეობას შეყვანის საათის თითოეულ ციკლზე. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან პირველი FF- ის თითოეული 2 გადამრთველისთვის ხდება გადართვა ზედიზედ FF- ში და ასე შემდეგ ბოლომდე. ამიტომ ჩვენ ვაწარმოებთ ორობითი რიცხვის ეკვივალენტს შეყვანის საათის სიგნალის ციკლების რაოდენობას.

როგორც ზემოთ არის ნაჩვენები, მარცხნივ არის ჩემი წრე, რომელიც ქმნის 4-ბიტიან მრიცხველს 1-ის ადგილისთვის. მის ქვემოთ მე განვახორციელე გადატვირთვის სქემა, ეს არის ძირითადად AND კარიბჭე, რომელიც აგზავნის მაღალ სიგნალს Flip Flops– ის გადატვირთვის პინზე, თუ მრიცხველის გამომავალი არის 1010 ან 10 ათობითი. ამრიგად, AND კარიბჭე არის 1 პულსი 10 წამის სიგნალზე, რომელსაც ჩვენ გამოვიყენებთ, როგორც შეყვანის საათს ჩვენი 10 -ის ადგილის მრიცხველისთვის.

ნაბიჯი 3: ყველაფერი ერთად ააწყვეთ

იმავე ლოგიკით, ჩვენ შეგვიძლია გავაგრძელოთ მრიცხველების დალაგება წუთებისა და საათების შესაქმნელად. ჩვენ შეგვიძლია კიდევ უფრო წინ წავიდეთ და დავთვალოთ დღეები, კვირები და წლებიც კი. თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ ეს პურის დაფაზე, იდეალურად, თუმცა მოხერხებულობისთვის გამოიყენეთ RTC (რეალურ დროში საათი) მოდული. მაგრამ თუ თქვენ შთაგონებული ხართ, არსებითად დაგჭირდებათ:

19 J-K Flip Flops (ან 10 ორმაგი J-K IC, როგორიცაა SN74LS73AN)

• 1 Hz შეყვანის წყარო (შეგიძლიათ გამოიყენოთ DS1307 მოდული, რომელიც წარმოქმნის 1 Hz კვადრატულ ტალღას)
• 6 ორობითი 7-სეგმენტიანი დეკოდირება (როგორიცაა 74LS47D)
• 23 ინვერტორი, 7 3 შეყვანის AND კარიბჭე, 10 2 შესასვლელი AND კარიბჭე, 3 4 შესასვლელი AND კარიბჭე, 5 ან კარიბჭე
• ექვსი 7-სეგმენტიანი ექვს ეკრანი

ვიმედოვნებ, რომ თქვენ ისწავლეთ როგორ მუშაობს ციფრული საათი ამ ინსტრუქციიდან, გთხოვთ მოგერიდოთ ნებისმიერი კითხვის დასმა!