Kristal Osilatör ve Flip Flop Kullanan Dijital Saat: 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Saatler hemen hemen her tür elektronikte bulunur, herhangi bir bilgisayarın kalbidir. Tüm sıralı devreleri senkronize etmek için kullanılırlar. ayrıca saat ve tarihi takip etmek için sayaç olarak kullanılırlar. Bu talimatta, bilgisayarların nasıl sayıldığını ve esasen parmak arası terlik ve kombinasyonel mantık kullanarak bir dijital saatin nasıl çalıştığını öğreneceksiniz. Proje, her biri belirli bir işlevi yerine getiren birden çok modüle bölünmüştür.

Gereçler

Bu talimat için aşağıdaki konularda bazı ön bilgilere ihtiyacınız olacak:

• Dijital mantık kavramları
• Multisim simülatörü (isteğe bağlı)
• Elektrik devrelerini anlama

Adım 1: Zaman Tabanı Modülünü Oluşturma

Dijital Saatin Arkasındaki Konsept, esasen saat döngülerini saymamızdır. 1 Hz'lik bir saat her saniye bir darbe üretiyor. sonraki adımlarda, saatimizin saniyelerini, dakikalarını ve saatlerini oluşturmak için bu döngüleri nasıl sayabileceğimizi göreceğiz. 1 Hz sinyal üretebilmemizin bir yolu, 32.768 kHz sinyal üreten bir kristal osilatör devresi kullanmaktır (yukarıda tasarladığım ve delici osilatör olarak adlandırılan gibi), daha sonra bir Flip Flop zinciri kullanarak bölebiliriz. 32.768 kHz kullanılmasının nedeni, maksimum işitme frekansımız olan 20 kHz'den yüksek olması ve 2^15'e eşit olmasıdır. Bunun önemli olmasının nedeni, bir JK flip flop çıkışının giriş sinyalinin Pozitif veya Negatif kenarında (FF'ye bağlıdır) Geçiş yapmasıdır, bu nedenle çıkışın etkin bir şekilde orijinal girişin yarısı olan bir frekansta olmasıdır. Aynı şekilde, 15 Flip Flop zincirlersek, 1 Hz sinyalimizi elde etmek için giriş sinyali frekansını bölebiliriz. Multisim'de Simülasyon süresini hızlandırmak için 1 Hz puls üreteci kullandım. Ancak bir breadboard üzerinde yukarıdaki devreyi kurmaktan veya bir DS1307 modülü kullanmaktan çekinmeyin.

Adım 2: Saniye Sayacı Oluşturma

Bu Modül iki bölüme ayrılmıştır. İlk kısım, 9'a kadar sayan ve saniyenin 1'in yerini oluşturan 4 bitlik bir yukarı sayaçtır. İkinci kısım, 6'ya kadar sayan ve saniyenin 10'luk yerini oluşturan 3 bitlik bir yukarı sayaçtır.

2 tip sayaç vardır, senkron sayaç (saatin tüm FF'lere bağlı olduğu yer) ve saatin ilk FF'ye beslendiği ve çıkışın bir sonraki FF'nin saati gibi davrandığı bir asenkron sayaç. Eşzamansız bir sayaç kullanıyorum (dalgalanma sayacı da denir). Buradaki fikir, FF'nin 'J' ve 'K' girişlerine yüksek bir sinyal gönderirsek, FF'nin giriş saatinin her döngüsünde durumunu değiştireceğidir. Bu önemlidir çünkü ilk FF'nin her 2 geçişi için ardışık FF'de bir geçiş üretilir ve sonuncuya kadar böyle devam eder. Bu nedenle, giriş saati sinyalinin döngü sayısına eşdeğer bir İkili sayı üretiyoruz.

Yukarıda gösterildiği gibi, solda 1'in yeri için 4 bitlik sayacı oluşturan devrem var. Altında bir Sıfırlama devresi uyguladım, temel olarak, sayacın çıkışı 1010 veya ondalık olarak 10 ise Flip Flopların sıfırlama pimine yüksek bir sinyal gönderen bir AND kapısıdır. Dolayısıyla bu AND geçidinin çıkışı, 10'lu yer sayacımız için giriş saati olarak kullanacağımız 10 Saniyede 1 Darbe sinyalidir.

3. Adım: Hepsini Bir Araya Getirmek

Aynı mantıkla, Dakika ve Saatleri oluşturmak için sayaçları yığmaya devam edebiliriz. Hatta daha ileri gidebilir ve günleri, haftaları ve hatta yılları sayabiliriz. Bunu bir breadboard üzerinde oluşturabilirsiniz, ancak ideal olarak sadece kolaylık sağlamak için bir RTC (gerçek zamanlı saat) modülü kullanılır. Ancak ilham alıyorsanız, esasen ihtiyacınız olacak:

19 J-K Flip Flop (veya SN74LS73AN gibi 10 Çift J-K IC)

• 1 Hz giriş kaynağı (1 Hz kare dalga üreten bir DS1307 modülü kullanabilirsiniz)
• 6 İkili - 7 segmentli Dekoderler (74LS47D gibi)
• 23 İnvertör, 7 3-girişli AND kapısı, 10 2-girişli AND kapısı, 3 4-girişli AND kapısı, 5 OR kapısı
• Altı adet 7 segmentli altıgen ekran

Umarım bu talimattan dijital saatin nasıl çalıştığını öğrenmişsinizdir, lütfen herhangi bir soru sormaktan çekinmeyin!