Utilizar circuitos integrados como relojes.

El reloj digital es un dispositivo que utiliza tecnología de circuito digital para medir horas, minutos y segundos. En comparación con los relojes mecánicos, tiene mayor precisión e intuición. No tiene dispositivo mecánico y es más preciso. vida útil y por lo tanto ampliamente utilizado. En principio, un reloj digital es un circuito digital típico, que incluye circuitos lógicos combinacionales y circuitos secuenciales. Actualmente, los relojes digitales son cada vez más potentes y existe una variedad de circuitos integrados especializados a gran escala para elegir. Desde la perspectiva de favorecer el aprendizaje, aquí presentamos principalmente el método de diseñar relojes digitales con circuitos integrados pequeños y medianos. Después del estudio sistemático del curso de diseño de circuitos digitales, especialmente el estudio de circuitos lógicos combinacionales y circuitos lógicos secuenciales, ya tenemos la capacidad de diseñar circuitos integrados a pequeña escala. Aprovechando esta oportunidad de diseño, podemos integrar completamente todos los Aplicar. conocimientos aprendidos en la práctica. El diseño de este curso requiere el diseño de un reloj digital. El requisito básico es que el período de tiempo del reloj digital sea de 24 horas. El reloj digital muestra horas, minutos y segundos. un segundo del reloj en la vida real. Los aspectos a ampliar incluyen alarmas automáticas programadas, timbres automáticos programados, retransmisiones programadas, apertura y cierre programados de alumbrado público, etc. Por tanto, estudiar los relojes digitales y ampliar sus aplicaciones tiene una importancia muy práctica. 1 Propósito del diseño 1. Dominar los métodos de diseño, montaje y depuración de relojes digitales. 2. Familiarizado con la selección de componentes integrados y las funciones lógicas y el uso de chips de circuitos integrados. 3． Dominar la estructura de la placa de pruebas y los métodos de cableado 4. Familiarizado con el uso de software de simulación. 2 Requisitos de diseño e indicadores 2.1 Funciones básicas 1) Función de visualización del reloj, que puede mostrar correctamente "horas", "minutos" y "segundos". 2) Tiene la función de calibrar rápidamente horas, minutos y segundos. 3) Utilice un multivibrador compuesto por un temporizador 555 y RC para generar una señal de pulso de onda cuadrada con una frecuencia estándar (1 Hz). 2.2 Funciones extendidas 1) Utilice un oscilador de cristal para generar una señal de pulso con una frecuencia estándar (1 Hz). 2) Tiene la función de indicar la hora en punto. 3) Tiene la función de despertador. 4)... 3. Demostración y comparación del esquema Este esquema de diseño utiliza un multivibrador 555 para generar una señal de 1 HZ. Al cambiar los valores correspondientes de resistencia y capacitancia, la frecuencia se puede ajustar sin usar un divisor de frecuencia para dividir la señal de alta frecuencia, lo que complica el circuito. Aunque este oscilador no es tan estable y preciso como un cristal de cuarzo, se ha convertido en la primera opción en diseño debido a su diseño conveniente y operación simple. Sin embargo, en comparación con los pulsos generados por el chip 555 utilizado en el experimento, la señal de pulso. generado por el oscilador de cristal es más estable, lo que se puede observar bien con la medición del voltímetro. Al mismo tiempo, la pantalla puede estar más cerca del valor predeterminado y está menos perturbada por el entorno externo. Hasta cierto punto, es mejor que el método de generación de señal utilizando el chip 555. Nuestro grupo todavía diseñó dos circuitos de generación de señales, 555 y un oscilador de cristal. (Este informe experimental se centra en el circuito 555 diseñado según el plan original) 4. Diagrama de bloques del diseño del sistema Los temporizadores digitales generalmente constan de un oscilador, divisor de frecuencia, contador, decodificador, pantalla y otras partes. En este diseño, el oscilador 555 y su correspondiente circuito externo forman un segundo generador de señal estándar, y el sistema de sincronización está compuesto por contadores, decodificadores y visualizadores en diferentes sistemas hexadecimales. La señal de segundos se envía al contador para su conteo y los resultados acumulados se muestran en cifras de "hora", "minuto" y "segundo". La visualización de las horas se compone de un contador de 24 dígitos, un decodificador y una visualización, mientras que la visualización de los minutos y los segundos se componen de un contador sexagesimal, un decodificador y una visualización respectivamente. Su diagrama de bloques principal se muestra en la Figura 1.1. 5. Análisis del principio del circuito 5.1 Composición del reloj digital El reloj digital es en realidad un circuito de conteo que cuenta la frecuencia estándar (1 HZ). Dado que la hora de inicio del conteo no puede ser consistente con la hora estándar, es necesario agregar una corrección de tiempo a la hora. circuito, y la señal de tiempo estándar de 1 HZ debe ser precisa y estable. Aquí, se utiliza un oscilador de 555 para formar una señal de 1 Hz. Diagrama de bloques del principio del reloj digital (1.1) 5.1.1 Circuito oscilador El circuito oscilador compuesto por un temporizador 555 proporciona una señal de onda cuadrada con una frecuencia de 1 Hz al reloj digital. Entre ellos OUT es la salida.

5.1.2 Circuito contador de tiempo El circuito de conteo de tiempo se compone de un contador de segundos dígitos de unidades y segundos dígitos de decenas, un contador de dígitos de minutos y decenas de minutos, un circuito contador de dígitos de unidades puntuales y dígitos de decenas de tiempo, en el que los dígitos de segundos y decenas de segundos contador de dígitos, minutos Los contadores de bits y de diez dígitos son contadores de 60 dígitos, mientras que, según los requisitos de diseño, los contadores de hora y de diez dígitos son contadores de 24 dígitos. 5.1.3 Circuito divisor de frecuencia Generalmente, la frecuencia de salida. del oscilador de cristal de un reloj digital es mayor, para obtener una segunda señal de entrada de 1 Hz, la señal de salida del oscilador debe dividirse en frecuencia. Por lo general, el circuito que implementa el divisor de frecuencia es un circuito contador, que generalmente se implementa mediante un contador binario de múltiples etapas. Por ejemplo, el múltiplo de división de frecuencia para dividir una señal de oscilación de 32768 Hz en 1 HZ es 32768 (), es decir, el contador que implementa esta función de división de frecuencia equivale a un contador binario de 15 niveles. 5.1.4 El circuito oscilador utiliza un multivibrador compuesto por un temporizador 555. Después de encender, el capacitor C1 se carga. Cuando el voltaje aumenta a un cierto valor, el transistor integrado en el interior se enciende y luego se descarga a través de la resistencia. y transistor, y el condensador C1 se carga continuamente. La descarga produce un pulso de un cierto período, y el período del pulso se puede ajustar cambiando el valor del dispositivo en el circuito. 5.1.5 Control de visualización de conteo de reloj digital En el diseño, utilizamos un contador decimal de 74**160 para realizar la función de conteo. En el experimento, se utiliza principalmente la función de reinicio y borrado de 160 (característica: consume un pulso de reloj). La función de limpieza (característica: no consume pulsos de reloj), se implementa a través de un circuito combinado (principalmente usando puertas NAND) cuando el nivel superior 160 controla el nivel inferior 160. Al conectar el circuito, preste atención y enfatice la conexión del habilitar el final, lo que afectará si todo el circuito funciona. El principio de control del circuito es el siguiente: Los segundos se transportan desde el dígito de las unidades al dígito de las decenas: 0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-1001 para realizar el conteo del dígito de las unidades. , usando el método de configurar el número (usando el puerto RCO), cuando el circuito cuenta hasta 1001, se usa una puerta NAND de dos entradas para conectar la salida de bits altos y bajos de la entrada de nivel superior como la de nivel inferior. señal de nivel, realizando la visualización y control de las unidades y decenas de la segunda zona. En el diseño, se observa que se conecta una puerta NAND en lugar de una puerta AND, y el objetivo es generar un pulso de reloj. lograr una visualización correcta. Control de visualización desde la segunda zona a la partición: El principio básico es el mismo que el anterior. Cuando el dígito de las decenas de la segunda zona se muestra al dígito de las unidades de la zona horaria: 0000-0001-0010-0011-0100-0101, un reloj. El pulso se envía aguas abajo cuando se generan seis pulsos, la puerta NAND todavía se usa y el objetivo sigue siendo lograr una visualización de sincronización correcta. Visualización de partición y borrado general de retroalimentación del circuito: cuando la pantalla numérica llega a: 23:59, se debe realizar el trabajo de borrado y se utiliza el método de borrado CLR para el borrado de retroalimentación. El diseño específico es conectar 9, 5, 3 y 2 del terminal de control a la representación hexadecimal, y luego conectar el pin correspondiente de alto nivel a la NAND y alimentar el valor de la señal de salida de la puerta NOT al terminal de limpieza ( CLR) de cada chip 160. Se puede borrar.

5.2 Implementación de la función de corrección de tiempo Cuando se enciende nuevamente la alimentación o cuando ocurre un error en el tiempo de viaje, es necesario corregir el tiempo. Generalmente, el método para corregir el tiempo es: primero cortar la ruta de conteo normal y. luego realice el conteo de disparo manual o configure la frecuencia a una frecuencia más alta. La señal de onda cuadrada se agrega al extremo de entrada de la unidad de conteo que necesita ser corregida. Después de la corrección, se puede transferir al estado de sincronización normal. requisitos, el reloj digital debe tener una función de subcorrección, por lo tanto, se debe cortar la ruta de conteo directo de los dígitos de las unidades y se debe conectar un circuito en el que la señal de sincronización normal y la señal de corrección se puedan cambiar en cualquier momento. a él durante la implementación experimental, se utiliza un interruptor (interruptor ordinario) para lograr la conmutación de nivel alto y bajo, y los niveles alto y bajo requeridos se asignan manualmente para realizar el suministro de pulsos a la entrada requerida (. CLK) para lograr la corrección de sincronización. Durante el proceso de simulación, la sincronización se puede corregir normalmente y el efecto predeterminado se logra durante la corrección de sincronización y cuando ingresamos a la conexión del circuito real, use el interruptor (implementado mediante toque manual del cable) para lograrlo. El ajuste de sincronización ya no es tan preciso como la simulación. La razón es que se utilizan interruptores ordinarios y se envían señales de pulso manuales al puerto CLK para lograr la generación manual de señales de pulso. Se generan perturbaciones durante el proceso, lo que equivale a generar. múltiples señales de pulso para calibrar los tubos digitales requeridos de esta manera, no se logra el efecto preciso de la simulación. Sin embargo, en el experimento, al mejorar el método de sincronización del circuito, no es posible utilizar el interruptor táctil generado. una señal de pulso (si necesita tocarlo con la mano, debe usar un pestillo para lograr el rebote, de modo que no se generen pulsos de interferencia cuando se genera el pulso y se logra la sincronización normal). Realiza la señal. Proporciona una señal de pulso al puerto CLK correspondiente del tubo digital que necesita ser calibrado para lograr la calibración del tiempo. Usar este método para lograr la calibración del tiempo es mejor que el método del interruptor táctil.