Cómo diseñar un reloj digital usando circuitos digitales
1. Utilice dos 74160 para formar un contador ascendente hexadecimal.
En la Figura 9.4-1 se muestra un contador de incrementos hexadecimal síncrono compuesto por dos 74160, en el que el contador de unidades (C1) está conectado en forma decimal. El contador de decenas (C2) selecciona QC y QB como terminales de retroalimentación, y la salida de la puerta NAND controla el terminal de borrado (CLR'), que está conectado en forma de conteo hexadecimal. Se utiliza una cascada síncrona entre el contador unitario y el contador decimal. El terminal de control de salida de acarreo (RCO) del contador unitario está conectado al terminal de habilitación (ENT) del contador decimal para completar el control de acarreo del contador decimal por parte del contador. contador de unidades. El terminal RCO del contador unitario y los terminales QC y QA del contador de 10 bits pasan y salen del terminal CO y se utilizan como señales de control de salida de transporte. Cuando el estado del contador es 59, el terminal CO genera un nivel alto y, en el modo de cascada síncrona, se permite que el contador de nivel alto cuente. Seleccione la señal de onda cuadrada de 1 HZ en la biblioteca de fuentes de señal como fuente de reloj de prueba del contador.
Dado que el conteo de segundos y minutos se completa mediante un contador de incrementos hexadecimal, para simplificar el circuito al construir un sistema de reloj digital, expresamos la parte establecida en el cuadro de puntos de la Figura 9.4-1 como un subcircuito. El proceso de operación específico es el siguiente:
Configure el contador hexadecimal como se muestra en la Figura 9.4-1 en la interfaz principal de EWB, apague la fuente de alimentación analógica y asegúrese de que el contador esté funcionando correctamente después de la prueba funcional. . Seleccione el elemento "Crear subcircuito" en el menú de circuito parcial que se muestra en el cuadro de puntos, y el cuadro de diálogo "Configuración de subcircuito" aparecerá en la interfaz principal. Después de agregar el nombre del circuito (60C) en el cuadro de diálogo, seleccione el elemento de reemplazo en el circuito. El contador de incremento hexadecimal representado por el subcircuito se muestra en la Figura 9.4-3.
2. Utilice dos chips 74160 para formar un contador de incremento binario 24/12.
El circuito que se muestra en la Figura 9.4-4 es un contador incremental síncrono compuesto por dos chips 74160, que pueden lograr una conversión entre 12 y 24. En la figura, el contador de 1 bit y el contador de 10 bits están conectados en forma de conteo decimal y adoptan el modo de cascada síncrona. Seleccione la salida QB del contador de 10 bits y la salida QC del contador de 1 bit, controle los terminales de borrado (CLR ') de los dos contadores a través de la puerta NAND NAND2 y use la retroalimentación de estado 24 para borrarlos y lograr 24 -Conteo incremental de bits. Si elige que el terminal de salida QA del contador de diez dígitos y el terminal de salida QB del contador de un dígito se envíen a través de la puerta NAND NAND1, controle los terminales claros (CLR ') de los dos contadores y use el estado 12. retroalimentación para borrarlos, puede realizar el sistema binario de 12 recuentos incrementales. Toque la tecla Q para hacer que el interruptor K seleccione la salida NAND2 de la puerta NAND o la salida NAND1 para realizar la conversión de contadores de incremento binarios de 24 y 12 bits. Este contador se puede utilizar como contador de tiempo para un reloj digital.
Para simplificar el circuito del reloj digital, convertimos el circuito en el cuadro de puntos del contador binario 24/12 que se muestra en la Figura 9.4-4 en un subcircuito. El método de conversión es el mismo que. el contador de 60 bits anterior. El contador síncrono binario 24/12 con tabla de subcircuitos se muestra en la Figura 9.4-5.
3. Composición del sistema de reloj digital
El sistema de reloj digital compuesto por subcircuitos contadores de incrementos de base 60 y base 24/12 se muestra en la Figura 9.4-6. En el circuito del reloj digital, los segundos y los minutos se cuentan mediante dos contadores incrementales síncronos de 60 bases, y las horas se cuentan mediante contadores incrementales síncronos de 24/12 bases.
Sincronización en cascada del contador de segundos, minutos y horas. El interruptor K controla la selección de los modos de conteo hexadecimal y de 12 horas. Para simplificar el circuito, seleccione directamente el segundo pulso de onda cuadrada en la biblioteca de fuentes de señal como la señal de segundo pulso del reloj digital. El lector puede diseñar él mismo una segunda fuente de pulso independiente. generado por el multivibrador 555, o puede hacerlo. Se utiliza un oscilador de cristal de cuarzo para generar segundos pulsos a través de un divisor de frecuencia. Sobre la base de la visualización de la hora, también puede agregar la visualización de la mañana, la tarde o la fecha, así como la visualización de la hora, que no se describirá aquí.
Toque la tecla S y la tecla F para controlar los interruptores S y F para introducir directamente el segundo pulso en los contadores de horas y minutos, logrando así el ajuste de la hora.
Para el circuito de reloj digital que se muestra en la Figura 9.4-6, si desea simplificar aún más el circuito, también puede usar la función de anidamiento del subcircuito para convertir el circuito en el cuadro de puntos en un circuito de nivel superior. subcircuito. Al subcircuito lo denominamos reloj, y el circuito de reloj digital representado por el subcircuito de nivel superior se muestra en la Figura 9.4-7.
A la hora de diseñar un sistema con un reloj digital como circuito unitario en el futuro, se podrá citar directamente el circuito, simplificando el sistema.
Figura 1. Esquema estructural de reloj electrónico digital
2. Diseño de circuito de cronometraje de segundos y minutos.
El circuito del reloj digital consta de un contador de incrementos decimales integrado (74160) y un tubo digital con pantalla de siete segmentos con un decodificador principal. La tabla de verdad de la función del contador 74160 se muestra en la Figura 2.
De acuerdo con la tabla de verdad del menú del contador 74160, el contador de incremento hexadecimal síncrono compuesto por dos piezas de 74160 se muestra en la Figura 3, en la que el contador de unidades (CL) está conectado en forma decimal. El contador de 10 bits (C2) selecciona QC y QB como terminales de retroalimentación, y la salida de la puerta NAND (NEND) controla el terminal de borrado (CLR), que está conectado en forma de conteo hexadecimal. El contador unitario y el contador decimal adoptan un método de reinicio en cascada síncrono. El terminal de control de salida de acarreo (RCO) del contador unitario está conectado al terminal de habilitación de conteo (ENT) del contador decimal para completar el control de calidad de acarreo del contador unitario. El terminal QA pasa por la puerta AND. La salida AND1 y AND2 del terminal CO es una señal de pulso de salida de acarreo simal hexadecimal.
Figura 2. Tabla de verdad del contador decimal síncrono 74160
Cuando el estado de conteo del contador es 59, el terminal CO genera un nivel alto. En el modo de cascada síncrono, el contador de nivel alto puede contar. Una vez creado el circuito, la señal de onda cuadrada de 1 HZ en la biblioteca de fuentes de señal se utiliza como fuente de pulso de reloj del contador.
Figura 3. Circuito de cronometraje de segundos/minutos
Dado que la tecnología de segundos y minutos se completa con un contador de incremento hexadecimal, para simplificar el circuito al construir el sistema de reloj digital, se crea el circuito en el cuadro de puntos en la figura. como representación de subcircuito. El proceso de operación específico es el siguiente: configure un contador hexadecimal como se muestra en la interfaz principal de EWB, apague el interruptor de alimentación analógico y confirme que el contador esté funcionando normalmente después de probar la función del contador. Después de seleccionar parte del circuito que se muestra en el cuadro de puntos, seleccione el nombre del subcircuito (cuenta de minutos) en el cuadro Crear subcircuito del menú del circuito y luego seleccione la opción reemplazar en el circuito para obtener el contador de incremento hexadecimal representado por el subcircuito. es decir, el subcircuito de conteo de segundos/minutos, como se muestra en la Figura 4.
Figura 4. Cuadro de diálogo "Subcircuito de temporización de minutos"
Figura 5, circuito de temporización de minutos
Cuatro binarios 24/12 pueden implementar un contador incremental
Decimal 24/12 sincronizado. contador incremental. Como se muestra en la Figura 4. Como se muestra en la imagen. En la figura, el contador de 10 bits y el contador de 10 bits están conectados en forma de conteo decimal y adoptan el método de reinicio en cascada síncrono. Seleccione el terminal de salida Qb del contador de diez bits y el terminal de salida Qc del contador de un dígito, y controle el terminal de borrado CLR de los dos contadores a través de la puerta NAND NAND2. Cuando el estado de salida del contador es 00100100. se decodifica y borra inmediatamente. Implemente un contador de incremento binario: si elige la salida binaria decimal Q a y la salida Qb del contador unitario para controlar el terminal de borrado CLR de los dos contadores a través de la puerta NAND NAD1, cuando el estado de salida del contador es 00100100, la retroalimentación se decodifica inmediatamente a cero. Implemente un contador de incremento decimal. Si la salida Qb del contador decimal se selecciona a través de la puerta AND NAND 100, cuando el estado de la salida del contador es 00010010, la retroalimentación de decodificación es inmediatamente cero, realizando un conteo incremental decimal, golpeando Q, cambiando Q para seleccionar la puerta NAND NAND2. salida y salida Namin NAND 1 para realizar la conversión de un contador incremental de veinticuatro bits. El contador se utiliza como contador para contar el reloj.
Figura 6, circuito de sincronización binaria 24/12
Para simplificar el circuito del reloj electrónico digital, es necesario convertir el circuito de trama del contador binario 24/12 en la Figura 765 en un subcircuito. El método es el mismo que el subcontador en Hexbinary anterior, utilizando un subcircuito para representar el contador síncrono 24/12, como se muestra en la Figura 7.
Figura 7, circuito de temporización 24/12
V. Composición del sistema de reloj electrónico digital
Consta de contadores de 60 decimales y de incrementos de 24/12 decimales. El sistema de reloj electrónico digital compuesto por circuitos se muestra en la Figura 8.
En el circuito de reloj electrónico digital, dos contadores ascendentes síncronos hexadecimales constituyen el cronómetro de segundos y el temporizador de minutos respectivamente. Los dos están conectados jerárquicamente para completar los segundos, y las horas se cuentan mediante el contador ascendente síncrono decimal 24/12. Los contadores de segundos, minutos y horas están conectados en modo de cascada sincronizado. El interruptor (Q) controla la selección de los modos de conteo de horas HEX y HEX. Al tocar las teclas S y F, puede controlar los interruptores S y F para introducir directamente el segundo pulso en los contadores de horas y minutos, realizando así la calibración de tiempo de los contadores de horas y minutos.
Para el circuito de reloj electrónico digital que se muestra en la figura, para simplificar aún más el circuito, la función de anidamiento del subcircuito también se puede utilizar para convertir el circuito en el cuadro de puntos en un nivel superior. subcircuito, convirtiéndose en reloj electrónico digital Subcircuit. En la Figura 8 se muestra un circuito de reloj electrónico digital representado por subcircuitos anidados.
24/12 Figura 8 Circuito de conteo binario
Los diversos subcircuitos creados anteriormente se han almacenado en la biblioteca de componentes personalizados y se pueden llamar directamente cuando sea necesario en el diseño de otros sistemas electrónicos. Los subcircuitos hacen que el diseño del sistema sea más conveniente y rápido.
En el experimento de búsqueda de la verdad, puede seleccionar directamente el segundo pulso de onda cuadrada en la biblioteca de fuente de señal como la señal del segundo pulso del reloj digital. Como contenido de diseño, los lectores pueden diseñar una fuente de señal de segundo pulso independiente, usar un temporizador 555 para formar un multivibrador para generar señales de segundo pulso, o usar un oscilador de cristal sensible al tiempo para generar segundos pulsos a través de un divisor de frecuencia, lo que hará que el pulso Frecuencia más frecuente. Error de sincronización estable y más pequeño. Sobre la base de la visualización de la hora, también puede agregar la visualización de la mañana y la tarde o la fecha, un circuito de informe de tiempo por hora y un circuito de recordatorio de tiempo de trabajo y descanso.