Tenga algunas ideas.
Principio de diseño y diagrama de bloques
1 La composición del reloj digital
El reloj digital es en realidad. un par de Un circuito de conteo que cuenta a una frecuencia estándar (1 HZ). Dado que la hora de inicio del conteo no puede ser consistente con la hora estándar (como la hora de Beijing), es necesario agregar un circuito de corrección de tiempo al circuito. Al mismo tiempo, la señal horaria estándar de 1 Hz debe ser precisa. Generalmente se utiliza un circuito oscilador de cristal de cuarzo para formar un reloj digital.
Figura. 3-1 Diagrama de bloques de un reloj digital
⑴Circuito oscilador de cristal
El circuito oscilador de cristal proporciona una señal de onda cuadrada estable y precisa de 32768 Hz al reloj digital, lo que puede garantizar la precisión y estabilidad del reloj digital Ya sea un reloj electrónico analógico o un reloj digital Todos los relojes electrónicos que se muestran utilizan circuitos osciladores de cristal
⑵Circuito divisor de frecuencia
El circuito divisor de frecuencia divide el. Señal de onda cuadrada de alta frecuencia de 32768 Hz 32768() veces Finalmente, se obtiene una señal de onda cuadrada de 1 Hz para contar con el contador de segundos. El divisor de frecuencia es en realidad un contador
⑶Circuito contador de tiempo
<. p>El circuito de conteo de tiempo consta de los segundos, un dígito y el segundo contador de diez bits, los contadores de minutos y decenas, los circuitos de contador de unidades y decenas en tiempo real, en los que los contadores de segundos y decenas, los contadores de unidades y decenas. son contadores de 60 dígitos y, de acuerdo con los requisitos de diseño, los contadores de dígitos de unidades y decenas son contadores hexadecimales.⑷Circuito controlador de decodificación
El circuito controlador de decodificación convierte la salida del código 8421BCD. por el contador en el código 8421BCD requerido por el estado lógico del tubo digital y proporciona suficiente corriente de funcionamiento para garantizar el funcionamiento normal del tubo digital.
⑸ Tubo digital
Los tubos digitales generalmente. Incluye tubos digitales de diodos emisores de luz (LED) y tubos digitales de cristal líquido (LCD). Este diseño proporciona un tubo digital LED.
2. 1) Circuito oscilador de cristal
El oscilador de cristal está compuesto por el núcleo del reloj digital, que garantiza la precisión y estabilidad del reloj.
El circuito que se muestra en la Figura 3-2. es un circuito oscilador de cristal digital que emite una onda cuadrada a través de una puerta CMOS NOT. En este circuito, la puerta CMOS NOT U1 forma un circuito oscilador de cristal con un cristal, un condensador y una resistencia. U2 implementa la función de conformación y convierte la salida de forma de onda. oscilador que es similar a una onda sinusoidal en una onda cuadrada ideal. La resistencia de retroalimentación de salida R1 proporciona una polarización para la configuración de la puerta NOT, de modo que el circuito funciona en el área de amplificación, es decir, la función de la puerta NOT es similar. a un amplificador inversor de alta ganancia, los condensadores C1, C2 y el cristal forman una red resonante para completar la función de control de la frecuencia de oscilación y proporcionar un cambio de fase de 180 grados, de modo que la puerta AND forme una red de retroalimentación positiva para realizar la función del oscilador Debido a que el cristal tiene estabilidad y precisión de alta frecuencia, la estabilidad y precisión de la frecuencia de salida están garantizadas.
La frecuencia del cristal es de 30pF cuando se requiere mayor precisión y estabilidad de frecuencia. , también se puede conectar un condensador de corrección y se pueden tomar medidas de compensación de temperatura.
Dado que la impedancia de entrada del circuito CMOS es extremadamente alta, la resistencia de retroalimentación R1 es opcional y es de 10 MΩ. para mejorar la estabilidad de la frecuencia de oscilación.
El circuito de puerta NOT puede ser opcionalmente 74HC00.
Figura 3-2 Oscilador de cristal COMS
2) Divisor de frecuencia. circuito
Por lo general, la frecuencia de salida del oscilador de cristal de un reloj digital es relativamente alta. Para obtener una segunda entrada de señal de 1 Hz, es necesario dividir la señal de salida del oscilador.
p>El circuito que generalmente implementa el divisor de frecuencia es un circuito contador, que generalmente se implementa utilizando un contador binario de múltiples etapas. Por ejemplo, el múltiplo de división de frecuencia de dividir la señal de oscilación de 32768 Hz en 1 HZ es 327.
68 (215), es decir, el contador que implementa esta función de división de frecuencia es equivalente a un contador binario de 15 polos. Los contadores binarios comúnmente utilizados incluyen 74HC393, etc.
En este experimento, se utiliza CD4060. formar un circuito de división de frecuencia tiene el mayor número de divisiones de frecuencia entre los circuitos integrados digitales, y el CD4060 también contiene la puerta NOT requerida para el circuito de oscilación, lo que lo hace más conveniente de usar.
CD4060 cuenta como un. Contador binario de 14 niveles, que puede La división de frecuencia de la señal de 32768 HZ es 2 HZ. Su diagrama de bloques interno se muestra en la Figura 3-3. Se puede ver en la figura que el extremo de entrada del reloj del CD4060 tiene dos puertas NOT conectadas en serie. , por lo que las funciones de oscilación y división de frecuencia se pueden realizar directamente
Figura 3-3 Diagrama de bloques interno del CD4046
3) Unidad de conteo de tiempo
El tiempo. la unidad de conteo tiene varias partes, como conteo de tiempo, conteo de minutos y conteo de segundos.
La unidad de conteo de horas es generalmente un contador hexadecimal y su salida tiene la forma de un código de minuto 8421BCD; Las unidades de conteo y segundas unidades de conteo son contadores hexadecimales y su salida también está en forma de código 8421BCD.
Generalmente, el contador decimal 74HC390 se utiliza para realizar la función de conteo de la unidad de conteo de tiempo. Para reducir la cantidad de dispositivos utilizados, se puede seleccionar 74HC390. Su diagrama de bloques lógico interno se muestra en la Figura 2.3. Este dispositivo es un contador asíncrono dual 2-5-10 y cada contador proporciona un terminal de compensación asíncrono (nivel alto activo).
Figura 3-4 Diagrama de bloques lógicos internos del 74HC390 (1/2)
Unidad de conteo de un solo dígito Es un contador decimal y no requiere conversión decimal. Solo necesita conectarse. QA a CPB (el flanco descendente es válido). CPA (el flanco descendente no es válido) está conectado a la segunda señal de entrada de 1 HZ. Q3 se puede utilizar como señal de transporte ascendente para contar decenas. p>
La unidad de conteo de segundos de decenas de dígitos es un contador hexadecimal y requiere conversión hexadecimal. El método de conexión del circuito para convertir un contador decimal en un contador hexadecimal se muestra en la Figura 3-5, donde Q2 se puede utilizar como un. señal de transporte ascendente que se conectará al CPA de la unidad de conteo de unidades y dígitos.