很可能在你的卧室有一个数字时钟你的床旁边。早上你有没有看着它,想知道它是如何工作的?
在本文中,你将学习如何一个数字时钟或手表。事实上,你甚至将学习如何构建您自己的!
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理解一个数字时钟是如何工作的,你必须进入,看看发生了什么。所以让我们开始吧!
最基本的
如果你读过摆的时钟是如何工作的,你知道,所有的时钟(无论技术)有一些必需的组件:乐动-软件
- 权力运行的时钟源摆钟,重量或泉水处理这个角色。
- 一个精确的时基,作为时钟的心跳摆钟,钟摆和式擒纵机构处理这个角色。
- 办法减速时间的时基提取不同的组件(小时、分钟、秒)摆钟,齿轮为这个角色。
- 显示时间的方法摆钟,手和脸这个角色服务。
一个数字时钟也不例外。它只是电子而不是机械地处理这些函数。在一个数字时钟,有电力供应(a电池从墙上或120伏交流电源)。有一个电子扫描基线,“滴答”一些已知和准确率。有某种形式的电子“杠杆机制”——通常一个数字时钟处理齿轮组件称为“计数器”。一个nd there is a display, usually either发光二极管(发光二极管)或一个液晶显示器(液晶显示器)。
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高级视图
这里是一个快速概述一个数字时钟的组件在一个较高的水平。
时钟的核心有一块可以生成一个精确的60赫兹(Hz,每秒振荡)信号。有两种方法可以生成这个信号:
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60赫兹信号分割使用计数器。在构建自己的时钟,一个典型的乐动体育网站5.0TTL部分用是7490十进制计数器。这部分可以配置为除以任何数量2 - 10,并生成一个乐动体育网站5.0二进制数作为输出。所以你把60 hz时基,除以10,除以6,现在你有1 - hz(1每秒振荡)信号。这个1-Hz信号适合驾驶的“二手”部分显示。到目前为止,在框图钟看起来像这样:
看到秒,然后计数器的输出需要驱动显示。这两个计数器生产二进制数。除以10计数器产生0-1-2-3-4-5-6-7-8-9在其输出序列,除以6计数器时产生一个0-1-2-3-4-5在其输出序列。我们想要在一个叫做显示这些二进制数7-segment显示。7-segment显示有7个酒吧,打开不同的酒吧你可以显示不同的数字:乐动体育网站5.0
将二进制数字0到9之间适当的信号驱动7-segment显示器,你使用(适当命名的)“二进制数7-segment显示转换器”。This chip looks at the binary number coming in and turns on the appropriate bars in the 7-segment LED to display that number. If we are displaying the seconds, then the seconds part of our clock looks like this:
这个阶段的输出频率的振荡one-cycle-per-minute。你可以想象的分钟部分时钟看起来完全一样。最后,小时部分看起来几乎相同,除了除以6计数器被除以2计数器。
现在有两个细节留给找出如果您正在构建一个真正的时钟:
- 时钟的设计在这里根本不明白12:59:59应该循环回一点。这是一个混乱的小问题,有两种方法来解决这个问题。乐动体育网站5.0一种技术乐动-软件涉及创建一点逻辑,可以探测到13号和复位回到1小时部分(不为零)。另一种方法涉及到乐动-软件使用一个加法器。就我们的目的而言,更容易在军事,因为军事时间包括一个零时。
- 我们需要一种方法来设置时钟。通常这是由控制部分高于频率到分钟。例如,大多数时钟“快速”和“慢”设置按钮。当你按下“快速”按钮时,60赫兹的信号直接驱动分钟计数器。当你按下“慢”按钮,1 - hz信号驱动到分钟。乐动体育网站5.0可能有其他的技术,但这是最常见的。乐动-软件
现在让我们看看我们必须做些什么来建立一个真正的时钟!
建立你自己的数字时钟
最好的方式来理解数字时钟的不同组件以及它们如何一起工作是实际走过的步骤构建自己的时钟。这里我们将构建“秒”时钟的一部分,但是您可以很容易地扩展事情来构建一个完整的时钟与小时,分钟和秒。要理解这些步骤,您需要阅读布尔逻辑是如何工作的和电子门的工作原理。特别是电子盖茨介绍你TTL芯片,案板和电力供应。如果你已经扮演着盖茨如那篇文章所述,那么这里的描述将更多的意义。
我们首先需要的是一个电力供应。我们构建了一个在电子盖茨的文章。那个时候,我们使用一个标准的墙变压器产生直流(直流)权力,然后调节到5使用7805伏。对于我们的时钟,我们想做的事情略有不同,因为我们要提取60 hz时基电力线路。这意味着我们想要一个交流而不是一个直流变压器,我们将使用一个称为一部分乐动体育网站5.0桥式整流器将交流转换为直流。因此,我们需要以下部分为我们的电源:
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- 12伏交流电变压器(Jameco一部分# 115602)
- 桥式整流器(Jameco一部分# 103018)
- 7805 5伏调节器(- 220)(Jameco一部分# 51262)
- 两个470 -微法拉电解电容器(Jameco一部分# 93817)
- 5.1伏稳压二极管(Jameco一部分# 36097)
- 1-K-ohm电阻器(Jameco一部分# 29663)
一些笔记部分使用:
- 之间的差异AC变压器我们使用,我们在文章中使用的直流变压器在盖茨是AC变压器保护中的60 hz正弦波家庭120伏特的电流。如果你想用你的volt-ohm计来测量交流电压的变压器,一定要使用一个交流电压范围而不是直流范围。
- 我们使用桥式整流器将交流转换为直流。一个终端的整流器将标有“+”——从你能找到的-和AC输入。没有极性一个AC变压器,所以它并不重要变压器使你连接整流器的交流导致的。
- 的7805年和电容器连接,就像他们在吗电子门篇文章。
- 的电阻器和齐纳二极管提取一个60赫兹的信号从变压器的正弦波。一个二极管是电子的单向阀。一个齐纳二极管也是一个单向阀,但是它也通过电子在另一个方向如果超过一定的电压。齐纳二极管因此变成10-volt正弦波变成剪波振荡在0和5伏特之间。这是适合孵蛋的TTL计数器。1-K-ohm电阻器确保当前的齐纳二极管是有限的所以我们不烧坏二极管。二极管将一端上画有乐队——这个乐队应该连接电阻。
线路图
这是电源的线路图和时基。
当我们看到在这篇文章电子门,电源是最困难的部分!
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创建其余的时钟,你需要:
数量的芯片、电阻和发光二极管需要取决于你有多少位数实现感兴趣。这里我们将讨论几秒钟,“至少”的数字是正确的。
7490年引出线
让我们看看7490年的短暂看看它是如何工作的。
7490年是一个十进制计数器,这意味着它能够从0到9周期数,这是其自然模式。乐动体育网站5.0QA, QB, QC和QD 4位二进制数,这些针循环0到9,像这样:乐动体育网站5.0
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QD QC QB QA 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1
你也可以设置芯片数到其他最大数字,然后返回零。你设置它通过改变R01的布线,R02, R91 R92线。如果R01和R02 1(5伏特)和R91或R92 0(地面),芯片就会重置QA, QB, QC和QD为0。如果R91和R92 1(5伏特),然后指望QA, QB, QC, QD→1001(5)。如此:
- 创建一个除以10计数器,首先连接销5 + 5伏特和销10地面电源芯片。你连接销12针1和地面别针2、3、6和7。乐动体育网站5.0你运行的输入时钟信号(从扫描基线或前一个计数器)销14。的输出出现在QA、QB QC和QD。使用在销11日输出连接到下一个阶段。
- 创建一个除以6计数器,首先连接销5 + 5伏特和销10地面电源芯片。然后连接销12针1和地面销6和7。连接销2针9和销3 - 8针。运行输入时钟信号(从扫描基线或前一个计数器)销14。的输出出现在QA, QB和质量控制。使用8针连接到下一个阶段。
创建第二个手
知道这一切,你可以轻松地创建一个数字时钟的“二手”。它看起来像这样:
在这个图中,7490年代前两把60赫兹的信号电源下降了60倍。第三个7490 1赫兹信号作为输入,并将通过10。它的四个输出驱动正常发光二极管在这个图中。第四个7490把输出的第三个和三个输出驱动正常发光二极管。乐动体育网站5.0在这一点上是“二手”你的时钟,用二手的输出出现在二进制文件。如果你想创建一个二进制时钟显示的时间,然后你设置!这是一个视图包含一个除以10计数器的案板,除以6计数器和一组led显示二进制计数器的输出:乐动体育网站5.0
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如果你包紧,做的事情简洁布线工作,你可以到四个计数器一个案板。
显示时间数字
如果你想显示时间数字,需要使用7447年代。这是7447年的引出线,以及部分标签7-segment领乐动体育网站5.0导。
你连接一个7447到7490是这样的:
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- 提供+ 5伏在16和地面销销8 7447芯片。
- 连接QA、QB QC和QD从7490年到7针,1,分别为2和6 7447。
- 330欧姆电阻连接到别针13日,12日,11日,10日,9日,15 - 14的7447,和连接这些电阻,b, c, d, e, f, g 7-seg乐动体育网站5.0ment率领的片段。
- 连接的共同阳极7-segment导致+ 5伏特。
需要特定的LED显示屏的引脚分配使用,这样你知道如何连接输出的7447的LED 7-segment设备。(另外,请注意,7448相当于7447除了它驱动显示共阴极。地面的共阴极LED在这种情况下)。
你可以看到,通过扩展电路,我们可以很容易地创建一个完整的时钟。创建“分针”部分的时钟,所有你需要做的就是重复的“二手”部分。乐动体育网站5.0创建“时针”部分,你要有创造力。可能最简单的解决方案是创建一个时钟显示军事。那么你想要使用一个和门(或7490)的R输入识别二进制数24和使用识别器重置小时计数器的输出为零。
最后你需要创建一个形成机制。案板上,很容易设置时钟——只是移动电线驱动高频信号输入时钟的分针部分。在一个真实的时钟,您将使用按钮或开关和盖茨做同样的事情。
如果你把你的床头钟或表,您将注意到的一件事是,里面有可能不是15 TTL ICs。事实上,你可能无法找到一个芯片。在大多数现代钟表,钟表的功能(包括报警和任何其他特性)都集成到一个乐动体育网站5.0低功耗芯片(一起看,芯片和显示消费只有1000000瓦)。芯片是可能直接嵌入在电路板。你可以看到一个blob的黑色塑料保护这个芯片。一个小小的芯片包含我们这里讨论的所有组件。
现在你有一个完整的理解数字时钟是如何工作的。下次看你的床旁边的时钟或在你的数字手表,可以用一个新的尊重里想的是什么!如果你想提前到下一个水平,了解如何构建一个单片机的数字时钟,明白了微控制器的工作原理。
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