Jam Digital Menggunakan Osilator Kristal & Flip Flops: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Jam ditemukan di hampir semua jenis elektronik, mereka adalah detak jantung dari komputer mana pun. Mereka digunakan untuk menyinkronkan semua rangkaian sekuensial. mereka juga digunakan sebagai penghitung untuk melacak waktu dan tanggal. Dalam instruksi ini Anda akan belajar bagaimana komputer menghitung dan pada dasarnya bagaimana jam digital bekerja menggunakan sandal jepit dan logika kombinasional. Proyek ini dipecah menjadi beberapa modul yang masing-masing melakukan fungsi tertentu.

Perlengkapan

Untuk instruksi ini, Anda akan memerlukan beberapa pengetahuan sebelumnya dalam:

• Konsep logika digital
• Simulator multisim (opsional)
• Pengertian rangkaian listrik

Langkah 1: Membangun Modul Basis Waktu

Konsep di balik Jam Digital adalah bahwa kita pada dasarnya menghitung siklus jam. jam 1 Hz menghasilkan pulsa setiap detik. pada langkah selanjutnya kita akan melihat bagaimana kita dapat menghitung siklus tersebut untuk membuat detik, menit dan jam dari jam kita. Salah satu cara kita dapat menghasilkan sinyal 1 Hz adalah dengan menggunakan rangkaian osilator kristal yang menghasilkan sinyal 32,768 kHz (seperti yang saya rancang di atas yang disebut osilator menusuk), yang kemudian dapat kita bagi dengan menggunakan rantai Flip Flops. Alasan digunakannya 32,768 kHz karena lebih tinggi dari frekuensi pendengaran maksimum kita yaitu 20 kHz dan sama dengan 2^15. Alasan yang penting adalah karena keluaran flip flop J-K Beralih di tepi Positif atau Negatif (tergantung pada FF) dari sinyal input, oleh karena itu keluaran secara efektif pada frekuensi yang setengah dari masukan asli. Dengan cara yang sama jika kita rantai 15 Flip Flops kita dapat membagi frekuensi sinyal input untuk mendapatkan sinyal 1 Hz kita. Saya baru saja menggunakan generator pulsa 1 Hz untuk mempercepat waktu Simulasi di Multisim. Namun pada papan tempat memotong roti jangan ragu untuk membangun sirkuit yang saya miliki di atas atau menggunakan modul DS1307.

Langkah 2: Membangun Penghitung Detik

Modul ini dipecah menjadi dua bagian. Bagian pertama adalah penghitung naik 4-bit yang menghitung hingga 9 yang merupakan tempat 1 detik. Bagian kedua adalah penghitung 3 bit yang menghitung hingga 6 yang merupakan tempat 10 detik.

Ada 2 jenis pencacah, pencacah sinkron (di mana jam terhubung ke semua FF) dan pencacah asinkron di mana jam diumpankan ke FF pertama dan output bertindak sebagai jam FF berikutnya. Saya menggunakan penghitung asinkron (juga disebut penghitung riak). Idenya adalah jika kita mengirim sinyal tinggi ke input 'J' dan 'K' dari FF, FF akan mengubah statusnya pada setiap siklus clock input. Ini penting karena untuk setiap 2 toggle dari FF pertama akan dihasilkan toggle di FF berturut-turut dan seterusnya hingga yang terakhir. Oleh karena itu kami menghasilkan angka Biner yang setara dengan jumlah siklus sinyal clock input.

Seperti yang ditunjukkan di atas, di sebelah kiri adalah sirkuit saya yang membuat penghitung naik 4-bit untuk tempat 1. Di bawah ini saya telah menerapkan rangkaian Reset, pada dasarnya gerbang AND yang mengirimkan sinyal tinggi ke pin reset Flip Flops jika output dari penghitung adalah 1010 atau 10 dalam desimal. Maka output dari gerbang AND tersebut adalah sinyal 1 Pulse Per 10 Detik yang akan kita gunakan sebagai input clock untuk pencacah tempat 10 kita..

Langkah 3: Menyatukan Semuanya

Dengan logika yang sama, kita dapat terus menumpuk penghitung untuk membentuk Menit dan Jam. Kita bahkan dapat melangkah lebih jauh dan menghitung hari, minggu, dan bahkan tahun. Anda dapat membuat ini di papan tempat memotong roti, idealnya namun orang akan menggunakan modul RTC (jam waktu nyata) hanya untuk kenyamanan. Tetapi jika Anda merasa terinspirasi, Anda pada dasarnya membutuhkan:

19 JK Flip Flops (atau 10 Dual JK IC seperti SN74LS73AN)

• sumber input 1 Hz (Anda dapat menggunakan modul DS1307 yang menghasilkan gelombang persegi 1 Hz)
• 6 Dekoder Biner ke 7-segmen (seperti 74LS47D)
• 23 Inverter, 7 gerbang AND 3 masukan, 10 gerbang AND 2 masukan, 3 gerbang AND 4 masukan, 5 gerbang OR
• Enam tampilan heksagonal 7-segmen

Saya harap Anda mempelajari cara kerja jam digital dari instruksi ini, jangan ragu untuk mengajukan pertanyaan!