I. 소개

(a) 소개

20 세기 말에 전자 기술은 비약적인 발전을 이루었다. 그것의 주도로 현대 전자 제품은 사회의 거의 모든 분야에 스며들어 사회 생산력의 발전과 사회 정보화 수준의 향상을 강력하게 촉진시켰다. 이와 함께 현대전자 제품의 성능이 더욱 향상되면서 제품 교체의 속도가 빨라지고 있다.

시간은 사람에게 항상 소중하며, 일의 바쁘고 복잡하면 현재의 시간을 잊기 쉽다. 무엇을 하는 것을 잊고, 일이 그다지 중요하지 않을 때, 이런 잊는 것은 무해한 것이다. 그러나 일단 중요한 일이 생기면 일시적인 지연은 큰 화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 많은 화재는 사람들이 가스를 끄거나 충전 시간을 잊어버린 탓이다. 특히 병원에서는 간호사가 매번 환자에게 피부 검사를 해 환자가 약물에 알레르기가 있는지 확인한다. 주사 후 보통 5 분 정도 기다려야 합니다. 일단 시간이 되면 가죽 시험은 무효가 된다. 손목시계는 당연히 좋은 선택이지만, 가죽시험을 하는 사람이 많아짐에 따라 누구의 가죽시험이 도착했는지 판단하기 어렵다. 그래서 우리는 타이밍 시스템을 개발해야 합니다. 시간을 잊은 사람들에게 수시로 일깨워 주다.

시계의 디지털화는 사람들의 생산생활에 큰 편리를 가져다 주었고, 시계의 원래 시보 기능을 크게 확장시켰다. 타이밍 자동 경보, 타이밍 자동 벨, 타이밍 프로그램 자동 제어, 타이밍 방송, 타이밍 스위치 회로, 타이밍 스위치 오븐, 스위치 전원 장치, 다양한 타이밍 전기의 자동 시동 등 이 모든 것은 시계 디지털화를 기반으로합니다. 따라서 디지털 시계를 연구하고 그 응용을 확대하는 것은 중요한 현실적 의의가 있다.

(2) 논문의 연구 내용 및 구조 배열.

이 시스템은 수정 발열기, 분할기, 카운터, 모니터 및 시간 보정 회로로 구성됩니다. 디코더 출력 신호는 LED 디지털 튜브에 의해 표시됩니다. 74LS 시리즈 중소형 통합 칩 사용. RS 트리거를 사용하는 시간 교정 회로. 전체 시나리오 설계는 주 회로와 확장 회로의 두 부분으로 구성됩니다. 주 회로는 디지털 시계의 기본 기능을 완료하고, 확장 회로는 디지털 시계의 확장 기능을 완료합니다. 이 기사는 다음과 같이 구성됩니다.

1. 서론은 전자시계 연구의 현실적 의의를 천명하였다.

2. 설계 내용과 설계 방안은 전자시계의 구체적인 설계 방안과 설계 요구 사항을 논술하였다.

3. 단위 회로의 설계, 원리 및 부품 선택은 주로 수정 발진기, 분배기, 카운터, 모니터, 시간 보정 회로의 다섯 가지 측면에서 전자 시계의 설계 원리와 부품 선택을 설명합니다.

4. 전체 기계의 구조도를 그립니다. 시스템 설계, 설치 및 디버깅이 모두 완료되었습니다.

둘째, 디자인 콘텐츠 및 디자인

(a) 디자인 콘텐츠 요구 사항

1. 시간, 분, 초 (23 시간 59 분 59 초) 디스플레이 및 시간 조정 기능을 갖춘 전자 시계를 디자인합니다.

2. 전자시계는 중소형 집적 회로로 구성되어 실험상자에 조립해 디버깅한다.

3. 블록 다이어그램과 논리 회로 다이어그램을 그립니다.

4. 기능 확장:

(1) 알람 시스템

(2) 시간을 알린다. 59 분 5 1 초 53 초 55 초 57 초 출력 750Hz 오디오 신호, 59 분 59 초 출력 1000Hz 신호, 시청각 길이 1 초,/kloc-0

(3) 달력 시스템.

(2) 설계 및 작동 원리

디지털 전자 시계의 논리 상자 그림은 1 과 같습니다. 수정 발열기, 분할기, 카운터, 디코딩 모니터 및 타이밍 보정 회로로 구성됩니다. 발열기는 디지털 시계의 시간 기준으로 안정된 고주파 펄스 신호를 생성한 다음 분배기를 통해 표준 초 펄스를 출력합니다. 초 카운터에서 60 까지' 24 회전 1' 규칙에 따라 점수 카운터로, 점수 카운터에서 60 까지 시간 카운터로 이월됩니다. 카운터의 출력은 각각 디코더를 통해 모니터로 전송됩니다. 타이밍 회로는 타이밍에 오류가 발생할 때 시간과 분을 보정하는 데 사용할 수 있습니다.

그림 1 디지털 전자 시계 논리 블록 다이어그램

셋째, 단위 회로 설계, 원리 및 장치 선택

(1) 수정 발진기

1, 중요한 개념에 대한 설명

(1) 피드백: 확대 회로의 일부 또는 전체 출력이 확대 회로의 입력으로 일정한 방식으로 반송됩니다.

(2) 결합: 신호가 1 급에서 2 급으로 전달되는 과정을 말합니다.

수정 발진기의 구체적인 작동 원리.

수정 발열기는 진동 주파수가 정확하고 회로 구조가 간단하며 주파수 조절이 쉽다는 특징이 있다. 컬러텔레비전, 컴퓨터, 리모컨 등 각종 진동 회로에 광범위하게 적용된다. 또한 압전 효과도 있습니다. 결정체의 한 방향으로 전기장을 가하면 결정체가 기계적으로 변형됩니다. 반대로 웨이퍼의 양면에 기계적 압력을 가하면 웨이퍼의 해당 방향으로 전기장이 생성됩니다. 이를 압전 효과의 물리적 현상이라고 합니다. 여기서 우리는 결정체의 한 방향에 전기장을 추가하여 이 방향에 수직인 방향으로 기계적 진동을 일으킨다. 기계적 진동이 있으면 해당 수직 면에 전기장이 생성되므로 기계적 진동과 전기장이 서로 인과관계가 된다. 이 순환 과정은 결정체의 기계적 강도가 한계에 도달할 때까지 계속되어 마침내 안정되었다. 이런 압전공진의 주파수는 결정체 발열기의 고유 주파수이다.

인버터와 시간 결정으로 구성된 발열기 회로는 그림 2 에 나와 있습니다. 두 개의 비문 G 1 및 G2 의 자체 피드백을 사용하여 선형 상태로 작동한 다음 적절한 결정진으로 진동 주파수를 제어합니다. 동시에 콘덴서 C 1 은 두 개의 비문 사이의 결합으로, 두 개의 비문 입력 출력 사이의 저항 R 1 및 R2 를 음의 피드백 구성요소로 병렬로 사용합니다. 피드백 저항이 작기 때문에 비문의 출력과 입력 압력 강하가 같다고 대략적으로 간주할 수 있습니다. 용량 성 C2 는 기생 진동을 방지하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 회로에서 시간 결정의 진동 주파수가 4MHz 인 경우 회로의 출력 주파수는 4MHz 입니다.

그림 2 타이밍 결정 발진 회로

(2) 분배기

1, 842 1 코드 시스템, 542 1 코드 시스템.

4 자리 이진 코드의 16 가지 조합은 인코딩으로 10 가지 조합이 0-9 를 나타내는 10 개의 숫자 기호를 취합니다. 일반적으로 1 과 같이 BCD 코드라고도 하는 십진수를 나타내는 데 4 개의 이진수가 사용됩니다.

표 1

842 1 코드 542 1 코드

0 0000 0000

1 000 1 000 1

2 00 10 00 10

3 00110011

4 0 100 0 100

5 0 10 1 1000

6 01101001

7 01111010

810001011

910011100

주파수 분배기의 특정 작동 원리.

수정 발열기는 주파수가 높기 때문에 주파수 분할 회로를 사용하여 초 펄스를 얻어야 한다. 예를 들어 발열기는 4MHz 신호를 출력하고 D 트리거 (74ls 74)4 를 통해 1MHz 로 나눈 다음 10 주파수 측정자 (74LS90, 842/KLOC) 로 보낼 수 있습니다. (그림 3 참조)

그림 3 주파수 분할 회로

3, 그림의 로고 의미

CP- 입력 펄스 신호

C0 진 신호

Q 출력 펄스 신호

(3) 카운터

초 펄스 신호는 6 개의 카운터를 통해 각각 "초" 비트, "10 비트", "분" 비트 및 10 비트, "시간" 비트 및 10 비트 타이밍을 얻습니다. "초" 와 "분" 카운터는 16 진수이고 시간은 16 진수이다.

1, 16 진수 카운터

(1) 카운터는 트리거 패턴별로 분류됩니다.

카운터는 누적 클럭 펄스 수의 논리적 구성 요소입니다. 카운터는 클럭 펄스뿐만 아니라 타이밍, 주파수 분할, 펄스 생성 및 디지털 연산에도 사용됩니다. 카운터는 가장 널리 사용되는 논리 요소 중 하나입니다. 트리거 방법에 따라 카운터는 동기화 카운터와 비동기 카운터로 나뉩니다. 동기 카운터의 경우 클럭 펄스를 입력하면 트리거가 동시에 반전되고 비동기 카운터의 트리거는 반전되지 않습니다.

(2) 16 진수 카운터의 작동 원리.

"초" 카운트 회로와 "분" 카운트 회로는 모두 1 차 10 십진수 카운터와 1 차 16 진수 카운터로 구성된 16 진수입니다. 그림 4 에서 볼 수 있듯이 "초" 및 "분" 카운터는 두 개의 연결된 중형 집적 회로 74LS90 으로 구성됩니다.

그림 4 60 진수 카운트 회로

IC 1 은 십진수 카운터, QD 1 은 십진수 신호, 74LS90 카운터는 십진수 비동기 카운터입니다. 10 진수 카운트는 피드백을 통해 0 으로 이루어지며 IC2 와 비문은 16 진수 카운트를 구성합니다. 74LS90 은 CP 신호의 하강, Q A 1 및 Q C2 상 0 10 1 의 하강 가장자리를 분 ("시간") 카운터의 입력 신호로 사용합니다. Q B2 와 Q C2 는 각각 0 1 10 까지 세고, 그 결과 고수준 1 은 각각 74LS90 의 0 R0( 1), R0 ( IC 1 및 IC2 연결은 6 진수 카운트를 달성한 것을 알 수 있습니다.

그 중 74LS90 은 2/5 로 나눌 수 있는 십진수 카운터입니다.

74ls04-문이 아님

74ls00--두 개의 입력과 비 문

2,24 십진수 카운터

시간 카운트 회로는 그림 5 와 같이 IC5 와 IC6 으로 구성된 24 비트 카운트 회로입니다.

10 트리거 신호가 시간 비트 IC5 의 카운트 입력 측 CP5 에서 나오면 IC5 카운터가 자동으로 0 이 되고 반올림 끝 QD5 가 IC6 시 비트 카운터로 반올림 신호를 출력합니다. 24 시간 (분 카운터의 반올림 신호) 펄스가 도착하면 IC5 카운터의 상태는 "0 100" 입니다. IC5 및 IC6 카운터의 제로 엔드 R0( 1) 및 R0(2) 을 각각 보낸 다음 7490 의 R0( 1) 및 R0(2) 의 NOR 을 통해 24 비트 카운트를 완료합니다

그림 5 24 진수 카운트 회로

(4) 디코딩 및 디스플레이 회로

1, 디스플레이 원리 (디지털 튜브)

디지털 튜브는 디지털 디스플레이의 속칭이다. 일반적으로 사용되는 디지털 모니터로는 반도체 디지털 튜브, 형광 디지털 튜브, 글로우 디지털 튜브 및 평면 패널 모니터가 있습니다.

이 설계는 반도체 디지털 튜브를 선택하는데, LED (발광 다이오드) 로 구성된 글리프로 숫자를 표시하고, 7 개의 막대 발광 다이오드가 7 단 조합 글리프로 배열되어 반도체 디지털 튜브를 형성한다. 반도체 디지털 튜브에는 양극과 음극의 두 가지 유형이 있습니다. * * * 양극 디지털 튜브의 7 개의 발광 다이오드의 양극은 서로 연결되어 있으며 7 개의 음극은 독립적입니다. * * * 음극 디지털 튜브는 * * * 양극 디지털 튜브와 반대입니다. 7 개의 발광 다이오드의 음극은 서로 연결되어 있지만 양극은 독립적이다.

양극 디지털 튜브의 음극이 저레벨에 연결될 때 해당 다이오드가 발광하여 특정 다이오드가 글꼴별로 발광할 수 있으므로 양극 디지털 튜브는 저수준 유효 디코더를 출력하여 구동해야 합니다. * * * * 음극 디지털 튜브는 구동을 위해 고전적이고 효과적인 디코더를 출력해야 합니다.

디코더 원리 (74LS47)

디코딩은 코딩의 역과정이다. 코드를 "번역" 할 때 코드에 의미를 부여합니다. 디코딩을 구현하는 논리 회로가 디코더가 됩니다. 디코더 출력에는 입력 코드와 고유한 대응 관계가 있습니다. 74LS47 은 디지털 튜브와 함께 사용되는 저수준 출력의 7 단 글리프 디코더입니다. 표 2 에는 디지털 파이프와의 관계를 보여 주는 74LS47 의 진리표가 나와 있습니다.

표 2

입력 출력에는 숫자 기호가 표시됩니다

Lt (-) RBI (-) a3a2a1a0bi (-)/rbo (-))

A (-) b (-) c (-) d (-) e (-) f (-) g (-)

110 0 0 0 010 0 0 0 0 0 0 0 010

1x00111011/kloc-0

1x001010 0 010 0 010 0 01

1x0 01110 0 0 0 0110 3

1x010 0 010 0 010 0 0110 0 0

1x010101010 0 010

1x01101110 0 0 0 0 6

1x011110 0 0 01/kloc-

1x10 0 0 010 0 0 0 0 0 0 0 8

1x10 0 010 0 0 0 010 0 0110 0 0

X x x x x x 0111111아웃.

10000011111/kloc-

0x x x x x x10 0 0 0 0 8

(1) LT (-): 디지털 튜브 세그먼트가 정상적으로 빛을 발하는지 확인하기 위해 테스트 램프 입력을 설정합니다. Lt (-) = 0 일 때 디코더 출력은 입력 A3, A2, A 1 및 A0 의 상태에 관계없이 낮고, 구동 디지털 파이프가 정상인 경우 8 이 표시됩니다.

(2) Bi (-): 소등 입력, 여러 디지털 디스플레이의 소등을 제어하는 데 사용됩니다. Bi (-) = 0 일 때. LT (-) 와 입력 A3, A2, A 1, A0 의 상태에 관계없이 디코더 출력은 고평이며 양극 디지털 파이프를 끕니다.

(3) RBI (-): 0 입력을 설정하고 불필요한 0 을 제거하도록 설정합니다. 각 비트 A3= A2 =A 1 =A0=0 이면 0 이 표시되어야 하지만 RBI (-) = 0 의 경우 디코더 출력은 모두 고평입니다. 결과는 불 신호를 가멸한 결과와 마찬가지로 0 이 꺼진다.

(4) RBO (-): 0 출력, Bi (——) * * 연결, 송신 입력으로, 여러 자리 디지털 디스플레이를 가능하게 하는 0 제어입니다.

3. 디코더와 모니터를 함께 사용합니다

디코딩은 주어진 코드를 번역하는 것이다. 이 디자인은 시간, 분, 초 카운터 출력의 4 자리 이진수를 해당 십진수로 번역하여 모니터를 통해 표시하는 것입니다. 일반적으로 모니터는 디코더와 함께 사용됩니다. 우리가 선택한 7 세그먼트 디코더 드라이브 (74LS47) 와 디지털 튜브 (LED) 는 * * * 양극 연결 (저수준 출력이 필요한 디코더 드라이브) 입니다. 그림 6 과 같이 디스플레이 회로를 디코딩합니다.

그림 6 디코딩 디스플레이 회로

(5) 타이밍 회로

1, RS 트리거 (그림 7 참조)

그림 7 기본 RS 트리거

R (-) s (-)

Q Q(—)

분명히 말하다

0 1

1 0

1 1

0 0 0

1

0 또는 1

1 1

1 또는 0

1 0 으로 설정됨

설정 1

원상태를 유지하다

이상 상태, 0 신호가 사라진 후 트리거 상태가 불확실합니다.

2, 떨림이 없는 스위치 회로

지터 없는 스위치 회로 원리: (그림 8 참조) 스위치 K 가 1 으로 전환되면 S (-) = 0,R (-) = 1, 트리거가/KLOC-0 으로 설정됩니다 S (-) 터미널이 스위치 K 의 진동으로 인해 간헐적으로 접지될 때 영향을 주지 않습니다. 트리거가 1 으로 설정되면 1 의 상태는 변경되지 않습니다. K 떨림은 R (-) 끝이 아니라 S (-) 끝만 지면에서 벗어나게 하기 때문에 트리거가 1 으로 안정적으로 설정됩니다.

스위치 K 가 S (-) 끝에서 R (-) 끝으로 당겨질 때도 같은 효과가 있으며 트리거는 안정적으로 0 으로 설정됩니다. 스위치의 동작은 Q 쪽이나 Q (-) 쪽에서 반영되어 출력 평평이 안정적입니다.

3 시간 교정 회로 구현 원리.

전자시계의 전원을 켜거나 타이밍 오류를 발견할 때 교정이 필요합니다. 시간 교정 회로는 각각 시간과 분 교정을 달성한다. 네 개의 기계 스위치 모두 지터 현상이 있기 때문에 RS 트리거를 디더링 회로로 사용합니다. RS 기본 트리거와 단극 이중 던지기 스위치를 사용하여 칼은 2 시에 위치 NC 로 이동마다 카운트 펄스를 생성하여 시간 조정 기능을 제공합니다. 회로는 그림 8 에 나와 있습니다.

그림 8 타이밍 회로

(6) 디버깅

필등. 전자 기술 실험 및 커리큘럼 디자인. 베이징: 기계공업.

출판사,1995.131~132

이 책은 완전하다.