디지털전자시계

본문내용

age : 4.5 ~ 5.5 [V]
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A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
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Comment
'191에서 QA, QC, QD를 AND 하여서 출력 Y를 낸다.
74LS04
Supply voltage : 4.5 ~ 5.5 [V]
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Comment
'08에서 나오는 Y의 값을 받아 Y' 값으로 변환한다.
74LS191
Supply voltage : 4.5 ~ 5.5 [V]
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Comment
10단위 hour에서 QA의 출력을 Clock 받아 카운트를 한다. '04에서 나온 Y' 출력을 입력 Load로 받아 12카운트를 한다.
74LS76
Supply voltage : 4.5 ~ 5.5 [V]
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Comment
'191의 QA의 출력을 Clock으로 받아 Toggle 한다. JK F/F Q, Q' 출력을 각각의 AM/PM 표시 LED에 연결하여서 11시에서 0시로 넘어 갈 때 AM/PM이 토글 된다.
다. 회로도
라. 최종구현 회로(사진 첨부)
Time process part
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Adjustment part
Representative part
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1시간 동작 후 오차 확인
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마. 구현된 회로 검증 내용
-오실로 스코프 출력 등
O s c i l l a t o r
(Oscillator output)
1/10M 분주 통과 파형
(Clock divider 1/10M) 1 Hz
Sec, Min, Hour part는 클록이 너무 느리기 때문에 측정을 하지 못하였다.
- 디버깅 과정 기술
▣한 번에 전부 조립을 했기 때문에 디버깅이 상당히 많았다. 오실로 스코프와 멀티테스터를 이용하여 칩들 중에 VCC, GND 가 연결 안됐던 부분을 수정하였다.
시 부분에서 나오는 5개의 출력을 각각 다이오드를 지나 한 곳으로 모이는 곳에서 출력이 나와 인버터 input 부분이 있다. 그 부분에서 다이오드를 통과하면서 전압을 손실하여서 예상했던 1K의 저항보다 높여 2K저항을 사용하였더니 정상 작동했음
▣'93칩에서 '191칩으로 바꿔서 사용했더니 오전/오후가 10단위 시에 1이 뜨는 순간 바뀌고 다시 0으로 되면서 또 바뀌었다. 이 부분은 '93과 같은 방법으로 '191을 구성했더니 발생한 것 같다 '93일 때는 인버터를 통과해서 나가는 것이 되었는데, 수정은 JK F/F 을 사용하여서 '191 QA에 클록이 뜰 때마다 토글 되는 방식으로 해결하였다.
▣나중에 Oscillator를 받아서 설치를 하였다. 받은 Oscillator는 구형파를 내보내는 것이다. 처음에는 남는 인버터로 구성하였는데 작동을 시켰을 때 정상 작동이 안됐다. 특히 시간 조절 부분이 잘 되질 않았는데 아무래도 '04에 느린 주파수를 사용하는 인버터와 Oscillator에서 나오는 10M의 주파수를 받아주는 인버터가 동시에 존재 하여서 간섭 현상 때문인 것 같다. 전류가 빠르게 바뀌기 때문에 큰 자기장이 생성되어 옆에 칩에도 영향을 주는 것으로 간주 된다. 그래서 Oscillator 전용 인버터를 구성하였다. 구성 후 측정을 하였더니 불안정 적인 주파수가 발진 되어서 인버터, 커패시터 부분을 삭제하고, 직접적으로 Oscillator에서 나오는 발진 주파수를 입력으로 주웠다. 재확인 결과 30P 자리에 10P를 넣어서 작동어서 작동아 안됐다. 그리고 30P가 있는 쪽보다 없는 쪽에서 사용하기 좋은 파형이 만들어져 30P 반대 부분으로 수정하여 사용하였다. 이로서 오실레이터를 구형파를 쓰면 직접 넣어도 작동을 하고, 회로에서 커패시터와 저항을 사용하여 구성하여도 된다는 것을 알았다.
▣동그라미 부분에서 클록을 빼오는 이유..
처음에는 저 회로를 구성 하지도 않고 그냥 오실레이터에서 뽑아서 사용 하였는데.. 그래도 한번 구성해 보았다.
실제 구성하여서 측정한 결과 동그라미 부분에서 뽑아 낸 파형이 더 사용하기 알맞은 파형이 아니다.
( 회로 오실레이터 출력 파형) (동그라미 부분 파형) (커패시터 왼편 파형)
실제 오실로스코프에서 볼 수 있듯이 커패시터를 기준으로 왼편에 출력 파형이 더 사용하기 좋은 파형이다.
하지만 왼편에서 출력을 빼지 않는 이유는 왼편은 인버터의 입력 부분이기 때문에 실제로 그 부분에서 출력을 빼게 된다면 그 부분에 약간의 전압 강하가 있을 것이다. 때문에 정상 작동을 안 할 우려가 있고, 정상작동을 하더라도 오차가 생길 위험이 있다.
3. 결론
실습 결과 요약
Clock divider를 이용하여 10M Hz 의 클록을 1 Hz 으로 출력을 만들어 회로에서 1sec를 카운트 한다.
Time part에서 sec, min, hour를 차례대로 카운트해나간다. sec, min, hour에서 나오는 출력을 '47의 입력으로 받아 처리된 출력을 7-Sgm 으로 출력을 내보낸다.
sec의 reset은 스위치를 통과한 1의 값이 1단위 chip과 10단위 chip의 clear입력으로 들어가 sec 부분을 reset 한다. sec에서 나오는 출력을 '86의 A입력으로 받고, 스위치를 B입력으로 받아 스위치가 누르면 min이 증가 된다.
10단위 hour에서 나오는 출력을 이용하여 AM/PM part, Week part를 구성하였다.
실습 진행하면서 배운 점, 느낀 점.
일단 많이 아쉽다. 땜질을 시작할 때 주말이어서 각각 part test하지 못하고, 한 번에 땜질을 다 해서 디버깅 시간이 오래 걸렸다. 또, 가지고 있던 만능 기판이 크기가 작아 모눈종이에 그린 것과 같이 배치를 하지 못했다.
디버깅을 하면서 각각의 part를 좀 더 이해하게 되었고. 다이오드를 통과한 신호의 전압 강하 때문에 표현이 안돼서 고생을 좀 하였다.
오실로스코프와, Function, 멀티 테스터기 등의 장비를 이용하여 클록의 입력 단부터 차례로 찾아 나고 전압 강하 부분에 파형을 관찰하여 전압이 적절치 못했다는 것 등을 알게 되는 과정들에서 배운 점이 많다.
마지막으로 느낀 점은 무엇이든 처음부터 원인을 찾아 나가고, 원인이 생기기 전에 조립 처음부터 part 별로 테스트를 해야 빠른 시간 안에 제품을 완성 할 수 있다고 느꼈다.

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