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AN-1121基于GreenPAK的数字时钟

内容
1.参考文献
2.介绍
3.时钟原理分析
4.主要芯片(小时)
5.第二个芯片(分钟)
6.第三芯片(秒)
7.结论

参考文献

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作者:奥列格Basovych

介绍

本应用说明描述了如何制作一个基于3个GreenPAKs (SLG46620V)，一个外部晶体，4个7段显示和60个led显示秒的数字时钟。当主电源丢失时，它能够通过内部电池运行，并关闭显示器以节省电池电量。它还包括一个内部的每小时蜂鸣器，可以关闭。图1显示了完成后的设备外观。

时钟原理分析

整个时钟原理图可以分为几个部分。主电源(此处未描述)负责将100-250VAC降至7-15VDC;直流电源，包括一个5V LDO, 3V电池(CR2032)， 2肖特基二极管，一个分压器(R3和R4)和3个正常LDO操作的电容器。分压器创建一个PwrDet信号，监控主电源(5V)。如果主电源存在，时钟工作在正常模式。如果主电源不在(时钟没有插到墙上)，时钟使用内部电池(3V)运行，但时间信息不会显示在7段显示器和led上，以节省电池寿命。时钟振荡器源包括一个32.768 kHz晶体振荡器，两个电阻和两个电容。该方案是基于皮尔斯振荡器，并选择了最佳精度的分量值。该时钟由3x SLG46620V芯片组成，芯片之间相互通信。每个芯片对应的部分功能。 The clock has 4 buttons; 3 of them are simple (unfixed) and correspond to setting time, whereas 1 button is fixed and corresponds to turning the buzzer ON/OFF.

图1所示。一个完整时钟的外观
图2。典型应用电路原理图

共阳极7段显示器连接主芯片(小时)和第二芯片(分钟)。第三个芯片(秒)控制6x10 LED矩阵。分钟信息和小时信息的第一个数字由晶体管Q1控制。第二位数的分钟信息和小时信息由晶体管Q2控制。这两个晶体管负责动态切换，并由主芯片控制。

主要芯片(小时)

所有芯片之间都有通信，每个芯片都有自己的功能。主芯片(小时)对应小时信息;一个外部32.768 kHz晶体连接到它。CNT1将32.768 kHz除以214DFF8最后除以2，使主时钟的占空比为1和50%，通过PIN3传输到其他2个芯片。该芯片包括一个4位状态机(基于DFF0, DFF1, DFF2和Pipe Delay0，从0x1111到0x0110)和一个2位状态机(基于DFF6和DFF7，从0x11到0x01)。4位状态机在转换9-10、19-20和23-0时由3位LUT7复位。此外，该芯片控制2个晶体管(Q1和Q2)，使第一和第二位数之间的动态切换小时和分钟信息。为此，采用低频oscc，其频率为~108Hz。同时，该信号通过PIN4传输到另一个芯片(分钟)，以同步两个芯片的操作。开关时间(+1小时)由按下按钮(PIN15)和/或由芯片外部信号(PIN5)(分钟)产生。PIN2对应关闭所有7段显示器和蜂鸣器。

如果检测到低电平，PIN9和PIN10将变为低电平，并将晶体管(Q1和Q2)关闭。最后一个功能包括这个芯片每10毫秒发出一次哔哔声，它可以关闭。

第二个芯片(分钟)

这个芯片的主要部分是2个状态机。一个基于DFF0, DFF1, DFF2和Pipe Delay0的4位状态机，从0x1111到0x0110(从0到9十进制)和一个基于DFF6, DFF7和DFF8的3位状态机，从0x111到0x010(从0到5十进制)。PIN14从主芯片接收时钟信号(小时)，并在两个状态机之间多路复用信号，以显示分钟信息。4位状态机在过渡9-0时由2位LUT2、DLY2、P DLY0和INV0复位。3位状态机在过渡5-0时由2位LUT6复位。PIN15从主芯片接收1s脉冲(小时)，并将这个频率除以60，在4位状态机上进行1分钟的转换。在每10次转换之后，4位状态机重置并将一个信号作为时钟发送给3位状态机。3位状态机计数到6，并将此信号通过PIN13发送到主芯片(小时)作为1小时计时器。此外，可以通过连接PIN3(+1分钟)的按钮手动更改分钟信息。PIN5接收到来自按键的信号，与PIN12对应复位3理查德·道金斯芯片(秒)和关闭它时，主VDD缺席。如果按下按钮，PIN16产生一个短脉冲(LOW)，芯片(sec)将此信号解码为RESET。只有当PIN12为HIGH时，Chip (sec)才能复位。如果PIN12检测到低信号，那么PIN16进入低电平，芯片(秒)将关闭所有led，直到PIN12进入高电平。

图3。主芯片框图
图4。第二芯片框图

第三芯片(秒)

第三个芯片(秒)只有一个功能——在60个LED上显示秒的信息，每个LED在1s期间打开，并负责相应的秒。它只有2个输入和16个输出。使用16个输出控制60个led的最佳方法是使用6x10矩阵。

图5。第三芯片框图

该芯片包括一个基于DFF6、DFF7、DFF8和Pipe Delay1的4位状态机，从0x1111到0x0110(从1到10的十进制数)和一个基于DFF0、DFF1和DFF2的3位状态机，从0x111到0x010(从0到5的十进制数)。PIN3从主芯片接收一个1秒的信号(小时)，这个信号是一个4位状态机的时钟。

4位状态机计数到10，并由3位LUT15复位。此外，这个LUT作为3位状态机的时钟运行。PIN2有两种功能:复位功能和下电功能。这个PIN从第二个芯片接收一个活跃的低信号(分钟)。如果PIN2的低电平时间小于10毫秒，那么它会导致4位和3位状态机1秒复位。在此之后，LED从第一个LED开始打开。如果PIN2处于低电平状态超过10毫秒，那么所有的led都将关闭，但芯片仍然像以前一样工作。

结论

本应用说明描述了如何制作一个基于三个GreenPAK SLG46620V和一个外部晶体的全功能数字时钟。此外，如果去掉第三个芯片和60个led，该设备可以简化为两个芯片。该应用程序演示了GreenPAK系列可编程混合信号专用集成电路的一些功能和灵活性。