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AN-1121基于GreenPak的数字时钟

内容
1.参考资料
2.介绍
3.时钟原理图分析
4.主芯片（小时）
5.第二芯片（分钟）
6.第三芯片（秒）
7.结论

工具书类

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  4. 绿百申请须知，GreenPAK应用说明网页，对话框雷竞技电竞平台
  5. SLG46620数据表，对话框半导体雷竞技电竞平台

作者：Oleg Basovych

介绍

本应用说明描述了如何制作基于3个格林帕克（SLG46620V）、一个外部晶体、四个7段显示器和60个LED显示秒数的数字时钟。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。它还包括一个可关闭的内部每小时蜂鸣器。图1显示了完成的设备的外观。

时钟原理图分析

整个时钟示意图可分为几个部分。主电源（此处未描述）负责将100-250VAC转换为7-15VDC；直流电源，包括一个5V LDO、3V电池（CR2032）、2个肖特基二极管、一个分压器（R3和R4）和3个电容器，用于正常LDO操作。分压器产生一个PwrDet信号，用于监测主电源（5V）。如果主电源存在，则时钟在正常模式下工作。如果没有主电源（时钟没有插到墙上），时钟使用内部电池（3V）工作，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、两个电阻器和两个电容器。该方案基于皮尔斯振荡器，选择元件值以获得最佳精度。该时钟包括3个相互通信的SLG46620V芯片。每个芯片对应于功能的某些部分。时钟有4个按钮；其中3个按钮简单（未固定），对应于设置时间，而1个按钮固定，对应于打开/关闭蜂鸣器。

图1。完整时钟的外观
图2.典型应用电路原理图

具有公共阳极的7段显示器连接到主芯片（小时）和第二芯片（分钟）。第三芯片（SEC）控制6×10 LED矩阵。几分钟信息和小时信息的第一位由晶体管Q1控制。分钟信息的第二位数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。

主芯片（小时）

所有芯片彼此之间通信，每个芯片都有自己的功能。主芯片（小时）对应于数小时信息;外部32.768 kHz晶体连接到它。CNT1将32.768 kHz除以214.DFF8使最后一个划分为2，使主时钟的1S和50％的占空比通过PIN3传输到另一个芯片。该芯片包括一个4位状态机（基于DFF0，DFF1，DFF2和管道推迟0，其根据DFF6和DFF7基于0x1111至0110）和2位状态机（从0x11计数为0x01）。在转换9-10,19-20和23-0的转换时，4位状态机由3位LUT7复位。此外，该芯片控制2个晶体管（Q1和Q2），以使第一和第二位之间的动态切换为几小时和分钟信息。LF OSC用于此目的，其频率为约108Hz。此外，该信号通过PIN4发送到另一芯片（分钟）以使两个芯片的操作同步。切换时间（+1小时）由按钮（PIN15）发生在芯片（分钟）上按下和/或通过外部信号（PIN5）发生。PIN2对应于关闭所有7段显示器和蜂鸣器。

如果检测到低电平，PIN9和PIN10将低至晶体管（Q1和Q2）关闭。包含此芯片的最后一个功能每10ms蜂鸣声，可以关闭它。

第二芯片（分钟）

该芯片的主要部分是2个状态机。基于DFF0，DFF1，DFF2和管道延迟0的4位状态机，其根据DFF6，DFF7和DFF8基于0x1111至0x0110（从0到9个十进制）和3位状态机，从0x111到0x010计数（从0到5小数）。PIN14从主芯片（小时）接收时钟信号，并将两台状态机之间的信号复用以显示分钟信息。在过渡9-0处，4位状态机由2位LUT2，DLY2，P DLY0和INV0复位。3位状态机在转换5-0处由2位LUT6复位。PIN15从主芯片（小时）接收1S脉冲，并将此频率划分为60，在4位状态机上进行1分钟过渡。在每10个转换之后，4位状态机重置并将信号发送到3位状态机作为时钟。3位状态机计数到6，并通过PIN13向主芯片（小时）发送此信号作为1小时计时器。此外，可以通过连接到PIN3（+1分钟）的按钮手动更改分钟信息。 PIN5 receives a signal from the button and with PIN12, corresponds to resetting 3RD.芯片（秒），并在主VDD不存在时将其关闭。如果按下按钮，引脚16将产生短脉冲（低），芯片（秒）将该信号解码为复位。芯片（秒）只能在引脚12为高电平时复位。如果PIN12检测到低信号，则PIN16变低，芯片（秒）将关闭所有LED，直到PIN12变高。

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（sec）只有一个功能–在60个LED上显示秒数信息，每个LED在1s内点亮，并负责相应的秒数。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

该芯片包括基于DFF6，DFF7，DFF8和管道延迟的4位状态机，其根据DFF0，DFF1和DFF2计算的0x1111至0x0110（从1到10个十进制）和3位状态机计数。0x111至0x010（从0到5个小数）。PIN3从主芯片（小时）接收1秒信号，并且该信号是4位状态机的时钟。

4位状态机计数为10，并由3位LUT15复位。此外，该LUT用作3位状态机的时钟。PIN2有两个功能：复位和断电功能。该引脚接收来自第二个芯片的有效低电平信号（分钟）。如果PIN2的低电平持续不到10毫秒，则会导致4位和3位状态机的1秒复位。此后，LED从第一个LED开始亮起。如果PIN2的低电平持续10毫秒以上，那么它会关闭所有LED，但芯片仍像以前一样工作。

结论

本应用笔记介绍如何基于三个GreenPak SLG4620V和外部晶体进行全功能数字时钟。而且，通过移除第三芯片和60个LED，可以将该设备简化为两个芯片。此应用程序演示了一些功能和GreenPak系列可编程混合信号ASIC的功能。