数字电路中CP:ClockPulse时钟脉冲,同步脉冲。
时钟脉冲是指脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。

脉冲信号之间的时间间隔称为周期;而将在单位时间(如1秒)内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称;频率的标准计量单位是Hz(赫)。
电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的单位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。
扩展资料
数字电路的划分:
1、按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
前者在任何时刻的输出,仅取决于电路此刻的输入状态,而与电路过去的状态无关,它们不具有记忆功能。常用的组合逻辑器件有加法器、译码器、数据选择器等。
后者在任何时候的输出,不仅取决于电路此刻的输入状态,而且与电路过去的状态有关,它们具有记忆功能。
2、按结构分为分立元件电路和集成电路。
前者是将独立的晶体管、电阻等元器件用导线连接起来的电路。
后者将元器件及导线制作在半导体硅片上,封装在一个壳体内,并焊出引线的电路。集成电路的集成度是不同的。
参考资料:
参考资料:
数字钟的原理是什么?
波形是脉冲的电压或电流,通常就把一切既非直流又非正弦交流的电压或电流统称为脉冲电
电脉冲
脉冲电流其中的一个周期过程就可以看成一个电脉冲,可以当成信号的一次发出
相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号,大部分信号周期内没有信号。就象人的脉搏一样。现在一般指数字信号,它已经是一个周期内有一半时间(甚至更长时间)有信号。计算机内的信号就是脉冲信号,又叫数字信号
脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路
利用脉冲整形的程序可以产生不同的脉冲形状,根据应用的不同,最佳的脉冲形状也随之不同。
在数字电路(计算机)中分别以高电平和低电平表示1状态和0状态。此时电信号的波形是非正弦波,为 脉冲信号,又叫数字信号
说法1:在时序逻辑电路中,为了控制各触发器同步协调一致的工作,通常需要一个稳定精确的时钟脉冲信号
说法2:在同步时序电路中, 作为时钟信号的矩形脉冲 控制和协调着整个系统的工作
在内部循环周期小于最坏情况下的内部传播延迟时,大多数足够复杂集成电路使用时钟信号同步电路的不同部分
引用知乎上的一个解释:
CPU里可以粗略的认为是很多很多很多小电容(充满电了算1,没充电算0),每次计算就是这些小电容翻来覆去的充电放电。
很多小电容组成一个个基本的模块,比如输入到输出。输入到输出是有延迟的,因为前面说了,电容要充电放电,这个需要时间。
基本小模块各种连接,组成复杂的功能,也就是前面小模块的输出会被后面模块当成输入。
模块连接行成功能,那么后面的模块要如何知道前面的模块到底是已经完成充电/放电了呢,还是正在充电放电呢?另一方面,路径越长从最开始输入到最终的输出的时间就越长,也就是路径长度不同延迟就不同,所以你很难保证每个针脚上的数据严格的同时到达。
所以就引入了时钟机制:用一个统一的时钟脉冲来同步各个小模块。脉冲没来,小模块抓紧时间充电放电,脉冲来了,模块一起动。可以简单的认为时钟脉冲来一下,CPU就动一下。下个时钟脉冲一直不来,CPU就一直不动
(保证运算时,数据的读-写-计算必须要严格的按照顺序依次进行)

时钟边沿触发信号意味着所有的状态变化都发生在时钟边沿到来时刻。只有当同步信号到达时,相关的触发器才会按输入信号改变输出状态,使得相关的电子组件得以同步运作。控制逻辑单元状态量变化的是时钟信号的上升沿还是下降沿,取决于具体的逻辑设计
时钟不是作用在ALU(逻辑控制单元)上而是寄存器上 ,这种特殊的寄存器叫:时钟寄存器。只有在时钟信号的上升沿(比如说5V高位)才能往里写入。其他时候,输入只能在外面等着
时钟频率(又译: 时脉速度 ,英语: clock rate ),是指同步电路中时钟的基础频率,它以“若干次周期每秒”来度量,量度单位采用SI单位-赫兹(Hz)。它是评定CPU性能的重要指标。
例如,来自晶振的基准频率通常等于一个固定的正弦波形,则时钟频率就是这个基准频率,电子电路会为数字电子设备将它转化成对应的脉冲方波。
时钟信号是矩形脉冲,获取矩形脉冲的途径不外乎两种:
当然,在采用整形的方法获取矩形脉冲时,是以能够找到频率和幅度都符合要求的一种已有电压信号为前提的。
数字钟电路是一个典型的数字电路系统,其由时,分,秒计数器以及校时和显示电路组成.下面介绍利用集成十进制递增计数器(74160)和带译码器的七段显示数码管组成的数字钟电路.计数器74160和七段显示数码管的功能及使用方法在8.4节已有叙述.
1. 利用两片74160组成60进制递增计数器
利用两片74160组成的同步60进制递增计数器如图9.4-1所示,其中个位计数器(C1)接成十进制形式。十位计数器(C2)选择QC与QB做反馈端,经与非门输出控制清零端(CLR’),接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连方式,将个位计数器的进位输出控制端(RCO)接至十位计数器容许端(ENT),完成个位对十位计数器的进位控制。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经与们由CO端输出,作进位输出控制信号。当计数器状态为59时,CO端输出高电平,在同步级联方式下,容许高位计数器计数。选择信号源库中的1HZ方波信号作为计数器的测试时钟源。
因为秒与分计数均由60进制递增计数器来完成,为在构成数字钟系统时使电路得到简化,我们将图9.4-1虚线框内建立部分用子电路表示。具体操作过程如下:
在EWB主界面内建立图9.4-1所示60进制计数器,闭合仿真电源,经过功能测试,确保计数器工作正常。选中虚线框内所示部分电路(Circuit)菜单中的创建子电路(Creat Subcircuit……)项,主界面内出现子电路设置对话框,在对话框内添入电路名称(60C)后,选择在电路中置换(Replace in Circuit)项,得用子电路表示的60进制递增计数器如图9.4-3所示。
2、用两片74160组成24/12进制递增计数器
图9.4-4所示电路是由两片74160组成的能实现12和24进制转换的同步递增计数器。图中个位与十位计数器均接成十进制计数形式,采用同步级连方式。选择十位计数器的输出端QB和个位计数器的输出端QC通过与非门NAND2控制两片计数器的清零端(CLR’),利用状态24反馈清零,可实现24进制递增计数。若选择十位计数器的输出端QA与个位计数器的输出端QB经过与非门NAND1输出,控制两片计数器的清零端(CLR’),利用状态12反馈清零,可实现12进制递增计数。敲击Q键,使开关K选择与非门NAND2输出或NAND1输出可实现24和12进制递增计数器的转换。该计数器可利用作数字钟的时计数器。
为简化数字钟电路,我们将图9.4-4所示的24/12进制计数器虚线框内电路转换为子电路,转换方法与上述60进制计数器相同。用子电路表的24/12进制同步计数器如图9.4-5所示。
3. 数字钟系统的组成
利用60进制和24/12进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图9.4-6所示。在数字钟电路中,由两个60进制同步递增计数器完成秒、分计数,由24/12进制同步递增计数器实现小时计数。
秒、分、时计数器之间采用同步级连方式。开关K控制小时的24进制和12进制计数方式选择。为简化电路,直接选用信号源库中的方波秒脉冲作数字钟的秒脉冲信号,读者可自行设计独立的秒脉冲源,例如;可利用555多谐振荡器产生的秒脉冲,或者采用石英晶体振荡器经分频器产生秒脉冲。还可以在小时显示的基础上,增加上、下午或日期显示以及整点报时等,这里不再赘述。
敲击S和F键,可控制开关S和F 将秒脉冲直接引入时、分计数器,实现校时。
对于图9.4-6所示数字钟电路,若要进一步 简化电路还可以利用子电路嵌套功能将虚线框内电路转换为更高一级的子电路,我们将子电路命名为CLOCK,用高一级子电路表示的数字钟电路如图9.4-7所示。
今后在设计用到数字钟作单元电路的系统时可直接引用该电路,使系统得到简化。
图1、数字电子钟结构图
2、秒钟、分钟计时电路的设计
利用集成十进制递增计数器(74160)和带主译码器的七段显示数码管组成的数字钟电路。计数器74160的功能真值表如图2所示。
根据计数器74160的功能表真值表,利用两片74160组成的同步六十进制递增计数器如图3示,其中个位计数器(CL)接成十进制形式。十位计数器(C2)选择QC与QB做反馈端,经与非门(NEND)输出控制清零端(CLR),接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连复位方式,将个位计数器的进位输出控制端(RCO)接至十位计数器的计数计数器的计数容许端(ENT),完成个位对十位计数器的进位控制QC,QA端经过与门AND1和AND2由CO端输出,作为六十进制的进位输出脉冲信号,
图二、同步十进制计数器74160真值表
当计数器计数状态为59时,CO端输出高电平,在同步级联方式下,容许高位计数器计数。电路创建完成后,进行仿真实验时,利用信号源库中的1HZ方波信号作为计数器的时钟脉冲源。
图3、秒钟/分钟计时电路
因为秒钟与分钟技术均由六十进制递增计数器来完成,为在构成数字钟系统时使电路得到简化,图虚线框内的电路创建为子电路表示。具体操作过程如下:在EWB主界面内建立如示的六十进制计数器,闭合仿真电源开关,经过计数器功能测试,确定计数器工作正常,选中虚线框内所示部分电路后,再选择电路菜单中创建子电路框内添入子电路名称(分计时)后,选择在电路中置换选项,得到用子电路表示的六十进制递增计数器,即秒钟/分钟计时子电路,如图4
图4、分钟计时子电路对话框
图5、分钟计时电路
四、24/12进制的能实现递增计数器
24/12进制的能实现十二四进制的同步递增计数器。如图四。所示。图中个位与十位计数器均接成十进制计数形式,采用同步级联复位方试。 选择十位计数器的输出端Qb和个位计数器 输出端Qc通过与非门NAND2的控制两片计数器的清零端CLR,当计数器的输出状态为00100100时,立即译码清零,实现二进制纟递增计数器:若选择十位二进制的输出端Q a与个位计数器的输出端Qb经与非门NAD1控制两片计数器的清零端CLR,当计数器的输出状态为00100100时,立即译码反馈为零,实现二十进制递增计数器,若选择十位计数器的输出端Qb经与门NAND1控制两片计数器的清零端CLR。当计数器的输出端状态为00010010时,立即译码反馈为零,实现十二进制递增计数,敲Q,开关Q 选择与非门NAND2输出和NA民NAND1输出实现二十四进制递增计数器的转换。计数器用作数子钟的计数器。
图6、24/12二进制计时电路
为了简化数子电子钟的电路,需要将图765的24/12二进制计数器的线框内电路转换为子电路,方法与上面六二进制的分计数器一样,用子电路表示24/12进同步计数器如图7。
图7、24/12计时电路
五、数字电子钟系统的组成

利用六十进制和24/12进制递增计数器子电路构成的数字电子钟系统如图8所示,在数字电子钟电路中,由两个六十进制同步递增计数器分别构成秒钟计时器和分计时器,级连够完成秒 ,分计时、由24/12进制同步递增计实现小时计数。秒、分、时计数器之间采用同步级连方式,开关(Q)控制小时的二十四进制和十二进制计数方式选择,敲击S和F键,可控制开关S和F将秒脉冲直接引入时,分计数器,实现时计数器和分计数器的校时。
对于图所示数字电子钟电路,为了进一步简化电路,还可以利用子电路嵌套功能,将虚线框内电路转换为更高一级的子电路,成为子电路数字电子钟,用嵌套子电路表示的数字电子钟电路如图8所示
图8、24/12进制计数电路
以上创建的各种子电路都已经存入自定义元器件库中,在其他电子系统设计中需要时,可以直接调用这些子电路,使系统的设计更方便,更快捷。
访真实验时,可直接选用信号源库中的方波秒脉冲作数字钟的秒脉冲信号,作为一个设计内容,读者可自行设计独立的秒脉冲信号源,可利用555定时器组成多谐震荡器产生秒钟脉冲信号,或者采用石英晶体震荡器经分频器产生秒脉冲,脉冲频率更稳定,计时误差会更小,还可以在小时显示的基础上,增加上下午或日期显示,整点报时电路以及作息时间提示电路等。


