thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ phút giây hiển thi trên 6 led 7 đoạn có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍTHIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ ĐẾM GIỜ, PHÚT, GIÂY HIỂN THITRÊN 6 LED 7 ĐOẠN CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH GIỜ THEO KIỂU TĂNGDẦN VÀ CUỘN TRÒN CÓ THỂ ĐIỀU CH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ ĐẾM GIỜ, PHÚT, GIÂY HIỂN THITRÊN 6 LED 7 ĐOẠN CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH GIỜ THEO KIỂU TĂNG

DẦN VÀ CUỘN TRÒN CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH PHÚT TĂNG HOẶC

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2021

Phần 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề:

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh tạo ra nhiểu sản phẩm phục vụ nhu cầu của con người trong mọi lĩnh vực Các công nghệ mới luôn thu hút được sự quan tâm, chú ý của nhiều người Và một trong số đó là công nghệ kỹ thuật số , thiết kế mạch điều khiển theo ý muốn của chúng ta.

Để tiếp cận và tạo ra được những mạch điều khiển phù hợp với nhu cầu trong đời sống.Nhóm chúng em sẽ thực hiện Project 2 do thầy Nguyễn Trường Duy hướng dẫn.Bằng những kiến thức ,kinh nghiệm đã học được trên lớp chúng em đã thực hiện thiết kế:

Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 led 7 đoạn có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.

1.2 Mục tiêu

Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 led 7 đoạn có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.

Sơ đồ ký hiệu:

- Vì là IC đếm BCD nên sẽ có 4 ngõ ra Q , Q , Q , Q0123

- Có 2 ngõ vào sung CP và CP01

- Hai ngõ vào MR được nối thông qua cổng AND - Hai ngõ vào MS (preset)

Sơ đồ kí hiệu:

- Gồm các ngõ vào P0 P1 P2 P3 dùng để đặt trước Khi ta đặt trước thì ta tác động PL mức thấp thì số đặt ở ngõ vào sẽ được đưa ra ngõ ra Q0 Q Q Q 123

- Đường MR : chân MR của mạch , khi tác động vào chân MR này thì mạch sẽ trở về 0, : là chân để ghép tầng cho các IC khi IC ở trạng thái đếm lên (UP ), : là chân để ghép tầng cho các IC khi IC ở trạng thái đếm lên (DOWN)

- Đường : Khi tác động tích cực thì mạch sẽ trở về trạng thái đặt trước và P3P P P2 1 0: chân để truyền trạng thái đặt trước

- Chân cấp nguồn: VCC : cấp nguồn để IC hoạt động , GND : chân nối đất

- Khi muốn đếm lên thì xung CP1 đưa đến ngõ vào nào: - Khi muốn đếm xuống thì xung CP1 đưa đến ngõ vào nào: 2.3 IC HEF4046

IC này vừa thực hiện đếm 14 bit vừa thực hiện dao động Không cần đưa xung vào vì bên trong nó có sẵn mạch dao động Chúng ta chỉ cần kết nối them các điện trở tụ điện thì nó sẽ tạo dao động và tự chia tần số xuống.

Sơ đồ chân:

Sơ đồ logic:

Sơ đồ cấu trúc bên trong:

Bảng trạng thái

Mạch dao động RC:

2.4 IC 74LS247

Sơ đồ chân và hiển thị số tương ứng với mã nhị phân:

Chức năng tín hiệu điều khiển LT: chân Lamp test là chân kiểm tra các đoạn của led có bị hư hay không.

Chức năng tín hiệu điều khiển RBI và BI: Chân RBI là chân xóa số 0 vô nghĩa có điều kiện Chân BI/RB0 nối xuống mức thấp thì tất cả các đoạn của led đều không sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại Khi chaah RPI mức thấp và ngõ vào DCBA là 0000 thì tất cả các đoạn của led đều tắt.

Chân cấp nguồn Vcc và GND: Vcc (chân số 16): nối nguồn, GND ( chân số 8) : nối đất

Bảng trạng thái:

2.5 LED 7 đoạn ANODE chung:

Tất cả các chân anode được nối với nhau với logic là 1 Mỗi phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện trở tín hiệu logic 0 (hay low) vào các cực cathode (từ a đến g)

Phần 3: THIẾT KẾ

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI

3.2 YÊU CẦU

Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 LED 7 đoạn với yêu cầu như sau:

- Có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn - Có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.

3.4 MẠCH CẤP XUNG

Bảng trạng thái

Vì đếm đến 59 nên ta chọn trạng thái trung gian là 60 tương ứng 01100000 => DS=Q1.Q2 ( kết nối 2 chân Q1 Q2 của IC đếm giây hàng chục qua cổng AND tác động vào chân Reset của 2 IC)

Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp xung vào chân CKA của IC đếm hàng đơn vị, IC đếm từ 0 đến 9.Khi mạch đếm về lại 0 chân Q3 tác động mức thấp vào chân CKA của IC đếm hàng chục => IC hàng chục đếm lên 1 Tương tự lặp lại đến khi IC hàng chục đếm lên 6 , lúc này chân Q1 Q2 của IC đếm hàng chục cho mức 1 qua cổng AND tác động chân Reset mạch quay về 00 Vậy mạch đếm giây đếm từ 00-59 3.6 MẠCH ĐẾM PHÚT

Vì đếm đến 59 nên ta chọn trạng thái trung gian là 60 tương ứng 01100000 => DM=Q1.Q2 ( kết nối 2 chân Q1 Q2 của IC đếm phút hàng chục qua cổng AND tác động vào chân MR của 2 IC).

Mạch ở 00 khi nhấn nut down sẽ quay về 59 và đếm xuống Ta chọn trạng thái trung gian là 99 tương đương (10011001) => PL = Q0.Q3.Q4.Q7 ( ta chọn cổng NAND 4 ngõ vào)

Nguyên lí hoạt động

Khi tác động xung vào chân UP của IC đếm phút hàng đơn vị thì IC sẽ đếm lên từ 0 đến 9 Khi quay về 0 chân TCU nháy 1 xung kích chân UP của IC đếm phút hàng chục đếm 1 lần Tương tự khi đếm đến 60 thì chân Q1 và Q2 của IC hàng chục cho mức 1 qua cổng AND tác động chân MR => Mạch reset

Vì mạch đếm giờ đến 23 nên ta chọn trạng thái trung gian là 24 tương ứng 00100100.=> DH=Q2.Q5 ( kết nối 2 chân Q2 Q5 qua cổng AND tác động vào chân Reset của 2 IC)

=> Dùng cổng EXOR để kết nối nút nhấn và tín hiệu cấp từ mạch đếm phút vào chân CKA

Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp xung vào chân CKA của IC đếm hàng đơn vị, IC đếm từ 0 đến 9.Khi mạch đếm về lại 0 chân Q3 tác động mức thấp vào chân CKA của IC đếm hàng chục => IC hàng chục đếm lên 1 Tương tự lặp lại đến khi mạch đếm đến 24 , lúc này chân Q2 Q5 cho mức 1 qua cổng AND tác động chân Reset mạch quay về 00 Vậy mạch đếm giờ đếm từ 00-23.

Ta kết nối 1 nút nhấn vào chân CKA của IC đếm giờ hàng đơn vị Khi nhấn nút sẽ tác động mức 0 kích IC đếm lên 1 đơn vị.

Phần 4: MẠCH HOÀN CHỈNH

Nguyên lý hoạt động.

Ban đầu, ta cấp xung từ bộ cấp xung vào CKA của IC đếm giây hàng đơn vị Khi giây đếm lên 59, mạch đếm giây reset và cấp 1 xung vào chân UP của IC đếm phút hàng đơn vị Tiếp tục như vậy đến khi hàng đơn vị đếm đến 59, mạch đếm phút reset về 00 đồng thời kích 1 xung cho IC đếm giờ bắt đầu đếm Mạch đếm giờ đếm đến 24 sẽ reset về 00 và đếm lại từ đầu Cứ như vậy mạch đồng hồ lặp đi lặp lại chu kỳ Các nút nhấn UP, DOWN của phút khi nhấn sẽ tác động lần lượt vào các chân UP, DN làm mạch tăng giảm theo số lần nhấn Tương tự với nút nhấn điều chỉnh giờ, khi ta nhấn sẽ tác động 1 xung vào CKA của IC đếm giờ hàng đơn vị làm giờ tăng lên.

Phần 5: SƠ ĐỒ MẠCH IN 5.1 Mạch PCB

5.2 Sơ đồ mạch in Bottom

Top

5.3 Sơ đồ bố trí linh kiện

5.4 Mạch 3D