Đồ án Mạch đồng hồ số dùng IC 74LS90

Đồ án Mạch đồng hồ số dùng IC 74LS90

B CÔNG THỘ ƯƠNG

Ử

Đ TÀI Ề : M CH D NG H S DÙNG IC74LS90 Ạ Ồ Ồ Ố

GVHD: H KIM DÂN Ồ SVTH: TR N MINH TU N Ầ Ấ

L p: ớ CĐ - ĐT30 Khoa: Đi n - Đi n T ệ ệ ử

Tuy Hòa,tháng 10/2009

TR ƯỜ NG CĐ CN TUY HÒA C NG HOÀ XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM Ộ Ộ Ủ Ệ KHOA ĐI N - ĐI N T Đ c l p - T do - H nh phúc Ệ Ệ Ử ộ ậ ự ạ

PHI U GIAO NHI M V Ế Ệ Ụ

Đ ÁN MÔN H C 1 Ồ Ọ

H và tên sinh viên: ọ

L p: ớ Mã sinh viên:

Tên đ tài: ề

N i dung chính đ tài: ộ ề 1

2

3

4

Th i gian hoàn thành: ờ

Duy t c a b môn: ệ ủ ộ TP Tuy Hoà, ngày tháng năm 2009

Giáo viên h ướ ng d n: ẫ (ký và ghi rõ h tên) ọ

Ngày nay, v i s phát tri n không ng ng c a khoa h c k thu t, ớ ự ể ừ ủ ọ ỹ ậ

vi c ng d ng các linh ki n bán d n đã ph n nào gi m b t đ ệ ứ ụ ệ ẫ ầ ả ớ ượ c giá thành s n ph m b ng các linh ki n r i ng d ng môn k thu t s vào ả ẩ ằ ệ ờ Ứ ụ ỹ ậ ố thi t k các b ph n thi t th c h ng ngày giúp chúng ta hi u đ ế ế ộ ậ ế ự ằ ể ượ c môn

k thu t s làm gì và đ ỹ ậ ố ượ ứ c ng d ng vào đâu ụ

Đ ng h là m t thi t b r t c n thi t mà h u nh b t c ai cũng ồ ồ ộ ế ị ấ ầ ế ầ ư ấ ứ

ph i dùng t i nó M t chi c đ ng h c , xem gi b ng cách nhìn vào kim ả ớ ộ ế ồ ồ ơ ờ ằ

ch v ch chia th i gian s gây khó khăn cho ng ỉ ở ạ ờ ẽ ườ i m i b t đ u s ớ ắ ầ ử

d ng Nh ng đ i v i đ ng h s , th i gian đ ụ ư ố ớ ồ ồ ố ờ ượ c hi n th rõ ràng b ng ể ị ằ các ch s s d dàng s d ng h n ữ ố ẽ ễ ử ụ ơ

B i v y, sau đây em xin thi t k m t m ch đ ng h s dùng ở ậ ế ế ộ ạ ồ ồ ố IC74LS90_ IC r t thông d ng trong k thu t s ấ ụ ỹ ậ ố

Trong đ tài cũng còn nhi u thi u sót r t mong s góp ý c a quý ề ề ế ấ ự ủ

th y cô và các b n đ đ ầ ạ ể ượ c hoàn thi n h n ! ệ ơ

Ng ườ i th c hi n: ự ệ

- Ngoài ra FF còn có hai chân: Clr ( clear) và chân Pre ( Preset) Khi tác

chân Pre s đ t FF làm Q = 1, ẽ ặ Q = 0

1.2 Ho t đ ng c a FF:ạ ộ ủ

S J CP K R Q _ Q

JK- FF

Khi nh n m t xong clock t i chân Ck, FF s thay đ i tr ng thái m tậ ộ ạ ẽ ổ ạ ộ

l n Tr ng thái m i s tuỳ thu c vào m c logicc a các chân ch c năng, vàầ ạ ớ ẽ ộ ứ ủ ứtuỳ thu c theo b ng s th t c a m i lo i FF.ộ ả ự ậ ủ ỗ ạ

2.1 S BCDố : ( Binary Code Decimal).

Đượ ạc t o nên khi ta mã hoá m i đecac c a m t s th p phân dỗ ủ ộ ố ậ ướ i

d ng m t s nh phân 4 bit.ạ ộ ố ị

18 B C D BCD 0001 1000

* L u ý: các phép c ng và tr s BCD đư ộ ừ ố ược th c hi n gi ng nh s nhự ệ ố ư ố ị phân Tuy nhiên n u phép tính có nh thì sau khi đế ớ ược k t qu ta ph iế ả ả

( MSB)

CP K R Q _ J

CP K R Q _

RQN

Q J

CP K

RQN

Q J

CP K

RQNQ

* Nguyên t c ghép:ắ

- Đ t xung clock vào b đ m M.ặ ộ ế

- L y tín hi u t bit có tr ng s cao nh t c a b đ m Mlàm xungấ ệ ừ ọ ố ấ ủ ộ ếclock cho b đ m N.ộ ế

VD: H đ m 10 ghép v i h đ m 6 thành h đ m 60.ệ ế ớ ệ ế ệ ế

Xoá bit nh v ớ ề 000

Có r t nhi u m ch dùng t o dao đ ng, nh ng do s thông d ng taấ ề ạ ạ ộ ư ự ụ

ch quan tâm đ n m ch t o dao đ ng dùng IC 555.ỉ ế ạ ạ ộ

M ch gi i ạ ả

mã BCD dùng IC74LS47

Hi n ể

th led 7 ị

đo n ạ

M ch đ m ạ ế phút dùng IC74LS90

M ch gi i ạ ả

mã BCD dùng IC74LS47

M ch gi i ạ ả

mã BCD dùng IC74LS47

Hi n ể

th led 7 ị

đo n ạ

2.1 IC NE555:

2.1.1 Đ i cạ ương:

Vi m ch đ nh th i LM555 là m ch tích h p Analog- digital Do cóạ ị ờ ạ ợngõ vào là tín hi u tệ ương t và ngõ ra là tín hi u s Vi m ch đ nh th iự ệ ố ạ ị ờ LM555 đượ ức ng d ng r t r ng rãi trong th c t , đ c bi t trong lĩnh v cụ ấ ộ ự ế ặ ệ ự

đi u khi n, vì n u k t h p v i các linh ki n R, C thì nó có th th c hi nề ể ế ế ợ ớ ệ ể ự ệ nhi u ch c năng nh : đ nh th i, t o xung chu n, t o tín hi u kích, hayề ứ ư ị ờ ạ ẩ ạ ệ

đi u khi n các linh ki n bán d n công su t nh : Transistor, SCR, Triac…ề ể ệ ẫ ấ ư2.1.2 Hình d ng và s đ chân:ạ ơ ồ

Chân 1: N i mass.ố

Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung n y).ả

Chân 3: Output ( ngõ ra)

Chân 4: Reset (đ t l i).ặ ạ

Chân 5: Control Voltage (đi n áp đi u khi n) ệ ề ể

Chân 6: Threshold (th m- ngề ưỡng)

Chân 7: Discharge ( x đi n).ả ệ

Chân 8: N i Vcc.ố

2.1.3 S đ c u trúc bên trong:ơ ồ ấ

* Nguyên lý hoat đ ng:ộ

Bên trong vi m ch IC555 có h n 20 transistor và nhi u đi n tr ,ạ ơ ề ệ ở

th c hi n các ch c năng sau:ự ệ ứ

- C u phân áp g m 3 đi n tr ầ ồ ệ ở R1 =R2 =R3 = Ω 5k n i t Vcc xu ngố ừ ố mass, cho ra hai m c đi n áp chu n 1/3Vcc và 2/3Vcc.ứ ệ ẩ

- So sánh COMP1: là mach khu ch đ i so sánh có ế ạ V in+ = 1/ 3Vcc n i raốchân 6, V in− n i qua chân 2 Tuỳ thu c vào đi n áp chân 2 so v i đi nố ộ ệ ớ ệ

áp chu n 1/3Vcc mà so sánh 1 có đi n áp m c cao hay m c th p đẩ ệ ứ ứ ấ ể tín hi u S đi u khi n Flip Flop( FF ) ho t đ ng.ệ ề ể ạ ộ

- So sánh COMP2: là m ch khu ch đ i so sánh có ạ ế ạ V in+ n i ra chân 6,ố

tr ng thái.ạ

S = 1 S 0 FF không đ i tr ng thái.ổ ạ

- Khi R có đi n áp cao thì đi n áp này s kích đ i tr ng thái FF làm ệ ệ ẽ ổ ạ Q

= 1, Q = 0 Khi R đang m c cao xu ng m c th p thì R không đ iở ứ ố ứ ấ ổ

tr ng thái.ạ

- M ch khu ch đ i đ o nh m khu ch đ i dòng đi n cung c p choạ ế ạ ả ằ ế ạ ệ ấ

t i, có ngõ vào là ả Q c a FF, nên khi ủ Q m c cao thì ngõ ra chân 3ở ứ

áp c a ngõ ra chân 4.ủ

Transistor Q2 có U B = 0 làm Q2 t t, t C ti p t c đắ ụ ế ụ ược n p đi n, tạ ệ ụ

ap đi n qua ệ R1 và R2 v i h ng s th i gian là:ớ ằ ố ờ

Tn p ạ = ( R1 +R2).CKhi đi n áp Vc tăng > 1/3Vcc, thì:ệ

OP_AMP 1 có: V in+<V in− => R = 0

OP_AMP 2 có: V in+<V in− => S = 0

=> Q = 1, Q= 0 V V0 = 1 : led sáng, FF không thay đ i tr ng thái.ổ ạ

Khi đi n áp trên Vc tăng > 2/3Vcc, thì:ệ

OP_AMP 1 có: V in+ >V in− => R = 1

OP_AMP 2 có: V in+<V in− =>S = 0

=> Q = 0, Q= 1 V V0 = 0 : led t t.ắ

Do Q = 1 nên Q2 d n bão hoà làm chân 7 ẫ ẫ 0V, làm t C khôngụ

được n p mà x đi n qua ạ ả ệ R2, qua ti p giáp CE c a ế ủ Q2 và xu ng mass.ố

T x v i h ng s th i gian là:ụ ả ớ ằ ố ờ

Out

0

V

Tx ả= R C2

Khi Vc < 2/3Vcc: R = 0, S = 0 : gi nguyên tr ng thái.ữ ạ

Khi Vc < 1/3Vcc: R = 0, S = 1: => Q = 1, Q= 0 V V0 = 1 : led sáng.

Khi Q= 0, Q2 t t, ch m d t th i gian x đi n c a t C Nh v y,ắ ấ ứ ờ ả ệ ủ ụ ư ậ

m ch tr l i tr ng thái ban đ u và t l i n p đi n tr l i Hi n tạ ở ạ ạ ầ ụ ạ ạ ệ ở ạ ệ ượng này

IC 7490 g m 2 b chia là chia 2 và chia 5:ồ ộ

- B chia 2 do Input A đi u khi n đ u ra ộ ề ể ầ Q A

- B chia 5 do Input B đi u khi n đ u ra ộ ề ể ầ Q B, Q C, Q D

Đ u vào A, B tích c c sầ ự ở ườn âm

Đ t o thành b đ m 10 ta n i đ u ra ể ạ ộ ế ố ầ Q A vào chân B đ t o xungể ạkích cho b đ m 5.ộ ế

A

Q , Q B, Q C, Q D là các đ u ra.ầ

3.1.2 S đ logic và b ng tr ng thái:ơ ồ ả ạ

Hình: S đ c ng logic IC7490 ơ ồ ổ

Hình: B ng tr ng thái c a IC 7490 ả ạ ủ

lo i mã s khác nhau nên có nhi u m ch gi i mã khác nhau.ạ ố ề ạ ả

Ví d : gi i mã 4 đụ ả ường sang 10 đường, gi i mã BCD sang th pả ậ phân…

IC74LS47 là lo i IC gi i mã BCD sang led 7 đo n M ch gi i mãạ ả ạ ạ ảBCD sang led 7 đo n là m ch gi i mã ph c t p vì m ch ph i cho nhi uạ ạ ả ứ ạ ạ ả ề ngõ ra lên cao ho c xu ng th p (tuỳ vào lo i đèn led là anod chung hayặ ố ấ ạcatod chung) đ làm các đèn c n thi t sáng nên các s ho c ký t ICể ầ ế ố ặ ự74LS47 là lo i IC tác đ ng m c th p có ngõ ra c c thu đ h và khạ ộ ở ứ ấ ự ể ở ả năng nh n dòng đ cao đ thúc tr c ti p các đèn led 7 đo n lo i anodậ ủ ể ự ế ạ ạchung

4.1.2 Hình d ng và s đ chân:ạ ơ ồ

Chân 9: 7-Segment e Output.

Chân 10: 7-Segment d Output

Chân 11: 7-Segment c Output

Chân 12: 7-Segment b Output

Chân 13: 7-Segment f Output

Chân 14: 7-Segment g Output

Chân 15: 7-Segment a Output

Chân 16: Vcc

4.1.3 S đ logic và b ng tr ng thái:ơ ồ ả ạ

Hình: B ng tr ng thái IC gi i mã 74LS47 ả ạ ả

* Nguyên lý ho t đ ng:ạ ộ

IC 74LS47 là IC tác đ ng m c th p nên các ngõ ra m c 1 là t t,ộ ứ ấ ứ ắ

m c 0 là sáng, tứ ương ng v i các thanh a, b, c, d, e, f, g c a led 7 đo nứ ớ ủ ạ

lo i anode chung, tr ng thái ngõ ra cũng tạ ạ ương ng v i các s th p phânứ ớ ố ậ(các s t 10 đ n 15 không đố ừ ế ược dùng t i).ớ

Ngõ vào xoá BI được đ không hay n i lên m c 1 cho ho t đ ngể ố ứ ạ ộ

gi i mã bình thả ường N u n i lên m c 0 thì các ngõ ra đ u t t b t ch pế ố ứ ề ắ ấ ấ

tr ng thái ngõ ra.ạ

Ngõ vào RBI được đ không hay n i lên m c 1 dùng đ xoá s 0ể ố ứ ể ố (s o th a phía sau s th p phân hay s 0 trố ừ ố ậ ố ướ ốc s có nghĩa) Khi RBI vàcác ngõ vào D, C, B, A m c 0 nh ng ngõ vào LT m c 1 thì các ngõ raở ứ ư ở ứ

đ u t t và ngõ vào xoá d n sóng RBO xu ng m c th p.ề ắ ợ ố ứ ấ

Khi ngõ vào BI/RBO n i lên m c 1 và LT m c 0 thì ngõ ra đ uố ứ ở ứ ề sáng.

K t qu là khi mã s nh phân 4 bit vào có giá tr th p phân t 0 đ nế ả ố ị ị ậ ừ ế

15 đèn led hi n th lên các s nh hình bên dể ị ố ư ở ưới Chú ý là khi mã s nhố ị phân vào là 1111= 1510 thì đèn led t t.ắ

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS90

MS1 MR1 CP0

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS90

MS1 MR1 CP0

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS90

MS1 MR1 CP0

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS90

MS1 MR1 CP0

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS90

MS1 MR1 CP0

Q3 Q2 Q1 Q0

74LS47

A3 A1

test RBI

g e c a RBO

test RBI

g e c a RBO

74LS47

A3 A1

test RBI

g e c a RBO

74LS47

A3 A1

test RBI

g e c a RBO

74LS47

A3 A1

test RBI

g e c a RBO

74LS47

A3 A1

test RBI

g e c a RBO

6.2 Nguyên lý ho t đ ngạ ộ :

Xung kích đượ ạc t o ra t m ch 555 và xung này đừ ạ ược đ a t i chânư ớ

14 c a IC 74LS90 Ngõ ra xung c a 7490 các chân ủ ủ ở Q A, Q B, Q C, Q D đượ c

ra này được n i v i chân CP0 c a IC đ m phút, m t xung đố ớ ủ ế ộ ược kích và

được đ m lên m t đ n v ế ộ ơ ị

Đ i v i IC đ m phút (IC3 và IC4): khi IC3 nh n đố ớ ế ậ ược xung nó l iạ

đ m nh IC đ m giây đ n giá tr 59 Vì l y xung t IC đ m giây nên khiế ư ế ế ị ấ ừ ế

m ch đ m giây đ m đ n 59 thì m ch đ m phút m i nh n đạ ế ế ế ạ ế ớ ậ ược m tộ xung Khi c IC đ m giây và đ m phút đ u đ m đ n giá tr 59 thì t t c 4ả ế ế ề ế ế ị ấ ả

IC cũng được reset v 0, đ ng th i m ch đ m phút c p cho IC5 c a ICề ồ ờ ạ ế ấ ủ

đ m gi m t xung.ế ờ ộ

Đ i v i IC đ m gi (IC5 và IC6): Khi IC5 nh n đố ớ ế ờ ậ ược m t xung thìộ

nó cũng b t đ u đ m lên Khi IC5 đ m đ n 9 thì c p xung cho IC6 đ m,ắ ầ ế ế ế ấ ế khi hai IC đ m gi đ m đ n 23 và t i th i đi m sang 24 là lúc c hai ICế ờ ế ế ạ ờ ể ả

được reset Vì s nh phân tố ị ương ng c a 2 là Q3Q2Q1Q0 = 0010, c a 4ứ ủ ủ

là Q3Q2Q1Q0 = 0100 nên ngõ ra Q1 c a IC đ m gi ( đ m hàng ch c) vàủ ế ờ ế ụngõ ra Q2 c a IC đ m gi (đ m hàng đ n v ) đủ ế ờ ế ơ ị ược đ a vào IC7408 đư ể

th c hi n reset v 0.ự ệ ề

V y ta có tr ng thái ti p theo s là 00:00:00.ậ ạ ế ẽ

Ch ươ ng III: K T LU N Ế Ậ

M C L CỤ Ụ

Trang bìa 1

Phi u giao nhi m v đ án ế ệ ụ ồ 2

L i gi i thi u ờ ớ ệ 3

Nh n xét c a giáo viên h ậ ủ ướ ng d n ẫ 4

Ch ươ ng I: C s lý thuy t liên quan ơ ở ế 5

I Flip Flop 5

II H chuy n mã ệ ể 6

III H mã hoá và gi i mã ệ ả 7

IV H tu n t (h đ m ) ệ ầ ự ệ ế 10

Ch ươ ng II: Thi t k s đ m ch ế ế ơ ồ ạ 12

I S đ kh i ơ ồ ố 12

II Kh i t o xung dùng IC555 ố ạ 12

III Kh i đ m ố ế 16

IV Kh i gi i mã ố ả 18

V Kh i hi n th ố ể ị 21

VI M ch đ ng h s ạ ồ ồ ố 22

Ch ươ ng III: K t lu n ế ậ 24

* Tài li u tham kh o ệ ả 24

M c l c ụ ụ 25