Báo cáo đề tài đồng hồ kĩ thuật số - bộ môn dụng cụ bán dẫn

Báo cáo đề tài đồng hồ kĩ thuật số - bộ môn dụng cụ bán dẫn

DAI HQC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

keke KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỨ

Giáo viên hướng dán: Võ Tán Thông

Các thành viên thực hiện:

Nguyễn Phước Lộc Nguyễn Kim Triển

Huỳnh Trung Trực

DONG HO KiTHUAT $Ú

PHỤ LỤC

PHAN I: MUC DICH, YEU CAU, GIGI HAN CÚA ĐÈ TÀI -22222:222222222222222222212122 2.2 3

PHAN II GIGI THIEU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG -22222222vvvvvvvvvvvvrrrrerrrrrrrrrre 3

i TẾ đếm tHẩpphãmvanlli pẩn?46D:sssssouentibsnbinntoiaotilistusrilggaituoxgodigagossoduai 3

2 _IC giải mã 74247 s:222222222222211222211112221111122221111222111112271111122111112.171112 E211 ccre 5

3 Chia tần số từ thạch anh 32,768kHz sử dụng IC 4060 và 4013 -¿-z©22+z+ccs+ccr+ 7

PHAN III: SO BO KHOI va MÔ HÌNH 3D CỦA MẠCH THIẾT KÉ

PHAN IV: THIET KE MACH NGUYEN LY

PHAN V: THIET KE MACH IN

PHAN VI: HUGNG PHAT TRIEN CUA DE TA

Trang 2

PHAN I: MUC DICH, YEU CAU, GIOI HAN CUA DE TAI

Làm quen với việc sử dụng các IC số thông dụng để tạo bộ đếm và hiển thị trên led 7 đoạn

Đê tài thực hiện mạch sô có chức năng hiện thỉ và hiệu chỉnh giờ

PHÂN II GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

1 ICđếm thập phân và nhị phân 7490

Trong các mạch số ứng dụng, ứng dụng đếm chiếm một phần tương đối lớn IC 7490 là IC đếm thường được dùng trong các mạch sô ứng dụng đếm 10 và trong các mạch chia tần số

Cấu tạo của IC 7490 như hình sau:

INPUT

14 |13 12 11 10 9 8

> A Qc

Ro(1) Ro(2) Rg(1)

me Roq) Ro¿2) NC Vẹc Re) Rg(2)

Trong cau tao của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9 Bảng giá trị của IC 7490

theo các ngõ vào Reset như sau:

R0) R0(2) R91) R92 |Qp Qc Qe Aq

COUNT COUNT COUNT

COUNT

Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức là tần số tín hiệu ở ngõ ra sau

cùng băng 1/10 tân sô xung CK, nhưng dạng tín hiệu ra khác nhau

« Mach đém 2x5: Ni ngõ ra QA với ngõ vào B, xung đém (CK) nói Với ngõ vào A

5 - Mạch đêm 5x2: Nỗi ngõ ra QD với ngõ vào A, xung đêm (CK) nỗi với ngõ vào B

Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:

Trang 3

Count Outputs Count Outputs

9 H È L H 9 H H L L

Cách kết nói IC 7490 đề chia tân só:

i U ï U

ñ ut 8 U1

3 Row) | 3 202) F/4.5

7490 7490 FI9

¡ ut ; U1

Trang 4

2 IC gidi ma 74247

Đây 1a IC giải mã từ BCD sang mã LED 7 vạch với 4 chân đầu vào và 7 chân đầu ra với chức năng

của từng chân như sau:

+++++

OUTPUTS

fs] [2] [a] [ol [2]

Là

hhh

fg

B C LTRBORBID A

bede Bl/

DÍ Lz] Lại Lá] Lái lại [r]

c LAMP) RB

5 TEST OUT INPUTS

RB

IN PUT PUT

HY

INPUTS

Chan 1, 2, 6, 7: Chan dir ligu BCD vao dit ligu nay được lấy từ IC đếm

Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Cac chân ra tác động mức thấp (0) và được nối voi LED 7

Chan 8: Chân nói GND

Chân 16: Chân nối Vee = SV

Chân 4: Chân này không cần biết theo datasheet thi cho nó lên Vcc

Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được đề không hay nối lên cao khi không được dùng để

xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dâu chấm thập phân)

+ Chân 3: Chân này cũng thé cho nó lên Vec = 5V

LS24T FUNCTION TABLE

DECIMAL OR INPUTS BIRBO + OUTPUTS NOTE FuNcTION | LT | RBI] D Cc B A ab oc de fog

3 HÌX|L L HH H ON ON ON ON OFF OFF ON

4 HB|X|L H wy L H OFF ON ON OFF OFF ON ON

5 H|]x]L oH oL oH H ON OFF ON ON OFF ON ON

6 H[JxỊL H HL H ON OFF ON ON ON ON ON

7 HÌx|L H HH H ON ON ON OFF OFF OFF OFF 1

8 H[xX]H Lo Lit H ON ON ON ON ON ON ON

9 HÌxÍH L LH H ON ON ON ON OFF ON ON

10 HÌxXH LH L H OFF OFF OFF ON ON OFF ON

11 H |x ]H LH oH H OFF OFF ON ON OFF OFF ON

12 Hx ]H H LoL H OFF ON OFF OFF OFF ON ON

14 HJxỊH H H_L H OFF OFF OFF ON ON ON ON

16 HÌx|H H HH H OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF

BI x>x lx X w x L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 2

RBI Ale TL Ð 8Ð tt L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 3

LT L|X|X x & 3 H ON ON ON ON ON ON_ ON 4

Trang 5

Nhìn trên bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra IŠ giá trị của mã LED 7 vạch và hiện thị được lên LED 7 vạch

CLES

6 7

E

14 1ỗ

Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nêu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt

tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H nên do đó ta phải dùng LED anot chung

Trang 6

3 Chia tần số từ thạch anh 32,768kHz sử dung IC 4060 va 4013

Ding thach anh 32.768KHz va IC 4060 lam mach chia tan sé, ta c6 thé thu được lần lượt các tần số

sau:

‹ _ 2048Hz tại chân ra Q4 của IC 4060 (mạch chia 16)

« 1024Hz tai chan ra Q5 cua IC 4060 (mach chia 32)

« 512Hz tại chân ra Q6 của IC 4060 (mạch chia 64)

« _ 256Hz tại chân ra Q7 của IC 4060 (mạch chia 128)

« _ 128Hz tại chân ra Q8 của IC 4060 (mạch chia 256)

« _ 64Hz tại chân ra Q9 của IC 4060 (mạch chia 512)

« _ 32Hz tại chân ra Q10 của IC 4060 (mạch chia 1024)

« _ 16Hz tại chân ra Q11 của IC 4060 (mach chia 2'')

« _ 8Hz tại chân ra Q12 của IC 4060 (mạch chia 2'”)

« - 4Hz tại chân ra Q13 của IC 4060 (mạch chia 2'

« _ 2Hz tại chân ra Q14 của IC 4060 (mạch chia 2

Để có tần số 1Hz (chu kỳ 1s), ta dùng thêm 1 D Flip Flop nữa (IC 4013) để chia tần số thạch anh

thêm 2 lần nữa (chia cho 2^15)

Tee

220) ©1 32.788Hz

wn

VDD

S GND

8 T

| Í

Trang 7

4 Led 7 thanh:

Giới thiệu:

Led 7 thanh có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm một led đơn hình

tròn nhỏ thê hiện dâu châm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 thanh

Xác định các chân của Led 7 thanh

ne =e

cov

Sử dụng đồng hồ VOM:

Thông thường chân giữa (chân số 3 và số 8) là chân chung:

1 Đầu tiên ta xác định loại Led 7 thanh (anode chung hay cathode chung ):

Đưa qua đỏ hoặc que den của đồng hồ vào chân giữa sau đó đưa đưa que còn lại vào một

trong các chân còn lại ( không phải chân chung) Nếu Led sáng khi que đen đang ở chân

chung thì đó là Led 7 thanh anode chung, ngược lại là cathode chung

2 Xác định các chân của led 7 thanh:

Đưa que đen vào chân giữa (anode chung) hoặc que (cathode chung) Đưa que còn lại vào lần

lượt các chân còn lại của Led 7 thanh, dựa vào vị trí đèn sang ta sẽ xác định được thứ tự các chân A,B,C,D,E,F,G của Led 7 thanh

Tính toán đô sáng của Led 7 thanh:

Do Led 7 thanh không phải lúc nào cũng sáng đủ cả 7 thanh nên dẫn tới hiện tượng Led sáng không đều

e Nếu chỉ mắc điện trở ở cực chung:

Ở đây ta chọn điện tré 220 ohm do dong qua Led 5mA < I< 25mA, và ở mức 14mA thì Led sẽ

sáng đẹp:

B= 2 l= 7 LHHẬ

Trang 8

e_ Nếu chỉ có 1 thanh sáng thì dòng qua thanh sẽ là I= 14mA

© Nếu cả 7 thanh đều sang thì dòng qua mỗi led I=14m/7 = 2mA Do đó Led 7 thanh sẽ sang không đều Nếu ta giảm điện trở thì dòng qua led khi cả 7 thanh sáng cũng tăng theo nhưng khi I thanh sáng thì nó sẽ quá sáng!

Do đó Led 7 thanh cũng sẽ có hiện tượng sáng không đều

Cách khắc phục:

Mắc điện trở 220ohm vào tất cả các chân của Led 7 thanh khi đó dòng qua mỗi thanh sẽ bằng nhau

và Led 7 thanh sẽ sáng đêu 7 seg LED

Trang 9

RESET 24H RESET 60 PHÚT

Giải mã

Mô hình 3D

RESET 60S

Led 7 thanh

Giải mã

Đêm xung

PHAN IV: THIET KE MACH NGUYEN LY

Khối hiển thị giây:

Do không sử dụng chức năng Preset của IC 7490

nên ta nôi Pin sô 6,7,10 xuông Mass

Chân số 5 ta nối với nguồn đương

Do sử dụng bộ đếm Mod 10 nên Pin số 1 được

kết nôi với Pin sô 12

Pin 14 kết nối với xung 1Hz

Khi IC 7490 SI lặp lại chu ki dém (reset) thi IC

7490 S2 phải được kích xung đê đêm lên I

Do 7490 là IC đếm xung cạnh xuống do đó trước

khi IC 7490 S1 (đếm xung cho hàng đơn vị của

phan giây) reset ta phải kích l xung mức cao cho

IC 7490 S2 và xung này phái tồn tại từ thời điểm

kích đến thời điểm reset của IC 7490 S1 để xuất

hiện xung cạnh xuống cho IC 7490 S2 Dựa vào

bảng chân trị ta xác định được ta sẽ nối Pin 11

(QD) của 7490 S1 vào Pin 14 của 7490 S2

8 H_ È L

1,

Soeegees Wiesesy Ve Aa isa

xTETs

Khi IC 7490 S2 đếm tới 5 và 7490 S1 đếm tới 9 thì cả 2 IC phải được reset để bắt đầu chu kì mới Pin 2 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 8 của IC 7490 S2

Pin 3 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 9 của IC 7490 S1

Trang 11

Count Outputs

[4 Is 6 |"

NC

7490 S2 [ 9%)

Vẹc Rọc) Ret2)

VN Ro() Roca) [4 Js 6 |"

NC Vẹc Re) Re(2)

Các ngõ ra của IC 7490 được đưa vào ngõ vào của IC 74247 ngõ ra của 74247 được nối VỚI điện trở 220ohm và nôi đúng thứ tự với Led 7 thanh, Pin 8, 5 được nôi Mass, Pin 16,3,4 được nôi với nguôn dương

IC1

?4LS90

I€2 0D ?4L$247 GNO

Sơ đồ hoàn chỉnh:

m|n|a|=|„|a|=| m|n|a|=lz|:a|=

seesees Whieseeg Ve TL TT

vTETT2 STENT?

74L TET

Trang 13

Khối hiển thị phút:

Thiết kế tương tự như khối hiện thị giây Pin § của IC 7490 S2 được kết nối với Pin 14 của IC 7490 PI Khối hiển thị giò:

Do mạch chỉ đếm tới 23 giờ, tức là ngày tại thời điểm mạch đếm tới 24 mạch phải được reset Do đó ta kêt nỗi các chân theo sơ đô:

Count Outputs 8 Fi9(2)

Qo Qg Qa | HH Roca) 7a Gi 1)

2 L È

[3] o

H aul ) ae NC Veo Rot) Roja)

Ererer

1 |? 3 E Is 6 |7

ar Roc) Rocz) NC Voc Roi) Rai2)

Pin 2 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 9 của IC 7490 G2

Pin 3 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 8 của IC 7490 G1

Chỉnh giờ cho mạch:

Thiết kế 2 nút bấm để chỉnh giờ và phút cho mạch Một đầu nút bấm được nối với nguồn 5V, đầu còn

lại được nôi với chân 14 của Ie 7490 PI, 7490

Trang 14

Mạch hoàn chính chạy trên trình mô phỏng Proteus:

sabeses Phaser V2 weet me

TEXT>

| 5848BbE8 lỀ088ng L2+ TH TH an

58088#Ðø EðbpBbu U22 TA T4

TEC

Trang 15

PHAN V: THIET KE MACH IN

Có thể thiết kế thêm bộ chỉnh báo thức, bộ điều khiển từ xa (bằng bluetooth, séng radio .) .