Cùng với sự phát triển của khoa hoc và công nghệ các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống con người. Việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần nào giảm bớt được giá thành sản phẩm bằng các linh kiện rời. Ứng dụng môn kỹ thuật số vào thiết kế các bộ phận thiết thực hằng ngày giúp chúng ta hiểu được môn kỹ thuật số làm gì và được ứng dụng vào đâu. Đồng hồ là một thiết bị rất cần thiết mà hầu như bất cứ ai cũng phải dùng tới nó. Một chiếc đồng hồ cơ, xem giờ bằng cách nhìn vào kim chỉ ở vạch chia thời gian sẽ gây khó khăn cho người mới bắt đầu sử dụng. Nhưng đối với đồng hồ số, thời gian được hiển thị rõ ràng bằng các chữ số sẽ dễ dàng sử dụng hơn. Trải qua quá trình học tập và nghiên cứu môn học Vi Mạch Tương Tự và Vi Mạch Số, nhóm chúng em đã chọn đề tài “ Thiết Kế Mạch Đồng Hồ Số” để làm đồ án.
!"!#$! %&'!# ((((((((( )*+" VI MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ VI MẠCH SỐ ,$!!-%-+ ))./ Sinh viên thực hiện : NHÓM 5 1 Lê Anh Tuấn MSV 0874040089 2 Nguyễn Văn Tuấn MSV 0874040087 3 Cao Văn Vinh MSV 0874040085 4 Trần Đình Luân MSV 0874040091 5 Đoàn Thanh Hướng MSV 0874040086 Lớp : LT CĐĐH Điện 2_K8 Giáo viên hướng dẫn : Phạm Văn Hùng Hà Nội, Năm 2014 0 1234567897 Nhóm 5 Trang 1 Mẫu: MC - 11) 08: 4;<:=>?1=:@4 !-A!'&)*+"+B+. Số: 04 Họ và tên HS-SV: Nhóm 5 Lớp: LT CĐĐH ĐIỆN 2 – K8 Khoá: 8 Khoa: Điện ?C Đề tài: Thiết kế mạch đồng hồ số. Mô tả: Mạch dùng để hiển thị thời gian hh:mm:ss . Khuyến khích: - Cho phép chọn các chế độ hiển thị 24 h hoặc 12 AM:PM D9CEF9 Yêu cầu về bố cục nội dung: Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hơp, mạch dãy và mạch dao động. Chương 2: Thiết kế mạch đồng hồ số. Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng. @G Trước khi bảo vệ đồ án sinh viên phải nộp: - File mềm gồm file trình bày đồ án và file mô phỏng - Quyển in khổ A4. Nhóm 5 Trang 2 HIJK'!*&!LMN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Nhóm 5 Trang 3 ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… O!+PQA Cùng với sự phát triển của khoa hoc và công nghệ các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống con người. Việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần nào giảm bớt được giá thành sản phẩm bằng các linh kiện rời. Ứng dụng môn kỹ thuật số vào thiết kế các bộ phận thiết thực hằng ngày giúp chúng ta hiểu được môn kỹ thuật số làm gì và được ứng dụng vào đâu. Đồng hồ là một thiết bị rất cần thiết mà hầu như bất cứ ai cũng phải dùng tới nó. Một chiếc đồng hồ cơ, xem giờ bằng cách nhìn vào kim chỉ ở vạch chia thời gian sẽ gây khó khăn cho người mới bắt đầu sử dụng. Nhưng đối với đồng hồ số, thời gian được hiển thị rõ ràng bằng các chữ số sẽ dễ dàng sử dụng hơn. Trải qua quá trình học tập và nghiên cứu môn học Vi Mạch Tương Tự và Vi Mạch Số, nhóm chúng em đã chọn đề tài “ F9%F+4RR.S” để làm đồ án. Trong quá trình làm đồ án, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy . Mặc dù đã rất cố gắng nhưng vẫn còn nhiều thiếu xót về nội dung và phương pháp trình bày. Em rất mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của thầy cô và ý kiến đóng góp của các bạn để đề tài của chúng em được hoàn thiện. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Nhóm 5 Trang 4 Hà Nội, ngày 12 tháng 02 năm 2014 Sinh viên TU +CV4OW4 X!YZC4C[\49]^:_4?3E[4?71? 1.1. Mạch tổ hợp………………………………….……………… ……… 6 1.2. Mã hóa………………………………………………….….….……… 6 1.3. Mạch giải mã………………………………………….……… ………7 1.4. Giải mã BCD sang led 7 đoạn………………………… ….………… 7 1.5 Mạch dãy…………………………………………………… ….…… 8 1.6 Thanh ghi và thanh ghi dịch ………………………………………… 8 1.7 Bộ đếm…………………………………………………… … …… 8 1.8. Mạch dao động.…………………………………….…………… ……9 X!!F9`F4aRRbS cdedYZC[\4f4;`8914ggggdggggg …… 10 2.2. Khối tạo xung IC 555…… ……………………………………… 10 2.3. Khối đếm BCD 74LS190 ………….……………… ………………12 2.4. Khối giải mã IC 74LS47 …………………………………… …… 14 2.5. Khối hiển thị ( Led 7 thanh)…………………………… ……………19 2.6. Cổng NOT ………………………………………………………… 21 2.7. Cổng NAND……………………………………………………… 21 Nhóm 5 Trang 5 X!!!IhE?>4X9Y0:i……………… ….… 23 3.1. Sơ đồ khối hệ thống :……………………………………………… 23 3.2. Nhiệm vụ của từng khôi………………………………………………23 3.3. Sơ đồ nguyên lý và mô hình mô phỏng………………………… … 24 3.4. Nguyên lý làm việc………………………………………….….…….25 X!%F9;C<gggggggggggggggggddggddcj 4.1. Khả năng và ứng dụng……………………………………… ………27 4.2. Đặc tính kỹ thuật…………………………………………… ….……27 X!YZC4C[\49]^:_4?3E[4?71 ? 1.1 d+49]^: edcd+3T7 Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và là tất yếu trong đời sống chúng ta. Nó được dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm,….là quy ước chung cũng có thể phổ biến cũng có thể bí mật. Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho 1 con đường, cho 1 con người, dùng số trong mã số sinh viên, trong thi đấu thể thao, quy ước đèn xanh, đỏ, vàng tương ứng là cho phép đi,đứng, dừng trong giao thông, rồi viết bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp hơn là phải mã hoá các thông tin dùng trong tình báo, … Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính, các đường điều khiển tuỳ chọn hay dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0, có nhiều đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho mạch ở mức 1, rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa chỉ trong bộ nhớ, rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự. Tất cả các tổ hợp bit đó được gọi là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo ra các mã số gọi là mạch mã hoá (lập mã: encoder). Bộ mã hóa nhị phân – thập phân ( bộ mã hoa BCD) Bộ mã hóa nhị-thập phân là mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số hệ thập phân thành mã hệ nhị phân. Dạng mã này còn được gọi là mã BCD . Nhóm 5 Trang 6 -Bảng chân lí bộ mã hóa BCD : edk+4l3 Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu có 1 mã số áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ vào thường ít hơn mã ngõ ra. Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho chức năng giải mã. Mạch giải mã được ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7 đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ. edmdl3b7;n?ja1 Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch giải mã BCD sang thập phân đã nói ở phần trước bởi vì mạch khi này phải cho ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự. Trước hết hãy xem qua cấu trúc và loại đèn led 7 đoạn của một số đèn được cấu tạo bởi 7 đoạn led có chung anode (AC) hay cathode (KC); được sắp xếp hình số 8 vuông (như hình trên) ngoài ra còn có 1 led con được đặt làm dấu phẩy thập phân cho số hiện thị; nó được điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã. Các chân ra của led được sắp xếp thành 2 hàng chân ở giữa mỗi hàng chân là A chung hay K chung. Thứ tự sắp xếp cho 2 loại như trình bày ở dưới đây : Nhóm 5 Trang 7 YedeoC9@4[4h7457e?;n?ja1 Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V. IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân a, b, g của led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung). edUd+4?3E Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật và các mạch logic cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà còn phụ thuộc vào cả trạng thái hiện tại của mạch. edpd7[97?q4 Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dưc liệu hoặc biến đổi dữ liệu số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được 1 bit, vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit phải tạo từ bấy nhiêu mạch lật. Thanh ghi nhận dữ liệu song song Mạch chốt dữ liệu : Nhóm 5 Trang 8 Bộ ghi dịch : edjdaF Bộ đếm là thiết bị đếm được số xung cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng xung đếm được. - Bộ đếm nhị phân đồng bộ - Bộ đếm thập phân đồng bộ edrd+4?71a. Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo xung dòng , xung mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động v v Mạch dao động hình Sin. Mạch dao động đa hài. Mạch dao động nghẹt. Mạch dao động dùng IC. Nhóm 5 Trang 9 X!!F9`F4aRRbS cdedYZC[\4f4 linh kiện trong mạch : cdcd%S912Cs!tUUUu Hình dạng và sơ đồ chân: Hình dạng thực tế Nhóm 5 Trang 10 [...]... IC74LS46,… được dùng cho loại có Anode chung ở trong mạch đồng hồ số này sử dụng IC74LS47 Ngõ vào xoá BI được để không hay nối lên mức 1 cho hoạt động giải mã bình thường Nếu nối lên mức 0 thì các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái ngõ ra Ngõ vào RBI được để không hay nối lên mức 1 dùng để xoá số 0 (số o thừa phía sau số thập phân hay số 0 trước số có nghĩa) Khi RBI và các ngõ vào D, C, B, A ở mức 0 nhưng... thì ngõ ra đều sáng Kết quả là khi mã số nhị phân 4 bit vào có giá trị thập phân từ 0 đến 15 đèn led hiển thị lên các số như ở hình bên dưới Chú ý là khi mã số nhị phân vào là 1111= 1510 thì đèn led tắt Bảng chân lí Nhóm 5 Trang 20 Trường ĐHCN Hà Nội 2.5 GVHD: Phạm Văn Hùng Khối hiển thị ( Led 7 thanh) Led 7 thanh: là 7 con led xếp với nhau thành một hình, nhằm thể hiện các con số Một chân của các... Nhóm 5 Trang 29 Trường ĐHCN Hà Nội GVHD: Phạm Văn Hùng Chương IV: Kết luận a Về khả năng ứng dụng:Qua thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã tự đúc kết ra những kinh nghiệm quý báu về lĩnh vực kỹ thuật số. Mặc dù đã cố gắng tham khảo tài liệu, song do thời gian thực hiện đề tài không nhiều cộng với vốn kiến thức và kinh nghiệm kỹ thuật số, và mạch cao tần vẫn còn hạn chế nên đề tài vẫn chưa đạt được... thị bằng led 7 đoạn nên được sử dụng ở nơi có ánh sáng không tốt Linh kiện dùng để thiết kế thông dụng và được bán rộng rãi trên thị trường + Khuyết điểm:Cồng kềnh Không thuận lợi trong sử dụng Dể bị hư hỏng khi có sự va chạm hoặc điện áp khong ổn định Các IC dể bị hư hổng khi thi công Không có nhiệu chức năng như đồng hồ khác Nên chính vì thế hiện nay con người đã đi đến một hướng giải quyết khác... Hà Nội GVHD: Phạm Văn Hùng Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá Mục đích sử dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau Ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân… IC 74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch... với hằng số thời gian là: Txả = R2 C Khi Vc < 2/3Vcc: R = 0, S = 0 : giữ nguyên trạng thái Khi Vc < 1/3Vcc: R = 0, S = 1: => Q = 1, Q = 0 → V0 = 1 : led sáng Q = 0 Q2 Khi , tắt, chấm dứt thời gian xả điện của tụ C Như vậy, mạch trở lại trạng thái ban đầu và tụ lại nạp điện trở lại Hiện tượng này diễn ra liên tục và tuần hoàn 2.3 Khối đếm BCD ( IC 74LS190 ) Là IC tích hợp bộ đếm thập phân đồng bộ, đầu... 7 đoạn Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung Hình dạng và sơ đồ chân: Hình... vụ từng khối: Khối nguồn: Nguồn AC được chỉnh lưu toàn kỳ, sau đó được nắn điện - Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp điện áp cho xung, khối đếm, giải mã, khối hiển thị Khối tạo xung: - Tạo ra xung có tầng số 1HZ, để làm xung Clock cho mạch đếm giây của khối đếm Khối đềm: Phần đếm giây: là mạch đếm 60 giây trong một phút (0-59) Phân đếm phut: là mạch đếm 60 phút trong một thời gian(0-59) Phần đếm giờ: mạch... Vin < Vin OP_AMP 1 có: + − Vin > Vin OP_AMP 2 có: => Q = 1, Q = 0 → V0 = 1 Transistor R1 và R2 Q2 có => R = 0 => S = 1 : led sáng UB = 0 làm Q2 tắt, tụ C tiếp tục được nạp điện, tụ ap điện qua với hằng số thời gian là: Tnạp = ( R1 + R2 ).C Khi điện áp Vc tăng > 1/3Vcc, thì: OP_AMP 1 có: OP_AMP 2 có: => Q = 1, Nhóm 5 + − Vin < Vin + − Vin < Vin Q = 0 → V0 = 1 => R = 0 => S = 0 : led sáng, FF không thay... A.B B C D +A D + A.B.C D + A.B.C B + A .C D B C + A .D D D 2.6 Cổng NOT Kí hiệu : Hàm Logic : Y= A Y 0 1 1 0 Nhóm 5 A Bảng trạng thái : Trang 23 Trường ĐHCN Hà Nội GVHD: Phạm Văn Hùng 2.7 Cổng NAND - Kết hợp từ cổng NOT và cổng AND tính hiệu ra của NAND là cổng đảo AND Kí hiệu: Hàm Logic: Y= A.B Bảng A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Nhóm 5 trạng thái: Trang 24 Trường ĐHCN Hà Nội Chương III: GVHD: Phạm . dụng môn kỹ thuật số vào thiết kế các bộ phận thiết thực hằng ngày giúp chúng ta hiểu được môn kỹ thuật số làm gì và được ứng dụng vào đâu. Đồng hồ là một thiết bị rất cần thiết mà hầu như bất. 4;<:=>?1=:@4 !-A!'&)*+"+B+. Số: 04 Họ và tên HS-SV: Nhóm 5 Lớp: LT CĐĐH ĐIỆN 2 – K8 Khoá: 8 Khoa: Điện ?C Đề tài: Thiết kế mạch đồng hồ số. Mô tả: Mạch dùng để hiển thị thời. Một chiếc đồng hồ cơ, xem giờ bằng cách nhìn vào kim chỉ ở vạch chia thời gian sẽ gây khó khăn cho người mới bắt đầu sử dụng. Nhưng đối với đồng hồ số, thời gian được hiển thị rõ ràng bằng các chữ số