ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ BẤM GIỜ DÙNG PROTEUS

Đồng hồ bắt đầu thời gian khi ấn giữ nút Start, khi thả Start đồng hồ hiển thị thời gian trên Led 7 thanh .Khuyến khích: Cho phép chọn các chế độ hiển thị 24h hoặc 12 AM : PMChương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao động.Chương 2: Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây.Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng.

Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ******** ĐỒ ÁN MÔN: VI MẠCH VI MẠCH SỐ TƯƠNG TỰ & ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ BẤM GIỜ Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Văn Vinh Nhóm sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Văn Nam 2. Phạm Văn Tuấn 3. Vũ Thái Bảo 4. Nguyễn Đức Kiên 1 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 5. Tiêu Văn Dương 6. Đào Ngọc Khánh 7. Tống Xuân Hoà Lớp : ĐH Tự Động Hóa 1 K7 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ BẤM GIÂY MÔ TẢ : Đồng hồ bắt đầu thời gian khi ấn giữ nút Start, khi thả Start đồng hồ hiển thị thời gian trên Led 7 thanh . Khuyến khích: - Cho phép chọn các chế độ hiển thị 24h hoặc 12 AM : PM PHẦN THUYẾT MINH : Yêu cầu về bố cục nội dung : Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao động. Chương 2: Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây. Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng. Yêu cầu về thời gian : Ngày giao đề : 10/10/2014 2 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Ngày hoàn thành :…. 01/12/2014 Thời gian bảo vệ dự kiến : 06/12/2014 Ngày … tháng … năm 2012 Khoa Bộ môn Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN BÁ KHÁ NGUYỄN VĂN VINH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN e&f ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 3 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Giáo viên hướng dẫn GVC.Th.S NGUYỄN VĂN VINH 4 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ. Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ bấm giây, đồng hồ báo giờ ... đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn. “Đồng Hồ Bấm Giây” rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp. Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế. Trong thời gian yêu cầu nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung sau đây. Do kiến thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, mong các thầy cô góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYÊN VĂN VINH và các thầy cô trong bộ môn đã giúp nhóm em hoàn thành đồ án này. Thực hiện đồ án NHÓM 5 5 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS 6 Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH A.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Hệ chuyển mã: Hệ chuyển mã Hệ chuyển mã là hệ tổ hợp có nhiệm vụ làm cho 2 hệ thống tương thích nhau, mặc dù 2 hệ thống sử dụng 2 mã nhị phân khác nhau. Hệ chuyển mã có số lượng ngõ vào và ngõ ra bằng nhau. 2. Hệ giải mã: Hệ giải mã là hệ chuyển mã có nhiệm vụ chuyển từ số nhị phân cơ bản n bit ở ngõ vào sang mã nhị phan 1 trong m ở ngõ ra. Hệ giải mã Với các giá trị i ở tổ hợp ngõ vào thì ngõ ra Yi sẽ tích cực & các ngõ còn lại không tích cực. Có 2 dạng: tích cực mức cao & tích cực mức thấp. 7 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH *Giải mã số BCD sang mã LED 7 thanh: LED 7 thanh: là loại đèn LED dùng để hiển thị các số thập phân(từ 0 đến 9) Các số thập phân được hiển thị bởi LED 7 thanh Ngoài ra, LED 7 thanh còn hiển thị được 1 số chữ cái & các kí tự đặc biệt. Có 2 loại LED 7 thanh: Anot chung & Katot chung. LED Katot chung & Anot chung Mạch giải mã số BCD sang LED 7 thanh: Mạch có 4 ngõ vào tương ứng với tổ hợp BCD và 7 ngõ ra tương ứng 7 thanh của LED. Xây dựng hệ giải mã cho led 7 đoạn anode chung. D C b Giải mã 8 B A c d led e ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---7 đoạn. f g Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH * Bảng chân lý: a Input Output D C B A a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X X X 1 0 1 1 X X X X X X X 1 1 0 0 X X X X X X X 1 1 0 1 X X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X X 1 1 1 1 X X X X X X X *Các hiển thị tương ứng của LED 7 đoạn với lần lượt các đầu vào: 9 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH *Sơ đồ logic 10 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH * Phương trình logic: b = C BA + CB A = C ( B ⊕ A) c = CB A d = C BA + C B A + CBA = C BA + C ( B ⊕ A) e = CB + A f = BA + CB + DCA Từ các kết quả, ta có thể kết hợp các cổng logic để tạo mã cho LED 7 thanh. Trong bài ta sẽ sử dụng IC7447 để giải mã cho LED 7 thanh. 3. Hệ Đếm 11 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 4. 2.1Khái niệm: Hệ đếm nối tiếp: xung đếm chỉ đưa vào một FF. Hệ đếm song song: xung đếm được đưa vào tất cả các phần tử đếm. Để thành lập một hệ đếm ta sử dụng JK- FF. Nếu có n FF thì thành lập được hệ đếm có dung lượng tối đa là . VD: 2FF thành lập hệ đếm 4. 3FF thành lập hệ dếm 8. 12 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 4FF thành lập hệ đếm 16. Hệ đếm: đếm nối tiếp, đếm song song. * Xét hệ đếm nối tiếp 3bit: 2.2 Hệ đếm bất kỳ: Gọi: N là số trạng thái của 1 hệ đếm bất kỳ n là số bit đếm. Ta có: VD: thành lập hệ đếm 6 đếm lên. Ta có: 13 => sử dụng 3FF. ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH * Bảng trạng thái: Số 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 1 1 0 Xoá bit nhớ về 000 2.3 Ghép các hệ đếm: Nếu có hai hệ đếm N & M, ta có thể ghép nối tiếp thành hệ đếm có N*M thạng thái. * Nguyên tắc ghép: Đặt xung clock vào bộ đếm M. Lấy tín hiệu từ bit có trọng số cao nhất của bộ đếm M làm xung clock cho bộ đếm N. 14 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH VD: Hệ đếm 10 ghép với hệ đếm 6 thành hệ đếm 60. LSB MSB CK A3 A2 A1 Đếm 10 CK Đếm 6 Trong bài ta sẽ sử dụng IC7490 để thực hiện các hệ đếm. B.THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH I. Sơ đồ khối: Khối tạo xung 15 Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nút reset Nút bấm Khối tạo xung dùng IC555 Nhóm 5 Mạch đếm giây dùng IC74LS90 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 Mạch đếm phút dùng IC74LS90 Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 Mạch đếm giờ dùng IC74LS90 Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 * Nhiệm vụ các khối: 16 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Hiển thị giây qua led 7 thanh Hiển thị phút qua led 7 Hiển thị giờ qua led 7 thanh Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Khối tạo xung: là 1 IC 555 để tạo xung vuông với tần số phù hợp. Khối đếm: Gồm các IC7490 được ghép nối với nhau để tạo thành các hệ đếm phù hợp. Khối giải mã: Gồm các IC7447 để giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị. Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu sau giải mã qua LED 7 đoạn Ngoài ra có 2 nút ấn : + Nút bấm : gồm 1 nút ấn, để khi ấn cấp xung từ IC 555 cho IC 74LS90 + Nút Reset : cho toàn bộ hệ thống về thời điểm ban đầu II. Hoạt động của từng khối: 1 Khối tạo xung: 1 17 IC 555 : ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH IC NE555 là IC có quá nhiều ứng dụng rộng rãi, IC 555 có 8 chân, sơ đồ cho thấy công dụng của các chân theo tên như sau: Thứ tự các chân của IC 555 18 1 Chân 1 (GND): Chân cho nối masse để lấy dòng. 2 Chân 2 (Trigger): Chân so áp với mức áp chuẩn là 1/3 mức nguồn nuôi. 3 Chân 3 (Output): Chân ngả ra, tín hiệu trên chân 3 c1 dạng xung, không ở mức áp thấp thì ở mức áp cao. 4 Chân 4 (Reset): Chân xác lập trạng thái nghĩ với mức áp trên chân 3 ở mức thấp, hay hoạt động. 5 Chân 5 (Control Voltage): Chân làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555. 6 Chân 6 (Threshold): Chân so áp với mức áp chuẩn là 2/3 mức nguồn nuôi. ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 7 Chân 7 (Discharge): Chân có khóa điện đóng masse, thường dùng cho tụ xả điện. 8 Chân 8 (VCC): Chân nối vào đường nguồn V+. IC 555 làm việc với mức nguồn từ 3 đến 15V. Thứ tự các chân của IC 555 cho thấy sơ đồ mạch đẳng hiệu của IC 555. (Nếu Bạn muốn mô phỏng IC 555 trong trình PSpice, Bạn có thể dùng sơ đồ này, mô tả với lệnh Subcircuit rồi cất vào thư viện đặt tên là 555 và sau này Bạn dùng nó để chạy mô phỏng các dạng mạch điện với IC 555). Sơ đồ các khối chức năng của IC 555 19 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Trong IC với chân 1 nối masse và chân 8 nối vào đường nguồn Vcc, là một cầu chia áp với 3 điện trở bằng nhau (đều là 5K). Cầu chia áp này tạo ra 2 mức áp ngưỡng, một là 1/3 mức áp nguồn dùng làm mức áp ngưỡng cho tầng so áp, tín hiệu vào trên chân số 2, và một khác là 2/3 mức áp nguồn dùng làm mức áp ngưỡng cho tầng so áp khác, tín hiệu vào trên chân số 6. Chân số 5 có thể chịu tác động ngoài để làm thay đổi mức áp ngưỡng. Chân số 7 là một khóa điện đóng/mở (transistor bão hòa/ngưng dẫn) theo mức áp trên chân số 3. Chân số 3 là ngả ra và là ngả ra một tầng Flip Flop, nên tín hiệu trên chân 3 có dạng xung (mức áp chỉ xác lập ở trạng thái cao hay thấp). Chân 4 là chân Reset, khi chân 4 ở mức áp thấp nó ghim chân 3 luôn ở mức áp thấp, chỉ khi chân 4 ở mức áp cao, lúc đó trạng thái mức áp trên chân số 3 sẽ theo tác động của tầng Flip Flop. 20 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Chú ý trong mạch này, chân số 2 cho nối vào chân số 6. IC 555 đã được ráp thành mạch dao động (A-Stable). Tần số xung ra trên chân 3 sẽ tùy thuộc vào trị số các điện trở RA, RB và tụ C. Trên chân 5 có thể mắc thêm tụ lọc 0.01uF để ổn định điện áp của các mức áp ngưỡng. Trạng thái ra trên chân số 3 sẽ tùy thuộc vào mức áp cao trên chân 4 cho dao động và mức áp thấp trên 21 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH chân 4 (bị ghim ở mức thấp). IC 555 được ráp thành mạch đa hài đơn ổn (Mono-Srable), ở đây mức áp ra trên chân 3 sẽ tùy thuộc mức áp ở ngả vào trên chân số 2. Khi mức áp trên chân 2 xuống dưới mức áp ngưỡng 1/3 Vcc thì mức áp ngả ra trên chân 3 sẽ lên mức áp cao. Xung vào trên chân 2 có thể ở dạng liên tục (tín hiệu analog), nhưng tín hiệu ra trên chân 3 luôn ở dạng xung (hay dạng digital), chỉ xác lập ở mức áp cao hay thấp. Do vậy IC 555 có là sự kết hợp của hai dạng tín hiệu A/D (Analog/Digital). 22 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Vài ứng dụng thông thường của IC 555. Nguyên lý làm việc của IC NE555 23 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Hình vẽ cho thấy trong IC 555 có 2 tầng so áp. Tầng so áp dưới (LOWER COMPARATOR), điện áp vào trên chân 2 cho so áp với mức áp ngưỡng là (1/3)Vcc, ngả ra của tầng só áp tác động vào chân Set của Flip Flop. Tầng so áp trên (UPPER COMPARATOR), điện áp vào trên chân số 6 cho so áp với mức áp ngưỡng là (2/3)Vcc, ngả ra của tầng so áp tác động vào chân Reset của Flip Flop. Như vậy Trạng thái ngả ra của Flip Flip sẽ tùy thuộc vào tác động của tín hiệu vào trên chân 2 và chân 3. + Nếu mức áp chân 2 xuống thấp hơn (1/3)Vcc thì ngả ra trên chân 3 sẽ tăng lên mức áp cao. + Nếu mức áp trên chân 6 lên cao hơn (2/3)Vcc thì ngả ra trên chân 3 sẽ xuống mức áp thấp. 24 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH + Khi chân 3 ở mức áp cao thì transistor T1 sẽ ngưng dẫn (tác dụng như cho chân 7 hở masse). +Khi chân 3 ở mức áp thấp thì transistor T1 sẽ bão hòa (tác dụng như cho chân 7 nối masse). + Chân 4 chân Reset. Khi chân 4 ở mức áp thấp, chân 3 bị chốt ở mức áp thấp, chỉ khi chân 4 ở mức áp cao, lúc đó chân 3 mới có thể biến đổi theo Flip Flop. Do vậy trong các mạch dao động, người ta thường cho chân 4 nối vào mức nguồn cao. 2. Khối đếm 2.1.IC 74LS90 2.1.1.Hình dạng Bốn chân thiết lập: MR1, MR2, MS1, MS2. Khi đặt MR1 = MR2 = 1 ( ở mức cao) thì bộ đếm được xoá về 0 và các đầu ra ở mức thấp. MS1, MS2 là chân thiết lập trạng thái cao của đầu ra: QA = QD = 1 QB = QC = 0 , NC chân bỏ trống. IC 7490 gồm 2 bộ chia là chia 2 và chia 5: 25 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- . Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 Bộ chia 2 do Input CKA điều khiển đầu ra Bộ chia 5 do Input CKB điều khiển đầu ra GVHD: NGUYỄN VĂN VINH QA . QB QC QD , , . - Đầu vào CKA, CKB tích cực ở sườn âm. - Để tạo thành bộ đếm 10 ta nối đầu ra cho bộ đếm 5. QA QB QC QD , , , QA vào chân CKB để tạo xung kích là các đầu ra. 2.1.2 Sơ đồ logic và bảng trạng thái 26 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Hình: Bảng trạng thái của IC 7490. Hình: Sơ dồ đầu ra QA QB QC , , , QD . 3. Khối giải mã 3.1. IC 74LS47 3.1.1 Khái niệm 27 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 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 tỏ 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… IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 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 anode chung hay cathode 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 đưa vào trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung. 3.1.2 Hình dạng và sơ đồ chân: Chân 1: BCD B Input. Chân 2: BCD C Input. Chân 3: Lamp Test. Chân 4: RB Output. Chân 5: RB Input. 28 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Chân 6: BCD D Input. Chân 7: BCD A Input. Chân 8: GND. 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. 29 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 3.1.3 Sơ đồ logic và Bảng trạng thái: Bảng sự thật của IC 7447 30 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH BI/RBO được nối theo kiểu điểm AND bên trong IC và được dùng như ngã vào xóa (Blanking Input, BI) và / hoặc ngã ra xóa dợn song (Ripple Blanking Output, RBO). Ngã vào BI phải được để hở hay giữ ở mức cao khi cần thực hiện giải mã cho số ra. Ngã vào xóa dợn sóng (Ripple Blanking Input,RBI) phải để hở hay ở mức cao khi muốn đọc số 0. Khi đưa ngã vào BI xuống thấp, ngã ra lên 1(không tác động) bất chấp ngã vào còn lại. Ta nói IC làm việc dưới điều kiện bị ép buộc và đây là trường hợp duy nhất BI giữ vai trò ngã vào. 31 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH * Nguyên lý hoạt động: IC 74LS47 là IC tác động mức thấp nên các ngõ ra mức 1 là tắt, mức 0 là sáng, tương ứng với các thanh a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn loại anode chung, trạng thái ngõ ra cũng tương ứng với các số thập phân (các số từ 10 đến 15 không được dùng tới). 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 0 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 ngõ vào LT ở mức 1 thì các ngõ ra đều tắt và ngõ vào xoá RBO xuống mức thấp. 32 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 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. 4. Khối hiển thị: Hiển thị dùng led 7 đoạn loại anode chung do đầu ra của IC 7447 có mức tích cực là mức 0 ( mức thấp). Ở loại anode chung ( anode của đèn được nối lên +5V, đoạn náo sáng ta nối đầu cathode của đoạn đó xuống mức thấp thông qua điện trở để hạn dòng. Chân 3, 8 là Vcc_được nối lại với nhau. 33 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH III. Thiết kế mạch 1 Sơ đồ nguyên lý: 34 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 2 Nguyên lý hoạt động: 35 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Xung được tạo ra từ IC 555 qua chân số 3, khi ấn nút start xung sẽ được truyền đến chân 14 của IC 74LS90, ngã ra của IC74LS90 được nối vào IC 74LS47 để giải mã  LED 7 thanh để hiển thị Khi thả nút ấn start thì ngừng cấp xung từ IC 555 đến chân của IC 74LS90  không có tín hiệu cho IC 74LS47  LED 7 thanh hiển thị kết quả. + Nếu muốn tiếp tục đo thời gian tiếp ấn nút start tiếp thời gian sẽ tiếp tục chạy theo kiểu cộng dồn. + Nếu muốn xóa kết quả để thực hiện lại ấn nút reset thì thanh sẽ xóa kết quả hiển thị lại từ đầu. LED 7 ***** Xung kích được tạo ra từ IC 555 và khi bấm nút start xung này được đưa tới chân CKA của IC 74LS90 đếm giây. Ngõ ra của IC7490 ở các chân được đưa đến ngõ vào của IC giải mã 74LS47. QA , QB , QC , QD Đối với hai IC đếm giây (IC1 và IC2): Ta nối chân Q a vào chân CKB của IC1 để thành bộ đếm 10,xung CLK từ bộ tạo xung được cấp cho IC1 qua đầu vài CKA, IC1 này đếm giá trị của 9 xung ( led hiển thị số 9), sau khi đếm hết giá trị của 9 xung thì cấp cho IC 2 một xung đếm. Khi đó, IC1 đếm về 0 và IC2 đếm lên 1, ta sẽ có số 10. Sau đó IC1 tiếp tục đếm từ 0 đến 9 và tiếp tục cấp xung cho IC2 tăng lên 2, 3,… Khi IC1 đếm đếm 9 và IC2 đếm đến 5 chuyển sang 6 thì khi đó 2 bit C ,B của IC2 sẽ ở mức 1 và ta sẽ cho 2 đầu ra này vào 2 chân MR1,MR2 của 2 IC 7490 để reset cả hai IC trở về 0. Đồng thời đầu ra Q c của IC2 này được nối với chân CKA của IC đếm phút.Khi Q c đang ở trạng thái 1 khi đếm số 5 sẽ reset về 0,như vậy xung này sẽ kích vào đầu vào CKA của IC3 để đếm 1 đơn vị tương ứng với 1 phút. Đối với IC đếm phút (IC3 và IC4): Khi IC3 nhận được xung từ nó lại đếm giống như IC1 đếm giây , tương tự IC4 giống IC 2.Như vậy 2 IC 3 và 4 sẽ đếm đến giá trị 59. Vì lấy xung từ IC đếm giây nên khi mạch đếm giây đếm đến 59 thì mạch đếm phút mới nhận được một xung. Khi cả IC đếm giây và đếm phút đều đếm đến 36 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH giá trị 59 thì tất cả 4 IC cũng được reset về 0, đồng thời IC4 đếm phút cấp cho IC5 là IC đếm giờ một xung. Đối với IC đếm giờ (IC5 và IC6): Khi IC5 nhận được một xung thì nó cũng bắt đầu đếm lên. Khi IC5 đếm đến 9 thì cấp xung cho IC6 đếm, khi hai IC đếm giờ đếm đến 23 và tại thời điểm sang 24 là lúc cả hai IC được reset. Vì số nhị phân tương ứng của 2 là DCBA = 0010, của 4 là DCBA = 0100 nên ngõ ra B của IC đếm giờ ( đếm hàng chục) và ngõ ra C của IC đếm giờ (đếm hàng đơn vị) được đưa vào 2 chân MR1,MR2 của 2 IC đếm giờ để thực hiện reset về 0.Như vậy khi mạch đang ở trạng thái 23:59:59, nếu nhận thêm 1 xung CLK từ bộ tạo xung thì ta có trạng thái tiếp theo sẽ là 00:00:00. Khi thả nút ấn start thì hệ thống sẽ dừng lại vào hiển thị kết quả Khi ấn nút reset hệ thống sẽ bắt đầu lại từ đầu. IV: Mạch mô phỏng Proteus 37 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS 38 Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH V. Kết Luận Đồng hồ bấm giây có rất nhiều dạng trong thực tế, ứng dụng để đo đếm thời gian trong các ứng dụng khác nhau. Để đảm bảo tính chính xác của thời gian trong các hoạt động cụ thể chúng ta có thể sử dụng các linh kiện tích hợp cao hơn như vi điều khiển để chế tạo đồng hồ số. Sau một thời gian tìm hiểu tài liệu và kiến thức có được của môn vi mạch số và vi mạch tương tự, được hướng dẫn của thầy giáo bộ môn nhóm 5 đã hoàn thành bài tập lớn Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây, do kiến thức về mạch điện tử, chưa có kinh nghiệm nên trong quá trính thiết kế vẫn dựa nhiều vào lí thuyết nên khi áp dụng vào thực tế có những sai sót ngoài ý tưởng ban đầu. Nên mong muốn nhận được tư vấn góp ý của thầy giáo và các bạn sinh viên kĩ thuật để bài của nhóm 5 được hoàn thiện hơn. Tháng 11 năm 2014. 39 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH MỤC LỤC 40 ----Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội---- [...]... Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH VD: Hệ đếm 10 ghép với hệ đếm 6 thành hệ đếm 60 LSB MSB CK A3 A2 A1 Đếm 10 CK Đếm 6 Trong bài ta sẽ sử dụng IC7490 để thực hiện các hệ đếm B.THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH I Sơ đồ khối: Khối tạo xung 15 Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nút reset Nút bấm Khối tạo xung dùng IC555... dùng IC555 Nhóm 5 Mạch đếm giây dùng IC74LS90 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 Mạch đếm phút dùng IC74LS90 Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 Mạch đếm giờ dùng IC74LS90 Mạch giải mã BCD dùng IC74LS47 * Nhiệm vụ các khối: 16 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Hiển thị giây qua led 7 thanh Hiển thị phút qua led 7 Hiển thị giờ qua led 7 thanh Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD:.. .Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH * Phương trình logic: b = C BA + CB A = C ( B ⊕ A) c = CB A d = C BA + C B A + CBA = C BA + C ( B ⊕ A) e = CB + A f = BA + CB + DCA Từ các kết quả, ta có thể kết hợp các cổng logic để tạo mã cho LED 7 thanh Trong bài ta sẽ sử dụng IC7447 để giải mã cho LED 7 thanh 3 Hệ Đếm 11 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT... học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 7 Chân 7 (Discharge): Chân có khóa điện đóng masse, thường dùng cho tụ xả điện 8 Chân 8 (VCC): Chân nối vào đường nguồn V+ IC 555 làm việc với mức nguồn từ 3 đến 15V Thứ tự các chân của IC 555 cho thấy sơ đồ mạch đẳng hiệu của IC 555 (Nếu Bạn muốn mô phỏng IC 555 trong trình PSpice, Bạn có thể dùng sơ đồ này, mô tả với lệnh Subcircuit... Chân 16: Vcc 29 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH 3.1.3 Sơ đồ logic và Bảng trạng thái: Bảng sự thật của IC 7447 30 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH BI/RBO được nối theo kiểu điểm AND bên trong IC và được dùng như ngã vào xóa (Blanking Input, BI) và / hoặc ngã ra xóa dợn... Hiển thị dùng led 7 đoạn loại anode chung do đầu ra của IC 7447 có mức tích cực là mức 0 ( mức thấp) Ở loại anode chung ( anode của đèn được nối lên +5V, đoạn náo sáng ta nối đầu cathode của đoạn đó xuống mức thấp thông qua điện trở để hạn dòng Chân 3, 8 là Vcc_được nối lại với nhau 33 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH III Thiết kế mạch... chân CKB để tạo xung kích là các đầu ra 2.1.2 Sơ đồ logic và bảng trạng thái 26 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Hình: Bảng trạng thái của IC 7490 Hình: Sơ dồ đầu ra QA QB QC , , , QD 3 Khối giải mã 3.1 IC 74LS47 3.1.1 Khái niệm 27 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Mạch... 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 đưa vào trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung 3.1.2 Hình dạng và sơ đồ chân: Chân 1: BCD B Input Chân 2: BCD C Input Chân 3: Lamp Test Chân 4: RB Output Chân 5: RB Input 28 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm... sau này Bạn dùng nó để chạy mô phỏng các dạng mạch điện với IC 555) Sơ đồ các khối chức năng của IC 555 19 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Trong IC với chân 1 nối masse và chân 8 nối vào đường nguồn Vcc, là một cầu chia áp với 3 điện trở bằng nhau (đều là 5K) Cầu chia áp này tạo ra 2 mức áp ngưỡng, một là 1/3 mức áp nguồn dùng làm mức... nối lên mức 1 dùng để xoá số 0 (số 0 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 ngõ vào LT ở mức 1 thì các ngõ ra đều tắt và ngõ vào xoá RBO xuống mức thấp 32 Khoa Điện - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 thì ngõ ra đều sáng Kết quả là khi .. .Đồ án môn VMTT & VMS Nhóm GVHD: NGUYỄN VĂN VINH Tiêu Văn Dương Đào Ngọc Khánh Tống Xuân Hoà Lớp : ĐH Tự Động Hóa K7 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ BẤM GIÂY MÔ TẢ : Đồng. .. ứng dụng rộng rãi thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày người máy giặt, đồng hồ bấm giây, đồng hồ báo giúp cho đời sống cuả ngày đại tiện nghi Đồng Hồ Bấm Giây” đa dạng... khiển để chế tạo đồng hồ số Sau thời gian tìm hiểu tài liệu kiến thức có môn vi mạch số vi mạch tương tự, hướng dẫn thầy giáo môn nhóm hoàn thành tập lớn Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây, kiến thức