Mạch đồng hồ thể thao Hiển thị giây, 1100 giây Nút Start, Stop, Pause,… Dùng IC
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI TẬP LỚN
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ THỂ THAO
Môn: Điện tử số
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Hiếu
Người thực hiện: Nguyễn Anh Tú
Nguyễn Chí Giang
Nguyễn Hồng Lâm
Hà nội , 2016
Trang 2Xung clock Mạch đếm
giây dùng ic 74LS90
Mạch giải mã dùng ic 74LS47
Hiển thị leg 7 đoạn
Mạch đếm giây dùng ic 74LS90
Mạch giải mã dùng ic 74LS47
Mạch giải mã dùng ic 74LS47
Mạch đếm giây dùng ic 74LS90
Hiển thị leg 7 đoạn
Hiển thị leg 7 đoạn
1.Phân tích bài toán
a Sơ đồ khối:
Khối tạo xung Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị
-Nhiệm vụ các khối:
+Khối tạo xung : Tạo xung với tần số 100 Hz
+Khối đếm: Là các FF nhận xung giao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã hóa BCD
+Khối giải mã: giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị
+Khối hiển thị: hiện thị tín hiệu sau mã giải
b.Các thành phần chính của mạch:
- Khối đếm:
IC 7490 là IC đếm bất đồng bộ cơ bản và thông dụng Để được tiện lợi , mỗi mạch đếm được chia làm 2 phần : phần đầu là một FF với ngõ xung vào là A để chia đôi tần số ( mạch đếm 1 bit) , tần tiếp theo là 3 bộ FF với ngõ xung vào là B để thực hiện việc chia 5 tần số
Trang 3Muốn thực hiện mạch đếm đầy đủ ta áp can đếm ở ngõ ra và nối (ngoài IC) ngõ ra QA đến ngõ vào B , lúc này số đếm nhị phân là QDQCQBQA(0001) Xung vào phải tương thích TTL và có độ rộng xung ít nhất là vài nano giây
Mỗi mạch đếm có 2 ngõ Reset (đặt lại) gọi R01 và R02 Vì 2 ngõ này đựơc nối AND với nhau nên để xoá mạch đếm (QA = QB =QC =QD =0) cả 2 ngõ Reset được đưa lên cao và để mạch đếm có thể đếm lên phải đưa ít nhất 1 ngõ Reset xuống thấp Thường 2 ngõ này được nối chung với nhau và giữ ở mức thấp , khi muốn xoá mạch
ta phải đưa 2 ngõ này lên cao trong chốc lát (ít nhất là vài chục nano=giây) rồi đưa xuống thấp để cho phép mạch đếm lên 2 ngõ này là 2 ngõ bất đồng bộ vì tác động độc lập với đồng hồ (xung vào)
Hai thông số quan trọng để thiết kế mạch đếm này là: Bảng chân lý mã hóa ra BCD và điều kiện để Reset (Trở về trạng thái ban đầu).
a Cấu tạo bên trong.
Hình 2.1: Cấu tạo bên trong IC 74LS90
Trang 4b Sơ đồ chân.
Hình 2.2: Sơ đồ chân IC 74LS90
* IC 7490 là IC 14 chân,trongđó :
Chân 14 nhận xung vào.
Chân 12,11,9,8 dữ liệu ngõ ra.
Chân 10 nối GND.
Chân 5 nối VCC.
Trang 5Chân 13,4 không được sử dụng.
Chân 2,3,6,7 RESET.
Chân 1 nhận xung clock báo tràn,led hiển thị từ số 9 về số 0
Bảng chân lý mã hóa ra BCD
Nó có 4 chân Reset dùng để reset hệ thống
Trang 62.Cách thức xây dựng mô hình thực hiện: a.Sơ đồ nguyên lý:
- Mạch nguyên lý:
-Mạch kết quả:
-Một số kết quả mô phỏng:
+Reset: -Trước:
Trang 7-Sau:
+Start,pause: Như mạch kết quả.
b.Nguyên lý hoạt động:
- Xung kích được tạo ra từ xung clock và xung này được đưa tới chân 14 của
IC 74LS47
- Đối với 2 IC đếm phần trăm giây(1/100) ( IC U4 và U3) xung được cấp cho IC4, IC 4 này đếm giá trị của 9 xung ( led hiển thị số 9), sau khi đếm hết giá trị của 9 xung thì cấp cho IC3 1 xung đếm Khi đó IC4 đếm về 0 và IC 3 đếm lên
Trang 81, tức ta có giá trị là 10 Sau đó IC4 tiếp tục đếm từ 0 đến 9 và tiếp tục cấp xung cho IC3 tăng lên 2,3,… Khi IC 4 đếm đến 9 và IC 3 cũng đếm đến 9 thì chuyển đến reset cả 2 IC về 0 Lúc này chân reset sẽ cùng trạng thái với đầu ra cổng AND dùng để reset, đầu ra này được nối với chân CK0 của IC đếm giây một xung được kích và được đếm lên 1 đơn vị
- Đối với IC đếm giây (IC2 và IC1) khi IC 2 nhận được xung nó lại đếm như IC phần trăm giây đến giá trị 59.Vì lấy xung từ IC đếm phần trăm giây nên khi mạch đếm giây đến 59 thì tất cả các IC được reset về 0, đồng thời mạch đếm cấp xung cho IC đếm phút 1 xung
-Đối với IC đếm phút(IC0) Khi IC0 nhận được 1 xung thì nso cũng bắt đầu đếm lên đến 9 thì mạch được reset về 0
Trạng thái tiếp theo của mạch là 0:00:00
3.Đánh giá hoạt động của mạch:
a.Về khả năng ứng dụng: - Mạch được dùng để đếm giây dùng trong các môn
của thể thao như điền kinh, trèo thuyền, vvv…
b.Ưu và khuyết điểm:
+Ưu: Do được hiển thị bằng led 7 đoạn nên được sử dụng ở những nơi có ánh
sáng không tốt Linh kiện được dùng để thiết kế thông dụng và đuọc bná rộng rãi trên thị trường
+Khuyết: Nặng.Không thuận lợi trong sử dụng Dễ bị hư hỏng khi có sự va
chạm hoặc điện áp không ổn định Các IC dễ bị hư hỏng khi thi công Không có nhiều chức năng như các đồng hồ khác
Chúng ta nên dùng vi điều khiển thay vì dùng mấy con IC này