Báo cáo Thiết kế mạch đồng hồ có chỉnh giờ
Trang 1Câu3: thiết kế mạch đồng hị cĩ chỉnh giờ
I Sơ đồ khối:
K hối tạo xung Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị
* Nhiệm vụ các khối:
Khối tạo xung: tạo xung vuơng với tần số 1Hz
Khối đếm: là các FF nhận xung dao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã hố BCD
Khối giải mã: - giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị
-giải mã BCD để rung chuơng
Khối hiển thị: - hiển thị tín hiệu sau giải mã bằng led
-rung chuơng khi gat cơng tắc
II khối tạo xung-IC 7400 (NAND)
Cấu tạo IC7400:
Khối tạo
xung dung
ic7400
Mạch đếm giây dùng IC74LS90
Mạch giải mã hiển thị led IC74LS47
Hiển thị led 7 đoạn
Mạch giải mã
đổ chuơng
chuơng
Trang 2*Mạch clock:
Xung ra có chu kì tỉ lệ với tích của RC
III Khối đếm:
3.1 IC 74LS90:
3.1.1 Hình dạng:
Bốn chân thiết lập: R1(1), R1(2), R9(1), R9(2)
Khi đặt R1(1) = R1(2) = H ( ở mức cao) thì bộ đếm được xoá về 0 và các đầu ra ở mức thấp
2
Trang 3R (1), R9(2) là chân thiết lập trạng thái cao của đầu ra: Q A Q D 1,
0
Q Q
NC chân bỏ trống
IC 7490 gồm 2 bộ chia là chia 2 và chia 5:
- Bộ chia 2 do Input A điều khiển đầu ra Q A
- Bộ chia 5 do Input B điều khiển đầu ra Q B, Q C, Q D
Đầu vào A, B tích cực ở sườn âm
Để tạo thành bộ đếm 10 ta nối đầu ra Q A vào chân B để tạo xung kích cho bộ đếm 5
A
Q , Q B, Q C, Q D là các đầu ra
3.1.2 Sơ đồ logic và bảng trạng thái:
Hình: Sơ đồ cổng logic IC7490
Trang 4Hình: Bảng trạng thái của IC 7490.
Hình: Sơ dồ đầu ra Q A , Q B , Q C , Q D
IV Khối giải mã:
4.1 IC 74LS47:
4.1.1 Đại cương:
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 anod chung hay catod
4
Trang 5chung) 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
4.1.2 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
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
4.1.3 Sơ đồ logic và bảng trạng thái:
Trang 7Hình: Bảng trạng thái IC giải mã 74LS47
* 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 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 ngõ vào LT ở mức 1 thì các ngõ ra đều tắt và ngõ vào xoá dợn sóng RBO xuống mức thấp
Trang 8Khi 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
4.2.Khối giải mã đổ chuông
Để thiết kế mạch này ta dùng phương pháp đơn giản hơn đó là:
Ta tiến hành giải mã từ mã BCD của bộ đếm sang mã thập phân sử dụng IC 74LS373 sau đó tiến hành chọn các thời điểm đổ chuông bằng mạch AND 6cổngvào
V 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 ủa đoạn đó xuống mức thấp thông qua điện trở để hạn dòng
Chân 3, 8: Vcc_được nối lại với nhau
8
Trang 9VI Mạch đồng hồ số:
6.1 Sơ đồ nguyên lý:
Trang 10+V V3
S6
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U20
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U18
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U17
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U16
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U15
74LS373 D7 D5 D3 D1
Q7 Q5 Q3 Q1
OE E U14 S4
S3
+V
V2
U28D
U28C
S2
a b c d e f g V+
a b c d e f g V+
a b c d e f g V+
a b c d e f g V+
a b c d e f g V+
a b c d e f g V+
CP1 Q1
V
U28B U28A
U27A
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U26
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U13
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U12
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U11
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U10
74LS47 A3 A1
test RBI
g e c a RBO U9
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0 U8
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0 U7
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0 U6
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0 U5
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0 U4
74LS90
MS1
MR1
CP0
Q3 Q2 Q1 Q0
U3
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U19 74F85
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U21 74F85
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U22 74F85
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U23 74F85
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U24 74F85
74LS85 A3 A1 B3 B1
IA<B IA>B A<B A>B
U25 74F85
U1B
U1A
R1
SPK1 8
10
Trang 116.2 Nguyên lý hoạt động:
Xung kích được tạo ra từ mạch tạo xung và xung này được đưa tới chân 14 của IC 74LS90 Ngõ ra xung của 7490 ở các chân Q A, Q B, Q C, Q D
được đưa đến ngõ vào của IC giải mã 74LS47
Đối với hai IC đếm giây (IC1 và IC2): xung được cấp cho IC1, 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, tức ta có giá trị là 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 ta dùng IC 7408 để reset cả hai IC trở về 0 Lúc này, chân reset sẽ cùng trạng thái với đầu ra cổng AND dùng để reset( mức 1), đầu ra này được nối với chân CP0 của IC đếm phút, một xung được kích và được đếm lên một đơn vị
Đối với IC đếm phút (IC3 và IC4): khi IC3 nhận được xung nó lại đếm như IC đếm giây 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 giá trị 59 thì tất cả 4 IC cũng được reset về 0, đồng thời mạch đếm phút cấp cho IC5 của 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 Q3Q2Q1Q0 = 0010, của 4 là Q3Q2Q1Q0
= 0100 nên ngõ ra Q1 của IC đếm giờ ( đếm hàng chục) và ngõ ra Q2 của IC đếm giờ (đếm hàng đơn vị) được đưa vào IC7408 để thực hiện reset về 0