Đồ án Điện tử số Thiết kế đồng hồ số 6 ký số IC 74LS90 + PROTEUS

Đồ án dành cho sinh viên năm 1,2 học liên quan về điện tử số. Đồ án mô tả cách thiết kế đồng hồ 6 ký số sử dụng các cổng logic, cách đọc Datasheet, cách dùng IC họ 74LS trong điện tử số và mô phỏng đồ án trên proteus.

BÀI BÁO CÁO

MÔN: ĐIỆN TỬ SỐ

MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ HIỂN THỊ

SÁU KÝ SỐ

THÀNH VIÊN NHÓM:

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020

MỤC LỤC

I) BẢNG LINH KIỆN trang 1

II) MỤC TIÊU THIẾT KẾ trang 2

III) SƠ ĐỒ MẠCH, PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

1. Mạch tổng quang trang 2

2. Mạch tạo xung trang 2

a. Mạch tạo dao động clock cho thạch anh 4 mhz trang 3

b. Mạch chia tần số: qua IC 7490 ta có thể chia ra mức tần số mong muốn .trang 4

3. Mạch đếm và hiển thị

a. IC 74LS90 trang 6

b. IC 74LS247 trang 7

c. LED 7 đoạn anode chung trang 9

d. Sơ đồ mạch đếm và hiển thị trang 10

e. Nguyên lí hoạt động

∗ Mạch giây trang 10

∗ Mạch phút trang 11

∗ Mạch giờ trang 12

∗ Nút bấm trang 13

∗

BẢNG LINH KIỆN

3

I) MỤC TIÊU THIẾT KẾ:

∗ Tạo được mạch đồng hồ hiển thị sáu ký tự HH:PP:SS và làm nó hoạt động

trên lớp

tử

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

1. Mạch tổng quan:

4 Led 7 đoạn (anode chung)

MẠCH TẠO XUNG

MẠCH ĐẾM

VÀ HIỂN NGUỒN DC

5V

Hình 2: Xung 1Hz minh họa

z

− Khi nguồn DC được cấp điện thì mạch tạo xung bắt đầu hoạt động sau đó truyền tín hiệu đến và được mạch đếm giải hóa tín hiệu xong hiển thị

2. Mạch tạo xung:

− Tóm tắt: thiết kế mạch tạo chuỗi xung 1Hz chuẩn từ mạch dao động đa hài phi ổn dùng thạch anh kết hợp cổng logic Mạch gồm hai khối: khối mạch dao động đa hài phi ổn mắc theo kiểu song song và khối mạch chia tần số dùng IC 74HCT04 và IC 74LS90

5 Hình 1: sơ đồ mạch tổng quan

CKB

Q2 8 Q3 11 R0(1)

2 R0(2) 3 R9(1) 6 R9(2) 7

U16

74LS90

CKA

CKB

Q2 8 Q3 11 R0(1)

2 R0(2) 3 R9(1) 6 R9(2) 7

U17

74LS90

X3

CRYSTAL FREQ=4M

330

1k

R4

330

R6

330

C3

33pF

U23:A

74HCT04

U22:A

74HCT04

CKA

CKB

Q2 8 Q3 11 R0(1)

2

R0(2)

3

R9(1)

6

R9(2)

7

U19

74LS90

Hình 3: Sơ đồ mạch tạo xung

Sơ đồ mạch tạo xung vuông cho thạch anh 4Mhz và tạo dao động giống thời gian thực:

a) Mạch tạo dao động clock cho thạch anh 4 mhz:

Thạch anh điện tử là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được mài phẳng

và chính xác Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện Hiệu ứng này có tính thuận nghịch Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nó sẽ bị biến dạng Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽ phát ra điện áp

Ngoài việc sử dụng Thạch anh có Tần số theo đúng giá trị Tần số mong muốn thì cần phải lắp thêm một Điện trở để hồi tiếp từ Ngõ ra về Ngõ vào để giúp cho Mạch Not có thể đảo trạng thái dễ dàng hơn, nhờ vậy mới có thể tạo ra sự dao động được

Mạch đếm và hiển thị

Hình 4: Thông số kỹ thuật IC 74HCT04

IC 74HCT04: dùng để đảo tín hiệu

Tụ:100pF

Điện trở:330Ω

b) Mạch chia tần số: qua IC 74LS90 ta có thể chia ra mức tần số mong muốn:

7

Hinh 5: Cách chia tần số qua IC 7490

Hình 7: Thông số IC 74LS247

3. Mạch đếm và hiển thị:

a) IC 74LS90

b) IC 74LS247

9

Hình 6:Thông số IC 74LS90

HÌnh 8: Cấu trúc IC 74LS247

c) LED 7 đoạn anode chung:

- Dạng led:

- Led anode chung:

- Bảng mã hóa led anode chung:

11

d) Sơ đồ mạch đếm và hiển thị:

e) Nguyên lí hoạt động

∗ Mạch giây:

− Số hiển thị hàng đơn vị của giây

IC 74LS90 có chân thứ 2,3,6,7 nối với đất để cho mạch hoạt động đếm tự do Chân 1(CLOCK B) nối với chân số 12(QA) để mạch hoạt động ở chế độ đếm nhị phân (BCD)

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Khi IC 74LS90 hoạt động sẽ cấp ra 4 tín hiệu ở 4 chân 12, 9,8,11 tín hiệu truyền vào lần lượt ở các chân IC 74LS247 mã hóa tín hiệu ra ở 7 chân

Hinh 9: Sơ đồ mạch đếm và hiển thị

9,10,11,12,13,14 Khi tín hiệu ở các chân ở mức trạng thái LOW (0) thì đèn LED tương ướng của Led 7 đoạn sáng

− Số hiển thị hàng chục của giây:

IC 74LS90 các chân 6,7 nối với đất, chân 2,3 nối vào đầu ra của cổng AND (với ngõ 2 ngõ vào lần lượt là các chân 8,9)

Chân CLOCK B nối với chân số 12

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Mạch đếm khi có tín hiệu CLOCK (cạnh xuống) từ chân số 11(IC 74LS90) của phần mạch số đơn vị của giây mạch sẽ đếm từ 1-> 5 vì (Khi đếm đến 6 tín hiệu của 2 chân 8,9 và cổng AND ở trạng thái 1 ngõ ra cổng AND ở mức

1 trở về chân 2, 3 và reset lại nên mạch chỉ đếm đc tới 5)

∗ Mạch phút:

− Số hiển thị đơn vị của Phút

IC 74LS90 có chân thứ 2,3,6,7 nối với đất để cho mạch hoạt động đếm tự do Chân 1(CLOCK B) nối với chân số 12(QA) để mạch hoạt động ở chế độ đếm nhị phân (BCD)

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Khi có tín hiệu ở ngõ ra (cạnh xuống) của cổng AND phần hiển thị của giây mạch sẽ đếm từ 1-> 9

− Số hiển thị hang chục của Phút

IC 74LS90 các chân 6,7 nối với đất, chân 2,3 nối vào đầu ra của cổng AND (với ngõ 2 ngõ vào lần lượt là các chân 8,9)

Chân CLOCK B nối với chân số 12

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

13

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Mạch đếm khi có tín hiệu CLOCK (cạnh xuống) từ chân số 11(IC 74LS90) của phần mạch số đơn vị của phút mạch sẽ đếm từ 1-> 5 vì (Khi đếm đến 6 tín hiệu của 2 chân 8,9 và cổng AND của mạch phút ở trạng thái 1 ngõ ra cổng AND ở mức HIGH trở về chân 2, 3 và reset lại nên mạch chỉ đếm đc tới 5)

∗ Mạch giờ:

− Số hiển thị đơn vị của giờ :

IC 74LS90 có chân thứ 6,7 nối với đất để cho mạch hoạt động đếm tự do

Chân 1( CLOCK B) nối với chân số 12(QA) để mạch hoạt động ở chế độ đếm nhị phân (BCD)

Chân 2 và 3 nối vào đầu ra cổng AND (với 2 ngõ vào là chân số 9 của mạch số hiển thị chục của h và chân số 8 của mạch đơn vị giờ)

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Khi có tín hiệu ( cạnh xuống) từ ngõ ra cổng AND mạch phút mạch sẽ đếm

từ 0-9 nhưng khi đâu ra cổng AND mạch giờ có tín hiệu HIGH khi đó mạch đang ở trạng thái phần chục của giờ đang hiển thị số 2 và phần đơn vị hiển thị số 4 mạch sẽ cấp một xung vào hai chân 2, 3 và reset trở về 0

− Số hiển thị chục của giờ:

IC 74LS90 có chân thứ 6,7 nối với đất để cho mạch hoạt động đếm tự do

Chân 1(CLOCK B) nối với chân số 12(QA) để mạch hoạt động ở chế độ đếm nhị phân (BCD)

Chân 2 và 3 nối vào đầu ra cổng AND (với 2 ngõ vào là chân số 9 của mạch số hiển thị chục của giờ và chân số 8 của mạch đơn vị giờ)

IC 74LS247

Chân 3,4,5 nối với dương nguồn (Theo Datasheet)

Chân 7 nối với chân 12, chân 1 nối với chân 9, chân 2 nối với 8, chân 6 nối với 11

 Khi có xung từ chân 11 ( phần đơn vị giờ) mạch sẽ đếm từ 0-> 9, nhưng khi đâu ra cổng AND mạch giờ có tín hiệu HIGH khi đó mạch đang ở trạng thái phần chục của giờ đang hiển thị số 2 và phần đơn vị hiển thị số 4 mạch sẽ cấp một xung vào hai chân 2, 3 và reset trở về 0

∗ Phần nút nhấn:

Mắc một chân nút nhấn vào tín hiệu HIGH (nguồn) chân còn lại vào CLOCK A của mạch hiển thị đơn vị phút (hoặc giờ)

 Khi nhấn và thả nút nhấn sẽ cấp thêm một xung (cạnh xuống) tín hiệu truyền vào CLOCK A mạch mã hóa tín hiệu hang đơn vị sẽ tự mã hóa và hiển thị tăng lên 1 đơn vị

15

Kết quả mô phỏng trên PROTEUS:

File Proteus 8.9 do-an-DTS-1.pdsprj

MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA CÁC THÀNH VIÊN

17