PROJECT 2 thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 LED 7 đoạn có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn

“Để hiểu rõ hơn về IC và những ứng dụng cóliên quan đến điện tử kỹ thuật số nhóm chúng em xin phép được làm về đề tài: “Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 LED

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINHKHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

************

BÁO CÁO MÔN HỌC: TT KỸ THUẬT SỐ PROJECT 2: Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6

LED 7 đoạn với yêu cầu như sau:

NHÓM (2)

Phần 1: Giới thiệu

1.1 Đặt vấn đề

+ Hiện nay , ngành kỹ thuật điện tử và công ng hệ thông tin tiến bộ không ngừng Chúng đang ngày càng phát triển và được ứng dụng trong tất c ả các mặt của đời sống.Trong đó

có môn kỹ thuật số là môn học kỹ thuật cơ s ở quan trọng đối với sinh viên t rong trường nhất là những ngành có liên quan đến điện tử.

 + Thông qua việc làm những đề tài liên quan đến xử lý tín

hiệu số sẽ giúp cho mỗi sinh viên có cái nhìn sâu hơn về môn

kỹ thuật s ố này.Và qua đó giúp sinh viên đánh giá được khả năng tích lũy kiến thức và đồng thời biết cách vận dụng môn học vào thực tế.

“Để hiểu rõ hơn về IC và những ứng dụng có

liên quan đến điện tử kỹ thuật số nhóm chúng

em xin phép được làm về đề tài:

 “Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây

hiển thi trên 6 LED 7 đoạn với yêu cầu như sau:

- Có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và

cuộn tròn.

- Có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.“  

Phần 1: Giới thiệu

1.2 Mục tiêu

+ Mô phỏng project chạy đúng yêu cầu

1.3 Giới hạn + Chỉ sử dụng các IC đã được hướng dẫn trong quá trình học, vận dụng lý thuyết đã được giảng dạy cho mục đích thiết kế mạch.

+ Sử dụng các led 7 đoạn, IC , phù hợp + Mạch dùng nguồn 5VDC để cung cấp cho toàn mạch.

+ Giờ chỉ có thể tăng và cuộn tròn, phút có thể tăng giảm tùy ý + Mạch chỉ hiển thị giờ, phút, giây và thời gian chạy của mạch có thể sẽ khác thời gian thực tế.

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬDỤNG

2.1 IC 74LS192

74LS192 là bộ đếm BCD thập phân lên xuống Cácđồng hồ đếm lên và đếm xuống riêng biệt được sửdụng và ở cả hai chế độ đếm, các mạch hoạt độngđồng bộ Các đầu ra thay đổi trạng thái đồng bộ vớicác chuyển đổi thấp đến cao trên các đầu vào đồnghồ

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG2.1 IC 74LS192

Khởi động lại CChhâân n MMR R nnốối i ddưươơnngg TTừ đều ra 0ừ QQ0 0 đđếến n QQ33

Tải song song Chân MR nối âmChân Chân MR nối âmChân PL nốiâm PL nối Q0 = D0Q1 =D1Q2 = D2Q3

= D3 Đ

Đếm ếm lê lênn Ch Chân ân M MR n R nối ối âm âmCh Chân ân PL PL nố nốii

dươngỞ chân UP dươngỞ chân UP, chuyển , chuyển đổi từ đổi từ

âm sang dương

Đếm lên

Đếm xuống Chân MR nối âmChân Chân MR nối âmChân PL nốidươngỞ chân DN, chuyển đổiPL nối

từ âm sang dương

Đếm xuống

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆNĐƯỢC SỬ DỤNG

2.2.IC 74LS47

74LS47 là IC điều khiển / giải mã BCD sang mã 7 đoạn Nó chấp

nhận một số thập phân được mã hóa nhị phân làm đầu vào và

chuyển đổi nó thành một mẫu để điều khiển 7 đoạn để hiển thị các chữ số từ 0 đến 9.

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆNĐƯỢC SỬ DỤNG

2.2.IC 74LS47

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬDỤNG

2.3 IC 74LS08

74LS08 là vi mạch tích hợp 4 cổng AN D hai đầu vào 8 bit.

Phương trình toán học: Q =A.B

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.3 IC 74LS08

A1 Chân 1 Ch ân 1 là c hâ n đầu và o đầu tiê n cho cổng AN D đầ u tiê n tro ng IC 74LS08 B1 Chân 2 Chân 2 là chân đầu vào thứ ha i cho cổng AND đ ầu t ên trong IC 74LS08 Y1 Chân 3 Đầu ra của cổ g AND đầu t ên

A2 Chân 4 Chân 4 là chân đầu vào đầu tiên của cổn g AND thứ ha i tron g IC 74LS08 B2 Chân 5 Chân 5 là đầu vào thứ ha i của cổn g AND thứ hai tron g IC 74LS08 Y2 Chân 6 Chân là đầu ra của cổ g AND thứ hai

GND Chân 7 Chân 7 là chân n i đất Y3 Chân 8 Chân 8 là đầu ra của cổ g AND thứ ba A3 Chân 9 Chân 9 là đầu vào đầu tiên c ho c ổ g AND thứ b a của vi m ạ h.

B3 Chân 1 Chân 10 là đầu vào thứ hai cho cổ g AND thứ ba.

Y4 Chân 1 Chân 11 là đầu ra của cổ g AND thứ tư.

A4 Chân 12 Chân 12 là châ n đầu và o đầu tiên của cổn g AND thứ tư.

B 4 Chân 13 Chân 1 3 là châ n đầu và o thứ hai của cổn g AND t hứ tư.

VCC Chân 1 Chân c p n u n.

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN

ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.4.IC 74LS00

74LS00 là IC dựa trên cổng logic NAND

Chân 1 Chân 1 sẽ là đầu vào của cổng NAND đầu tiên trong

Chân 7 Chân 7 là chân n i đất ch n Chân 8 Đầu ra cổ g NAND thứ ba sẽ ở chân 8.

Chân 9 Chân 9 sẽ được sử dụng làm chân đầu vào đầu tiên chocổng NAND thứ ba.Chân 10 Chân 10 sẽ là đầ u vào thứ hai của cổng NAN D thứ ba Chân 1 Đầu ra của cổng NAND t hứ tư ở ch ân 11.

Chân 12 Chân 12 là đầu v ào đầu tiên của cổng NAND thứ 4 Chân 13 Đầu vào thứ hai của cổng NAN D thứ tư sẽ ở Chân 13 Chân 14 Chân 14 sẽ được sử dụng để cấp nguồn cho IC.

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG2.4.IC 74LS00

Bảng trạng thái

Phương trình toán học: Q =

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.5 IC 74LS86

IC 74LS86 chứa bốn cổng EX-OR logic dương độc lập 2 đầu vào

Chân 1 74LS86 có bốn cổng XOR và chân 1 sẽ được sử dụng làm chân đầu vào đầu tiên Nó sẽ sử dụng để nhận dữliệu vào của cổng XOR đầu tiên trong IC.Chân 2 Châ n 2 sẽ sử dụng là m châ n đầu vào thứ h ai Nó cũng sẽ sử dụng để nhận dữ liệ u vào cổng XOR đầu tiê n Chân 3 Châ n 3 là chân đầu ra của cổng XOR đầu ti ên Nó là c hân để nhận dữ liệ u đầu ra t ừ cổng XOR đầu ti ên Chân 4 Châ n 4 sẽ được sử dụng làm ch ân đầu vào đ ầu tiên cho cổng XOR th ứ hai trong IC.

Chân 5 Châ n 5 cũng sẽ sử dụng làm chân đ ầu vào thứ h ai cho c ổng XOR thứ hai trong IC.

Chân 6 Châ n 6 là chân đầu ra của cổng XOR thứ hai của IC Nó s ẽ kích cấp đầu ra ở cổng XOR thứ ha i Chân 7 Ch ân 7 sẽ được sử dụng làm chân nối đất

Chân 8 Châ n 8 là m ột chân đầu ra được sử dụng để xuất đầu ra từ cổng XOR thứ ba.

Chân 9 Châ n 9 là một chân đầu ra được sử dụng để nhận đầu vào đầu ti ên đến cổng XOR thứ ba trong IC Chân 10 Chân 10 cũng là m ột chân đầu ra được sử dụng đ ể đưa đầu vào thứ hai đến cổng XOR thứ ba trong IC Chân 11 Châ n 11 là một chân đầu ra Nó được s ử dụng để kích đầu ra từ cổng XOR thứ tư.

Chân 12 Chân 12 là một c hân đầu vào được sử dụng để nhận đầu và o đầu tiên đến cổng XO R thứ tư của IC Chân 13 Chân 13 cũng là m ột chân đầu ra được sử dụng đ ể gửi đầu vào thứ hai đến cổ ng XOR thứ tư của IC Chân 14 VCC là một chân cấp nguồn cho IC.

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.5 IC 74LS86

Bảng trạng thái

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.6 IC 4060

- IC 4060 dùng để chia tần số và cấp xung dao động.

- IC này có thể được sử dụng để thiết kế mạch hẹn giờ với thời gian thay đổi được hoặc để tạo ra các tín hiệu có tần số khác nhau

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.6 IC 4060

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,

13, 14, 15 Q11, Q12, Q13, Q5, Q4,Q6, Q3, Q8, Q7, Q9 Các chân ngõ ra của IC

 Phần 2: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.7 Flipflop D

Phần 3: THIẾT KẾ

3.1 Yêu cầu

Thiết kế mạch đồng hồ số đếm giờ, phút, giây hiển thi trên 6 LED 7 đoạn với yêu cầu như sau:

- Có thể điều chỉnh giờ theo kiểu tăng dần và cuộn tròn.

Phần 3: THIẾT KẾ

3.2 Sơ đồ khối

Đ Ầ U V À O

Đ Ầ U  

R  A

Phần 3: THIẾT KẾ3.3 Thiết kế mạch đếm giờ Yêu cầu: đếm từ 00 đến 23 có nút nhấn điều chỉnh tăng dần và cuộn tròn.

- Mạch đếm lên từ 00->23:

+Điều khiển chân :

Vì số đầu tiên là 00

=>Số đặt trước là 0000 0000Gán vào các ngõ đặt trước:

-Khi mạch đếm từ 00->23 thì chân =1.Tại số 24 chân =0

D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0

H

Hà àn ng g c ch hụ ục c H Hà àn ng g đ đơ ơn n v vịị

Phần 3: THIẾT KẾ

3.3 Thiết kế mạch đếm giờ 

Bảng trạng thái

Đ Ầ U V À O

Đ Ầ U  

R  A

3.3 Thiết kế mạch đếm giờ 

Mô phỏng trên proteus

- Khi ta cấp xung vào chân UP của IC 74LS192 hàng đơn vị thì các chân ngõ ra từ Q0 đến Q3 sẽ bắt đầu đếm thông qua

IC giải mã led 7 đoạn sẽ bắt đầu đếm từ 0 đến 9

- Sau khi đếm đến 9 thì chân TCU của Ic đơn vị sẽ tác động vào chân UP của IC hàng chục để IC hàng chục đếm và qua IC giải mã số đếm sẽ được hiển thị trên Led 7 đoạn

Phần 3: THIẾT KẾ

3.3 Thiết kế mạch đếm giờ 

Điều chỉnh tăng giờ cuộn tròn:

Tác động vào chân UP của IC đếm 74LS192 của hàng đơn vị Bảng trạng thái:

Phần 3: THIẾT KẾ

3.3 Thiết kế mạch đếm giờ 

Mô phỏng trên proteus:

- Do ta thiết kế chạy đến 23 nên

24 sẽ là trạng thái trung gian của

mạch,ta nối chân Q2 của hàng

đơn vị và Q1 của hàng chục vào

cổng NAND ta được mạch chạy

theo giờ từ 00->23 Khi ta ấn

UPH thì số giờ sẽ được tăng lên

từng giờ

Đ Ầ U V À O

Đ Ầ U  

R  A

Phần 3: THIẾT KẾ 3.4 Thiết kế mạch đếm phút Yêu cầu: đếm từ 00 đến 59 có nút nhấn điều chỉnh tăng dần và cuộn tròn.

-Mạch đếm lên từ 00->59:

Vì số đầu tiên là 00

=>Số đặt trước là 0000 0000 Gán vào các ngõ đặt trước:

D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0

H

Hà àn ng g c ch hụ ục c H Hà àn ng g đ đơ ơn n v vịị

Phần 3: THIẾT KẾ

3.4 Thiết kế mạch đếm phút

Bảng trạng thái:

Đ Ầ U V À O

Đ Ầ U  

R  A

Phần 3: THIẾT KẾ 3.4 Thiết kế mạch đếm phút Mạch thiết kế trên proteus:

Phần 3: THIẾT KẾ

3.4 Thiết kế mạch đếm phút

Điều chỉnh giảm phút cuộn tròn:

Hoạt động:

+ Kết nối chân DN với nút nhất RST_L

+ Bình thường ở mức logic cao khi ta nhấn nút chuyển sang mức logic thấp đồng nghĩa vớiviệc tác động 1 xung lên chân DN của IC 74ls192 hàng đơn vị phút làm IC đếm 74LS192

đếm ngược lại 1 bit, từ đó xuất ra IC giải mã và hiện lên led

+ Để tránh lùi về 99 Ta lấy trạng thái trung gian cho nút nhấn giảm là 99 kết nối với MR

để khi đồng hồ hiện ở 00 ta nhấn nút giảm đồng hồ vẫn sẽ hiện 00

Phần 3: THIẾT KẾ

3.4 Thiết kế mạch đếm phút

Mạch mô phỏng tăng và giảm phút trên proteus :

từ 0 đến 9

- Sau khi đếm đến 9 thì chân TCU của Ic đơn vị sẽtác động vào chân UP của IC hàng chục để IC hàngchục đếm và qua IC giải mã số đếm sẽ được hiển thịtrên Led 7 đoạn

- Do ta thiết kế chạy đến 59 nên ta lấy 60 sẽ là trạngthái trung gian của mạch,ta nối chân (Q2C) và (Q1C)của hàng chục vào cổng NAND ta được mạch chạytheo giây từ 00->59 Khi ta ấn nút UPM và nút

DOWNM thì ta sẽ tăng và giảm được theo từng phúttheo yêu cầu của đề bài

Phần 3: THIẾT KẾ 3.5 Thiết kế mạch đếm giây Yêu cầu: đếm lên từ 00 đến 59 -Mạch đếm lên từ 00->59:

Vì số đầu tiên là 00

=>Số đặt trước là 0000 0000 Gán vào các ngõ đặt trước:

Phần 3: THIẾT KẾ 3.5 Thiết kế mạch đếm giây Bảng trạng thái:

Phần 3: THIẾT KẾ 3.5 Thiết kế mạch đếm giây

Phần 3: THIẾT KẾ 3.5 Thiết kế mạch đếm giây Mạch mô phỏng trên proteus

Phần 3: THIẾT KẾ 3.6 Mạch tạo xung

T a cấp xung 32.768 Hz cho IC 4060, sau đó kết nối chân Q13 của IC

4060 với 1 Flipflop D để tiếp tục chia tần số cho 2 nữa Và tại chân Q của Flipflop D lúc này cấp xung cho IC đếm 74LS 192 hàng đơn vị của đồng hồ hiển thị giâ y

3.7 Nguyên lý hoạt động

Mạch có 5 khối chức năng:Khối dao động, khối đếm, khối giải mã, khối hiển thị,khối điều chỉnh Tín hiệu được lấy khối dao động 1s để cấp cho khối đếm xung,các ic đếm xung từ giây đến giờ được mắc nối tiếp với nhau Khi IC gi ây hàng đơn vị đếm đến hết(0-9) sau đó reset đồng thời cấp xung tiếp theo cho hàng chục, sau khi đếm đến hết 59,thì khối tạo xung tiếp tục đếm ở khối đếm phút cũng tương tự như thế cho khối đếm giờ Khi ta muốn tăng hoạt giảm phút thì nhấn nút UPM và DOWNM, tăng giờ thì nhấn nút UPH, ta sẽ thấy được sự thay đổi của phút và giờ tăng giảm cuộn tròn đúng như đề bài.

Phần 4 :MẠCH MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG

Mạch thi công

Phần 4 :MẠCH MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG

Mạch thi công

Phần 4 :MẠCH MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG

Mạch thi công

Phần 4 :MẠCH MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG

Mạch thi công

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe phần trình bày của nhóm