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 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH KHOA 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:

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

  - Có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.

GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG DUY

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 cả các mặt của đời sống.Trong đó

có môn kỹ thuật số là môn học kỹ thuật cơ sở quan trọng đối với sinh viên trong 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 số 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 “  

- Mở rộng ứng dụng từ đồng hồ sang countdown timer,….

+ 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.

74LS192 là bộ đếm BCD thập phân lên xuống Các

đồng hồ đếm lên và đếm xuống riêng biệt được sử

dụng và ở cả hai chế độ đếm, các mạch hoạt động

đồng bộ Các đầu ra thay đổi trạng thái đồng bộ với

các chuyển đổi thấp đến cao trên các đầu vào đồng

hồ.

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 nối dươngỞ chân DN, chuyển đổi PL nối

từ âm sang dương

Đếm xuống

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.

đầu vào 8 bit.

Phương trình toán học: Q =A.B

A2 Chân 4 Ch n 4 là ch n đầu vào đầu tiên của cổng A D thứ hai tron g IC 74LS08 B2 Chân 5 Ch n 5 là đầu vào thứ hai c a cổn g A D thứ hai trong IC 74LS08 Y2 Ch n 6 Ch n là đ u ra c a c ng A D thứ h i

G D Ch n 7 Ch n là c ân n i đ t Y3 Ch n 8 Ch n là đ u ra c a c ng A D thứ b A3 Ch n 9 Ch n 9 là đầu vào đầu tiên c ho c ổ g A D thứ ba c a vi mạ B3 Ch n 1 Ch n 10 là đ u v o thứ h i c o c ng A D thứ b

Y4 Ch n 1 Ch n 11 là đ u ra c a c ng A D thứ tư.

A4 Chân 12 Ch n 12 là chân đầu vào đ ầu tiên của cổng A D thứ tư.

B 4 Chân 13 Ch n 13 là chân đầu vào thứ h i của cổn g A D thứ tư.

VC Ch n 1 Ch n c p n u n.

74LS00 là IC dựa trên cổng logic NAND.

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

IC 74LS00.

Chân 2  NAND đầu tiên. Chân 2 sẽ được sử dụng làm đầu vào thứ hai của cổng Chân 3 Đầu ra của cổng N ND đầu t ên sẽ ở chân Chân 4 Chân 4 sẽ được sử dụng cho đầu vào của cổng NAND thứ hai. Chân 5 Đầu vào thứ hai của cổng N ND t hứ hai ở chân 5 Chân 6 Đầu ra của cổ g NA D thứ hai sẽ ở chân 6.

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

Chân 9 Chân 9 sẽ được sử dụng làm chân đầu vào đầu tiên cho cổng NAND thứ ba.

Ch ân 10 Chân 10 sẽ là đầu vào thứ hai của cổng NAND thứ ba Chân 1 Đầu ra của cổng N ND thứ tư ở chân 11.

Ch ân 12 Chân 12 là đầu vào đầu tiên của cổng NAND thứ 4.

Ch ân 13 Đầu vào thứ hai của cổng NAND thứ tư sẽ ở Chân 13.

Ch ân 14 Chân 14 sẽ được sử dụng để cấp n guồn cho I C.

 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 dữ liệu vào của cổng XOR đầu tiên trong IC. Chân 2 Chân 2 sẽ sử dụng làm chân đầu vào thứ hai Nó cũng sẽ sử dụng để nh ận dữ liệu vào cổn g XOR đầu tiên Chân 3 Chân 3 là chân đầu ra của cổng XOR đầu ti ên Nó là chân để nhận dữ liệu đầu ra từ cổng XOR đầu tiên Chân 4 Chân 4 sẽ được sử dụng làm chân đầu vào đầu tiên cho cổng XOR thứ hai trong IC.

Chân 5 Chân 5 cũng sẽ sử dụng làm chân đầu vào thứ hai c ho cổng XOR thứ hai trong IC.

Chân 6 Chân 6 là chân đầu ra của cổng XOR thứ hai của IC Nó sẽ kích cấp đầu ra ở c ổng XOR thứ ha i.

Ch ân 7 Chân 7 sẽ đượ ử dụn àm chân nố ất.

Chân 8 Chân 8 là m ột chân đầu ra được sử dụng để xuất đầu ra từ c ổng XOR thứ ba.

Chân 9 Chân 9 là một chân đầu ra được sử dụng để nhận đầu vào đầu tiên đến cổng XOR thứ ba trong IC Chân 10 Chân 10 cũng là một chân đầu ra được sử dụng để đưa đầu vào thứ hai đến cổng XOR thứ ba trong IC Chân 11 Chân 11 là một chân đầu ra Nó được sử dụng để kích đầu ra từ cổng XOR thứ tư.

Chân 12 Chân 12 là một chân đầ u vào được sử dụng để nhận đầu vào đầu tiên đến cổng XO R thứ tư của IC Chân 13 Chân 13 cũng là một chân đầu ra được sử dụng để gửi đầu vào thứ hai đến cổng XOR thứ tư củ a IC.

Ch ân 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

2.7 Flipflop D

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

- Có thể điều chỉnh phút tăng hoặc giảm.

Đ Ầ U  

R  A A

Phần 3: THIẾT KẾ 3.3 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 0000 Gán 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

Đ Ầ U  

R  A A

    Phần 3: THIẾT KẾ

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

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:

+Điều khiển chân :

Vì số đầu tiên là 00

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

-Khi mạch đếm từ 00->59 thì chân =1.Tại số 60 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

Đ Ầ U  

R  A

+ 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 với việc 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

- 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

- Do ta thiết kế chạy đến 59 nên ta lấy 60 sẽ là trạng

thái trung gian của mạch,ta nối chân (Q2C) và (Q1C)

của hàng chục vào cổng NAND ta được mạch chạy

theo giây từ 00->59 Khi ta ấn nút UPM và nút

DOWNM thì ta sẽ tăng và giảm được theo từng phút

theo 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:

+Điều khiển chân :

Vì số đầu tiên là 00

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

Khi mạch đếm từ 00->59 thì chân =1.Tại số 60 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 3.5 Thiết kế mạch đếm giây Bảng trạng thái:

Phần 3: THIẾT KẾ 3.5 Thiết kế mạch đếm giây Biểu thức của là:

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 giây

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 giây 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 mô phỏng

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

PROJECT.2.thiet.ke.mach.dong.ho.so.dem.gio phut giay.hien.thi.tren.6.LED.7.doan.co.the.dieu.chinh.gio.theo.kieu.tang.dan.va.cuon.tronPROJECT.2.thiet.ke.mach.dong.ho.so.dem.gio phut giay.hien.thi.tren.6.LED.7.doan.co.the.dieu.chinh.gio.theo.kieu.tang.dan.va.cuon.tronPROJECT.2.thiet.ke.mach.dong.ho.so.dem.gio phut giay.hien.thi.tren.6.LED.7.doan.co.the.dieu.chinh.gio.theo.kieu.tang.dan.va.cuon.tronPROJECT.2.thiet.ke.mach.dong.ho.so.dem.gio phut giay.hien.thi.tren.6.LED.7.doan.co.the.dieu.chinh.gio.theo.kieu.tang.dan.va.cuon.tron