Đề tài Thiết kế mạch đồng hồ có chỉnh giờ

Câu3: thiết kế mạch đồng hò có chỉnh giờ I. Sơ đồ khối: Khoái taïo xung Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị chuông Mạch giải mã đổ chuông Mạch giải mã hiển thị led IC74LS47 Khối tạo xung dung ic7400 Mạch đếm giây dùng IC74LS90 Hiển thị led 7 đoạn * Nhiệm vụ các khối: Khối tạo xung: tạo xung vuông với tần số 1Hz. Khối đếm: là các FF nhận xung dao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã hoá BCD. Khối giải mã: - giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị. -giải mã BCD để rung chuông. Khối hiển thị: - hiển thị tín hiệu sau giải mã bằng led. -rung chuông khi gat công tắc. II. khối tạo xung-IC 7400 (NAND) Cấu tạo IC7400: *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: (1), (2), (1), (2). Khi đặt (1) = (2) = H ( ở mức cao) thì bộ đếm được xoá về 0 và các đầu ra ở mức thấp. (1), (2) là chân thiết lập trạng thái cao của đầu ra: , . 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 . Bộ chia 5 do Input B điều khiển đầu ra , , . Đầu vào A, B tích cực ở sườn âm. Để tạo thành bộ đếm 10 ta nối đầu ra vào chân B để tạo xung kích cho bộ đếm 5. , , , là các đầu ra. 3.1.2 Sơ đồ logic và bảng trạng thái: Hình: Sơ đồ cổng logic IC7490 Hình: Bảng trạng thái của IC 7490. Hình: Sơ dồ đầu ra , , , . 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 chung) 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: Hình: 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. Khi 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. VI. Mạch đồng hồ số: 6.1 Sơ đồ nguyên lý: 6.2 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 , , , 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.