Báo cáo đề tài đồng hồ kĩ thuật số - bộ môn dụng cụ bán dẫn

DAI HQC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA
keke

KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỨ

Bộ MÔN: DỤNG CỤ BẢN DÁN
BÁO CÁO ĐÈ TÀI ĐĨNG HỊ KĨ THUẬT SỐ
Giáo viên hướng dán: Võ Tán Thông

Các thành viên thực hiện:

Nguyễn Phước Lộc
Nguyễn Kim Triển

Huỳnh Trung Trực


DONG HO KiTHUAT $Ú


PHỤ LỤC
PHAN I: MUC DICH, YEU CAU, GIGI HAN CÚA ĐÈ TÀI.......................---22222:222222222222222222212122
2.2. 3

PHAN II. GIGI THIEU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG..............................------22222222vvvvvvvvvvvvrrrrerrrrrrrrrre 3
i.

TẾ đếm tHẩpphãmvanlli pẩn?46D:sssssouentibsnbinntoiaotilistusrilggaituoxgodigagossoduai 3

2.

_IC giải mã 74247..............................s:222222222222211222211112221111122221111222111112271111122111112.171112
E211. ccre. 5

3.

Chia tần số từ thạch anh 32,768kHz sử dụng IC 4060 và 4013....................-----¿-z©22+z+ccs+ccr+ 7

KW

'.un

n

. ................................

8

PHAN III: SO BO KHOI va MƠ HÌNH 3D CỦA MẠCH THIẾT KÉ
PHAN IV: THIET KE MACH NGUYEN LY

PHAN V: THIET KE MACH IN.
PHAN VI: HUGNG PHAT TRIEN CUA DE TA

Trang 2


PHAN I: MUC DICH, YEU CAU, GIOI HAN CUA DE TAI
Làm quen với việc sử dụng các IC số thông dụng để tạo bộ đếm và hiển thị trên led 7 đoạn

Đê tài thực hiện mạch sơ có chức năng hiện thỉ và hiệu chỉnh giờ.

PHÂN II. GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
1.

ICđếm thập phân và nhị phân 7490.

Trong các mạch số ứng dụng, ứng dụng đếm chiếm một phần tương đối lớn. IC 7490 là IC đếm
thường được dùng trong các mạch sô ứng dụng đếm 10 và trong các mạch chia tần số.
Cấu tạo của IC 7490 như hình sau:

INPUT

A

NC

14

0A

|13

0p
12

9a

> A

GND
11

QR

10

Qp

me

3

Roq)

Ro¿2)

8

Qc

Ra(2)

Ro(1) Ro(2)
2

9

OB

rob>s

1

Qc

Rg(1)
4

NC

§

6

7

Vẹc

Re)

Rg(2)

Trong cau tao của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9. Bảng giá trị của IC 7490
theo các ngõ vào Reset như sau:

Reset Inputs

Outputs

R91)

R92

|Qp

Qc

Qe

Aq

H

H

É

x

L

L

L

By

L

L

L

L

iE

b

H

ee

H

COUNT
COUNT
COUNT

a

rere
a

K
er
rx

Os ie

me i

sre

R0(2)

Se

R0)

COUNT

Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức là tần số tín hiệu ở ngõ ra sau
cùng băng 1/10 tân sơ xung CK, nhưng dạng tín hiệu ra khác nhau.

« Mach đém 2x5: Ni ngõ ra QA với ngõ vào B, xung đém (CK) nói Với ngõ vào A.
5 - Mạch đêm 5x2: Nỗi ngõ ra QD với ngõ vào A, xung đêm (CK) nỗi với ngõ vào B.

Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:
Trang 3


Count

Outputs

Count

Q

Ac

Ap

A

0

L

E

k

L

1

t

L

E.

2

L

L

3

L

4

Outputs

Q,

AQ

A

Qs

0

L.

z

L

L

H

1

Ẻ

E.

L

H

H

L

2

L

È.

H

L

L

H

H

3

LẺ

Ẻ

H

H

L

H

L

L

4

::

H

L

E

5

E

H

L

H

5

H

L

+.

L

6

b,

H

H

L

6

H

Ầ

E

H

ự

k

H

H

H

tú

H

E.

H

L

8

H

É,

Ẻ,

LE

8

H

È.

H

H

L

H

9

H

H

L

L

9

H

È

Cách kết nói IC 7490 đề chia tân só:
i

U

SL1
a PS

den
ihc

Bin

2

3

FI1.5,

ï

uf

Ein

ites =

as pt

Row)

›

24

2 Rot)

7490

ueut
ce:
3
S

¡

tt

7490

L_ E3,

+=

š

Ein

es

ai
a

ae

RO(1)

Row)

Ret)

R92)

FIA.75
kí

|

re

2;

3
SH

T—|
2

Rot)
RO)
R9(1)
R92)

FI3.5

——*

U1
2
Lge

8

Ro(1)

T|

R90)

3

2

oi PE
oe

TH

;

Fin

“

202)

F/4.5

——*

R92)

F/B

U1

3
3
L

FI9

SH 2

tim

2

F/1.8

44

7490

ti

7480

Ein8

FIG
LF,

FI7

7490

ut

1

FI2

R02)
R92)

——E3,

Hè=

Einđ

Row)

Le

at PS

S| a)

RO(2)

R92)

U

arr

Ro)
Roe)
Ra(1)
R92)

7200

FG

|__— F7
Trang 4


2.

IC gidi ma 74247

Đây 1a IC giải mã từ BCD sang mã LED 7 vạch với 4 chân đầu vào và 7 chân đầu ra với chức năng
của từng chân như sau:

OUTPUTS
€

d

fs] [2] [a] [ol [2]

hhh Là

bede

fg
B

Bl/

C LTRBORBID

toe

A

DÍ Lz] Lại Lá] Lái lại [r]
5
INPUTS

c

LAMP)
TEST

RB
OUT
PUT

RB
IN
PUT

D

HY

A

GND

INPUTS

+++++ +

Chan 1, 2, 6, 7: Chan dir ligu BCD vao dit ligu nay được lấy từ IC đếm.

Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Cac chân ra tác động mức thấp (0) và được nối voi LED 7.

Chan 8: Chân nói GND.
Chân 16: Chân nối Vee = SV.

Chân 4: Chân này không cần biết theo datasheet thi cho nó lên Vcc
Chân 5: Ngõ vào xố dợn sóng RBI được đề khơng hay nối lên cao khi khơng được dùng để

xố số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dâu chấm thập phân).
+

Chân 3: Chân này cũng thé cho nó lên Vec = 5V

LS24T
FUNCTION TABLE
DECIMAL

OR
FuNcTION | LT | RBI]

INPUTS

D

Cc

B

A

BIRBO

+

OUTPUTS

ab

oc

de

NOTE

fog

0

H

H

L

L

L

L

H

ON

ON

ON

ON

ON

ON

OFF

1

H

x

L

L

L

H

H

OFF

ON

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

2

H

x

L

L

H

L

H

ON

ON

OFF

ON

ON

OFF

ON

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13

14
16
BI
RBI
LT

HÌX|L
HB|X|L
H|]x]L
H[JxỊL
HÌx|L
H[xX]H
HÌxÍH
HÌxXH
H
|x
]H
Hx
]H

L
H
oH
H
H
Lo
L

LH
LH
H

HJxỊH
HÌx|H
x>x
lx
Ale
TL
L|X|X

H
H
X
Ð
x

H

x

H

H

HH
wy
L
oL

oH
HL
HH
Lit
LH
L
oH
LoL
L

H

H_L
HH
w
x
8Ð
t
&
3

H
H
H
H
H
H
H
H
H

H

ON
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF

ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
OFF
ON

H
H
L
L
H

OFF
OFF
OFF
OFF
ON

OFF
OFF
OFF
OFF
ON

H

ON

OFF

ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
ON
OFF

ON

OFF
ON
ON
OFF
ON
ON
ON
ON
OFF

OFF
OFF
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
OFF
OFF

OFF
OFF
OFF
OFF
ON

ON
OFF
OFF

OFF
ON

ON
OFF
OFF
OFF
ON

OFF

ON

OFF

OFF
ON
ON
ON
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON

ON
ON
ON
ON

OFF
ON
ON
ON
ON
ON

ON
OFF
OFF
OFF
ON_

ON
OFF
OFF
OFF
ON

ON

1

ON

2
3
4
Trang 5

4

3

4

6

7

C

|

|

Ss}4

ail A

o

œ |L[I
-H

|

CLES

allt

Nhìn trên bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra IŠ giá trị của mã LED 7
vạch và hiện thị được lên LED 7 vạch.

E

14

1ỗ

Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là
sáng, nghĩa là nêu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt

tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H nên do đó ta phải dùng LED anot chung.

Trang 6


3. Chia tần số từ thạch anh 32,768kHz sử dung IC 4060 va 4013
Ding thach anh 32.768KHz va IC 4060 lam mach chia tan sé, ta c6 thé thu được lần lượt các tần số
sau:

‹ _ 2048Hz tại chân ra Q4 của IC 4060 (mạch chia 16)
«
1024Hz tai chan ra Q5 cua IC 4060 (mach chia 32)

«

512Hz tại chân ra Q6 của IC 4060 (mạch chia 64)

« _ 256Hz tại chân ra Q7 của IC 4060 (mạch chia 128)

« _ 128Hz tại chân ra Q8 của IC 4060 (mạch chia 256)

« _ 64Hz tại chân ra Q9 của IC 4060 (mạch chia 512)
« _ 32Hz tại chân ra Q10 của IC 4060 (mạch chia 1024)

« _ 16Hz tại chân ra Q11 của IC 4060 (mach chia 2'')
« _ 8Hz tại chân ra Q12 của IC 4060 (mạch chia 2'”)
« - 4Hz tại chân ra Q13 của IC 4060 (mạch chia 2'
« _ 2Hz tại chân ra Q14 của IC 4060 (mạch chia 2

Để có tần số 1Hz (chu kỳ 1s), ta dùng thêm 1 D Flip Flop nữa (IC 4013) để chia tần số thạch anh
wn

thêm 2 lần nữa (chia cho 2^15).

©1

32.788Hz

TT

220)

4Hz

m

Nn

VDD

ie 1

Tee

dl

8

T
|
Í L3]

S
GND

>
aa

2

CLK

Trang 7


4.

Led 7 thanh:

Giới thiệu:
Led 7 thanh có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm

trịn nhỏ thê hiện dâu châm trịn ở góc dưới, bên phải của led 7 thanh.

một led đơn hình

ne
oO

se.

cov @
=e

e0

®COM

eo

eu

ne
=e

Xác định các chân của Led 7 thanh

Sử dụng đồng hồ VOM:
Thông thường chân giữa (chân số 3 và số 8) là chân chung:

1. Đầu tiên ta xác định loại Led 7 thanh (anode chung hay cathode chung ):
Đưa qua đỏ hoặc que den của đồng hồ vào chân giữa sau đó đưa đưa que cịn lại vào một

trong các chân cịn lại ( khơng phải chân chung). Nếu Led sáng khi que đen đang ở chân

chung thì đó là Led 7 thanh anode chung, ngược lại là cathode chung.
2. Xác định các chân của led 7 thanh:

Đưa que đen vào chân giữa (anode chung) hoặc que (cathode chung). Đưa que còn lại vào lần
lượt các chân còn lại của Led 7 thanh, dựa vào vị trí đèn sang ta sẽ xác định được thứ tự các
chân A,B,C,D,E,F,G của Led 7 thanh.
Tính tốn đơ sáng của Led 7 thanh:
Do Led 7 thanh không phải lúc nào cũng sáng đủ cả 7 thanh nên dẫn tới hiện tượng Led sáng không
đều.
e

Nếu chỉ mắc điện trở ở cực chung:

Ở đây ta chọn điện tré 220 ohm do dong qua Led
sáng đẹp:

l=

B= 2

5mA < I< 25mA, và ở mức 14mA thì Led sẽ

7 LHHẬ
Trang 8


e_

©

Nếu chỉ có 1 thanh sáng thì dịng qua thanh sẽ là I= 14mA

Nếu cả 7 thanh đều sang thì dịng qua mỗi led I=14m/7 = 2mA. Do đó Led 7 thanh sẽ sang
không đều. Nếu ta giảm điện trở thì dịng qua led khi cả 7 thanh sáng cũng tăng theo nhưng
khi I thanh sáng thì nó sẽ q sáng!

Do đó Led 7 thanh cũng sẽ có hiện tượng sáng không đều.
Cách khắc phục:

Mắc điện trở 220ohm vào tất cả các chân của Led 7 thanh khi đó dịng qua mỗi thanh sẽ bằng nhau
và Led 7 thanh sẽ sáng đêu.

7 seg

LED

Trang 9


RESET 24H

Led 7 thanh

Đếm xung

RESET 60 PHÚT

RESET 60S

Led 7 thanh

Led 7 thanh

^

Giải mã

Giải mã

Đếm xung

Đêm xung

^

Xung 1Hz

Nguồn 5V

Tran 60p

Mơ hình 3D

Trang 10


PHAN IV: THIET KE MACH NGUYEN LY
Khối hiển thị giây:
Do không sử dụng chức năng Preset của IC 7490

nên ta nôi Pin sô 6,7,10 xuông Mass
Chân số 5 ta nối với nguồn đương

Do sử dụng bộ đếm Mod 10 nên Pin số 1 được
kết nôi với Pin sô 12

Pin 14 kết nối với xung 1Hz

Khi IC 7490 SI lặp lại chu ki dém (reset) thi IC
7490 S2 phải được kích xung đê đêm lên I.

Do 7490 là IC đếm xung cạnh xuống do đó trước

khi IC 7490 S1 (đếm xung cho hàng đơn vị của
phan giây) reset ta phải kích l xung mức cao cho

1,

IC 7490 S2 và xung này phái tồn tại từ thời điểm

3

3

‘als

Soeegees

Wiesesy
Aa

Veisa
xTETs

kích đến thời điểm reset của IC 7490 S1 để xuất
hiện xung cạnh xuống cho IC 7490 S2. Dựa vào
bảng chân trị ta xác định được ta sẽ nối Pin 11

(QD) của 7490 S1 vào Pin 14 của 7490 S2.
Count

Outpuits

Qn

Oc

Qs

Qa

1

L.

iL.

L

H

3

`.

H

H

4

L

H

L

i.

5

L

H

L

H

6

}.

H

H

1.

r

`.

H

H

H

is

L

H

S
2

8

9

E

È

H_

H

E

L

È.

L

H

L

E

F.

..

Khi IC 7490 S2 đếm tới 5 và 7490 S1 đếm tới 9 thì cả 2 IC phải được reset để bắt đầu chu kì mới.
Pin 2 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 8 của IC 7490 S2
Pin 3 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 9 của IC 7490 S1

Trang 11


Count

Outputs

Q

A

A

AW

0

L

L

È

L,

1

L

È

È

2

L

L

H

3

L

L

4

Ẻ

H

L

5

L

H

L

6

L

r

V

8

H

9

H

W"

[4
NC

|

H

.

H

H

L

L

is

Ẻ

L

H

l2)

|"

VN

|?

3

Ro()

Roca)

Is

6

|"

Vẹc

Rọc)

Ret2)

7490 S2 [ 9%)
9(1)
[4
NC

Js

6

|"

Vẹc

Re)

Re(2)

Các ngõ ra của IC 7490 được đưa vào ngõ vào của IC 74247. ngõ ra của 74247 được nối VỚI điện trở
220ohm và nôi đúng thứ tự với Led 7 thanh, Pin 8, 5 được nôi Mass, Pin 16,3,4 được nôi với nguôn
dương.

IC1
?4LS90
0D

I€2
?4L$247
GNO

Trang 12


Sơ đồ hoàn chỉnh:

m|n|a|=|„|a|=|
1

seesees

m|n|a|=lz|:a|=
1,

Whieseeg
TL
vTETT2

Ve
TT
STENT?

74L
TET

Trang 13


Khối hiển thị phút:
Thiết kế tương tự như khối hiện thị giây. Pin § của IC 7490 S2 được kết nối với Pin 14 của IC 7490 PI.
Khối hiển thị giò:
Do mạch chỉ đếm tới 23 giờ, tức là ngày tại thời điểm mạch đếm tới 24 mạch phải được reset. Do đó ta
kêt nỗi các chân theo sơ đơ:
Outputs

Erer
reer
§ Fre

OOnN

OOF

WH

=|

8

[3]
o

Count

8

Qo

Qg

Qa

2

L

È

L

H

|

Fi9(2)

HH
1

Roca)
2

aul

7a

Gi

fs

4

Is

) ae

NC

Veo

1)
6

|7

Rot) Roja)

1

|?

3

E

Is

6

|7

ar

Roc)

Rocz)

NC

Voc

Roi)

Rai2)

Pin 2 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 9 của IC 7490 G2
Pin 3 của 2 Ie được nối với nhau và nối với Pin số 8 của IC 7490 G1
Chỉnh giờ cho mạch:

Thiết kế 2 nút bấm để chỉnh giờ và phút cho mạch. Một đầu nút bấm được nối với nguồn 5V, đầu cịn

lại được nơi với chân 14 của Ie 7490 PI, 7490

Trang 14


Mạch hồn chính chạy trên trình mơ phỏng Proteus:
ae

PA

|

we

+e

|

5848BbE8 THlỀ088ng

ale
L2+
TH an
—

x]

58088#Ðø

nl|=

|

EðbpBbu
TA

m
U22
T4.
TEC

4
sabeses

ấy

=|s|»|
Phaser
weet

V2
me
TEXT>

Trang 15


PHAN V: THIET KE MACH IN

PHAN VI: HUONG PHAT TRIEN CUA DE TAI

Có thể thiết kế thêm bộ chỉnh báo thức, bộ điều khiển từ xa (bằng bluetooth, séng radio .....) ...