Bài Tập Lớn Xung Số: Thiết kế đồng hồ số

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BÀI TẬP LỚN MÔN: KĨ THUẬT XUNG SỐ
ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ BẤM GIỜ

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Văn Hùng
Sinh viên thực hiện :
1. Nguyễn Thành Luân
2. Vũ Minh Hưng
3. Nguyễn Văn Khoa
4. Nguyễn Thanh Minh

Lớp : ĐH Điện CLC-K8
Hà nội 2014
1
Nhận xét của giáo viên.

Ngày tháng năm 2014
Giảng viên hướng dẫn:

2
Phạm Văn HùngMục Lục
Trang
Phần I: Giới thiệu đề tài ……………………………………………………… 4
Phần II : Thuyết minh …………………………………………………………5
Lời nói đầu ………………………………… ……………………………5
Chương1:Tìm hiểu chung về mạch logic tổ hợp, mạch dãy, mạch dao động
-Mạch lô-gíc tổ hợp ……………………………………… 6
-Mạch dãy……………………………………………………7
-Mạch dao động………………………………………… …9
Chương 2:Thiết kế mạch đồng hồ bấm giờ 11
Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng………………… ………19
-Phân tích các khối………………………………………… 19
-Nguyên lí hoạt động của mạch 20
Chương 4: Kết Luận 23
3
Phần I:Giới Thiệu Đề Tài
Đề Tài : Thiết kế đồng hồ số
Miêu Tả: Mạch dùng để hiển thị thời gian hh:mm:ss.
Khuyến khích: - Cho phép chọn các chế độ hiển thị 24 h hoặc 12 AM:PM

4
Phần II: Thuyết Minh
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thế giớ công nghệ không ngừng phát triển như hiện nay, hệ thống
điện tử rất đa dạng và đang dần thay thế các công việc hàng ngày của con
người từ những công việc đơn giản đến phức tạp như điều khiển tín hiệu đèn
giao thông, đo tốc độ động cơ hay các đồng hồ số. Các hệ thống này có thể thiết
kế theo hệ thống tương tự hoặc hệ thống số. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi
nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số, số hóa” đã gần
như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật.Tuy nhiên trong các hệ
thống điện tử thông minh hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống số hơn là
các hệ thống tương tự bởi một số các ưu điểm vượt trội mà hệ thống số mang lại
đó là: độ tin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt và vận hành…
Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh
tế khác nhau. Để làm được điều đó, chúng ta phải có kiến thức về môn kỹ thuật
xung số, hiểu được cấu trúc và chức năng của một số IC số, mạch giải mã, các
cổng logic và một số kiến thức về các linh kiện điện tử.
Sau một thời gian học tập và tìm hiểu các tài liệu về môn kỹ thuật số, với
sự giảng dạy, hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Thầy giáo Phạm
Văn Hùng, em đã hoàn thành đề tài:”Thiết kế mạch đồng hồ số”
Do kiến thức và trình độ năng lực hạn chế nên việc thực hiện đề tài này
không thể tránh được thiếu sót, kính mong nhận được sự thông cảm và góp ý
của Thầy giáo.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện:
Nhóm 9
5
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH LOGIC TỔ HỢP, MẠCH
DÃY, MẠCH DAO ĐỘNG.
I Mạch tổ hợp

1- Khái quát
Mạch logic tổ hợp là mạch logic ở đó giá trị logic của các tín hiệu không
phụ thuộc vào trạng thái cũ của mạch, mà hoàn toàn xác định bởi giá trị
logic của các cửa vào cảu mạch ở thời điểm đó
Khi tổng hợp mạch logic tổ hợp ta cần pahir tuân thủ các bước dưới đây:
- Lập bảng chức năng logic của mạch. Đó là bảng chân lí hay bảng trạng thái,
là bảng giá trị các biến ra tương ứng với tổng tổ hợp của các biến vào.
- Từ bảng trạng thái xác định biểu thức hàm logic hoặc bảng Các nô.
- Tiến hành tối thiểu hóa hàm logic và đưa về dạng thuận lợi để triển khai
hàm thồn qua các mạch logic cơ bản.
1 Các phương pháp tối thiểu hóa logic
- Tối thiểu hóa hàm logic bằng cách sử dụng các định luật cơ bản của đại số
logic
- Tối thiểu hóa hàm logic bằng biểu đồ Các nô.
2 Tổng hợp hàm logic ràng buộc
Khái niệm về hàm logic ràng buộc
Hàm số n biến số 2
n
tổ hợp biến,tương ứng với mỗi tổ hợp biến số có giá
trị 1 hoặc 0. Nhưng cũng có những trường hợp với một số tổ hợp biến số
hàm số của các biến số đó không xác định được giá trị thoe một điều kiện
nào đó.
Phần tử ràng buộc hay số hạng ràng buộc là tổ hợp biến tương ứng với
trường hợp hàm số không xác định, số hạng ràng buộc luôn bằng 0.
Điều kiện ràng buộc là biểu thức logic tạo bởi tổng các phần tử ràng buộc.
Vậy điều kiện rang buộc cũng luôn bằng 0.
Hàm logic rành buộc là hàm số logic xác định với điều kiện ràng buộc.
Tối thiểu hóa hàm logic ràng buộc có 2 cách: tối thiểu hoa bằng công thức
hoặc bằng bảng các nô.
2- Bộ mã hóa và giải mã

3 . Bộ mã hóa nhị phân – thập phân ( bộ mã BCD )
Bộ mã hóa nhị phân là bộ mã hóa có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số thập
phân thành mã hệ nhị phân. Dạng này còn được gọi là BCD( Binary Code
Decimal).
6
Bảng chân lý mã hóa BCD theo mã 8421
Sơ đồ nguyên lý bộ mã nhị phân
2.2. Bộ giải mã nhị phân – thập phân ( bộ giải mã BCD )
Bộ giải mã BCD có 4 của vào là 4 bit nhị phân, ký hiệu chúng theo trọng
số giảm dần là D,C,B,A. có các cửa ra là 10 số hệ thập phân( số 0 đến 9 ).
Ký hiệu chúng là y0, y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9. Ứng với mỗi tổ
hợp biến vòa chỉ cóc 1 biến ra xuất hiện. Quy ước mức thấp nhất ( mức 0)
là mức tính cực của biến ra
Bảng chân lý bộ giải mã BCD theo mã 8421
Sơ đồ nguyên lý bộ giải mã BCD
II Mạch dãy
1- Khái niệm mạch dãy.
- Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật, các mạch
cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà
còn phụ thuộc cả vào trnag thái hiện tại của mạch
- Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu dữ liệu hoặc biến đổi dữ liệu số từ
nối tiếp sang song song và ngược lại. mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được một bit.
Vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit thì phải được tạo từ bấy nhiêu mạch lật.
Thanh ghi nhận dữ liệu song song
_ Thanh ghi nhận dữ liệu song song dài 4 bit có 4 mạch lật kiểu D kí
hiệu theo thứ tự F0-F3 . 4 bit dữ liệu ngõ vào D của 4 mạch lật D0- D3, D0-D3
là ngõ ra của 4 mạch lật cũng là ngõ ra của thanh ghi Q3Q2Q1Q0 = D3D2D1D0
Bộ ghi dịch
2-Bộ đếm
7

Là thiết bị đếm được số xung đến cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng
dung đếm được. Bộ đếm rất đa dang, ở đây ta xét 2 loại là bộ đếm nhị
phân đồng bộ và bộ đếm thập phân đông bộ
- Bộ đếm nhị phân đồng bộ
Số xung đếm được là N=2^n
Gồm 4 mạch lật kiểu JK kí hiệu từ F0-F3 , sử dụng 4 mạch NAND
tạo mạch logic tổ hợp điều khiển. Xung đồng bộ đồng thời cấp đến
cả 4 mạch lật, của vào là J,K mạch lật thứ nhất ( F0) đều có mức”
1” Q0-Q3 là các ngõ ra của 4 mạch lật cũng là ngõ ra dữ liệu của
bộ đếm.
Giản đồ thời gian
- Bộ đếm thập phân đồng bộ
Bộ đếm thập phân đồng bộ là bộ đếm 4 bit chỉ đến 10 xung CP.
Nội dung bộ đếm là mã nhị phân của 10 chữ số thập phân 0-9 , gọi
là mã BCD. Vậy mạch tạo bởi 4 mạch lật và các mạch cổng logic.
Một trong số các bộ đếm thập phân đồng bộ thoe mã BCD 8421 có
sơ đồ như hình
Mạch có 4 mạch lật kiểu JK được ký hiệu từ F0=F3 và sử dụng 5
mạch AND xung đồng thời cấp cả đến 4 mạch lật. cửa vào J,K của
mạch thứ nhất ( mạch F0) đều có mức “ 1” Q0 - Q3 là các ngõ ra
của 4 mạch lật cũng là ngõ dữ liệu của bộ đếm. C là đầu ra nhớ
hàng thậy phân cao hơn của bộ đếm.
Ta thực hiện việc phân tích bộ đếm theo các bước sau đây:
B1: Xác định các loại phương trình( phương trình định thời,
phương trình đầu ra, phương tình kích)
B2: Xác định phương trình trạng thái
B3: Xây dựng bảng tính toán.
B4: Lập bảng trạng thái, vẽ sơ đồ hình trạng thái
Đồ thị dạng sóng của bộ đếm thuận thập phân đồng bộ với mã
BCD 8421

III Mạch dao động
1 Khái niệm
Mạch dao động là mạch điện tử tạo tín hiệu đổi theo chu kì. Dựa vào
dạng tín hiệu do mạch dao động tạo ra, người ta chia mạch dao động
ra làm: mạch dao động hình sin( dao động điều hòa) và mạch dao
8
động tạo xung. Mạch dao động tạo được tín hiệu có tần số từ vài Hz
đến hàng nghìn MHz.

Các mạch dao động sử dụng các phần tử tích cực là: Tranzotor
( loại lưỡng cực hoặc FET), điốt- tuynen, mạch tích hợp KĐTT hoặc
các mạch tích hợp với các chức năng khác.
Các tham số cơ bản của mạch dao động gồm: tần số tín hiệu ra,
công suất ra và hiệu suất của mạch.
Ta thường gặp các nguyên tắc dao động như: tạo dao động bằng
hồi tiếp dương và tạo dao động bằng các phương pháp tổng hợp mạch
2 Điều kiện tạo dao động
Ta xét sơ đồ khối mạch dao động mô tả như trên hình 1.1. Trong đó,
ta ký hiệu và gọi X
’
1
- tín hiệu ra dạng phức và X
’
F
– tín hiệu phản hồi
dạng phức.
Khối 1: khối khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức:
K
’
= Ke

jα
K
Với K là môđun hàm truyền đạt khối khuếch đại và α
K
là góc pha đầu
hàm truyền đạt khối khuếch đại.
Khối 2 là khối hồi tiếp khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức :
K
’
= K
F
e
jα
F
Với K
F
là mô đun hàm truyên đạt khối phản hồi và α
F
là góc pha đầu hàm truyền
đạt khối phản hồi
Giả định có tín hiệu vào dạng phức là X
’
1
,tích các hệ số khuếch đại vòng K
’
K
’
F

=1, thì tín hiệu phản hồi và tín hiệu vào bằng nhau cả về biên độ góc pha, nghĩa

là : X
’
F
= X
’
I
. khi đó 2 điểm a và a
’
cso thể nối được với nhau mà tín hiệu ra X
’
0

không thay đổi. vậy mạch tọa dao động được tín hiệu ra mà không cần có kích
9
thích cửa vào. Ta suy ra điều để duy tì dao động là tích các hệ số khuếch đại
dạng phức vòng kín bằng 1.
Hay có thể viết:
K
’
K
’
F
= KK
F
e
j(α
K
+α
F
)

Có thể tách điều kiện trên ra làm 2 biểu thức:
Điều kiện cân bằng biên độ: KK
F
=1
Điều kiện cân bằng góc pha: α
K
+α
F
=2πn với n= 0, +1, -1, …
3 Kết luận
Mạch dao động là mạch khuếch đại tự điều khiển bằng phản hổi
dương ra quay lại đầu vào. Năng lượng tự dao động lấy từ nguồn một
chiều được cung cấp. mạch phải đảm bảo cân bằng biên độ và cân
bằng pha. Mạch dao động chứa ít nhất một phần tử tích cực làm nhiệm
vụ biến đổi năng lượng một chiều thành xoay chiều. mạch dao động
chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để bảo đảm cho
biên độ dao động không đổi ở trạng thái xác lập.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
Lời Đầu:
Đồng hồ báo giờ từ rất lâu đã trở nên quen thuộc và không thể thiếu với con
người và đồng hồ số báo giờ là sản phẩm của công nghệ hiện đại kĩ thuật số
ngày nay. Để thực hiện đề tài này chúng em đã sử dụng bộ tạo xung,bộ đếm và
bộ so sánh,kết hợp với đèn led để hiển thị và một số linh kiện khác. Với việc sử
10
Bộ tạo xung Bộ đếm
Nguồn
Bộ hiển thị
Bộ giải mã
dụng các bộ IC trên, ta có thể thiết kế mạch đồng hồ số báo giờ hoàn chỉnh
nhưng còn nhiều hạn chế. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của Thầy Cô giáo và

các bạn sinh viên.
I.Sơ đồ khối và chức năng các khối:
1/Sơ đồ khối
Mạch gồm có 5 khối:
- Bộ nguồn
- Bộ tạo xung
- Bộ đếm
- Bộ giải mã
- Bộ hiển thị
2. Chức năng các khối
2.1/ Bộ nguồn:
Bộ nguồn cung cấp cho toàn bộ mạch ở đây ta dùng nguồn một chiều
khoảng +5V cung cấp cho toàn bộ mạch.
2.2 / Bộ tạo xung:
Dùng IC 555 để tạo ra xung nhịp.
Hình 1:Cấu tạo IC 555
11
Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transistor và nhiều điện trở thực hiện các chức
năng như hình 2:

*Sơ đồ tạo xung nhịp:

*Chu kỳ tạo xung:
Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian
ngưng dẫn của transistor là :
T = R.C.ln2 =0,69 RC
Thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ C
2
nạp
qua R

1
+R
2
T
nạp
= 0,69 .(R
1
+R
2
).C
2
12
Thời gian ngưng dẫn ở mức áp thấp cũng là lúc tụ C2 xả d.ng qua R2
T
xả
= 0,69 . R
2
. C
2
Như vậy chu kỳ của tín hiệu sẽ là : T = T
nạp
+T
xả
T = 0,69.(R
1
+2.R
2
).C
2

Vi mạch định thì LM 555 là mạch tích hợp Analog- digital. Do có ngõ vào là tín
hiệu tương tự và ngõ ra là tín hiệu số. Vi mạch định thì LM 555 được ứng dụng
rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với
các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như: định thì, tạo
xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất
như Transistor, SCR, Triac…
*Sơ đồ chân LM555 và nguyên lí hoạt động :
Chân số 1 : (GND) Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC , dòng điện từ mas
chảy vào IC.
Chân sô 2: (Trigger Input ) Ngõ vào của một tầng, ở đây mức áp chuẩn bằng
1/3 Vcc, lấy cầu phân áp tạo bởi ba điện trở 5K.Khi mức áp chân 2 xuống đến
mức (1/3)Vcc thì chân 3 sẽ chuyển lên mức cao, lúc này khóa điện tử trên chân
số 7sẽ hở.
Chân số 3: (Output) Ngõ ra tín hiệu ở dạng xung (mức áp không thấp thì
cao).
Chân số 4 :(Reset) Xác lập trạng thái ngõ ra .Khi chân số 4 cho nối mass thì
chân số 3 chốt ở mức áp thấp , chỉ khi chân số 4 đặt ở mức áp cao thì ngõ ra
chân 3 mới được tự do và mới có thể lúc cao lúc thấp.
Chân số 5:(Control Voltage) Chân điều khiển ,chân này làm thay đổi các
mức điện áp chuẩn trên trên cầu chia volt.
Chân số 6: (Threshold) Ngõ vào của một tầng so với áp 1.Có mức áp chuẩn
bằng 2/3 Vcc.
Chân số 7: (Dirchange) Chân xả điện, chân này là ngõ ra của một khóa điên
(tranistor) khóa điện này đóng mở theo mức áp chân số 3. Khi chân 3 ở mức áp
cao thì khóa điện đóng lại và cho dòng chay qua, ngược lại thì khóa điện hở và
cắt dòng.
Chân số 8: (+Vcc) Chân nguồn nối vào nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC
555.
2.3 Bộ giải mã dùng IC 74LS47
Đây là IC giải mã BCD sang Led 7 đoạn, có mức tác động thấp, cực thu để

hở. Nó có cùng tính chất với 74247 nhưng điểm khác là 74247 sẽ cho sáng
13
thanh trên cùng ( top bar- đoạn a) khi hiển thị số 6 và thanh cuối ( bottom bar
_ thanh d) khi hiển thị số 9.
Dưới đây là sơ đồ chân và ký hiệu logic của 74LS47:

Chân số: Chức năng:
A,B, C, D BCD input
RBI Ngõ vào xoá dợn sóng (tđ thấp)
BI/ RBO Ngõ vào xoá/ ngõ ra xoá dợn sóng ( tđ thấp)
QA đến QG Điều khiển các thanh led ( tđ thấp)
LT Thử đèn (tđ thấp)
Ngõ vào xoá BI (blanking input) được để không hay nối lên cao cho hoạt
động giải mã bình thường. Ngõ vào xoá dợn sóng RBI (Ripple blanking
input) được để không hay nối lên caokhi không được dùng để xoá số 0 [ở
trước số có nghĩa hay số không thừa ở bên sau dấu chấm thập phân].
Khi nối BI ở mức thấp, các ngõ ra đều tắt, bất chấp các trạng thái ở các
ngõ vào khác.
Khi RBI vá các ngõ input ở thấp và ngõ vào thử đèn LT ( lamp test) ở
cao, các ngõ ra đều tắt và ngõ ra xoá dợn sóng RBO xuống thấp.
Khi ngõ vào BO/RBO để không hay nối lên cao và ngõ vào LT giữ ở múc
thấp thì các ngõ ra đều sáng
14
2.4 . Bộ đếm thập phân dùng IC 74190 và IC 7473
a/ IC 74190

hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo:
Bảng chi tiết từng chân:
Chân số Ký hiệu Chức năng
3, 2, 6, 7 Q

0
đến Q
3
Dữ liệu ra
4 E Tín hiệu làm việc
5 D/ Đếm ngược/ xuôi
11 PL Gán Q = D
12 TC Số cuối
13 RCO Nơi phát ra xung khi kết thúc 1 chu kỳ
14 CLK Nơi tiếp nhận xung vào
15, 1, 10, 9 D
0
đến D
3
Dữ liệu vào
Đây là IC đếm thông dụng với bộ đếm trong khoảng từ 0-9, kết hợp nhiều IC có
thể đếm được số lớn hơn.
Cấp tín hiều thấp cho chân E thì IC sẽ hoạt động
Có thể chọn đém tiến hoặc lùi tùy thuộc vào tín hiệu cho vào chân D/
15
Cứ mỗi xung được cấp vào thì nó đếm lên 1 hoặc lùi 1 và được mã hóa ra 4
chân Q0, Q1, Q2, Q3. Khi đếm tới 9 nó tự reset trở lại về 0.
b/ IC 7473 (mạch lật)
Khi có xung vào CLK thì chân Q và sẽ đổi trạng thái cho nhau.
2.5/Bộ hiển thị:
Bộ hiển thị là thiết bị đèn led thể hiện số đếm,trong bài ta sử dụng led 7 thanh
7SEG-BCD.
Led 7seg có thể có thể coi được tạo thành từ các led đơn ghép lại nhưng theo
dạng thanh . Nó chia ra làm 2 loại anot chung và katot chung . Ta có thể hiểu
nôm na rằng thực ra 7 “thanh” này giống như là 7 con led. A chung tức là anode

của 7 con led này nối với nhau,còn các chân K thì riêng. Đối với K chung chúng
có thể hiểu tương tự như vậy
Sơ đồ các chân:
16
Tiếp theo là bảng mã led theo các chữ số từ 0 tới 9 ,bảng này tương ứng mới
mức 1 sáng (5v) led katot chung . Còn với loại anot chung thì thay bảng trạng
thái led sáng là mức 0.
17

2.7 Sơ Lược Về Các Linh Kiện Trong Mạch.
a) Tụ điện:

• Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay chiều đi qua, ngăn cản dòng điện
một chiều.
• Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi 2 bề mặt dẫn điện được
ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệnh điện thế tại 2 bề mặt ,tại các
bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ nhưng trái dấu.
• Về mặt lưu trữ năng lượng,tụ điện có phần giống ắc qui, nhưng hoạt động
của chúng lại hoàn toàn khác.tụ điện chỉ có khă năng lưu trữ electron và
khả năng nạp và xả rất nhanh.
b) Điện trở:
Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.
Điện trở đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện
tử.
R =ρℓ/S hoặc R=U/I
Trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu
S là thiết diện của dây.
ℓ là chiều dài của dây.
c) Phần tử đảo (NOT)
18

01
10
outA

X2
X1
y
Chức năng:Thực hiện phép toán logic ĐẢO (NOT)
Cổng ĐẢO chỉ có 1 đầu vào:
ký hiệu:
Bảng thật: in = A
Biểu thức: out =
d) Phần tư AND
Chức năng thực hiện phép nhân logic
Cổng AND gồm hai đầu vào và một hàm ra
Ký hiệu :
*Bảng hoạt động:

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG CHÌNH MÔ PHỎNG
A. Phân tích các khối
1. Khối tạo dao động 1Hz
IC 555 có nhiệm vụ tạo ra tần số 1 Hz tại đầu ra (chân 3) để cấp cho khối
giây của đồng hồ thời gian. Xung đầu ra có dạng xung vuông ổn định và cứ mỗi
chu kì xung thì tương ứng với 1 giây.
2. Khối giây.
Khối giây có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “59”.
Tần số 1Hz tại đầu ra của IC tạo dao động 555 được cấp cho khối giây để
đếm. Hàng đơn vị sẽ đếm giá trị từ “0” đến “9”, còn hàng chục sẽ đếm từ “0”
đến “5”. Cứ sau 1 chu kì xung được cấp thì khối giây đếm tăng 1 giá trị. Khi
khối giây đếm đến giá trị “59” và sau một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm

tự động reset về “00”, và đồng thời cấp xung cho khối phút đếm phút.
Ở đây ta phải sử dụng bộ đếm 10 cho IC mã hóa IC MS1 (đơn vị), IC MS2
(chục). Các chân Q0, Q1, Q2, Q3 tạo thành một bộ đếm lần lượt tương ứng với
bộ đếm A, B, C, D của IC giải mã GS1 (đơn vị), IC GS2 (chục). Khi hàng chục
đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0110”) thì phần tử đếm S sẽ thay đổi trạng thái
19
1x 2x y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
tạo tín hiệu để reset giá trị đếm về “0” và đồng thời cấp xung Clock (Clk) cho
khối phút.
3. Khối phút.
Khối phút có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “59”.
Xung Clock được cấp từ khối giây để đếm. Hàng đơn vị sẽ đếm giá trị từ
“0” đến “9”, còn hàng chục sẽ đếm từ “0” đến “5”. Cứ sau 1 chu kì xung được
cấp thì khối phút đếm tăng 1 giá trị. Khi khối phút đếm đến giá trị “59” và sau
một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động reset về “00”, và đồng thời cấp
xung cho khối giờ đếm giờ.
Ở đây ta phải sử dụng bộ đếm 10 cho IC mã hóa IC MM1 (đơn vị), IC MM2
(chục). Các chân Q0, Q1, Q2, Q3 tạo thành một bộ đếm lần lượt tương ứng với
bộ đếm A, B, C, D của IC giải mã GM1 (đơn vị), IC GM2 (chục). Khi hàng
chục đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0110”) thì phần tử đếm M sẽ thay đổi trạng
thái tạo tín hiệu để reset giá trị đếm về “0” và đồng thời cấp xung cho khối giờ.
4. Khối giờ.
Khối giờ có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “23” ở chế độ 24 giờ
hoặc “00” đến 11” ở chế độ 12 giờ. Khi khối giờ đếm đến giá trị “23” hoặc
“11” và sau 1 chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động reset về “00”.
Xung cấp cho khối giờ được cấp từ khối phút. Cứ sau khi khối phút đếm

hết 60 phút thì khối giờ đếm tăng 1 giá trị. Hàng đơn vị sẽ hiển thị giá trị từ “0”
đến “9”, còn hàng chục sẽ hiển thị giá trị từ “0” đến “1”.
Ở cả hai chế độ 24 giờ và 12 giờ ta đều sử dụng bộ đếm 10.
Với chế độ 24 giờ: Khi hàng chục đếm được giá trị “2” (DCBA =
“0010”) và hàng đơn vị đếm đến giá trị “4” (DCBA = “0100”) thì có mức điện
áp logic tương ứng với giá trị “24” được nhận biết bởi phần tử đếm H2.2 và H4
và đưa về phần tử đếm H24, H24 thay đổi trạng thái để reset giá trị đếm giờ về
“00’’.
Với chế độ 24 giờ: Khi hàng chục đếm được giá trị “1” (DCBA =
“0001”) và hàng đơn vị đếm đến giá trị “2” (DCBA = “0010”) thì có mức điện
áp logic tương ứng với giá trị “12” được nhận biết bởi phần tử đếm H2.1 và H1
và đưa về phần tử đếm H12, H12 thay đổi trạng thái để reset giá trị đếm giờ về
“00’’.
B. Nguyên lý hoạt động của mạch
Ta tác động vào công tắc (Start/Stop) khối tạo dao động IC 555 tạo xung
vuông có chu kì 1s đưa vào chân đếm IC MS1 (đơn vị), IC MS2 (chục) của
khối giây. Khối giây sẽ đếm xung vào và chuyển đến bộ giải mã tương ứng IC
20
GS1 (đơn vị), IC GS2 (chục) và hiển thị giá trị đếm được trên Led, mỗi xung
đếm tương ứng với một giây.
Khi khối giây đếm hết 60 giây thì sẽ tạo một xung cấp vào chân đếm IC
MM1 (đơn vị) của khối phút và reset khối giây bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu
(giá trị 00 giây).
Khối phút sẽ đếm xung vào và chuyển đến bộ giải mã tương ứng IC GM1
(đơn vị), IC GM2 (chục) và hiển thị giá trị đếm được trên Led, mỗi xung đếm
tương ứng với một phút.
Khi khối phút đếm hết 60 phút thì sẽ tạo một xung cấp vào chân đếm IC
MH1 (đơn vị) của khối giờ và reset khối phút bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu
(giá trị 00 phút).
Khối giờ sẽ đếm xung vào và chuyển đến bộ giải mã tương ứng IC GH1

(đơn vị), IC GH2 (chục) và hiển thị giá trị đếm được trên Led, mỗi xung đếm
tương ứng với một giờ.
Hai chế độ làm việc:
Chế độ 24 giờ: Khi khối giờ đếm hết 24 giờ thì sẽ tạo một xung cấp vào
chân PL của IC MH1 (đơn vị) và IC MH2 (chục) để reset khối giờ bắt đầu đếm
lại giá trị ban đầu (giá trị 00 giờ).
Chế độ 12 giờ: Khi khối giờ đếm hết 12 giờ thì sẽ tạo một xung cấp vào
chân PL của IC MH1 (đơn vị) và IC MH2 (chục) để reset khối giờ bắt đầu đếm
lại giá trị ban đầu (giá trị 00 giờ). Đồng thời xung đó sẽ tác động vào IC U38 để
thay đổi giá trị AM thành PM hoặc ngược lại.
Bảng điều khiển:
Khi nhấn các nút nhấn Giây, Phút, Giờ, sẽ tạo một xung vào chân đếm
của IC hàng đơn vị trong khối tương ứng, làm tăng một đơn vị.
Công tắc Start/Stop có chức năng cung cấp hoặc ngừng cung cấp xung
đếm cho IC đơn vị của khổi giây.
Công tắc MODE có chức năng thay đổi chế độ làm việc 12 giờ sang 24
giờ và ngược lại.
Nút nhấn AM/PM có chức năng thay đổi giá trị AM thành PM và ngược
lại.
Mạch mô phỏng:
21
22
Chương 4. KẾT LUẬN
1. Ưu điểm
-Độ chính xác, tin cậy cao.
-Việc sử dụng các linh kiện điện tử, đồng hồ số báo giờ rất tiện lợi và nhiều
ưu điểm hơn đồng hồ kim.
2. Nhược điểm
- Vẫn chưa tối ưu, còn đơn giản về thiết kế và ứng dụng.
- Tốn chi phí cho việc sử dụng và sửa chữa.

3. Kết luận nội dung đề tài
-Đề tài này đã giúp chúng em hiểu thêm được về cấu tạo, nguyên lý hoạt
động, ứng dụng… của các loại IC và linh kiện điện tử mà chúng em đã được
học ở trên lớp.
-Hiểu được nguyên tắc hoạt động của mạch đồng hồ số.
-Đưa ra sơ đồ và mạch mô phỏng.
4. Các hạn chế
-Do chưa hiểu rõ về vi điều khiển nên chưa thể thiết kế mạch đồng hồ tối ưu
nhất.
- Sự hiểu biết thực tế các linh kiện liên quan còn hạn chế nên không tính
được giá thành các hệ thống thiết bị.
- Chưa có điều kiện được tiếp xúc nhiều các linh kiện dùng trong mạch
5. Biện pháp khắc phục
- Cần tìm hiểu về vi điều khiển.
- Tìm hiểu thêm các thiết bị liên quan về chất lượng và giá thành thực tế
- Tìm hiểu thêm và đi quan sát thực hành thực tế với các linh kiện đã được
học.
23
.
Với sự nhiệt tình, cố gắng của các thành viên trong nhóm, đồng thời được
sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của giảng viên hướng dẫn Thầy “Phạm Văn
Hùng” nhóm em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Để đề tài thêm hoàn thiện
rất mong nhận được những nhận xét và đóng góp ý kiến của Thầy và các bạn!
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 19 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Nhóm 9
1. Nguyễn Thành Luân
2. Vũ Minh Hưng
3. Nguyễn Văn Khoa

4. Nguyễn Thanh Minh
24