Mạch đồng hồ sử dụng ic số

Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

MẠCH ĐỒNG HỒ SỬ DỤNG IC SỐ
I.

Mục đích yêu cầu :
Sử dụng những kiến thức đã học về mạch số để thiết kế mạch đồng hồ số bằng các
IC Logic .

II.

Chức năng chính của đồng hồ sẽ thiết kế :
Đồng hồ cần thiết kế sẽ hỗ trợ các chức năng chính sau :
+ Mạch được điều khiển từ xa thông qua bộ thu phát RF433 4 kênh :

Chức năng các nút bấm của bộ điều khiển :
•
•
•
•

Nút A : cài đặt giờ.
Nút B : cài đặt phút.
Nút C : chuyển đồng hồ từ chế độ 12h sang chế độ 24h.
Nút D : dùng dể reset đồng hồ.
Page 1


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

+ Mạch có thể chuyển trực tiếp từ chế độ 24h sang chế độ 12h mà không cần phải

chạy lại từ đầu .
( Ví dụ : đồng hồ đang ở 2:00:00 PM khi nhấn nút sẽ chuyển trực tiếp thành 14:00:00 ).
+ Mạch có hiển thị AM – PM khi làm việc ở chế độ 12h.

III.

Sơ đồ khối mạch thiết kế :

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI GIẢI MÃ

KHỐI ĐẾM

KHỐI TẠO XUNG

KHỐI NGUỒN

Page 2


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
1. Khối đếm :
Ta sử dụng IC74LS90 là IC hỗ trợ đếm 10 (từ 0 đến 9) với 4 ngõ ra mang mã BCD
với giá trị tương ứng từ 0 đến 9 .
a. Cấu tạo IC74LS90 :
+ IC 74ls90 là IC thuộc họ 74xx, IC này có chức năng đếm thập phân từ 0 đến 9 và xuất ra mã
BCD ở 4 ngõ ra.
+ IC TTL này cũng khá quen thuộc nó là IC đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa ra BCD. Cứ mỗi
1 xung vào thì nó đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân. Khi đếm đến 10 tự nó sẽ reset và

quay trở về ban đầu.
Hai thông số quan trọng để thiết kế mạch đếm này là: Bảng chân lý mã hóa ra BCD và điều kiện
để Reset (Trở về trạng thái ban đầu)
+ Theo datasheet ta có sơ đồ chân như sau:

Sơ đồ chân IC74LS90

Page 3


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

Sơ đồ cấu tao IC74LS90

b. Bảng chức năng của IC74LS90:
Khi sản xuất ra IC này nhà sản xuất đã cung cấp cho chúng ta bảng sự thật của IC này, như sau:

CHÚ Ý: Trong bảng sự thật trên, IC này có 1 chú ý và chú ý này vô cùng quan trọng là : Đầu
ra của Q0 được nối với đầu vào của CP1.
+ Mức Reset cho 74LS90:

Page 4


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
IC này có 4 chân Reset dùng để reset hệ thống với các chân : MR1, MR2, MS1, MS2. Đưa các
mức thích hợp vào các chân này thì nó sẽ tự động Reset. Sau đây là bảng mức Reset:

2. Khối giải mã :
Ta sử dụng IC giải mã BCD sang LED 7 thanh 74LS247 (dùng cho LED 7 thanh

ANODE chung).

a. Cấu tạo IC74LS247 :

Page 5


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

Sơ đồ chân IC74LS247
Đây là IC giải mã từ BCD sang mã LED 7 thanh với 4 chân đầu vào và 7 chân đầu ra với
chức năng của từng chân như sau:
+ Chân 1, 2, 6, 7:
Chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC đếm.
+ Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp (0) và được nối với LED 7 thanh.
+ Chân 8: Chân nối GND.
+ Chân 16: Chân nối Vcc = 5V.
+ Chân 4: Chân này nối lên Vcc
+ Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được dùng để xoá
số 0 (số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân).
+ Chân 3: Chân này cũng thế cho nó lên Vcc = 5V

Page 6


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

Sơ đồ cấu tạo của IC74LS247

Page 7

Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
b. Bảng chức năng của IC74LS247 :

Nhìn trên bảng sự thật trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra 16 giá trị của mã
LED 7 vạch và hiện thị được lên LED 7 vạch.
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 nếu 74LS247 thúc đèn led 7 thanh thì các thanh a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay
tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS247 là L hay H nên do đó ta phải dùng LED anode chung.

3. Khối hiển thị :
Ta sử dụng Led 7 thanh anode chung .

Page 8


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

Led 7 thanh có 2 loại: Anode chung và Katot chung.
Trong thiết kế sử dung loại Anode chung.nếu dùng loại Katot chung thì cần
dùng loại IC giải mã có đầu ra tích cực mức dương (+).

4. Khối nguồn :
+ Sử dụng Adapter có chức năng chuyển điện áp đầu vào từ điện áp AC
220V/50Hz-60Hz thành điện áp 5VDC.
+ Trong đó ta kết hợp tụ hóa dung lượng lớn (2 tụ 2200uF) để giúp ổn định điện áp
nguồn, cộng với các tụ lọc 0.1uF để lọc nhiểu tần số thấp, góp phần làm mạch chạy
ổn định hơn.

5. Khối tạo xung :
+ Mạch tạo xung 1Hz chuẩn, ta sử dụng thạch anh 32.768khz và chip đếm, chia tần
số HCF4060 cộng với IC D-flipflop 74HC74.

Tuy nhiên tần số dao động của thạch anh lại phụ thuộc vào lát cắt ra nó nên tuy
việc tạo xung bằng thạch anh có độ chính xác cao những vẫn có sai số do vậy trong
sơ đồ dùng thêm trở và tụ để tạo mạch cộng hưởng bổ trợ ở chân thạch anh.

Page 9


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

IV.

Thiết kế và mô phỏng mạch :
1. Mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus 8.1 :

a. Khối hiển thị :

Sơ đồ khối hiển thị

Page 10


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
b. Khối đếm giây :

Sơ đồ khối đếm giây

Page 11


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
c. Khối đếm phút :

Sơ đồ khối đếm phút

Page 12


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
d. Khối đêm giờ ( Hệ 12h ) :

Sơ đồ khối hệ đếm giờ ( Hệ 12h )

Page 13


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức
e. Khối đếm giờ ( Hệ 24h ) :

Sơ đồ khối đếm giờ ( Hệ 24h)
f. Các khối cài đặt :

Sơ đồ các khối chỉnh giờ , chỉnh phút , chuyển 12H – 24H

Page 14

Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

Sơ đồ khối các chức năng Reset , Hiển thị AM-PM

2. Thiết kế mạch bằng phần mềm Orcad 9.2 :
a. Mạch nguyên lý ( CAPTURE) :
Mạch nguyên lý gồm 2 mặt :
•

Mặt 1 :

•

Mặt 2 :

Page 15


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

b. Mạch in ( LAYOUT) :
Mạch in gồm 2 mặt :
•

Mặt 1 :

•

Mặt 2 :

Page 16


Mạch đồng hồ số - GVHD. Lâm Tăng Đức

LỜI KẾT
Cảm ơn sự giúp đỡ và dạy dỗ nhiệt tình của thầy Lâm Tăng Đức trong thời gian qua , đây là
lần đầu nhóm em làm mạch nên chắc chắn sẽ có nhiều sai sót , mong thầy và các bạn góp ý
nhóm em có thể làm tốt hơn .

Page 17