Bài tập lớn Điện tử số Đề tài mạch báo thức Đếm lùi

Vì muốn mạch hiển thì được giống như đồng hồ nên dùng các chân D0 đến D3 để đặt các giá trị tối đa cho phút giây cho 59 phút và 59giây Ví dụ cho cách mắc hàng giây: 3... Cổng AND Cổng AN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1

BÀI TẬP LỚN:

ĐIỆN TỬ SỐ

Đề tài: Mạch báo thức đếm lùi Đặt báo thức rồi đếm lùi về 0

Xử lý khi có báo thức: Ring, Silence, Snooze,…

Hà Nội –2023

LỜI NÓI ĐẦU

Để làm quen với công việc tìm hiểu, thiết kế và chế tạo các loại linh kiện điện tử,

chúng em đã chọn đề tài: Mạch báo thức đếm lùi (Đặt giờ báo thức – Đếm lùi về 0 – Xử

lý khi có báo thức) Sau khi lựa chọn đề tài, với sự giảng dạy, hướng dẫn của thầy

…… cùng sự nỗ lực của cả nhóm, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay bài tập lớn của

chúng em đã cơ bản được hoàn thành Trong quá trình thực hiện có lẽ khó có thể tránh khỏi thiếu sót Do vậy chúng em kính mong nhận được sự đánh giá và đóng góp ý kiến của cô để

bài tập của chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

A Sơ đồ khối 4

B Các IC và cổng logic sử dụng trong mạch 5

I Các IC 5

II Các cổng Logic trong mạch 12

C Nguyên lý hoạt động 14

I Nguyên lý 14

II Sử dụng 15

D Mạch kết quả và một số kết quả mô phỏng 15

I Mạch kết quả 15

II Một số kết quả 16

E Đánh giá hoạt động của mạch 18

I.Ưu điểm 18

II Nhược điểm 18

A SƠ ĐỒ KHỐI

Từ yêu cầu đã cho, mạch cần thực hiện gồm 5 khối cơ bản:

* Khối 1 : là một IC 555 có nhiệm vụ tạo xung đi vào khối 2

* Khối 2: là 6 IC 74192 mắc nối tiếp, tiếp nhận xung từ khối 1 và khối 5, có nhiệm vụ thực hiện việc đếm theo đồng hồ, và truyền tín hiệu đến khối 3 để giải mã

* Khối 3: là IC 7447 có chức năng giải mã từ BCD sang LED 7 đoạn ở khối 6 Mỗi IC sẽ giải mã một nhóm tín hiệu song song xuất ra từ một IC 74192 ở khối 2

*Khối 4: khối tiếp nhận dữ liệu từ khối 2 , xử lý khi đồng hồ báo về 0 như Ring, Silence, Snooze

*Khối 5: là khối điều khiển giờ cần hẹn, đưa dữ liệu vào khối 2

IC 74192 đếm (2)

Đặt giờ (5)

IC 7447 giải mã (3)

LED hiển thị (6)

IC 555 tạo xung (1)

Xử lý báo thức (4)

B CÁC IC VÀ CỔNG LOGIC SỬ DỤNG TRONG MẠCH

I CÁC IC

1 IC 555

Ðây là loại IC định thời với chức năng tạo xung 555 hoạt động ở cả hai chế độ : phi ổn (không ổn định - dao động) và đơn ổn ( ổn định - Tạo xung hay tạo sự trì hoãn) Người ta dùng 555 trong phần lớn các ứng dụng đòi hỏi chức năng dao động đa hài

Dưới đây là sơ đồ chân của 555:

Chi tiết từng chân:

Công thức tính tần số xung ra của 555: F = 1/(Ln2.C.(R1 + 2R2)) (Hz)

Ở đây chúng ta chọn các linh kiện như hình dưới để tạo xung 1Hz

2 IC 74192

Đây là IC đếm thập phân đồng bộ, có khả năng đếm lên hoặc xuống, có 2 chân DN/ UP riêng biệt để đếm xuống/ lên ,và có 2 chân TC ( đối D

với đếm lùi) và TC (đối với đếm tiến) là các U

gợn xung ra

Có 1 chân PRESET để thiết lập tín hiệu và một chân RESET đưa bộ đếm về 0

Bảng trạng thái:

Ngoài ra, IC này còn có 4 chân để load dữ liệu trước khi đếm và 4 chân đưa dữ liệu ra ngoài

Dưới đây là sơ đồ của 74192:

Ở đây, do yêu cầu của chúng ta là cần phải cho mạch đếm như đồng hồ, nhưng

mỗi IC 74192 chỉ có thể đếm trong khoảng 0- 9 ( chỉ hiển thị 1 chữ số )

nên ta phải ghép chồng 6 IC 74192 lại với nhau Mỗi IC sẽ đảm nhận vai trò

đếm hàng đơn vị, một sẽ đếm hàng chục của giờ, phút, giây.

Để đảm bảo yêu cầu này, ta lợi dụng ngõ

ra TC hoặc TC của IC này nối đến ngõ U D

vào UP hoặc DOWN của IC kia Mỗi IC đếm đồng bộ, nhưng cả khối 6 IC đếm không đồng bộ vì xung đồng hồ dợn sóng

từ IC này qua IC khác

Vì muốn mạch hiển thì được giống như đồng hồ nên dùng các chân D0 đến D3 để đặt các giá trị tối đa cho phút giây cho 59 phút và 59giây

Ví dụ cho cách mắc hàng giây:

3 IC 7447

IC 7447 được dùng trong bộ chuyển đổi BCD trong Led

7 thanh hiển thị từ số 0 đến số 9 Thông thường, IC

7447 chấp nhận đầu vào là các giá trị nhị phân, BCD sẽ

xử lý để led 7 đoạn có thể hiển thị dưới dạng các chữ số

từ 0 đến 9

Sơ đồ chân:

Bảng thuộc tính:

:

( H – High Voltage Level – mức điện áp cao

L – Low Voltage Level – mức điện áp thấp

X – Immaterial – tùy chọn )

Chức năng từng chân:

~(BI)/ ~(RBO) Ngõ vào xoá/ ngõ ra xoá dợn sóng ( tđ thấp)

~a đến ~g Cạnh LED được thể hiện( tđ thấp)

4 LED 7 đoạn anot chung

Led 7 đoạn là thiết bị hiển thị ánh sáng, đầu ra hiển thị thông tin dưới dạng hình ảnh hoặc văn bản hoặc số thập phân Dựa vào tên gọi, chúng ta cũng có thể biết được

nó cấu tạo từ 7 đèn LED nhỏ hợp thành Led 7 thanh thường có loại Anot (cực dương) chung hoặc Catot (cực âm) chung Nó được sử dụng rộng rãi trong đồng

hồ kỹ thuật số, máy tính cơ bản, đồng hồ đo điện tử và các thiết bị điện tử khác hiển thị thông tin số Nó bao gồm bảy đèn LED được lắp ráp giống như số 8 (hình

vẽ).

Cấu tạo Led 7 thanh:

Biểu diễn:

Số 8 được hiển thị khi tất cả các LED phân đoạn được cấp nguồn Ví dụ nếu bạn ngắt kết nối nguồn điện cho LED ‘g’, thì nó sẽ hiển thị số 0

Bảng trạng thái :

Biểu diễn trạng thái : ‘0’ tương ứng với BẬT

‘1’ tương ứng với TẮT

Cách mắc :

5.LED đơn

II CÁC CỔNG LOGIC TRONG MẠCH

1 Cổng AND

Cổng AND dùng để thực hiện phép nhân logic

Nhận xét: Ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi tất cả các ngõ vào là mức 1 + A,B: ngõ vào tín hiệu logic

+ 0: mức logic thấp

+ 1: mức logic cao

+ Y: đáp ứng ngõ ra

Một số IC chứa cổng AND: 4081, 74LS08, 4073, 74HC11

IC 4073 và IC 74LS08

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

2 Cổng OR

Nhận xét: Ngõ ra cổng OR ở mức 1 khi ngõ vào có ít nhất một ngõ ở mức 1

Một số IC chứa cổng OR: 74HC32, 74HC4075

IC 74HC32

3 Cổng NOR

Dùng để thực hiện phép đảo cổng OR

Nhận xét: Ngõ ra cổng NOR sẽ ở mức 1 khi tất cả các ngõ vào ở mức 0

Một số IC chứa cổng NOR: 4001, 4025, 74HC02

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

IC 4001

C NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

I NGUYÊN LÝ

 Xung 1 Hz được đưa từ khối tạo xung 555 đến khối 2,để đếm xuống thì đầu

ra của IC 555 được nối với chân DN của IC 74192 đếm giây,chân UP được nối với BUTTON, chân PL nối với TC ,chân MR nối nguồn MASS Các ICD

74192 đếm được nối nối tiếp không đồng bộ với nhau, khi IC hàng bên phải đếm hết sẽ đưa tín hiệu ra IC bên trái ngay cạnh nó, cứ như vậy sẽ đếm được thời gian như đồng hồ

 Các IC đếm được nối song song với các IC giải mã BCD 7 đoạn 7447, các

IC 7447 sẽ nối song song với bộ hiển thị LED 7 đoạn anot chung

 Các đầu ra của các IC 74192 nối với cổng NOR U13 đến U18 và được nối với U19 ( cổng AND),đầu ra của U19 và đầu ra xung của IC 555 nối với cổng OR U20 và đầu ra của U20 nối với chân DN của IC 74192 đếm đơn vị giây Khi bộ đếm đếm về 0 thì đầu ra của U19 mức logic 1 khiến đầu ra của U20 không còn là dạng xung nữa mà ở mức logic 1 khiến IC đếm giây hàng đơn vị ngừng hoạt động dẫn đến toàn bộ đếm ngừng hoạt động Lúc này đầu

ra của U23 có dạng xung để chuông kêu ( ở đây nhóm em dùng thêm đèn LED cho tiện quan sát, khi đèn sáng cũng là lúc chuông kêu)

 Đầu ra của U23 nối với switch SILENCE Khi bấm switch SILENCE thì đầu

ra của U23 sẽ ở mức logic âm nên đèn sẽ ngừng sáng

 Khi bấm vào switch SNOOZE thì sẽ đưa tín hiệu đến chân UP của IC 74192 đếm phút hàng chục,các IC này load các giá trị là 9 phút 59 giây Lúc này U19 ở mức logic âm nên mạch tiếp tục đếm ngược về 0

 Đầu vào âm thanh dùng xung của đầu ra của IC 555 1hz

 Có button reset toàn bộ mạch đếm về 0

 Các button SET HOUR,SET MINUTE, SET SECOND được nối với đất và các chân UP của 74192 đơn vị đếm giây, phút, giờ CÓ thể chỉnh thời gian bằng button SNOOZE

 Hiện tại mạch có thể chỉnh tối đa 99 giờ 59 phút 59 giây

II SỬ DỤNG

● Mạch chạy dựa trên phần mềm mô phỏng proteus bản 8.13,bấm nút run góc trái màn hình

● Ban đầu bật SW START (bắt đầu) ứng với bấm xuống, sao cho xung chưa vào khối 2 Sau đó sử dụng các BUTTON chỉnh SET HOUR(chỉnh giờ) ,SET MINUTE(chỉnh phút),SET SECOND(chỉnh giây) đến thời gian mong

muốn.SW PAUSE có chức năng tạm dừng quá trình đếm của đồng hồ

● Khi bộ đếm đếm ngược về 0 thì đèn LED xanh dương sẽ nháy,chuông sẽ kêu Khi đó có lựa chọn, bấm SNOOZE(chức năng là giữ khoảng lặng) thì mạch sẽ đếm ngược lại từ 9 phút 59 giây , chuông sẽ ngừng kêu

● Nếu muốn thiết lập thời gian trở lại thì chỉ cần bấm button RESET đồng hồ sẽ hiện là 00:00:00

● Ngoài ra mạch còn chức năng như chế độ chuông/chế độ im lặng chỉ cần bấm

SW RING/SILENCE, RING ứng với bấm SW xuống đèn sẽ sáng, ngược lại SILENCE ứng với hở mạch đèn sẽ không sáng

● Bấm RUN (HOLD 1-3s) thì đồng hồ sẽ đếm ngược từ mức tối đa là 99:59:59 trở về

D MẠCH KẾT QUẢ VÀ MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

I MẠCH KẾT QUẢ

II MỘT SỐ KẾT QUẢ

a Khi đồng hồ đếm về 0, đèn sáng

Lúc này SW SILENT đang đóng (chế độ RING - đèn đang sáng), khi SW SILENT này mở (chế độ SILENT - đèn không sáng)

b Khi đèn đang sáng, bấm SNOOZE => đèn không sáng nữa mà đồng hồ đếm ngược lại từ 9p59s.(ảnh được chụp ngay lúc bấm SNOOZE nên hiển thị 10 phút)

E ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

I ƯU ĐIỂM

 Mạch hoạt động tốt, đảm bảo được yêu cầu của bài toán

 Có khả năng đếm ngược tối đa là 99 giờ 59 phút 59 giây

 Có thể dễ dàng chỉnh sửa các chức năng hẹn giờ, snooze, im lặng…

II NHƯỢC ĐIỂM

 Thực tế cần nhiều linh kiện hơn để mạch có thể đếm chính xác hơn

Hết