Thiết kế bộ báo chuông trong giờ học DHBK

Thiết kế bộ báo chuông trong giờ học DHBK

Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa §iÖn Tö _ViÔn Th«ng

Gݸo viªn híng dÉn: PTS NguyÔn TiÕn Kh¶i

Nhãm sinh viªn thùc hiÖn:

NguyÔn §øc ChÝnh TrÇn Xu©n Dòng Phan ThÕ Hïng §ç ViÖt Hïng

Lời nói đầu

Nh chúng ta đã biết Kỹ Thuật Số là một môn khoa học mới so với các môn khoa học khác nhng nó đã có đợc những bớc tiến thần kỳ , đợc ứng dụng vào tất cả các ngành khoa học cũng nh trong đời sống của con ngời và đặc biệt là trong các ngành đòi hỏi độ tin cậy, chính xác cao nh tin học , đo lờng điều khiển , viễn thông

Vì những lý do trên mà việc môn Kỹ Thuật Số vào dạy trong các trờng đại học chuyên về kỹ thuật là một điều tất yếu , đặc biệt là trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Với các sinh viên đợc học môn Thiết Kế Mạch phải áp dụng tối đa kiến thức đã đợc học để hoàn thành một đề tài của mình.

Qua bài thiết kế mạch chúng em đã đợc trang bị thêm một số kiến thức về chuyên môn cũng nh về thực tế để tích luỹ thêm kinh nghiệm cho sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy PTS Nguyễn Tiến Khải đã tận tình hớng dẫn chúng em hoàn thành bài thiết kế này.

Nhóm sinh viên thiết kế.

5/Nguyên lý hoạt động của mạch 6/Thiết kế chi tiết từng khối.

7/Sơ đồ nguyên lý của toàn bộ hệ thống.

-Thời gian kéo dài chuông vào tiết và nghỉ giải lao là khác nhau -Hệ thống chuông đợc dùng đi dây điện đồng bộ 220V

Yêu cầu:

-Hệ thống làm việc ổn định.

-Có khả năng đa vào ứng dụng trong thực tế.

Với thực tế bài toán này chúng ta phải thiết kế 2 thành phần cơ bản: -Hệ thống đồng hồ số

-Mạch giải mã thời gian

II/Xây dựng các phơng án giải quyết.

Sau khi nghiên cứu thực tế các thời điểm vào ra của các tiết học trờng Đại học Bách Khoa Hà nội, chúng ta có những nhận xét sau.

1 Mỗi ngày có 2 buổi học mỗi buổi kéo dài 6 tiết Thời gian của mỗi tiết là 45 phút Thời gian nghỉ giải lao sau mỗi số lẻ tiết học là 5 phút, số chẵn tiết học là 10 phút Cứ sau một chu kỳ 105 phút (2ì45+5+10) thì hoạt động của hệ thống đợc lặp lại Thời điểm bắt đầu của ca sáng là 6h45 và chiều là 12h15.

Dựa trên nhận xét này ta có phơng án giải quyết nh sau: Xây dựng hệ thống làm việc với chu kỳ 105 phút

t0 t1 t2 t3 t4

45’ 5’ 45’ 10’

Các thời điểm t0,t1,t2,t3,t4 là các thời điểm cần giải mã để báo chuông Mỗi ca học lặp lại 3 chu kỳ nh trên Với hệ thống này ta cần giải mã 2 thời điểm bắt đầu của các ca học

Để thực hiện phơng án này ta có thể sử dụng kỹ thuật lập trình PLC để tạo ra một con IC tích hợp có khả năng đáp ứng đợc những yêu cầu trên.

2 Xây dựng hệ thống có thể nhận biết tất cả các thời điểm cần báo chuông trong ngày bằng mạch giải mã sử dụng các cổng logic tích hợp có sẵn Sử dụng các IC đếm để tạo đồng hồ thời gian thực.

III Lựa chọn phơng án tối u.

Sau khi xây dựng 2 phơng án giải quyết nh trên ta nhận thấy chúng có u nh-ợc điểm nh sau:

- Phơng án 1: đòi hỏi yêu cầu cao về thiết bị và kỹ năng lập trình PLC nhng u điểm mạch gọn hoạt động với độ tin cậy cao Với điều kiện của ta hiện nay phơng án này khó thực hiện

- Phơng án 2: mạch có số lợng linh kiện lớn nhng bù lại nguyên lý hoạt động của hệ thống đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức của môn kỹ thuật số Các linh kiện phổ biến trên thị trờng khả năng lắp ráp , mô phỏng và thử nghiệm đơn giản Có thể thiết kế từng khối riêng rẽ đặc biệt có thể thay đổi linh hoạt thời điểm vào ra nhờ thay đổi khối giải mã.

Qua phân tích trên chúng ta nhận thấy việc lựa chọn phơng án hai là phù hợp.Sơ đồ khối cho phơng án 2 nh sau:

III/ Sơ đồ khối của hệ thống:

I

Khối nguồn.

Trong bài thiết kế này chúng em sử dụng IC họ TTL, để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chúng ta thiết kế nguồn điện áp 5V-3A Sử dụng IC 7805.

II Khối tạo xung chuẩn:

Sơ đồ dới là mạch tạo dao động dùng thạch anh 1MHz để đảm bảo độ ổn định cao vì thạch anh 1MHz có :

Chúng ta cũng có thể tạo ra xung clock 1Hz bằng mạch dao động dùng RC nhng độ ổn định không cao.

Sau khi có đợc dao động tần số 1MHz để có đợc xung clock 1Hz chúng ta cần phải đa tín hiệu này qua bộ chia tần có sơ đồ nh sau:

III Khối đồng hồ và hiển thị

Để tạo ra đợc đồng hồ và bộ hiển thị chúng em đã sử dụng IC 7490 là IC đếm10 và IC 7493 là IC 4bit counter.

- Khối giây gồm 2 IC : 1 IC đếm10 mắc nối tiếp với 1 IC đếm 6 để chúng ta có thể đếm đợc đến 60 Sau khi khối giây đếm đến 60 thì sẽ có 1 xung đa sang khối đếm phút.

- Khối phút cũng tơng tự khối giây.

- Khối giờ gồm 2IC mắc nối tiếp: 1IC đếm 10 và 1IC đếm 3 để chúng ta có thể đếm đợc đến 24.

- Khối ngày gồm 1IC 7493 là IC 4bit counter để chúng ta tạo ra bộ đếm 7

Bộ hiển thị bao gồm các bộ giải mã BCD và đèn LED 7 thanh ở đây riêng khối ngày chúng ta quy ớc 0-Sun, 1-Mon, 2-Tue, ,6-Sat.

VI Khối chỉnh thời gian hệ thống

Khối lấy lại thời gian gồm có 1 nút để chọn khối để chỉnh và một nút để thiết lập thời gian.

- Mạch chọn chế độ chỉnh phút hoặc giờ hoặc ngày bao gồm một bộ tạo xung bấm, một IC đếm 4 qua một IC giải mã 7442 là IC BCD decoder to Decimal ta lấy ra 4 trạng thái 0-Normal, 1-Phút, 2-Giờ, 3- Ngày.

- Sơ đồ của mạch tạo xung bấm:

V Khối giải mã thời gian báo chuông.

Mạch giải mã thời gian sử dụng IC 7442(4 đầu vào 10 đầu ra) để lấy ra các thời điểm của từng khối ngày, giờ, phút.

IC giải mã ngày lấy 4 đầu vào từ 4 đầu ra của IC đếm ngày cho 7 đầu ra ứng với 7 ngày trong tuần.Quy ớc 0 tơng ứng với ngày chủ nhật.

Giải mã giờ gồm 2 IC:

IC thứ nhất giải mã hàng chục giờ: lấy 4 đầu ra của IC 7490 đếm hàng chục giờ

Để tạo ra tín hiệu xung 10s và 20s ta sử dụng một IC giải mã 7442 với 4 đầu vào lấy từ IC 7490 đếm hàng chục giây(III-IC 2).

VI Khoá đóng ngắt chuông

Để đóng ngắt điện lới 220V cung cấp cho hệ thống chuông chúng ta dùng 1Thiristor đợc điều khiển bởi 1 khoá điện tử đợc mắc nh sơ đồ sau:

VII Phụ lục:

Bảng chân lý và sơ đồ chân của các IC đợc sử dụng trong bài:

3/ IC 7442 (BCD-to-DEC Decoder) 4-Line To 10-Line Decimal Decoder: | BCD Inputs | Decimal Outputs