Đồng hồ báo thức

Đồng hồ báo thức

- 1 Thiết kế mạch logic Lời nói đầu:Trong những năm gần đây ,cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẻ của công nghệ vi điện tử,con ngời ngày càng thâm nhập sâu hơn về mọi lỉnh vực,đặc biệt là trong lỉnh vực đIện tử,tin học.Đời sống của con ngời càng ngày càng phát triển,nhu cầu của con ngời ngày càng cao.Nhằm góp phần vào sự phát triển chung đó,chúng em,những ngời sinh viên khoa Điện Tử Viển Thông luôn mong muốn làm một cáI gì đó,trớc hết là xem mình có thể làm đợc những gì sau nữa là học hỏi thêm trong quá trình thực hành thực tế để rồi sau này hy vọng mình sẻ góp đợc 1 phần nhỏ bé vào xây dựng đất nớc đợc giàu đẹp hơn.Do trình độ còn có hạn,bài thiết kế còn có nhiều sai sót, nhiều phơng án cha tối u,mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các bạn,của các thầy,các cô.Trong đồ án này trình bày một mạch đồng hồ đơn giản,có khả năng báo thức và hẹn giờ,cứ 30 phút lại đa ra 1 tiếng kêu và sau 60 phút lại đa ra 2 tiếng kêu với thời gian mổi lần là 1 sec.Thời gian đặt giờ báo thức là 1 phút. Chơng 1:Cơ sở lý thuyết để thực hiện D0-D7 CPU RD WR A0 A1 A2-A15 Bộđếm 0 Bộ đếm 1 Bộđếm 2 So sánh - 2 Thiết kế mạch logic Để thực hiện đợc chức năng nh trên ta có thể dùng nhiều phơng pháp.Ta có thể dùng vi xử lý để thiết kế với đầy đủ chức năng hơn,ví dụ nh thêm giờ ngày ,tháng,có sự điều chỉnh linh hoạt hơn.Ta củng có thể chỉ dùng duy nhất 1 số IC đơn giản phổ biến để thiết kế 1 đồng hồ thoả mãn chức năng trên.Nếu thiết kế dùng VXL thì sơ đồ khối có dạng:Các IC đợc dùng trong thiết kế này gồm có:-Chíp VXL:8088- hổ trợ lập trình:8255A-IC định thời:8254Và một số các IC nh:Đệm địa chỉ(Addres Buufer):74LS 244Đệm dử liệu(Data buffer):74LS245 Vấn đề cơ bản khi thiết kế bằng VXL dó là IC định thời :IC 8254Sơ đồ khối của nó có dạng: CS IC này có 3 bộ đếm ngợc 16 bit,chỉ cần dùng 3 bộ đếm của IC này ta có thể đếm đợc :giây,phút ,giờ,ngày ,tháng, năm.Bằng phần mềm ta có thể điều chỉnh để có đợc giây,phút giờ,ngày ,tháng, năm và báo thức một cách uyển chuyển.Ban đầu ta thiết lập cho 8254 chế độ hoạt động là chế độ 2,ban đầu ta nạp vào cho 8254 ở bộ đếm 0:3600Bộ đếm 1:24*365(24 giờ*365 ngày) D0-D7 CPU RD WR A0 A1 A2-A15ĐệmBusdữ liệu Bộđếm 0 Bộ đếm 1 Bộđếm 2RD LogicWR điều A0 khiểnA1 ghi/đọcThanh ghitừ điềukhiểnClock0Gatek0Out0Clock1Gate1Out1Clock2Gate2Out2 So sánh - 3 Thiết kế mạch logic Bộ đếm 2:9999(số năm lớn nhất cho bộ đếm)3 bộ đếm này đợc mắc nối tiếp với nhau,để hiển thị đợc giờ phút ta đọc bộ đếm 0,xử lý bằng phần mềm để hiển thị giây ,phútDo đợc mắc nối tiếp nên khi bộ đếm 0 đếm dợc 3600 xung thì bộ đếm 1 mới nhảy đợc 1 xung và khi bộ đếm 1 đếm đợc 24*365 xung thì sẻ đa ra 1 xung để kích bộ đếm 2 nhảy lên 1 xung.Tuy nhiên với yêu cầu bài toán nh trên thì nh đả nói ta chỉ cần dùng các IC đơn giản phổ biến là đả có thể làm đợc. I/Sơ đồ khối của hệ thống:Cách thức hoạt động:Bình thờng chuyển mạch ở vị trí 1.Lúc này khối sẻ hiển thị :Giờ _Phút _Giây.Khi muốn đặt giờ báo thức:+Từ khối điều khiển sẻ đa ra chi thị (Bấm) làm chuyển mạch đợc đóng ơ vị trí 2.+Từ nguồn xung clock 1HZ ta sử dụng các khoá K1,K2 đẻ đặt thời gian cần báo thức.Trong đó ta dùng :K1:Đặt giờ báo thứcK2:Đặt phút báo thức+Từ bộ đếm thông qua bộ giãI mã,bộ hiển thị sử dụng các đèn chỉ thị Led 7 thanh sẻ hiển thị Giờ _Phút _Giây cho tới thời gian cần báo thức.Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại đợc đa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thờng.Thời gian cần báo thức đợc so sánh với thời gian thực của đồng hồ thông qua khối so sánh.Khi cha đến thời gian cần báo thức thì khối so sánh cha có đáp ứng nào.Đến khi đúng thời gian cần báo thức thì khối so sánh sẻ đa ra một xung có =1 phút.Xung này đa tới điều khiển bộ tạo dao động đa hài làm cho mạch tạo âm hoạt động.Thông qua loa sẻ phát ra âm thanh kéo dài trong 1 phút.Trong tr-ờng hợp ta muốn cắt âm thanh báo thức trớc thời gian qui định thì ta ngắt khoá K3.Hiển thịSwitchĐiều khiểnGiãi mãBộ đếmGiãi mãBộ đếmClock_1HZ So sánhTạo dao độngK1K2K3 - 4 Thiết kế mạch logic II/Phân tích các khối .1.Khôí điều khiển:Ơ đây ta s dụng 1 chuyển mạch (Công tắc) 2 trạng thái đóng mở E1 E2 -Bình thờng thì công tắc này ơ vị trí 1.Lúc này:E1=L;E2=H-Khi đặt thời gian cần báo thức công tắc này chuyển về vị trí 2.Lúc này:E1=H;E2=Lđể hiển thị thời gian cần đặt.Sau khi đặt công tắc cần đợc chuyển về vi trí 1 để hiển thị Giờ_Phút _Giây.2.Khối đồng hồ:Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có:- 1bộ đếm 24.-2 bộ đếm 60Để thiết kế bộ đếm 24 ta nối ghép 2 bộ đếm 3 và bộ đếm 10.Sau đó sử dụng các mạch logic để khử 6 trạng thái thừa.Để thiết kế bộ đếm 60 ta nối ghép 2 bộ đếm 6 và bộ đếm 10*THIếT Kế Bộ ĐếM 3:Bộ đếm 3 gồm có 3 trạng tháI :(0 1 2) do đó cần số triger là:N>log2 3,hay N=2Dùng 2 con Triger ta lạI có thể mả hoá đến 22 trạng thái,do đó ta thiết kế bộ đếm 4,sau đo ta loạI bỏ đi 1 trạng thái thừa. Sơ đồ bộ đếm cơ số 3:12VccK412 - 5 Thiết kế mạch logic Ta còn có thể thiết kế bộ đếm 3 kiểu đồng bộ nh sau:*Chu trình đếm : (Bảng trạng thái của bộ đếm) Đếm tp B A Trạng thái trong bộđếm 0 0 0 00 1 0 1 01 2 1 0 10 3 0 1 0 1 0 11 00ClockClock - 6 Thiết kế mạch logic *Nguyên lý hoạt động:Có thể biểu diễn thông qua giãn đồ sóng: 1 2 3 4 Qa*Xây dựng sơ đồ bộ giãi mã bộ đếm:Kđ=3 LED 7thanh.-Sơ đồ khối: A B *Bảng chức năng:T.thái đếmA B a b c d e f g 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 0 1 1 0 1Từ bảng chức năng ta thiết lập hàm ra: a,b,c,d,e,f,g=F(A,B)aGiải mãbcefgdQbClock - 7 Thiết kế mạch logic *Từ bảng chân lý ta có các hệ hàm ra nh sau: a=d=e=A b=1 c=B f=A. B g=B*Sơ đồ logic bộ giải mã: e f0 a bdcAB0 1010000101A010001BABX1 1X11 1XX11111g01A01A0 110 1BA010B1X1X11 1 111AB0 - 8 Thiết kế mạch logic Trong thực tế bộ đếm 3 đợc thiết kế từ IC 7493 và bộ giải mã bằng IC SN 7447 đợc hiển thị bằng đèn 7 thanh KATHODE chung.*THIếT Kế Bộ ĐếM CƠ Số 6:Hoàn toàn tơng tự ,để đếm từ 0 5 bộ đếm 6 phảI dùng n triger sao cho n thoa mản:N>=log26 do đó n=3,và số trạng tháI có thể có là 23=8,thừa 2 trạng thái.ABabcdfge - 9 Thiết kế mạch logic Bảng đếm:ĐếmTP Đếm nhị phân Trạng thái trong của bộ đếm A B C 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 12 0 1 0 0 1 03 1 1 0 0 1 14 0 0 1 1 0 05 1 0 1 1 0 160001010101000Từ bảng trạng thái ta co sơ đồ nguyên lý:-Bộ đếm hoạt động bình thơng thờng cho đén xung thứ 6 (Đếm từ 0 đến 5) .Vì triger J_K này hoạt động tích cực ở xờn âm của xung nhịp nên đến sờn sau xung thứ 6 cả 2 đầu B,C đều có mức logic cao,qua cổng and đa vào kích hoạt reset làm trở lại trạng tháiđầu.Nguyên lý hoạt động cí thể đợc mô tả bằng giản đồ sóng. Clock12 5 643Clock7ABCE - 10 Thiết kế mạch logic Bảng chức năng:A B C a b c d e f g0 0 0 1 1 1 1 1 1 00 0 1 0 1 1 0 0 0 00 1 0 1 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 1 0 0 11 0 0 0 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 1 0 1 1Sơ đồ khối:Từ bảng chức năng ta lập các hàm ra:a,b,c,d,e,f,g=F(A,B):a=A.C +AC +B 1 1 1 1 x xb=A +B +C 1 1 1 1 1 x xc=A+B+C 1 1 1 1 1 x xd=a=AC+AC+B 1 1 1 1 x xgGiải mãSang Ma trận7 thanhbaefcABC1aABC00 011110011bABC0001 11100c0001 11 10ABC01d0001 10 110BCA [...]... sẻ hiển thị Giờ _Phút _Giây cho tới thời gian cần báo thức. Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại đợc đa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thờng. Thời gian cần báo thức đợc so sánh với thời gian thực của đồng hồ thông qua khối so sánh.Khi cha đến thời gian cần báo thức thì khối so sánh cha có đáp ứng nào.Đến khi đúng thời gian cần báo thức thì khối so sánh sẻ đa ra một xung có =1 phút.Xung... I/Sơ đồ khối của hệ thống: Cách thức hoạt động:Bình thờng chuyển mạch ở vị trí 1. Lúc này khối sẻ hiển thị :Giờ _Phút _Giây. Khi muốn đặt giờ báo thức: +Từ khối điều khiển sẻ đa ra chi thị (Bấm) làm chuyển mạch đợc đóng ¬ vÞ trÝ 2. +Tõ ngn xung clock 1HZ ta sư dụng các khoá K1,K2 đẻ đặt thời gian cần báo thức. Trong đó ta dùng : K1:Đặt giờ báo thức K2:Đặt phút báo thức +Từ bộ đếm thông qua bộ giÃI... E2 -Bình thờng thì công tắc này ơ vị trí 1. Lúc này: E 1 =L;E 2 =H -Khi đặt thời gian cần báo thức công tắc này chuyển về vị trí 2.Lúc này: E 1 =H;E 2 =L để hiển thị thời gian cần đặt.Sau khi đặt công tắc cần đợc chuyển về vi trí 1 để hiển thị Giờ_Phút _Giây. 2.Khối đồng hồ: Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có: - 1bộ đếm 24. -2 bộ ®Õm 60 §Ĩ thiÕt kÕ bé ®Õm 24 ta nèi ghÐp 2... động: -khi E 1 và E 2 đều ở mức logic cao thì cả 1 và 2 đều mở. -Khi E 1 =L E 2 =H Thì khoá 1 sẻ đóng ,khoá 2 sẻ mở,lúc này khối đồng hồ đợc nói với hiển thị. -Khi E 1 =H E 2 =L Thì khoá 1 sẻ mở,khoá 2 sẻ đóng,lúc này khối báo thức sẻ đựoc nối với bộ hiển thị. khối hiển thị Khối báo Thøc Khèi ®ång Hå 35798642 18 16 14 12 11 13 15 17 4011 - 19 Thiết kế mạch logic -Bình thờng :K 1 và K 2 để... dao động với thời gian dao động là 4 sec,khoảng thời gian cách nhau là 4 sec.trong mổi lần dao động có 4 xung nh yêu cầu đặt ra. *Mạch so sánh: a)Xây dựng mạch so sánh 1 bít: Bảng chức năng: Báo thức Đồng hồ So sánh Giê So s¸nh phót Cỉng logic Tíi loa - 20 Thiết kế mạch logic -Mạch đa hài dùng phần tử logic NAND có sơ đồ nh hình vẻ trên chỉ dao động khi và chỉ khi đầu vào 1 có mức logic1. -Thực... 14 3 15 2 16 1 1 14 2 13 3 12 4 11 5 10 6 9 7 8 Tới tạo âm thanh - 35 –ThiÕt kÕ m¹ch logic - 30 –ThiÕt kÕ m¹ch logic *)Khèi t¹o xung đồng hồ chuẩn (f=1KHz): Để tạo đợc xung đồng hồ này: -Ta có thể dùng thạch anh dao động. -Dùng mạch khuếch đại dao động. Cụ thể ta làm nh sau: Dùng mạch khuếch đại dao động:Sơ đồ nguyên lý: Mạch trên có hai trạng thái không... nhau=1 sec. ở bộ đếm giây củng tơng tự nh vậy. 4.Khối đặt thời gian: -Ta củng thiết kế 1 bộ đếm nh vậy,tuy nhiên ta không cần thiết kế bộ đếm giây vì ta không cần đặt giờ báo thức cho giây. 5.khối so sánh: -Từ khối đặt giờ và khối đồng hồ ta đua các đờng so sánh giờ ,phút tới bộ so sánh. -Khối so sánh đợc cấu thành từ 2 IC:SN7485 và SN7400. -Khối so sánh đợc mô tả thông qua sơ đồ khối sau: So sánh ... B 3 Ground B 0 A 0 B 1 A 1 A 2 B 2 A 3 B 3 Ground B 0 A 0 B 1 A 1 A 2 B 2 A 3 B 3 Ground B 0 A 0 B 1 A 1 A 2 B 2 A 3 B 3 khối hiển thị Khối báo Thức Khối đồng Hå 11 9 8 10 7 11 6 12 SN 5 13 7485 4 14 3 15 2 16 1 1 9 8 1 7 11 6 12 SN 5 13 7485 4 14 3 15 2 16 1 11111 9 8 10 7 11 6 12 SN 5 13 7485... đa vào kích hoạt reset làm trở lại trạng tháiđầu. Nguyên lý hoạt động cí thể đợc mô tả bằng giản đồ sóng. Clock 1 2 5 643 Clock 7 A B C E - 25 Thiết kế mạch logic -ở đầu ra tại thời gian cần báo thức sẻ có một chuổi xung đợc tạo ra ,mổi xung có =4 sec.Chuổi xung này sẻ đợc đa đến khối tạo âm thanh qua khoá K 3 .Loa sẻ phát một chuổi các tiếng kêu,mổi tiêng kêu kéo dàI khoang =4 sec và hai... ra rừ chân 4 của IC 4011 đợc đa vào bé chia 10 7 ®Ĩ lÊy xung Clock f=1 Hz. Sau ®ã để sửa dạng xung vuông ta cho qua mạch sửa dạng sau: Tổng kết:Ta nhận thấy rằng,đối với yêu cầu chỉ cần hiên giờ và báo thức nh trên thì ta chỉ nên dùng những IC thông thờng nh trên để thiết kế.Ta còn có thể mở rộng để thiết kế thêm hiển thị ngày,tháng năm.Tuy nhiên để có đợc thời gian chính xác,có nhiều tính năng . sử dụng các khoá K1,K2 đẻ đặt thời gian cần báo thức. Trong đó ta dùng :K1:Đặt giờ báo thứcK2:Đặt phút báo thức+ Từ bộ đếm thông qua bộ giãI mã,bộ hiển thị. thời gian cần báo thức. Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại đợc đa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thờng.Thời gian cần báo thức đợc so sánh