Bài Tập Lớn Xung Số: Thiết kế đồng hồ số

Phần II: Thuyết MinhLỜI NÓI ĐẦUTrong 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 9CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH LOGIC TỔ HỢP, MẠCH DÃY, MẠCH DAO ĐỘNG.I.Mạch tổ hợp1 Khái quátMạch 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 đóKhi 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.1.1Các phương pháp tối thiểu hóa logicTối thiểu hóa hàm logic bằng cách sử dụng các định luật cơ bản của đại số logicTối thiểu hóa hàm logic bằng biểu đồ Các nô.1.2Tổng hợp hàm logic ràng buộc Khái niệm về hàm logic ràng buộc Hàm số n biến số 2n 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 mã1.3. 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). Bảng chân lý mã hóa BCD theo mã 8421Sơ đồ nguyên lý bộ mã nhị phân2.2. 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 raBảng chân lý bộ giải mã BCD theo mã 8421 Sơ đồ nguyên lý bộ giải mã BCDII.Mạch dãy1 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

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 : 1. Nguyễn Thành Luân 2. Vũ Minh Hưng 3. Nguyễn Văn Khoa 4. Nguyễn Thanh Minh Lớp : ĐH Điện CLC-K8 Hà nội 2014 Nhận xét giáo viên. . Ngày . tháng . năm 2014 Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn HùngMục Lục Trang Phần I: Giới thiệu đề tài ……………………………………………………… Phần II : Thuyết minh …………………………………………………………5 Lời nói đầu ………………………………… ……………………………5 Chương1:Tìm hiểu chung mạch logic tổ hợp, mạch dãy, mạch dao động -Mạch lô-gíc tổ hợp ……………………………………… . -Mạch dãy……………………………………………………7 -Mạch dao động………………………………………… .…9 Chương 2:Thiết kế mạch đồng hồ bấm .11 Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng………………… .………19 -Phân tích khối………………………………………… 19 -Nguyên lí hoạt động mạch .20 Chương 4: Kết Luận 23 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 chế độ hiển thị 24 h 12 AM:PM Phần II: Thuyết Minh LỜI NÓI ĐẦU Trong giớ công nghệ không ngừng phát triển nay, hệ thống điện tử đa dạng dần thay công việc hàng ngày người từ công việc đơn giản đến phức tạp điều khiển tín hiệu đèn giao thông, đo tốc độ động hay đồng hồ số. Các hệ thống thiết kế theo hệ thống tương tự hệ thống số. Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời đại “ kinh tế kỹ thuật số, số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật.Tuy nhiên hệ thống điện tử thông minh người ta thường sử dụng hệ thống số hệ thống tương tự số ưu điểm vượt trội mà hệ thống số mang lại là: độ tin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt vận hành… Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều lĩnh vực kỹ thuật kinh tế khác nhau. Để làm điều đó, phải có kiến thức môn kỹ thuật xung số, hiểu cấu trúc chức số IC số, mạch giải mã, cổng logic số kiến thức linh kiện điện tử. Sau thời gian học tập tìm hiểu tài liệu môn kỹ thuật số, với giảng dạy, hướng dẫn nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Thầy giáo Phạm Văn Hùng, em hoàn thành đề tài:”Thiết kế mạch đồng hồ số” Do kiến thức trình độ lực hạn chế nên việc thực đề tài tránh thiếu sót, kính mong nhận thông cảm góp ý Thầy giáo. Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện: Nhóm CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH LOGIC TỔ HỢP, MẠCH DÃY, MẠCH DAO ĐỘNG. Mạch tổ hợp I 1- Khái quát Mạch logic tổ hợp mạch logic giá trị logic tín hiệu không phụ thuộc vào trạng thái cũ mạch, mà hoàn toàn xác định giá trị logic cửa vào cảu mạch thời điểm Khi tổng hợp mạch logic tổ hợp ta cần pahir tuân thủ bước đây: Lập bảng chức logic mạch. Đó bảng chân lí hay bảng trạng thái, bảng giá trị biến tương ứng với tổng tổ hợp biến vào. Từ bảng trạng thái xác định biểu thức hàm logic bảng Các nô. Tiến hành tối thiểu hóa hàm logic đưa dạng thuận lợi để triển khai hàm thồn qua mạch logic bản. Các phương pháp tối thiểu hóa logic Tối thiểu hóa hàm logic cách sử dụng định luật đại số logic Tối thiểu hóa hàm logic biểu đồ Các nô. Tổng hợp hàm logic ràng buộc Khái niệm hàm logic ràng buộc Hàm số n biến số 2n tổ hợp biến,tương ứng với tổ hợp biến số có giá trị 0. Nhưng có trường hợp với số tổ hợp biến số hàm số biến số không xác định giá trị thoe điều kiện đó. Phần tử ràng buộc hay số hạng ràng buộc tổ hợp biến tương ứng với trường hợp hàm số không xác định, số hạng ràng buộc 0. Điều kiện ràng buộc biểu thức logic tạo tổng phần tử ràng buộc. Vậy điều kiện rang buộc 0. Hàm logic rành buộc hàm số logic xác định với điều kiện ràng buộc. Tối thiểu hóa hàm logic ràng buộc có cách: tối thiểu hoa công thức bảng nô. 2- Bộ mã hóa giải mã . Bộ mã hóa nhị phân – thập phân ( mã BCD ) Bộ mã hóa nhị phân mã hóa có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số thập phân thành mã hệ nhị phân. Dạng gọi BCD( Binary Code Decimal). Bảng chân lý mã hóa BCD theo mã 8421 Sơ đồ nguyên lý mã nhị phân 2.2. Bộ giải mã nhị phân – thập phân ( giải mã BCD ) Bộ giải mã BCD có vào bit nhị phân, ký hiệu chúng theo trọng số giảm dần D,C,B,A. có cửa 10 số hệ thập phân( số đến ). Ký hiệu chúng y0, y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9. Ứng với tổ hợp biến vòa cóc biến xuất hiện. Quy ước mức thấp ( mức 0) mức tính cực biến Bảng chân lý giải mã BCD theo mã 8421 Sơ đồ nguyên lý giải mã BCD Mạch dãy 1- Khái niệm mạch dãy. Mạch dãy mạch logic có phần tử nhớ tạo mạch lật, mạch biến mạch không phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà phụ thuộc vào trnag thái mạch Thanh ghi dãy mạch nhớ có chức lưu liệu biến đổi liệu số từ nối tiếp sang song song ngược lại. mạch lật lưu giữ bit. Vậy ghi dài bit phải tạo từ nhiêu mạch lật. II - - Thanh ghi nhận liệu song song _ Thanh ghi nhận liệu song song dài bit có mạch lật kiểu D kí hiệu theo thứ tự F0-F3 . bit liệu ngõ vào D mạch lật D0- D3, D0-D3 ngõ mạch lật ngõ ghi Q3Q2Q1Q0 = D3D2D1D0 Bộ ghi dịch 2-Bộ đếm Là thiết bị đếm số xung đến cửa vào, đầu đếm số lượng dung đếm được. Bộ đếm đa dang, ta xét loại đếm nhị phân đồng đếm thập phân đông - Bộ đếm nhị phân đồng Số xung đếm N=2^n Gồm mạch lật kiểu JK kí hiệu từ F0-F3 , sử dụng mạch NAND tạo mạch logic tổ hợp điều khiển. Xung đồng đồng thời cấp đến mạch lật, vào J,K mạch lật thứ ( F0) có mức” 1” Q0-Q3 ngõ mạch lật ngõ liệu đếm. Giản đồ thời gian - Bộ đếm thập phân đồng Bộ đếm thập phân đồng đếm bit đến 10 xung CP. Nội dung đếm mã nhị phân 10 chữ số thập phân 0-9 , gọi mã BCD. Vậy mạch tạo mạch lật mạch cổng logic. Một số đếm thập phân đồng thoe mã BCD 8421 có sơ đồ hình Mạch có mạch lật kiểu JK ký hiệu từ F0=F3 sử dụng mạch AND xung đồng thời cấp đến mạch lật. cửa vào J,K mạch thứ ( mạch F0) có mức “ 1” Q0 - Q3 ngõ mạch lật ngõ liệu đếm. C đầu nhớ hàng thậy phân cao đếm. Ta thực việc phân tích đếm theo bước sau đây: B1: Xác định 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 đếm thuận thập phân đồng với mã BCD 8421 III Mạch dao động Khái niệm Mạch dao động mạch điện tử tạo tín hiệu đổi theo chu kì. Dựa vào dạng tín hiệu mạch dao động tạo ra, người ta chia mạch dao động làm: mạch dao động hình sin( dao động điều hòa) mạch dao động tạo xung. Mạch dao động tạo tín hiệu có tần số từ vài Hz đến hàng nghìn MHz. Các mạch dao động sử dụng phần tử tích cực là: Tranzotor ( loại lưỡng cực FET), điốt- tuynen, mạch tích hợp KĐTT mạch tích hợp với chức khác. Các tham số mạch dao động gồm: tần số tín hiệu ra, công suất hiệu suất mạch. Ta thường gặp nguyên tắc dao động như: tạo dao động hồi tiếp dương tạo dao động phương pháp tổng hợp mạch Điều kiện tạo dao động Ta xét sơ đồ khối mạch dao động mô tả hình 1.1. Trong đó, ta ký hiệu gọi X’1 - tín hiệu dạng phức X’F – tín hiệu phản hồi dạng phức. Khối 1: khối khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức: K’ = KejαK Với K môđun hàm truyền đạt khối khuếch đại αK góc pha đầu hàm truyền đạt khối khuếch đại. Khối khối hồi tiếp khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức : K’ = KFejαF Với KF mô đun hàm truyên đạt khối phản hồi αF góc pha đầu hàm truyền đạt khối phản hồi Giả định có tín hiệu vào dạng phức X’1 ,tích hệ số khuếch đại vòng K’K’F =1, tín hiệu phản hồi tín hiệu vào biên độ góc pha, nghĩa : X’F = X’I . điểm a a’ cso thể nối với mà tín hiệu X’0 không thay đổi. mạch tọa dao động tín hiệu mà không cần có kích thích cửa vào. Ta suy điều để tì dao động tích hệ số khuếch đại dạng phức vòng kín 1. Hay viết: K’K’F = KKFej(αK+αF) Có thể tách điều kiện làm biểu thức: Điều kiện cân biên độ: KKF =1 Điều kiện cân góc pha: αK+αF =2πn với n= 0, +1, -1, … Kết luận Mạch dao động mạch khuếch đại tự điều khiển phản hổi dương quay lại đầu vào. Năng lượng tự dao động lấy từ nguồn chiều cung cấp. mạch phải đảm bảo cân biên độ cân pha. Mạch dao động chứa phần tử tích cực làm nhiệm vụ biến đổi lượng chiều thành xoay chiều. mạch dao động chứa phần tử phi tuyến hay khâu điều chỉnh để bảo đảm cho biên độ dao động không đổi trạng thái xác lập. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ Lời Đầu: Đồng hồ báo từ lâu trở nên quen thuộc thiếu với người đồng hồ số báo sản phẩm công nghệ đại kĩ thuật số ngày nay. Để thực đề tài chúng em sử dụng tạo xung,bộ đếm so sánh,kết hợp với đèn led để hiển thị số linh kiện khác. Với việc sử 10 dụng IC trên, ta thiết kế mạch đồng hồ số báo hoàn chỉnh nhiều hạn chế. Rất mong nhận bảo Thầy Cô giáo bạn sinh viên. I.Sơ đồ khối chức khối: 1/Sơ đồ khối Bộ tạo xung Bộ đếm Bộ giải mã Bộ hiển thị Nguồn Mạch gồm có khối: Bộ nguồn Bộ tạo xung Bộ đếm Bộ giải mã Bộ hiển thị 2. Chức khối - 2.1/ Bộ nguồn: Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ta dùng nguồn chiều khoảng +5V cung cấp cho toàn mạch. 2.2 / Bộ tạo xung: Dùng IC 555 để tạo xung nhịp. Hình 1:Cấu tạo IC 555 11 Bên vi mạch 555 có 20 transistor nhiều điện trở thực chức hình 2: *Sơ đồ tạo xung nhịp: *Chu kỳ tạo xung: Thông thường mạch dao động ta có công thức tính thời gian ngưng dẫn transistor : T = R.C.ln2 =0,69 RC Thời gian ngưng dẫn mức áp cao lúc tụ C2 nạp qua R1+R2 Tnạp = 0,69 .(R1+R2).C2 12 Thời gian ngưng dẫn mức áp thấp lúc tụ C2 xả d.ng qua R2 Txả = 0,69 . R2 . C2 Như chu kỳ tín hiệu : T = Tnạp+Txả T = 0,69.(R1+2.R2).C2 Vi mạch định LM 555 mạch tích hợp Analog- digital. Do có ngõ vào tín hiệu tương tự ngõ tín hiệu số. Vi mạch định LM 555 ứng dụng rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực điều khiển, kết hợp với linh kiện R, C thực nhiều chức như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển linh kiện bán dẫn công suất Transistor, SCR, Triac… *Sơ đồ chân LM555 nguyên lí hoạt động : Chân số : (GND) Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC , dòng điện từ mas chảy vào IC. Chân sô 2: (Trigger Input ) Ngõ vào tầng, mức áp chuẩn 1/3 Vcc, lấy cầu phân áp tạo ba điện trở 5K.Khi mức áp chân xuống đến mức (1/3)Vcc chân chuyển lên mức cao, lúc khóa điện tử chân số 7sẽ hở. Chân số 3: (Output) Ngõ tín hiệu dạng xung (mức áp không thấp cao). Chân số :(Reset) Xác lập trạng thái ngõ .Khi chân số cho nối mass chân số chốt mức áp thấp , chân số đặt mức áp cao ngõ chân tự lúc cao lúc thấp. Chân số 5:(Control Voltage) Chân điều khiển ,chân làm thay đổi mức điện áp chuẩn trên cầu chia volt. Chân số 6: (Threshold) Ngõ vào tầng so với áp 1.Có mức áp chuẩn 2/3 Vcc. Chân số 7: (Dirchange) Chân xả điện, chân ngõ khóa điên (tranistor) khóa điện đóng mở theo mức áp chân số 3. Khi chân mức áp cao khóa điện đóng lại cho dòng chay qua, ngược lại khóa điện hở 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 IC giải mã BCD sang Led đoạn, có mức tác động thấp, cực thu để hở. Nó có tính chất với 74247 điểm khác 74247 cho sáng 13 ( top bar- đoạn a) hiển thị số cuối ( bottom bar _ d) hiển thị số 9. Dưới sơ đồ chân ký hiệu logic 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 xoá dợn sóng ( tđ thấp) QA đến QG Điều khiển led ( tđ thấp) LT Thử đèn (tđ thấp) Ngõ vào xoá BI (blanking input) để không hay nối lên cao cho hoạt động giải mã bình thường. Ngõ vào xoá dợn sóng RBI (Ripple blanking input) để không hay nối lên caokhi không dùng để xoá số [ở trước số có nghĩa hay số không thừa bên sau dấu chấm thập phân]. Khi nối BI mức thấp, ngõ tắt, bất chấp trạng thái ngõ vào khác. Khi RBI vá ngõ input thấp ngõ vào thử đèn LT ( lamp test) cao, ngõ tắt ngõ xoá dợn sóng RBO xuống thấp. Khi ngõ vào BO/RBO để không hay nối lên cao ngõ vào LT giữ múc thấp ngõ sáng 14 2.4 . Bộ đếm thập phân dùng IC 74190 IC 7473 a/ IC 74190 hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo: Bảng chi tiết chân: Chân số Ký hiệu Chức 3, 2, 6, Q0 đến Q3 Dữ liệu E Tín hiệu làm việc D/ Đếm ngược/ xuôi 11 PL Gán Q = D 12 TC Số cuối 13 RCO Nơi phát xung kết thúc chu kỳ 14 CLK Nơi tiếp nhận xung vào 15, 1, 10, D0 đến D3 Dữ liệu vào Đây IC đếm thông dụng với đếm khoảng từ 0-9, kết hợp nhiều IC đếm số lớn hơn. Cấp tín hiều thấp cho chân E IC hoạt động Có thể chọn đém tiến lùi tùy thuộc vào tín hiệu cho vào chân D/ 15 Cứ xung cấp vào đếm lên lùi mã hóa chân Q0, Q1, Q2, Q3. Khi đếm tới tự reset trở lại 0. b/ IC 7473 (mạch lật) Khi có xung vào CLK chân Q đổi trạng thái cho nhau. 2.5/Bộ hiển thị: Bộ hiển thị thiết bị đèn led thể số đếm,trong ta sử dụng led 7SEG-BCD. Led 7seg có thể coi tạo thành từ led đơn ghép lại theo dạng . Nó chia làm loại anot chung katot chung . Ta hiểu nôm na thực “thanh” giống led. A chung tức anode led nối với nhau,còn chân K riêng. Đối với K chung chúng hiểu tương tự Sơ đồ chân: 16 Tiếp theo bảng mã led theo chữ số từ tới ,bảng tương ứng mức sáng (5v) led katot chung . Còn với loại anot chung thay bảng trạng thái led sáng mức 0. 17 2.7 Sơ Lược Về Các Linh Kiện Trong Mạch. a) Tụ điện: • Đặc điểm tụ cho dòng điện xoay chiều qua, ngăn cản dòng điện chiều. • Tụ điện linh kiện điện tử thụ động tạo bề mặt dẫn điện ngăn cách điện môi. Khi có chênh lệnh điện bề mặt ,tại bề mặt xuất điện tích cường độ trái dấu. • Về mặt lưu trữ lượng,tụ điện có phần giống ắc qui, hoạt động chúng lại hoàn toàn khác.tụ điện có khă lưu trữ electron khả nạp xả nhanh. b) Điện trở: Điện trở linh kiện thụ động có tác dụng cản trở dòng áp. Điện trở đựơc sử dụng nhiều mạch điện tử. R =ρℓ/S R=U/I Trong ρ điện trở suất vật liệu S thiết diện dây. ℓ chiều dài dây. c) Phần tử đảo (NOT) 18 Chức năng:Thực phép toán logic ĐẢO (NOT) Cổng ĐẢO có đầu vào: ký hiệu: Bảng thật: in = A Biểu thức: out = A out 1 d) Phần tư AND Chức thực phép nhân logic Cổng AND gồm hai đầu vào hàm Ký hiệu : X1 y *Bảng hoạt động: 1x 2x y X2 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG CHÌNH MÔ PHỎNG A. Phân tích khối 1. Khối tạo dao động 1Hz IC 555 có nhiệm vụ tạo tần số Hz đầu (chân 3) để cấp cho khối giây đồng hồ thời gian. Xung đầu có dạng xung vuông ổn định chu kì xung tương ứng với giây. 2. Khối giây. Khối giây có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “59”. Tần số 1Hz đầu IC tạo dao động 555 cấp cho khối giây để đếm. Hàng đơn vị đếm giá trị từ “0” đến “9”, hàng chục đếm từ “0” đến “5”. Cứ sau chu kì xung cấp khối giây đếm tăng giá trị. Khi khối giây đếm đến giá trị “59” sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00”, đồng thời cấp xung cho khối phút đếm phút. Ở ta phải sử dụng đếm 10 cho IC mã hóa IC MS1 (đơn vị), IC MS2 (chục). Các chân Q0, Q1, Q2, Q3 tạo thành đếm tương ứng với đếm A, B, C, D IC giải mã GS1 (đơn vị), IC GS2 (chục). Khi hàng chục đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0110”) phần tử đếm S thay đổi trạng thái 19 tạo tín hiệu để reset giá trị đếm “0” 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 cấp từ khối giây để đếm. Hàng đơn vị đếm giá trị từ “0” đến “9”, hàng chục đếm từ “0” đến “5”. Cứ sau chu kì xung cấp khối phút đếm tăng giá trị. Khi khối phút đếm đến giá trị “59” sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00”, đồng thời cấp xung cho khối đếm giờ. Ở ta phải sử dụng đếm 10 cho IC mã hóa IC MM1 (đơn vị), IC MM2 (chục). Các chân Q0, Q1, Q2, Q3 tạo thành đếm tương ứng với đếm A, B, C, D IC giải mã GM1 (đơn vị), IC GM2 (chục). Khi hàng chục đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0110”) phần tử đếm M thay đổi trạng thái tạo tín hiệu để reset giá trị đếm “0” đồng thời cấp xung cho khối giờ. 4. Khối giờ. Khối có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “23” chế độ 24 “00” đến 11” chế độ 12 giờ. Khi khối đếm đến giá trị “23” “11” sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00”. Xung cấp cho khối cấp từ khối phút. Cứ sau khối phút đếm hết 60 phút khối đếm tăng giá trị. Hàng đơn vị hiển thị giá trị từ “0” đến “9”, hàng chục hiển thị giá trị từ “0” đến “1”. Ở hai chế độ 24 12 ta sử dụng đếm 10. Với chế độ 24 giờ: Khi hàng chục đếm giá trị “2” (DCBA = “0010”) hàng đơn vị đếm đến giá trị “4” (DCBA = “0100”) có mức điện áp logic tương ứng với giá trị “24” nhận biết phần tử đếm H2.2 H4 đưa phần tử đếm H24, H24 thay đổi trạng thái để reset giá trị đếm “00’’. Với chế độ 24 giờ: Khi hàng chục đếm giá trị “1” (DCBA = “0001”) hàng đơn vị đếm đến giá trị “2” (DCBA = “0010”) có mức điện áp logic tương ứng với giá trị “12” nhận biết phần tử đếm H2.1 H1 đưa phần tử đếm H12, H12 thay đổi trạng thái để reset giá trị đếm “00’’. B. Nguyên lý hoạt động 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) khối giây. Khối giây đếm xung vào chuyển đến giải mã tương ứng IC 20 GS1 (đơn vị), IC GS2 (chục) hiển thị giá trị đếm Led, xung đếm tương ứng với giây. Khi khối giây đếm hết 60 giây tạo xung cấp vào chân đếm IC MM1 (đơn vị) khối phút reset khối giây bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu (giá trị 00 giây). Khối phút đếm xung vào chuyển đến giải mã tương ứng IC GM1 (đơn vị), IC GM2 (chục) hiển thị giá trị đếm Led, xung đếm tương ứng với phút. Khi khối phút đếm hết 60 phút tạo xung cấp vào chân đếm IC MH1 (đơn vị) khối reset khối phút bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu (giá trị 00 phút). Khối đếm xung vào chuyển đến giải mã tương ứng IC GH1 (đơn vị), IC GH2 (chục) hiển thị giá trị đếm Led, xung đếm tương ứng với giờ. Hai chế độ làm việc: Chế độ 24 giờ: Khi khối đếm hết 24 tạo xung cấp vào chân PL IC MH1 (đơn vị) IC MH2 (chục) để reset khối bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu (giá trị 00 giờ). Chế độ 12 giờ: Khi khối đếm hết 12 tạo xung cấp vào chân PL IC MH1 (đơn vị) IC MH2 (chục) để reset khối bắt đầu đếm lại giá trị ban đầu (giá trị 00 giờ). Đồng thời xung tác động vào IC U38 để thay đổi giá trị AM thành PM ngược lại. Bảng điều khiển: Khi nhấn nút nhấn Giây, Phút, Giờ, tạo xung vào chân đếm IC hàng đơn vị khối tương ứng, làm tăng đơn vị. Công tắc Start/Stop có chức cung cấp ngừng cung cấp xung đếm cho IC đơn vị khổi giây. Công tắc MODE có chức thay đổi chế độ làm việc 12 sang 24 ngược lại. Nút nhấn AM/PM có chức thay đổi giá trị AM thành PM ngược lại. Mạch mô phỏng: 21 22 Chương 4. KẾT LUẬN 1. Ưu điểm -Độ xác, tin cậy cao. -Việc sử dụng linh kiện điện tử, đồng hồ số báo tiện lợi nhiều ưu điểm đồng hồ kim. 2. Nhược điểm - Vẫn chưa tối ưu, đơn giản thiết kế ứng dụng. - Tốn chi phí cho việc sử dụng sửa chữa. 3. Kết luận nội dung đề tài -Đề tài giúp chúng em hiểu thêm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng… loại IC linh kiện điện tử mà chúng em học lớp. -Hiểu nguyên tắc hoạt động mạch đồng hồ số. -Đưa sơ đồ mạch mô phỏng. 4. Các hạn chế -Do chưa hiểu rõ vi điều khiển nên chưa thể thiết kế mạch đồng hồ tối ưu nhất. - Sự hiểu biết thực tế linh kiện liên quan hạn chế nên không tính giá thành hệ thống thiết bị. - Chưa có điều kiện tiếp xúc nhiều linh kiện dùng mạch 5. Biện pháp khắc phục - Cần tìm hiểu vi điều khiển. - Tìm hiểu thêm thiết bị liên quan chất lượng giá thành thực tế - Tìm hiểu thêm quan sát thực hành thực tế với linh kiện học. 23 . Với nhiệt tình, cố gắng thành viên nhóm, đồng thời hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình giảng viên hướng dẫn Thầy “Phạm Văn Hùng” nhóm em hoàn thành đề tài thời hạn. Để đề tài thêm hoàn thiện mong nhận nhận xét đóng góp ý kiến Thầy bạn! Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực Nhóm 1. Nguyễn Thành Luân 2. Vũ Minh Hưng 3. Nguyễn Văn Khoa 4. Nguyễn Thanh Minh 24 [...]... 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... 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. .. 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. .. 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... tạo: Bảng chi tiết từng chân: Chân số Ký hiệu Chức năng 3, 2, 6, 7 Q0 đến Q3 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 D0 đến D3 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...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 Bộ tạo xung Bộ đếm Bộ giải mã Bộ hiển thị Nguồn 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... 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... 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... 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... 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