THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ BẤM GIÂY

Ngày nay ngành kỹ thuật điện có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của con người. Các hệ thống điện ngày nay rất đa dạng và đang thay thế các công việc hàng ngày của con người từ những công việc từ 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. Tuy nhiên trong các hệ thống điện 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… Để làm được điều đó, chúng ta phải có kiến thức về môn kĩ thuật số, hiểu được cấu trúc và chức năng của một số IC số, mạch giải mã, cáccổng logic và một số kiến thức về các linh kiện điện tử. Sau một thời gian học tập và tìm hiểu tài liệu về kỹ thuật số, tôi đã quyết định chọn đề tài:” thiết kế mạch đồng hồ bấm giây dùng” để nghiên cứu .Với đề tài nàychúng em sử dụng các IC số để làm thành một mạch đồng hồ thời gian thực bao gồm cả phút, giây, tích tắc.Bài tập bao gồm cả hình ảnh và mạch điện minh hoạ giúp các bạn đọc dễ hiểu hơn về mạch đồng hồ bấm giây.

Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN : KỸ THUẬT XUNG-SỐ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ BẤM GIÂY GVHD: PHẠM VĂN HÙNG NHÓM SVTH: Đỗ Hải Đăng Vũ Văn Mười Nguyễn Xuân Thiết Vũ Minh Hiếu Vũ Duy Anh LỚP: ĐH CLC 1- K9 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 LỜI NÓI ĐẦU Ngày ngành kỹ thuật điện có vai trò quan trọng sống người Các hệ thống điện ngày đa dạng thay công việc hàng ngày người từ công việc từ 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 Tuy nhiên hệ thống điện 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… Để làm điều đó, phải có kiến thức môn kĩ thuật số, hiểu cấu trúc chức số IC số, mạch giải mã, cáccổng logic số kiến thức linh kiện điện tử Sau thời gian học tập tìm hiểu tài liệu kỹ thuật số, định chọn đề tài:” thiết kế mạch đồng hồ bấm giây dùng” để nghiên cứu Với đề tài nàychúng em sử dụng IC số để làm thành mạch đồng hồ thời gian thực bao gồm phút, giây, tích tắc.Bài tập bao gồm hình ảnh mạch điện minh hoạ giúp bạn đọc dễ hiểu mạch đồng hồ bấm giây Do thời gian có hạn kiến thức hạn chế mà tập thiếu xót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo bạn Xin chân thành cảm ơn! Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Chương 1: Tìm hiểu chung mạch tổ hợp, mạch đếm, mạch dao động 1- MẠCH TỔ HỢP 1.1: MẠCH MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ Một số loại mã thông dụng: Mã BCD mã dư MÃ BCD (Binary Coded Decimal) mã cấu tạo cách dùng từ nhị phân bit để mã hóa 10 kí hiệ thập phân, cách biểu diễn theo thập phân Ví dụ mã NBCD, chữ số thập phân nhị phân hoá theo trọng số nhau, nên có mã dư ứng với số thập phân 10,11,12,13,14 15 Sự xuất tổ hợp tin gọi là lỗi dư Do trọng số nhị phân vị trí biểu diễn thập phân tự nhiên nên máy thực Hiện trực tiếp phép tính cộng, trừ , nhân, chia theo mã NBCD Tuy nhiên nhược điểm tồn tổ hợp toàòatoàn Zero, gây khó khăn việc đồng truyền dẫn tín hiệu Vì người ta dungf mã Dư-3 hình thành từ mã NBCD cách cộng them vào tổ hợp mã Như vậy, mã không bao gồm tổ hợp toàn Zero Mã Dư3 chủ yếu dung để truyền dẫn tín hiệu mà không dung cho tính toán trực tiếp • Mã Gray Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Mã Gray gọi mã cách 1, loại mã mà tổ hợp mã kế khác bit Loại mã tính trọng số, giá trị thập phân mã hóa giải mã thông qua bảng mã mà tinhd theo tổng trọng số đối vơi mã BCD Mã Gray tổ chức theo nhiều bit Bởi vậy, đếm theo mã Gray Cũng tương tự mã BCD ã Gray có mã Gray Dư-3 • Mã chẵn lẻ Mã chẵn mã lẻ hai loại mã có khả phát lỗi nhất.để thiết lập loại mã ta cần them bit chẵn/lẻ(bit parity) vào tổ hợp mã cho, tổng số bit từ mã chẵn mã chăn ngượ lại ta mã lẻ -Mạch mã hóa Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Mạch điện thực việc chuyển tin tức sang mã, gọi mạch mã hóa - Mạch mã hóa từ thập phân sang BCD 8421 Mạch gồm lối vào ứng với chữ số thập phân từ 1-9 Lố vào Zero không cần thiết, tất lối vào khác lối 0, bốn lối A,B,C,D thể tổ hợp mã tương ứng với chữ số thập phân lối vào theo trọng số 8421 Bảng trạng thái: - Mạch mã hóa ưu tiên Trong mã hóa vừa xét trên, tín hiệu vào tồn độc lập(không có trường hợp có tổ hợp trở lên đồng thời tác động) mã hóa ưu tiên đời để giải trường hợp có nhiều đầu vào tác đông đồng thời trường hợp mã hóa ưu tiên tiến hành mã hóa tín hiệu vào có cấp ưu tiên cao thời điểm xét Việc xác định cấp ưu tiên cho tín hiệ vào người thiết kế mạch Bây ta xét nguyên tắc hoạt động trình thiết kế mã hóa ưu tiên lối vào, lối Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Theo đề bài, mã hóa thực theo mức độ ưu tiên từ L1 đến L9, tín hiệu tác động tín hiệu có mức ưu tiên thấp không tác dụng, nghĩa mức logic hay không ảnh hưởng đến lối nên gọi điều kiện tùy chọn, ký hiệu “X” Bảng trạng thái phản ánh yêu cầu thiết kế, mã hóa theo cấp ưu tiên Một vài IC thường dung 74147 mã hóa ưu tiên NBCD bit, 74148 mã hóa ưu tiên NBCD bit • Bộ giải mã: Mạch điện thực việc chuyển từ mã sang tin tức gọi amchj giải mã hóa - Bộ giải mã nhị phân Bộ giải mã nhị phân có tên giải mã “1 từ n”” giải mã địa chọn địa nhị phân.Chức lựa chọn lối tác động tới đầu vào số nhị phân Như vậy, nế số nhị phân n bit dẽ nhận diện 2ⁿ địa khác Nói khác mạch chọn địa nhị phân mạch logic tổ hợp có n lói vào 2ⁿ lối ra, tác động tới đầu vào số nhị phân lối lựa chọn, lấy giá trị 0, lối lại không lựa chọn lấy giá trị Sơ đồ khối tổng quát chọn địa chỉ: IC 74154 chọn địa nhị phân vào 16 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 - Mạch giải mã đoạn a> Dụng cụ đoạn Để hiển thị chữ số hệ đếm thập phân ta dung dụng cụ đoạn cấu tạo hình thành nhiều loại vật liệu khác có khả hiển thị điều kiện ánh sang khác tốc độ chuyển mạch phải đủ lớn ký thuật đoạn thường làm led hặc tinh thể lỏng(LCD) Đối với LED, đoạn diode phát quang có dòng điện qua đủ lớn (5 đến 30mA ) đoạn tương ứng sang Ngoài đoạn sang chính, LED có them Diode để thị dấu phân số cần thiết LED có hai loại : LED Anot chung LED catot chung, logic tín hiệu điều khiển loại ngược b> Mạch giải mã đoạn Nhiệm vụ ta phải thiết kế mạch logic liên hợp với lối vào lối để chuyển mã NBCD thành mã đoạn Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Sơ đồ khối tổng quát giải mã: Bộ HỢP KÊNH VÀ PHÂN KÊNH - Bộ hợp kênh Định nghĩa: hợp kênh mạch có 2ⁿ lối vào liệu, n lối vào điều khiển, lối vòa chọn mạch lối Tùy theo giá trị n lối vào điều khiển mà lối giá trị lối vào, giá trị n lối vào điều khiển j Y=Xj Thực chất MUX chuyển mạch điện tử dung tín hiệu điều khiển để điều khiển nối mạch lối với 2ⁿ lối vào Hiện nay, MUX dung phần tử vạn để xây dựng mạch tổ hợp khác IC 74151 MUX lối liệu vào – lối Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 - Bộ phân kênh Định nghĩa: Bộ phân kênh mạch có lối vào liệu n lối vào điều khiển, lối vào chọn mạch 2ⁿ lối Tùy theo giá trị n lối vào điều khiển mà lối giá trị lối vào Sơ đồ khối khối DEMUX lối vào 2ⁿ: Bộ phân kênh gọi giải mã 2ⁿ Tại thời điểm có 2ⁿ lối mức tích cực IC 74138 DEMUX lối vào liệu – lối ra: Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 2- MẠCH ĐẾM Lợi dụng tính đảo trạng thái FF JK J=K=1, người ta thực mạch đếm Chức mạch đếm đếm số xung C K đưa vào ngã vào thể số trạng thái có ngã Nếu xét khía cạnh tần số tín hiệu mạch đếm có chức chia tần, nghĩa tần số tín hiệu ngã kết phép chia tần số tín hiệu C K ngã vào cho số đếm mạch Ta có loại: mạch đếm đồng bộ, không đồng đếm vòng Mạch đếm đồng Trong mạch đếm đồng FF chịu tác động đồng thời xung đếm CK Mạch đếm đồng n tầng, đếm lên Để thiết kế mạch đếm đồng n tầng (lấy thí dụ n=4), trước tiên lập bảng trạng thái, quan sát bảng trạng thái suy cách mắc ngã vào JK FF cho mạch giao hoán tạo ngã bảng lập Giả sử ta dùng FF tác động cạnh xuống xung C K (Thật ra, kết thiết kế không phụ thuộc vào chiều tác động xung CK, nhiên điều phải thể mạch nên ta cần lưu ý) Với FF mạch đếm 24=16 trạng thái số đếm từ đến 15 Ta có bảng trạng thái: 10 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Hình 3.3.5 Mạch đếm xuống bit không đồng Các ngõ cách thức xoá mạch, đưa xung vào giống trước Ngõ Q tầng FF đầu dổi trạng thái đổi cạnh xuống xung vào ngõ khác đổi trạng thái cạnh xuống ngõ Q', tức cạnh lên ngõ Q0 FF kề trước Dạng sóng ngõ vào ngõ với mức logic sau xung vào kết số đếm trình bày hình Để ý sau xung ck mạch se đếm lên số đếm cao 15 xuống 14, … tổng cộng sau 15 xung ck tới xung ck thứ 16 mạch tự động xoá 15 để đếm xuống trở lại Hình trình bày dạng sóng mạch đếm lên xuống bạn so sánh chúng để thấy rõ nguyên lí đếm lên đếm xuống 23 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 hình 3.3.6 So sánh dạng sóng đếm lên đếm xuống Hãy nối dây FF T để tạo mạch đếm lên, mạch đếm xuống chia 16, có ngõ ck tácđộng mức cao Hãy thay FF T FF JK thiết kế tương tự Thêm bước với FF ta thiết kế mạch để đếm lên đếm xuống Nhận thấy mạch đếm lên hay xuống nối từ ngõ raĠ tầng trước tới ngõ vào ck tầng sau phải dùng cổng OR cho ngõ vào Việc đếm lên xuống định ngõ điều khiển chọn chế độ lên hay xuống Cấu trúc mạch thiết kế sau : 24 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Hình 3.3.7 Mạch đếm lên hay xuống Muốn có hai dạng sóng đếm lên đếm xuống hình ta lấy lúc từ ngõ đảo không đảo tầng FF giống hình sau : Hình 3.3.8 Mạch đếm lấy dạng sóng đếm lên đếm xuống Mạch đếm tự dừng Các mạch đếm trước tự động quay vòng (đếm lên hết 15 reset để trở lại đếm từ đầu hay đếm xuống đến reset trở lại đếm từ 15 xuống) tiếp tục cấp xung Ck cho mạch đếm Bây có yêu cầu mạch phải dừng đếm số định trước (chẳng hạn 10) Để thực ta phải tìm cách dừng FF Một cách mà dùng phần “trò chơi may mắn” ngưng cấp xung ck vào; muốn mạch tự động làm, dùng cổng logic tổ hợp để khống chế ngõ vào T (chung) tầng đầu, ngõ vào cổng logic mã số đếm số đếm tới mà muốn dừng Hình trình bày cách thực hiện: 25 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Hình 3.3.9 Mạch đếm tự dừng số đếm 10 1.2 Mạch đếm không đồng không theo hệ nhị phân (chia 2) Với mạch đếm dùng n FF mắc nối tiếp số mod (số trạng thái logic ra) 2n, mạch đếm từ đến 2n – (4 FF đếm tới 16 trạng thái) Trong nhiều trường hợp ta cần mạch đếm có số mod không theo 2n, chẳng hạn đếm mod 10 (còn gọi mạch đếm thập giai hay mạch đếm chia 10) hay dùng để hiển thị kết đếm dạng hệ 10, hay ví dụ khác đồng hồ số cần mạch đếm chia chia 12 để hiển thị phút hay mạch đếm chia mod n nào.Thường mạch đếm lên số đếm tăng theo thứ tự liên tục từ đền 2n – quay để đếm trở lại Nhưng không tăng theo thứ tự hay thứ tự không liên tục miễn đủ số trạng thái n Trở lại mạch đếm tự dừng hình : đếm tới số định sẵn (số 10) mạch tự dừng, ta cho mạch tiếp tục chạy để đếm trở lại cách đưa ngõ tới chân clear thay đưa tới chân J, K Hình mạch đếm mod 10 nối sau : Hình 3.3.10 Mạch đếm mod 10 26 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Cần để ý xung đếm ck thứ 10 số đếm vừa lên 10 trạng thái logic ngõ đưa khống chế ngõ Cl thấy số 10 không kịp phải chuyển Thực tế thời gian trì hoãn cổng logic khoảng vài ns nên có số đếm 10 khoảng thời gian này, ta quan tâm tới ảnh hưởng cần đòi hỏi mạch hoạt động với độ xác cao máy vi tính chẳng hạn Ảnh hưởng trì hoãn thể rõ qua giản đồ xung sau Hình 3.3.11 Trì hoãn truyền mạch đếm không đồng mod 10 Thực tế cách thiết kế mạch đếm không theo hệ nhị phân lợi dụng ngõ clear không dùng do: + Các ngõ nối với tải khác ảnh hưởng đến ngõ đưa về, trì hoãn truyền qua cổng logic phát sinh xung nhọn, tầng FF không xoá đồng thời + Hơn ngõ clear không tự để xoá mạch lúc mong muốn Do có cách tạo mạch đếm nghiên cứu liên hệ trạng thái ngõ thử nối chúng với ngõ vào J, K tầng thoả bảng trạng thái Hãy xem cách nối nào: Trước hết nhìn vào giản đồ xung mạch đếm mod 16 Tới số đếm thứ 10 mạch phải reset trở lại - Ngõ Q0 không thay đổi dù có xoá hay không theo xung ck 27 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 - Ngõ Q1 tới phải giữ nguyên trạng thái chu kì xung ck ngõ J, K phải mức khoảng thời gian này, ta nối từ chân Q3 J1, K1 lúc Q3 mức (nó lên sau bị xoá) - Ngõ Q2 tới lúc xoá nên không cần thay đổi tầng FF - Ngõ Q3 xoá phải trở lại mức ban đầu, lúc Q1 cao, Q2 thấp đồng thời Q0 xuống, nối Q0 tới ngõ ck FF nối cổng and từ Q1 Q2 Kết nối mạch sau: hình 3.3.12 Mạch đếm mod 10 Cuối kiểm tra lại thấy thoả hoạt động Nhưng cách xem “khá rắc rối đoán mò” Thực lại hay, có phương pháp thiết kế ta gặp lại phần thiết kế mạch đếm đồng phần sau Có nhiều IC đếm không đồng họ TTL CMOS Ở giới thiệu số IC hay dùng : 74LS293 Cấu tạo gồm FF JK với đầu Q0 (LSB), Q1, Q2, Q3(MSB), Q0 để riêng biệt cho phép mạch hoạt động linh hoạt Các đầu vào J, K nối mức cao bên Mạch có tới đầu vào xung nhịp CP (clock pulse) xung ck mà ta biết) cho tầng tầng để dễ thiết kế nhiều ứng dụng Hai ngõ vào không đồng MR1 MR2 (master reset) tác động mức cao hoạt động chân clear để xoá mạch 28 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Sơ đồ logic sơ đồ khối IC sau : Hình 3.3.13a Kí hiệu khối chân 74LS293 Hình 3.3.13b Cấu trúc mạch 74LS293 74LS293 IC đếm không đồng nhiều kiểu bit tuỳ cách mắc dây Đếm mod 16 : Xung nhịp vào vào chân CP0; chân CP1 nối tới ngõ Q0; MR1, MR2 nối chung xuống mass để mạch xoá tự động Hình 3.3.13c 74LS293 đếm mod 16 Đếm mod 10 29 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Xung nhịp vào chân CP0; chân CP1 nối tới Q0 đủ số trạng thái lên đến 10, đếm đến 10 Q1, Q3 lên mức cao nên nối MR1 MR2 để xoá mạch Hình 3.3.13d 74LS293 đếm mod 10 Đếm mod 14 CP0, CP1 nối dây cũ đếm tới 14 Q3Q2Q1Q0 1110 phải nối Q3 tới MR1, Q2, Q1 tới MR2 qua cổng nand Hình 3.3.13e 74LS293 đếm mod 14 74LS90, 74LS92, 74LS93 IC loạt (LS, HC, …) hay dùng Sơ đồ mạch sơ đồ chân hình Cũng giống 74LS293 tầng FF đầu độc lập để dùng linh hoạt hơn, muốn đếm đầy đủ số trạng thái IC cần phải nối ngõ Q0 tới ngõ vào B; hai ngõ reset thường nối AND đề xoá mạch đếm đưa lên cao Khi đếm lên cần phải cho ngõ lên cao chốc lát (khoảng vài mươi ns) đưa xuống thấp trở lại Riêng 74LS90 có thêm ngõ reset (R9(0) R9(1)) Bình thường hai ngõ giữ thấp, muốn ngõ có số đếm phải đưa ngõ lên cao.Như ta dùng 74LS93 để làm 30 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 mạch đếm mod 10, mod 12 hay mod 16 giống 74LS293 Cách mắc dây bạn dễ dàng làm Hình 3.3.14a Chân IC đếm 74LS90 74LS92 74LS93 Hình 3.3.14b kí hiệu khối 74LS90 74LS92 74LS93 Còn cần số mod lớn ta dùng 4020 (mod 16384 tức 14 tầng FF) hay 4040 (mod 4096 tức 12 tầng FF) Do dùng nhiều tầng FF lại thuộc loại CMOS cũ nên tần số hoạt động giới hạn khoảng 2MHz Chương 2: Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây 31 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 PHẦN 1: PHÂN TÍCH CÁC KHỐI LÀM VIỆC 1.1 Khối tạo dao động 100Hz IC 555 có nhiệm vụ tạo tần số 100Hz đầu (chân 3) để cấp cho khối giây đồng hồ thời gian thực Xung đầu có dạng xung vuông ổn định mỗichu kì xung tương ứng với 0.01 giây Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý 1.2 Khối tích tắc Khối giây có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “99” Khi khối giây đếm đến giá trị “99” sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00”, đồng thời cấp xung cho khối phút đếm phút Tần số 100Hz 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 “9” Cứ sau chu kì xung cấp khối giây đếm tăng giá trị Ở ta phải 32 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 sử dụng đếm 10 cho hàng chục (c) hàng đơn vị (dv) Các chân Q0, Q1, Q2, Q3 tạo thành đếm tương ứng với đếm A, B, C, D Hình 1.2: Sơ đồ khối tích tắc 1.3 Khối giây Khối giây có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “59” sau đếm đến “59”, sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00” đồng thời cấp xung cho khối phút để đếm phút Xung cấp cho khối giây khối tích tắc đếm giá trị “99” “00” Vì sau khối tích tắc đếm hết 100 khối giây đếm tăng giá trị Hàng đơn vị đếm giá trị từ “0” đến “9”, hàng chục đếm từ “0” đến “5” Khi 33 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 hàng chục đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0101”) có mức điện áp logic tương ứng với giá trị “10” (A= C = “1”) đưa chân R0(1) R0(2) IC đếm hàng chục để reset giá trị đếm “0” đồng thời cấp xung Clock (Clk) cho khối phút Phương trình đại số logic:Clk (khối giây) = C (c–khối phút) Hình 1.3: Sơ đồ khối giây 1.4 Khối phút 34 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Khối phút có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “59” sau đếm đến “59”, sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00” Xung cấp cho khối phút khối giây đếm giá trị “59” “00” Vì sau khối tích tắc đếm hết 60 khối phút đếm tăng giá trị Hàng đơn vị đếm giá trị từ “0” đến “9”, hàng chục đếm từ “0” đến “5” Khi hàng chục đếm đến giá trị “6” (DCBA = “0101”) có mức điện áp logic tương ứng với giá trị “6” (A= C = “1”) đưa chân R0(1) R0(2) IC đếm hàng chục để reset giá trị đếm “0” CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 35 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 PHẦN III: TỔNG KẾT 36 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm – Điện CLC K9 Đồng hồ bấm giây thiết bị sử dụng nhiều thực tế Có nhiều phương pháp thiết kế thực mạch đồng hồ khác trongbài tập lớn trình bày phương pháp Trong thời gian thực tập chúng em đạt kết sau: - Học hỏi nhiều có thêm nhiều kiến thức - Có khả nămg phân tích, thiết kế lắp ráp sản phẩm hoàn chỉnh Tuy nhiên với thời gian cho phép chúng em chưa bổ sung thêm nhiều ý tưởng như: - Hạn chế việc chỉnh thời gian - Thiết kế phần hiển thị âm lịch - Thiết kế khối báo thứ - Kết nối thêm phần báo nhiệt độ Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PHẠM VĂN HÙNG nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức suốt trình học tập thực tập Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 37 [...]... Chương 2: Thiết kế mạch đồng hồ bấm giây 31 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 PHẦN 1: PHÂN TÍCH CÁC KHỐI LÀM VIỆC 1.1 Khối tạo dao động 100Hz IC 555 có nhiệm vụ tạo ra tần số 100Hz tại đầu ra (chân 3) để cấp cho khối giây của đồng hồ thời gian thực Xung đầu ra có dạng xung vuông ổn định và cứ mỗichu kì xung thì tương ứng với 0.01 giây Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý 1.2 Khối tích tắc Khối giây có... chỉ thiết kế mạch đếm dùng FF JK do đó ta chỉ xác định hàm Chuyển của loại FF này Bảng trạng thái của FF JK (Bảng 5.16) 14 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Bảng 5.16 Dùng Bảng Karnaugh ta suy ra được biểu thức của H: Để thiết kế mạch đếm cụ thể ta sẽ xác định hàm H cho từng FF trong mạch, so sánh với biểu thức của hàm H suy ra J, K của các FF Dưới đây là một thí dụ Thiết kế mạch đếm 10 đồng. .. lại Bảng 5.19: Bảng 5.19 Để thiết kế mạch, ta so sánh Q+ và Q để có được bảng sự thật cho J, K của từng FF, sau đó xác định J và K Thí dụ thiết kế lại mạch đếm 10 bằng phương pháp MARCUS 17 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Bảng sự thật cho J, K của từng FF I Đếm không đồng bộ 1.1 Đếm không đồng bộ theo hệ nhị phân (chia 2) Mạch đếm lên Hình dưới đây trình bày một mạch đếm gồm 4 FF T mắc nối... của sự đếm lên và đếm xuống 23 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 hình 3.3.6 So sánh dạng sóng đếm lên và đếm xuống Hãy nối dây 4 FF T để tạo ra mạch đếm lên, mạch đếm xuống chia 16, có ngõ ck tácđộng mức cao Hãy thay FF T bằng FF JK và thiết kế tương tự Thêm một bước nữa là cũng với từng ấy FF ta sẽ thiết kế mạch để có thể đếm lên đếm xuống đều được Nhận thấy mạch đếm lên hay xuống là do nối... chế độ lên hay xuống Cấu trúc của mạch sẽ được thiết kế như sau : 24 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Hình 3.3.7 Mạch đếm lên hay xuống Muốn có cả hai dạng sóng đếm lên và đếm xuống như hình ta có thể lấy ra cùng lúc từ các ngõ đảo và không đảo của các tầng FF giống như hình sau : Hình 3.3.8 Mạch đếm lấy ra dạng sóng đếm lên và đếm xuống Mạch đếm tự dừng Các mạch đếm ở trước tự động quay vòng... thực hiện: 25 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Hình 3.3.9 Mạch đếm tự dừng ở số đếm 10 1.2 Mạch đếm không đồng bộ không theo hệ nhị phân (chia 2) Với mạch đếm dùng n FF mắc nối tiếp thì số mod (số trạng thái logic ra) là 2n, và mạch sẽ đếm từ 0 đến 2n – 1 (4 FF đếm tới 16 trạng thái) Trong nhiều trường hợp ta cần mạch đếm có số mod không theo 2n, chẳng hạn đếm mod 10 (còn gọi là mạch đếm thập... qua mạch là: Tần số cực đại xác định bởi: 13 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Để gia tăng tần số làm việc của mạch, thay vì dùng các cổng AND 2 ngã vào ta phải dùng cổng AND nhiều ngã vào và mắc theo kiểu: TA = JA = KA = 1 TB = JB = KB = QA TC = JC = KC = QA.QB TD = JD = KD = QA.QB.QC Như vậy tần số làm việc không phụ thuộc vào n và bằng: Mạch đếm đồng bộ Modulo - N (N ≠ 2n) Để thiết kế mạch. .. ứng với số từ 10 đến 15) thì khi có xung đồng hồ trạng thái tiếp theo sẽ như thế nào ? Mạch có quay về để đếm tiếp ? 16 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Áp dụng các hàm chuyển có được, ứng với mỗi trạng thái Q của từng FF trong các tổ hợp không sử dụng, ta tìm trị H tương ứng rồi suy ra Q +, ta được bảng kết quả sau: Bảng 5.18 Từ bảng kết quả ta có kết luận: - Khi ngã ra rơi vào trạng thái... động của mạch đếm này ta thấy rằng không phải lúc nào các trạng thái logic các ngõ ra đều thay đổi theo nhịp xung đếm ck đầu vào nên ở đây chỉ là mạch đếm không đồng bộ Giải mã mạch đếm 20 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Với bộ đếm như trên thì có thể làm được gì ? Chắc chắn là nó có nhiều ứng dụng rồi, hãy xét qua một số ví dụ sau : Ở phần mạch giải mã để hiển thị led 7 đoạn, mạch đếm đã... Hồ Bấm Giây Nhóm 5 – Điện CLC K9 Mạch đếm đồng bộ n tầng, đếm xuống Bảng trạng thái: Bảng 5.15 Nhận thấy: - FF A đổi trạng thái sau từng xung CK, vậy: TA = JA = KA = 1 - FF B đổi trạng thái nếu trước đó QA = 0, vậy: TB = JB = KB = - FF C đổi trạng thái nếu trước đó QA=QB=0, vậy: TC = JC = KC = - FF D đổi trạng thái nếu trước đó QA = QB = QC= 0, vậy: Ta được kết quả ở (H 5.17) 12 Mạch Đồng Hồ Bấm Giây ... trội mà hệ thống số mang lại là: độ tin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt vận hành Để làm điều đó, phải có kiến thức môn kĩ thuật số, hiểu cấu trúc chức số IC số, mạch giải mã,... gian học tập tìm hiểu tài liệu kỹ thuật số, định chọn đề tài:” thiết kế mạch đồng hồ bấm giây dùng” để nghiên cứu Với đề tài nàychúng em sử dụng IC số để làm thành mạch đồng hồ thời gian thực... chỉnh thời gian - Thiết kế phần hiển thị âm lịch - Thiết kế khối báo thứ - Kết nối thêm phần báo nhiệt độ Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PHẠM VĂN HÙNG nhiệt tình hướng dẫn truyền