Mạch báo thức đếm lùi

Mạch báo thức đếm lùi Đặt báo thức đếm lùi Xử lý có báo thức: Ring, Silence, Snooze,… MỤC LỤC I GIỚI THIỆU CHUNG…………………………………………… … II SƠ ĐỒ KHỐI…………………………………………………… … III THIẾT KẾ CỤ THỂ CHO TỪNG KHỐI……………………… … 3.1 KHỐI TẠO XUNG CHUẨN………………………………… …4 3.2 KHỐI ĐẾM LÙI VÀ ĐẶT GIỜ BÁO THỨC……………… 3.3 KHỐI GIẢ MÃ VÀ HIỂN THỊ…………………………… … 11 3.4 KHỐI CHUÔNG……………………………… ………….… 14 3.5 KHỐI CÀI ĐẶT VÀ SỬ LÝ CHUÔNG…………………… …16 IV SƠ ĐỒ MẠCH HOÀN CHỈNH……………………………… … 21 I GIỚI THIỆU CHUNG Mạch báo thức đếm lùi mạch cho phép ta đặt sẵn giá trị thời gian Khi bấm nút khởi động mạch đếm ngược từ giá trị đặt trước 00.00.00, lúc có tín hiệu chuông báo thức Khi chuông kêu cho phép chọn chế độ tắt chuông định lại thời gian hẹn Mạch cần sử dụng IC tạo xung, IC đếm giải mã BCD sang LED đoạn để hiển thị thời gian, sử dụng nguồn Vcc=5V II SƠ ĐỒ KHỐI KHỐI NGUỒN Vcc = V KHỐI HIỂN THỊ DÙNG LED KHỐI TẠO XUNG CLOCK DÙNG IC555 KHỐI ĐẾM DÙNG IC 74192 KHỐI GIẢI MÃ BCD DÙNG IC 74247 KHỐI ĐIỀU KHIỂN GIỜ VÀ XỬ LÍ CHUÔNG III THIẾT KẾ CỤ THỂ TỪNG KHỐI III.1 KHỐI TẠO XUNG CHUẨN Trong khối tạo xung ta sử dụng IC 555 để tạo xung vuông có tần số 1Hz… Dưới dây sơ đồ khối nguyên lý IC này,trong chức chân bảng sau: Chân Chức Chân Chức Đất-GND Điện áp điều khiển Chân kích thích Chân ngưỡng Đầu Đầu phóng điện Xóa-Reset Nguồn-Vcc Sơ đồ khối nguyên lý IC 555 Sơ đồ nguyên lý IC 555 gồm mạch phân áp với điện trở R mắc nối tiếp với chân Ở chân bao gồm nguồn nuôi so sánh cổng logic mạch Mạch gồm hai so sánh (1) (2) Điện áp đầu vào so sánh (1) có giá trị Vcc,của (2) Vcc 3 Điện áp Vcc nối với chân có giá trị từ 5V tới 25V tùy vào mức biên độ xung đầu Trong ta sử dụng nguồn Vcc=5V Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung sử dụng IC 555 trình bày hình sau R VCC R1 Q DC R2 TR CV GND TH C1 Chân 2, tụ C nối với nhau, nên điện tụ điều khiển đồng thời hai so sánh điện áp Nếu điện vượt mức ngưỡng 2/3Vcc, xung đầu Triger bị xoá Ngược lại, tụ phóng xuống mức 1/3 Vcc xung lại lập Quá trình tiếp diễn cho chuỗi xung lối Thời gian nạp phóng tụ tính theo công thức sau: + Thời gian nạp: tnạp=(R1+R2).C.ln2=0,7.(R1+R2).C + Thời gian phóng: tph=R2.C.ln2=0,7R2.C + Chu kì xung đầu ra: T=tnạp+tph=0,7.(R1+2R2).C ⇒ f = 1, 43 = T ( R1 + R2 )C Để tạo xung đồng hồ có tần số f=1Hz ta chọn giá trị R,C sau: R1=4,3k , R2=5k, C=100uF 3.2 KHỐI ĐẾM LÙI VÀ ĐẶT GIỜ BÁO THỨC 3.2.1 Đặc điểm,chức khối đếm Khối đếm khối mạch đồng hồ báo thức đếm lùi Khối mạch điện gồm IC đếm mắc logic với để thực chức đếm lùi từ giá trị giờ/phút/giây đặt trước 0; đếm đếm đưa trạng thái kích thích khối báo thức hoạt động Các trạng thái khối đếm gửi tới khối giải mã hiển thị Led đoạn Thực chức đếm lùi có nhiều loại IC khác như:IC74191, IC74192, IC74193 … khối ta sử dụng IC74192,bộ đếm thuận nghịch thập phân 3.2.2 IC74192 đếm thuận nghịch (Up/Down) thập phân IC gồm triger JK cung cấp đếm mod 10 Sơ đồ logic sau : Bảng chức IC 74192 : PL x 1 MR 0 0 UP x 1 x DOWN x 1 x MODE Xóa Đếm thuận(UP) Đếm nghịch(DOWN) Nạp liệu Ngưng đếm IC 74192 thực chức đếm thuận đếm nghịch Khi thực chức đếm nghịch xung clock nối với chân DN chân UP nối với logic (cũng để cố định mức logic 0), đếm thuận ngược lại Các chân TCU,TCD có mức logic chuyển mức thấp kết thúc vòng đếm Các đầu vào nạp liệu D3 D2 D1 D0 dạng BCD Dữ liệu (D3 D2 D1 D0) nạp vào đếm chân PL mức logic thấp PL=0, PL=1 IC đếm mod 10 Q3 Q2 Q1 Q0 Các đầu liệu dạng mã BCD MR đầu vào xóa, MR = liệu đầu Q3Q2Q1Q0 bị xóa 0000 3.2.3 Mạch đếm ngược giờ/phút /giây sử dụng IC đếm 74192 3.2.3.1 Bộ đếm ngược giây Bộ đếm ngược giây đếm ngược mod 60, cấu tạo từ hai IC 74192,một IC đếm mod 10 ghép nối với IC đếm mod Sử dụng IC74192 đếm mod 10 chân PL đặt cố định mức logic Đầu TCD IC làm xung clock cho IC đếm mod IC74192 đếm mod có thêm cổng NAND,chức cổng NAND hồi tiếp trạng thái đầu đầu vào PL để nạp vào liệu D3D2D1D0=0101,biến đếm mod 10 thành đếm mod 3.2.3.2 Bộ đếm ngược phút Bộ đếm ngược phút giống đếm ngược giây,cũng đếm mod 60, cấu tạo từ hai IC 74192 cổng NAND thực hiên chức hồi tiếp trạng thái đầu chân PL Xung Clock đếm phút lấy từ chân TCD đếm mod đếm giây 3.2.3.3 Bộ đếm ngược 12 13 U2 TCU TCD 74192 Q0 Q1 Q2 Q3 12 13 U1 TCU TCD U3 Q0 Q1 Q2 Q3 Bộ đếm ngược đếm mod 24 Bộ đếm tạo hai IC 74192 cổng NAND ghép nối hình vẽ Xung Clock đếm lấy từ chân TCD đếm mod đếm phút 3.2.4 Bộ điều chỉnh đặt báo thức Bằng việc tác dụng trạng thái logic vào đếm ta đặt trước giá trị cho đếm,khi đếm đếm ngược từ giá trị đặt 0000 3.2.4.1 Điều chỉnh đặt phút 74192 UP DN PL MR 11 14 D0 D1 D2 D3 15 10 UP DN PL MR 11 14 15 10 D0 D1 D2 D3 AND U4 R1 OR 10k 12 13 Q0 Q1 Q2 Q3 74192 U2 TCU TCD 12 13 U1 TCU TCD U3 Q0 Q1 Q2 Q3 Để điều chỉnh đặt phút tay ta thiết kết thêm mạch tạo xung Giả sử đếm không chịu tác dụng xung Clock, chân UP mức logic cao ta nhấn vào Button chân UP chuyển sang mức logic 0,nhả Button UP lại trở mức cao,như xung clock tạo tác dụng vào chân UP làm cho liệu đầu thay đổi giá trị 74192 UP DN PL MR 11 14 D0 D1 D2 D3 15 10 11 14 15 10 D0 D1 D2 D3 UP DN PL MR AND U4 R1 OR 10k 12 13 U2 TCU TCD 74192 Q0 Q1 Q2 Q3 12 13 U1 TCU TCD U3 Q0 Q1 Q2 Q3 Khi nhấn Button, UP chuyển mức logic 3.2.4.2 Điều chỉnh đặt Cũng điều chỉnh đặt phút, ta tạo mạch tạo xung tay tác dụng vào chân DN IC đếm mod 10 chỉnh Bộ đặt thiết kế hình 74192 UP DN PL MR 11 14 D0 D1 D2 D3 15 10 UP DN PL MR 11 14 15 10 D0 D1 D2 D3 AND U4 R1 3.3 KHỐI GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ OR 10k Trong khối giải mã ta sử dụng IC 74247 giải mã BCD sang LED đoạn annốt chung 3.3.1 IC giải mã 74247 BẢNG TRẠNG THÁI: SƠ ĐỒ CHÂN MÔ PHỎNG A B C D Qa Qb Qc Qd Qe Qf Qg 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 VI MẠCH CỦA IC: Đây IC chuyển từ mã nhị phân sang số tương ứng hiển thị led đoạn IC có ngõ tích cực mức thấp IC có - ngõ từ Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg, - ngõ vào liệu A, B, C, D - Chân LT có tác dụng kiểm tra xem led có hoạt động không - Chân RBO = led tắt - Chân RBI = led tắt, đầu vào giá trị khác, đầu hiển thị chữ số khác sáng bình thường Chân RBO RBI có tác dụng để khắc phục trường hợp hiển thị số không cần thiết có nhiều led 3.3.2 Bộ hiển thị sử dụng LED đoạn Đây cấu tạo LED đoạn loại cực âm chung (common cathod) Còn loại cực dương chung (common anod) sơ đồ tương tự Nguyên lý hoạt động LED Cấp nguồn cho chân đoạn tương ứng với chân sáng Ví dụ hình đưa chân A lên mức logic đoạn A sáng (mức logic tương ứng với điện áp cao) Nếu cấp cho E F đoạn E F sáng tạo thành số Tương tự hiển thị số mức logic tương ứng ABCDEFG 1101101 1111001 0110011 Các số lại chữ A,B,C,D,E,F tương tự 3.4 KHỐI CHUÔNG SLIENCE RL1 D1 DIODE 5V U12 D2 LS1 AND_3 LED-RED SPEAKER Q1 2N2222 U15 NOT Nguyên lí hoạt động: 13 12 11 10 15 14 QA QB QC QD QE QF QG 74247 GM1 74247 A B C D BI/RBO RBI LT GM2 13 12 11 10 15 14 QA QB QC QD QE QF QG 74247 A B C D BI/RBO RBI LT GM3 13 12 11 10 15 14 QA QB QC QD QE QF QG 74247 A B C D BI/RBO RBI LT GM4 13 12 11 10 15 14 QA QB QC QD QE QF QG 74247 A B C D BI/RBO RBI LT GM5 13 12 11 10 15 14 QA QB QC QD QE QF QG 74247 A B C D BI/RBO RBI LT GM6 7 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 Ta quy ước chuông kêu nghĩa LED sáng Chuông kêu mạch đếm lùi hết Lúc đó, tất đầu Q3Q2Q1Q0 IC đếm 74192 0000 đầu đưa vào cổng OR_4, đầu OR_4 ( trường hợp lại đầu 1) Ta có IC đếm nên cần dùng cổng OR_4, đầu đưa vào lối vào cổng NOR_6, đầu vào mức logic nên đầu cổng NOR_6 (H.1) U10 NOR_6 U13 NAND Khi đầu NOR_6 1, cực BASE Q1 mức cao làm cho BJT Q1 thông bão hòa, dòng điện từ Vcc qua RELAY qua Q1 xuống đất Vì có dòng qua Relay tạo cảm ứng điện từ làm Relay hút tương đương với đóng công tắc làm chuông kêu ( LED sáng) SLIENCE RL1 D1 DIODE 5V U12 LS1 D2 AND_3 LED-RED SPEAKER Q1 2N2222 U15 NOT Khi đầu Nor6 mức logic đồng thời làm cho đầu OR1 mức làm cho đếm không chịu tác dụng xung clock nên ngừng đếm đếm lùi 0,chuông kêu START/PAUSE R2 0R1 100 OR_3 C1 100u NOR =1 làm cho OR =1 13 11 10 KHỐI CÀI ĐẶT VÀ SỬ LÝ CHUÔNG 14 15 12 MR CKA CKB 74390 MR Q0 Q1 Q2 Q3 U2:A CKA CKB Q0 Q1 Q2 Q3 3.5 R4 10k SET HOUR Nguyên lí sau: + Chỉnh giờ: Lúc đầu, chân UP 74192 CKA 74390 mức cao, ấn SET HOUR, chân xuống GND ( Do có trở R4 nên không xung đột tín hiệu) Tín hiệu 74390 nối vào chân LOAD 74192, có chức nhớ mốc thời gian hẹn trước + Chỉnh phút: R4 10k SET HOUR SET MINUTE RL4 RL3 5V D4 D5 DIODE DIODE 5V U11:A 74390 Q0 Q1 Q2 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3 2N2222 13 11 10 Q3 U11:B 74390 D7 MR 14 CKA CKB 15 12 MR CKA CKB DIODE R5 100 + Nguyên lí chỉnh tương tự chỉnh • Lúc đầu RL RL chưa hút, chỉnh phút đầu 74390 LOAD vào 74192 qua chân D0D1D2D3 Khi mạch bắt đầu đếm chuyển mạch làm cho Q3 Q4 thông RL3 RL4 hút Khi chân LOAD 74192 trỏ giá trị LOAD 59 phút ( IC đếm phút hàng chục PRELOAD đếm ngược 9) • Chú ý: chỉnh hẹn phải để chế độ PAUSE Hẹn xong ấn nút START để bắt đầu đếm ngược Khi đếm ngược 00.00.00, lúc có chuông kêu Nếu ấn nút PAUSE chuông tắt SLIENCE RL1 D1 DIODE 5V U12 D2 LS1 AND_3 LED-RED SPEAKER Q1 2N2222 U15 NOT R1 R VCC 100 Q DC TR TH START/PAUSE CV GND R2 0R1 100 OR_3 C1 100u Quy ước: START ứng với logic PAUSE ứng với logic • Chế độ SNOOZE, có nghĩa ta nạp lại giá trị giờ/phút đặt trước đó, để đồng hồ báo thức đếm ngược lại từ đầu Để thực chức này, xét sơ đồ mạch: SET U14 HOUR NOT RL5 5V D3 DIODE R7 100 Q5 2N2222 SNOOZE LAP LAI KHOANG THOI GIAN DA HEN NGUYÊN LÍ: bình thường Q5 thông, RL5 hút làm cho chân PL 74192 hoạt động mức logic cao Khi ấn SNOOZE Q5 ngắt làm cho RL nhả, chân PL IC 74192 (trong đếm giờ) hoạt động mức tích cực thấp,tức IC nạp vào liệu D3D2D1D0 Đồng thời lúc này, ta lại xét : SET MINUITE RL4 RL3 D4 5V D5 DIODE DIODE 5V Khi ấn SNOOZE chuyển mạch làm cho Q3 Q4 ngắt: SET U14 HOUR SET MINUTE RL4 NOT RL5 5V R7 100 RL3 5V D4 D5 DIODE DIODE Q5 5V Q4 74390 MR Q0 Q1 Q2 Q3 U11:B 14 MR 74390 CKA CKB U11:A CKA CKB Q0 Q1 Q2 Q3 2N2222 13 11 10 Q3 15 12 SNOOZE LAP LAI KHOANG THOI GIAN DA HEN 2N2222 Lúc chân LOAD IC 74192 đếm phút nạp vào giá trị phút lúc đầu đặt nhớ IC 74190 IV Sơ đồ mạch báo thức đếm lùi hoàn chỉnh QA QB QC QD QE QF QG GM2 74247 7 GM1 A B C D BI/RBO RBI LT 74247 A B C D BI/RBO RBI LT 74247 13 12 11 10 15 14 13 12 11 10 15 14 GM3 QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 74247 QA QB QC QD QE QF QG GM4 7 A B C D BI/RBO RBI LT 74247 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG GM5 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 13 12 11 10 15 14 13 12 11 10 15 14 74247 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG GM6 U10 12 13 TCU TCD Q0 Q1 Q2 Q3 12 13 Q0 Q1 Q2 Q3 NAND TCU TCD 12 13 NAND1 TCU TCD Q0 Q1 Q2 Q3 TCU TCD Q0 Q1 Q2 Q3 NAND 12 13 12 13 U13 TCU TCD 12 13 Q0 Q1 Q2 Q3 U3 TCU TCD Q0 Q1 Q2 Q3 NOR_6 UP DN PL MR 11 14 15 10 D0 D1 D2 D3 UP DN PL MR 11 14 D0 D1 D2 D3 15 10 UP DN PL MR 11 14 D0 D1 D2 D3 15 10 UP DN PL MR 11 14 15 10 D0 D1 D2 D3 UP DN PL MR 11 14 13 11 10 15 10 D0 D1 D2 D3 UP DN PL MR 11 14 RING/SLIENCE CKA CKB 15 12 MR RL1 14 74390 MR Q0 Q1 Q2 Q3 U2:A CKA CKB Q0 Q1 Q2 Q3 15 10 D0 D1 D2 D3 NAND R4 D1 10k DIODE 5V SET U14 HOUR RL4 NOT 5V D3 DIODE R7 100 D2 AND_3 LED-RED SPEAKER Q7 RL3 5V D4 D5 DIODE DIODE Q5 Q1 2N2222 2N2222 5V U15 Q4 R1 74390 D7 100 R 2N2222 Q DC R5 100 Q6 MR CKA CKB R8 5V TR TH START/PAUSE CV 14 15 12 MR CKA CKB DIODE RL6 U11:B VCC 74390 GND U11:A 2N2222 13 11 10 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3 LAP LAI KHOANG THOI GIAN DA HEN NOT Q0 Q1 Q2 Q3 SNOOZE 2N2222 LS1 5V D8 DIODE RL5 U12 RL7 SET MINUTE R2 0R1 100 OR_3 C1 100u 100 * Chức nút bấm: + SET HOUR, SET MINUTE : đặt báo thức + SNOOZE : Lặp lại khoảng thời gian báo thức đặt + START/PAUSE: bắt đầu/dừng đếm thời gian START ứng với mức logic 0, PAUSE ứng với mức logic + RING/SLIENCE: chế độ chuông/chế độ im lặng Trước đặt báo thức phải nhấn nút để khởi động chế độ chuông Khi có báo thức bấm nút chuông ngừng kêu RING ứng với Button ấn xuống, SLIENCE ứng với Button làm hở mạch The end  ... C=100uF 3.2 KHỐI ĐẾM LÙI VÀ ĐẶT GIỜ BÁO THỨC 3.2.1 Đặc điểm,chức khối đếm Khối đếm khối mạch đồng hồ báo thức đếm lùi Khối mạch điện gồm IC đếm mắc logic với để thực chức đếm lùi từ giá trị giờ/phút/giây... GIỚI THIỆU CHUNG Mạch báo thức đếm lùi mạch cho phép ta đặt sẵn giá trị thời gian Khi bấm nút khởi động mạch đếm ngược từ giá trị đặt trước 00.00.00, lúc có tín hiệu chuông báo thức Khi chuông... nối hình vẽ Xung Clock đếm lấy từ chân TCD đếm mod đếm phút 3.2.4 Bộ điều chỉnh đặt báo thức Bằng việc tác dụng trạng thái logic vào đếm ta đặt trước giá trị cho đếm, khi đếm đếm ngược từ giá trị