Donghobaothuc.DOC

Donghobaothuc

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.

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:

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

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 ,phút

Do 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 thức K2: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 τ=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

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 đếm 60

Để 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=2

Dùng 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.

Ta còn có thể thiết kế bộ đếm 3 kiểu đồng bộ nh sau:

*Chu trình đếm : (Bảng trạng thái của bộ đếm)

*Nguyên lý hoạt động:Có thể biểu diễn thông qua giãn đồ sóng:

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.

-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.

Thực tế bộ đếm 6 dùng IC SN7493,IC giải mã SN7448 và dùng đèn LED 7 thanh

-Nguyên lý hoạt động:Đây là bộ đếm không đồng bộ,bộ đếm hoạt động bình th-ờng cho đến xung thứ 10(Đếm từ 0 đến 9).Đến sờn sau của xung thứ 10 qua mạch AND đa 1 xung vào các đầu reset và đa bộ đếm trở về trạng thái

-Sơ đồ khối bộ giải mã:

*)Căn cứ vào bảng chân lý có thể thiết lập hàm ra: a,b,c,d,e,f,g=F(A,B,C,D)

-Vì dùng mã BCD để mã hoá các chử số thập phân chỉ sử dụng hết 10 tổ hợp mã đầu tiên,do đó ta sử dụng 6 tổ hợp còn lại để thực hiện tối thiểu hoá.

-Ta nhận thấy :từ bảng chân lý thì các khe sáng nhiều hơn khe tối.Do đó nếu viết hàm ra cho các khe sáng thì phức tạp hơn so với việc viết hàm ra cho các khe tối.Vởy ta thiết lập hàn ra cho các khe tối là các hàm đảo.

Mạch thiết lập bộ đếm 10 dùng IC SN7493,dùng IC SN7448 giải mã và hiển thị thông qua LED 7thanh KATHODE chung:

II/Ghép nối các bộ đếm:

-Dùng các bộ đếm có Kđ=10,Kđ=6,Kđ=3 ta tiến hành nối ghép lại với nhau ta sẻt đợc bộ đếm 30,60 theo y muốn Đôí với bộ đếm 30 ta tiến hành khử đi 6 trang thaí thừa ta sẻ đợc bộ đếm 24.

*Bộ đếm 60:

*Bộ đếm 24:

Ta củng làm tơng tự để thíêt kế bộ đếm 30,sau đó ta dùng các mạch logic để loại đi 6 trạng thái thừa.

Sơ đồ bộ đếm 30 :

-Ta nhận thấy rằng:để thiết lập bộ đếm 24 khi ở hàng đơn vị,ở trạng thái: 0101 và ở hàng chục,ở trạng thái:0010 thì bộ đếm phải đợc reset lại trạng thái ban đầu Nh vậy thì ta chỉ cần dùng 1 mạch AND 3 đầu vào để làm việc này.

Khi đầu B của bộ đếm hàng chục là:1 đầu C và A của bộ đếm hàng đơnvị đều củng là :1 ta cần xoá bộ đếm về trạng thái ban đầu.

-Để đấu nối giửa bộ đếm giờ và bộ đếm phút ta cũng làm nh sau:Cứ khi bộ đếm phút đếm đến 59 và chuyển về 0 thì ta đa 1 xung Clock vào để kích cho bộ đếm giờ hoạt động.

-Ơ hàng chục của bộ đếm phút,khi trạng tháI của bộ đếm đạt đến 6,tức là ơ xung thứ 7:0110 và ở hàng đơn vị của bộ đếm phút đạt đến 10,tức là ở xung thứ 11:1010 thì trạng tháI của hệ phảI tức thì quay về trsngj tháI ban đầu.

Ta đa 2 chân B và Cở hàng chục bộ đếm phút vào một mạch AND ,2 chân D và B ở hàng đơn vị của bộ đếm phút vào một mạch AND ,đa dầu ra cuả 2 mạch AND này vào một mạch AND rồi sau đó đa vào CLOCK ở hàng đơn vị của bộ

-Bình thờng :K1 và K2 để ở vị trí 1.

-Chỉnh giờ:K1 đợc chuyển về vị trí 2.Xung Clock (f=10 Hz) sẻ tác động vào bộ đếm giờ cho đến khi đặt đợc đúng giờ,khoá K1 lại đợc chuyển sang vi trí 1 ban đầu.

B/hệ thống báo thức và đặt chuông I/Mạch tạo âm thanh đơn giản:

1.Yêu cầu:

+Cứ sau 30 phút thì loa phát ra một tiếng kêu + Cứ sau 60 phút thì loa phát ra hai tiếng kêu

-Ta có thể mô phỏng yêu cầu trên bằng giản đồ thời gian nh sau:

Cứ sau 30 phút thì từ bộ đếm sẻ tổ hợp và đa ra 1 xung có τ=1sec .Xung này đợc

đa tới bộ tạo dao động và qua loa sẻ phát ra tiếng kêu trong khoảng thời gian 1 sec.

Cứ sau 60 phút thì từ bộ đếm qua mạch tổ hợp sẻ đa ra 2 xung có τ1=τ2=1sec và cách nhau ∆t=1sec.Hai xung này đợc đa tới bộ tạo dao động đa hàI và sau đó tạo chuổi xung có tần số 1Khz và loa sẻ phát ra tiêng kêu kéo dàI 1sec và cách nhau ∆t=1sec.

SN7400

-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 logic”1”.

-Thực chất là mạch dao động tichs thoát với:

Khi cha có xung vào trạng thái của N1(đầu ra)là:’1’(UP=3,6v) Trạng thái của N2(đầu ra)là :‘0’(UQ=0v)

Do có sự chênh lệch điện thế giữa P và Q nên tụ điện C đợc nạp điện theo đờng

Qua mạch AND N2 đầu ra Q lại chuyển từ ‘0’ sang ‘1’.

Do có sự chênh lệch đIửn thế giữa P và Q nên tụ C bắt đầu phóng đIện theo đờng

-Khi N2 chuyển từ trạng tháI 1→0 thì lúc này tại Q lại xuất hiện đột biến đIện áp từ 3,6V→0V,tại P xuất hiện đột biến đIện áp từ 0V→3,6V.

Lúc này tụ C lại đợc nạp đIện theo đờng sau:P→R→M→tụ C→Q ,UM lại tăng dần lên

Cho đến thời đIúm t=t2 thì UM=Ungỡng thì N1 lại chuyển từ:’1’→’0’ N2 lại chuyển từ:’0’→’1’ Và quá trình cứ tiếp diển nh vậy khi vẫn còn xung kích.

Ta nhận thấy rằng thời gian 1 chu kỳ phóng nạp là:τ=τnạp+τphóng=2RC.

Quá trình hoật động của mạch (có thể) đợc biểu diển thông qua giản đồ trạng thái diện áp của UM,UP,UQ nh sau: 2/Tạo tín hiệu điều khiển: a)Cứ 30 phut tạo ra 1 xung có τ=1sec đa đến đầu điều khiển mạch tạo dao động đa hài tạo âm thanh để phát ra 1 tiếng kêu.Việc tạo ra 1 xung có τ=1sec đợc thực

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 Giờ

So sánh phút

-ở đầu ra tại thời gian cần báo thức sẻ có một chuổi xung đợc tạo ra ,mổi xung có τ=4 sec.Chuổi xung này sẻ đợc đa đến khối tạo âm thanh qua khoá K3.Loa sẻ phát một chuổi các tiếng kêu,mổi tiêng kêu kéo dàI khoang τ=4 sec và hai tiếng kêu liên tiếp cách nhau một khoang thời gian τ=4 sec.

-Chuổi tiếng kêu phát ra loa sẻ kéo dài cho đến khi ta ngắt khoá K3 và nó sẻ tự động dừng lại sau 15 tiếng kêu.

-Mô phỏng bằng giản đồ thời gian nh sau:

Cho xung 1 phút này qua mạch tạo dao động đa hài (ở phần trớc) với R,C phù hợp ta sẻ có đợc trong 1 phút này có 15 lần 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

A B A=B A<B A>B

Tõ b¶ng chøc n¨ng cña bé so s¸nh 2 sè nhÞ ph©n 1 bit ta cã hµm biÓu diÔn tr¹ng th¸I ra cña bé so s¸nh theo 2 ®Çu vµo nh sau:

OA=B=A⊕B=AB +AB

VCC A3 A2 B2 A1 B1 A0 B0

B3 A<B A=B A>B A<B A=B A>B GND

Data Cascad Output

Input input

-Bảng sự thật của IC 7485: Comparing inputs Cascading inputs Outputs A3,B3 A2,B2 A1,B1 A0,B0 A>B A<B A=B A>b A<B A=B Từ bảng chân lý ta có thể thiết lập bộ so sánh 4 bit nh sau: Ơ chế độ A=B thì chân Cascading inputs có thể có 3 trơng hợp nh trên,do vậy để lấy ra đợc trạng tháI bằng nhau thì ta có thể lấy 2 chân A>B và A<B ở Cascading inputs nối với đất(mức 0) và chân A=B nối +VCC(mức

*)Chuyển mạch:

-chuyển mạch có chức năng nh trên đợc thiết lập thông qua IC74LS224.-IC 74LS244 có 8 tầng đệm không đảo đợc cấu tạo nh hình sau:

*)Khối tạo 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 ổn định và tự động chuyển đổi giữa hai trạng Ta thấy thời gian nạp lớn hơn thời gian phóng.

Giá trị điện áp trên tụ C1 giảm dần tức là UB2 du7ơng đần lên.Khi C1 phóng đến lúc chạm điện áp cắt của T2 làm cho T2 từ tắt thành thông,T1 từ thông thành tắt.Lúc này C2 phóng,giá trị diện áp trên C2 giảm dần,thời gian phóng của C2 duy trì cho T1 tắt và khi C2phóng chạm điện áp cắt thì T1 lại từ tắt sang thông và T2

lại từ thông sang tắt.Quá trình nh thế cứ tự chuyển đổi lẩn nhau Chu kỳ tạo xung

Trong thực tế ngời ta thờng dùng thạch anh 10 MHz để tạo đao động:

Sau đó 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 công dụng thì đòi hỏi ta phải nên thiết kế theo kiểu