a. Sơ đồ khối tổng quát: (hình 2.3)
TẠO TÍN HIỀU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ HIỂN THỊ TẠO XUNG VUÔNG ĐỐI XỨNG ĐÓNG NGẮT ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 220V CHỌN CHỨC NĂNG HỆ THỐNG T tx Tm 2T Tk
Đề tài:Thiết kế hệ thống hẹn giờ cho thiết bị điện SVTH: Nguyễn Đình Tuấn
44
Hình 2.3: Sơđồ khối tổng quát của khối tạo tín hiệuđiều khiển thiết bị và hiển thị trạng thái.
Trong đó:
Khối xung clock được cấu tạo từ IC 555 được trình trong cơ sở lý thuyết.
Từ sơ đồ khối ta thấy khối tạo xung chữ nhật và hiển thị được
ghép nối từ 3 tầng tương tự nhau. Vì thế để cho đơn giản ta chỉ xét cấu
tạo của 1 tầng bất kỳ và sau đó tương tự cho 2 tầng còn lại.
b. Sơ đồ thực hiện của tầngđếm giây:
XUNG CLOCK ĐẾM GIỜ ĐẾM GIÂY ĐẾM PHÚT HIỂN THỊ GIỜ HIỂN THỊ GIÂY HIỂN THỊ PHỨT ĐK ĐẶT GIỜ ĐK ĐẶT GIÂY ĐK ĐẶT PHÚT ĐẶT PHÚT ĐẶT GIÂY ĐẶT GIỜ XUNG ĐK tầng đếm giờ tầng đếm giây
Hình 2.4: Sơđồ thực hiện của tầng đếm giây.
Khối đếm giây sử dụng 2 IC 74LS192 thực hiện chức năng đếm lùi từ 59 giây (hoặc một giá trị đặt trước từ khối đặt giây) về 00 giây. Khối
hiển thị giây gồm 2 IC giải mã 74LS47 làm nhiệm vụ giải mã từ 2 bộ đếm
74LS192 đầu ra đưa tới đầu vào 2 LED 7 đoạn thông qua các điện trở
hạn dòng. Khối đặt giây cũng là 2 IC 74LS192, nó thực hiện chức năng
đếm tiến MOD 6 và MOD 10, để đặt số giây ban đầu cho khối đếm giây . Khối điều khiển đặt giây gồm 2 IC 74LS157 làm nhiệm vụ hợp kênh để
nối dữ liệu từ khối đặt giây với khối đếm giây, 74LS157 chính à 4 MUX: 2→1 ghép lại với nhau cùng chung tín hiệuđiều khiển.
c. Giải thích sơ đồ thực hiện của tầng đếm giây:
Giả sử ta hẹn thời gian cho hệ thống là 20 giờ 19 phút 37 giây lúc này các quá trinh sẽ diễn ra như sau:
- Để ấn định được thời gian trên đầu tiên ta phải nhập thời gian hẹn từ khối đặt giờ, đặt phút, đặt giây. Ơ khối đặt giây để đặt được 37 giây ta nhấn vào button ở hàng đơn vị 7 lần, nhấn vào button hàng chục
3 lần, trạng thái này được thể hiện trên 2 LED 7 đoạn ở khối hiển thị.
Để bảo đảm số giây đặt không được quá 59 thì IC 74LS192 ở
hàng đơn vị giây thực hiện đếm MOD 10, IC 74LS192 ở hàng chục giây thực hiện đếm MOD 6. Muốn IC 74LS192 đếm ở MOD 6 thì ta dùng 1 cổng AND 2 đầu vào nối tới chân Q1, Q2 đầu ra nối với chân MR để xoá dữ liệu khi 74LS192 đếm đến 6 (0110).
- Sau khi đã đặt thời gian hẹn, khối đếm giây bắt đầu đếm ngược
từ 37 giây về 00 giây, lúc này 2 IC 74LS192 của khối đếm giây được
lệnh khởi tạo lại giá trị ban đầu là 59 giây chứ không phải là 37 giây nữa. Do đó ta phải sử dụng thêm 1 khối trung gian để điều khiển đưa dữ liệu
cho hợp lý, khốiđó chính là khối điều khiển đặt giây.
Khối điều khiển đặt giây gồm 2 IC 74LS157 (74LS157 chính là 4 MUX: 2→1 ghép với nhau cùng chung tín hiệu điều khiển) sẽ đưa dữ
liệu thích hợp tới đầu vào dữ liệu của 2 IC 74LS192 ở khối đếm giây nhờ
tín hiệu điều khiển ở chân 1 của IC. Khi trạng thái của các bộ đếm ở khối đếm giây, đếm phút, đếm giờ đều về 00 thì chân 1 của 74LS157 ở mức
thấp để chọn dữ liệu ra là 59 giây, 59 phút, X9 giờ (X có thể là 0 hoặc 1)
ở các chân 1A, 2A, 3A, 4A, dữ liệu ở các chân này được nối cố định. Ngược lại với trên tín hiệu ở chân 1 của 74LS157 sẽ ở mức cao và các
đầu ra của nó sẽ được nối với các đầu ra của 74LS192 của khối đặt dữ
liệu. Từ nguyên lý đó ta sẽ nối các linh kiện tạo tín hiệu điều khiển hợp lý xem hình 2.4.
2- 4.2. Khối tạo xung vuông
Đề tài:Thiết kế hệ thống hẹn giờ cho thiết bị điện SVTH: Nguyễn Đình Tuấn
46
Hình 2.4: Sơđồ thực hiện của khối tạo xung vuông.
Để tạo ra dạng xung vuông ở lối ra ta sử dụng IC 74LS76, đây chính là trigger JK có đầu vào xung clock ở mức tích cực thấp. Ta đã biết khi JK = 1 và có xung clock ở mức “0” thì Q sẽ đổi lẫn trạng thái.
b. Giản đồ thời gian: (hình 2.5)
Hình 2.5: Giản đồ thời gian của khối tạo xung vuông.
2- 4.3. Khối đóng ngắt điện áp xoay chiều 220V
a. Sơ đồ thực hiện: (hình 2.6)
Hình 2.6: Sơ đồ thực hiện của khối đóng ngắtđiện áp xoay chiều 220V. Tín hiệu chân J
Tín hiệu chân clock
Khối đóng ngắtđiện áp xoay chiều 220V, có chức năng biếnđổi tín hiệu điều khiển một chiều ở đầu vào, thành tín hiệu điều khiển xoay chiềuở đầu ra.
Để thực hiện chức năng chúng sử dụng một rơ le RL nguồn nuôi +5V để điều khiển khoá K đóng mở theo tín hiệu đầu vào. Rơ le được
nối tới đầu vào thông qua một transistor NPN để đảm bảo điện áp rơ le
đủ hoạtđộng (Không cần chính xác).
b. Giải thích sơ đồ thực hiện và nguyên lý hoạt động:
Đầu ra của khối tạo xung vuông tạo ra dạng tín hiệu xung vuông có biên độ tối đa khoảng 2V đưa tới đầu vào của khối đóng ngắt điện áp xoay 220V. Với điện áp này không đủ để cung cấp cho rơ le hoạt động. Vì thế cho điện áp này qua cực B của transistor NPN như hình 2.6.
Giá trị điện trở R khoảng từ 50Ω đến 500Ω để hạn chế bớt điện áp vào bazơ của transistor. Khi đầu vào ở mức “1” nó có điện áp khoảng 2V, điện áp này làm cho transistor Q thông, khi Q thông dòng điện +5V chạy qua rơ le đến Q và nối đất, do đó rơ le hoạt động tạo lực từ hút khoá K nối mạch, lúc này tải được cấp nguồn để hoạtđộng.
Bảng chức năng của khối 2.1.
Đầu vào Q K Tải
1 Thông Đóng Được cấp nguồn điện 220V
0 Tắt Mở Không được cấp nguồn
Bảng 2.1: Bảng chức năng của khối đóng ngắtđiện áp 220V.
Như vậy tải sẽ được cấp nguồn điện 220V theo thời thời gian đã hẹn.
2- 4.4. Khối chọn chức năng hệ thống
a. Sơ đồ thực hiện:
Hình 2.7: Sơ đồ thực hiện của khối chọn chức năng hệ thống.
Khối chọn chức năng cấu tạo gồm: một JK-FF (IC 74LS76) thực
hiện MOD 2 để làm tín hiệu điều khiển cho IC 74LS157 (4 MUX: 2→1
ghép với nhau). 74LS157 có tác dụng chọn kênh thích hợp và đưa tới lối
Đề tài:Thiết kế hệ thống hẹn giờ cho thiết bị điện SVTH: Nguyễn Đình Tuấn
48
b. Nguyên tắc hoạt động:
-Khi chưa nhấn button lối ra Q của trigger ở “0”, Q = “0”, nên A/B = ”0” các đầu ra của 74LS157 sẽđược nối với các đầu A tương ứng:
+ 1Y nối với đất: lúc này các chân PL của bộ đếm ở khối đếm ở
mức “0” cho phép nhấn button ở các bộ đếm khối đặt giờ, đặt phứt đặt
giây để đặt thời gian hẹn giờ. Đồng thời chân 2Y được nối với xung clock đưađến các button của khối đặt giờ, đặt phút, đặt giây.
+ 3Y nối với đất đưa tới đầu vào của trigger JK nên đầu ra của nó
ở mức thấp vì vậy thiết bịđiện không được cấp nguồn.
+ 4Y nối đất đưa tới công tắc SW có thể được chọn để nối với các chân MR của các bộ đếm điều này có nghĩa là bộ đếm không bị xoá dữ
liệu (tức là cho phép nhập dữ liệu).
- Khi nhấn button lối ra Q của trigger ở mức “1”, Q = “1” nên A/B = “1” các đầu ra của 74LS147 sẽđược nối với các đầu B tương ứng:
+ 1Y và 3Y nối với đầu ra của khối tạo tín hiệu điều khiển thiết bị
và hiển thị tức là 1Y, 3Y có xung điều khiển, điều này có nghĩa là bộ đếm
bắt đầu tính thời gian hẹn giờ, còn JK-FF lật trạng thái lên mức “1” ở
chân Q và thiết bị điện được cung cấp nguồnđiệnđể hoạt động.
+ Y2 không nối với xung clock nữa có nghĩa là không được phép
đặt thời gian cho bộ đếm nữa.
+ 4Y nối với tín hiệu điều khiển thông qua cổng NOT đưa tới công tắc SW và có thể được lựa chọn đưa tới chân R để xoá dữ liệu trên JK- FF, tứ là lúc này nguồn điện sẽ không được cấp tuần hoàn.
- Mỗi lần nhấn button chọn chức năng thì tín hiệu xung được đưa tới chân R của JK-FF để xoá dữ liệu và bắtđầu đặt thời gian lần mới.