Báo cáo môn điện tử số: MẠCH BÁO THỨC ĐẾM LÙI SỬ DỤNG IC 74LS192

Báo cáo môn điện tử số: MẠCH BÁO THỨC ĐẾM LÙI SỬ DỤNG IC 74LS192 IC 74192 sử dụng IC 555 tạo dao động hàiĐây là IC đếm thập phân đồng bộ, có khả năng đếm lên hoặc xuống, có 2 chân DN UP riêng biệt để đếm xuống lên ,và có 2 chân TCD ( đối với đếm lùi) và TCU(đối với đếm tiến) là các gợn xung ra . Có 1 chân PRESET để thiết lập tín hiệu và một chân RESET đưa bộ đếm về 0

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Km10 Nguyễn Trãi, Hà Đông, Hà Nội

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Đề tài: MẠCH BÁO THỨC ĐẾM LÙI

- Đặt giờ báo thức

- Đếm lùi về 0

- Xử lý khi có báo thức

LỜI NÓI ĐẦU

Để làm quen với công việc tìm hiểu, thiết kế và chế tạo các loại linh

kiện điện tử, chúng em đã chọn đề tài: Mạch báo thức đếm lùi (Đặt giờ báo thức – Đếm lùi về 0 – Xử lý khi có báo thức) Sau khi lựa chọn đề tài, với sự giảng dạy, hướng dẫn của cô Trần Thúy Hà cùng sự nỗ lực của cả nhóm, sự

tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay bài tập lớn của chúng em đã cơ bản được hoàn thành Trong quá trình thực hiện có lẽ khó có thể tránh khỏi thiếu sót.

Do vậy chúng em kính mong nhận được sự đánh giá và đóng góp ý kiến của

cô để bài tập của chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đại diện nhóm SV thực hiện

A Phân tích bài toán

Từ yêu cầu đã cho, mạch cần thực hiện gồm 5 khối cơ bản:

* Khối 1 : là một IC 555 có nhiệm vụ tạo xung đi vào khối 2.

* Khối 2: là 6 IC 74192 mắc nối tiếp, tiếp nhận xung từ khối 1 và khối 5, có nhiệm vụ thực hiện việc đếm theo đồng hồ, và truyền tín hiệu đến khối 3 để giải mã.

* Khối 3: là IC 7447 có chức năng giải mã từ BCD sang LED 7 đoạn ở khối 6 Mỗi IC sẽ giải mã một nhóm tín hiệu song song xuất ra từ một IC 74192 ở khối 2

*Khối 4: khối tiếp nhận dữ liệu từ khối 2 , xử lý khi đồng hồ báo về 0 như Ring, Silence, Snooze

*Khối 5: là khối điều khiển giờ cần hẹn, đưa dữ liệu vào khối 2.

IC 74192 đếm (2)

đặt giờ (5)

IC 7447 giải mã (3)

LED hiển thị (6)

IC 555 tạo xung (1)

Xử lý báo thức (4)

B Các IC và cổng logic sử dụng trong mạch

I Các IC

1 IC 555

Ðây là loại IC định thời với chức năng tạo xung 555 hoạt động ở cả hai chế độ : phi ổn (không ổn định - dao động) và đơn ổn ( ổn định - Tạo xung hay tạo sự trì hoãn) Người ta

dùng 555 trong phần lớn các ứng dụng đòi hỏi chức năng dao động đa hài.

Dưới đây là sơ đồ chân của 555: Chi tiết từng chân:

Công thức tính tần số xung ra của 555: F = 1/(Ln2.C.(R1 + 2R2)) (Hz)

Ở đây chúng ta chọn các linh kiện như hình dưới để tạo xung 1Hz

5 Control voltage

2 IC 74192

Đây là IC đếm thập phân đồng bộ, có khả năng đếm lên hoặc xuống, có 2 chân DN/ UP riêng biệt để đếm xuống/ lên ,và có 2 chân TCD ( đối với đếm lùi) và TCU(đối với đếm tiến) là các gợn xung ra

.Có 1 chân PRESET để thiết lập tín hiệu và một chân RESET đưa bộ đếm về 0

Bảng trạng thái:

Ngoài ra, IC này còn có 4 chân để load dữ liệu trước khi đếm và 4 chân đưa dữ liệu ra ngoài.

Dưới đây là sơ đồ của 74192:

Ở đây, do yêu cầu của chúng ta là cần phải cho mạch đếm như đồng hồ, nhưng

mỗi IC 74192 chỉ có thể đếm trong khoảng 0- 9 ( chỉ hiển thị 1 chữ số ) nên ta phải ghép chồng 6 IC 74192 lại với nhau Mỗi IC sẽ đảm nhận vai trò đếm hàng đơn vị, một sẽ đếm hàng chục của giờ, phút, giây.

Để đảm bảo yêu cầu này, ta lợi dụng ngõ ra TCU hoặc TCD của IC này nối đến ngõ vào UP hoặc DOWN của IC kia Mỗi IC đếm đồng bộ, nhưng cả khối 6 IC đếm không đồng bộ vì xung đồng hồ dợn sóng từ IC này qua IC khác.

Vì muốn mạch hiển thì được giống như đồng hồ nên dùng các chân D0 đến D3 để đặt các giá trị tối đa cho phút giây cho 60 phút và 60 giây

Ví dụ cho cách mắc hàng giây:

3 IC 7447

IC 7447 là IC giải mã LED 7 đoạn Sơ đồ chân:

Bảng thuộc tính:

( H – High Voltage Level – mức điện áp cao

L – Low Voltage Level – mức điện áp thấp

X – Immaterial – tùy chọn )

Chức năng từng chân:

4 LED 7 đoạn anot chung

U1

74LS47

5.LED đơn

~(RBI) Ngõ vào xoá dợn sóng (tđ thấp)

~(BI)/ ~(RBO) Ngõ vào xoá/ ngõ ra xoá dợn sóng ( tđ thấp)

~a đến ~g Cạnh LED được thể hiện( tđ thấp)

II

Các cổng Logic trong mạch

1 Cổng AND

Kí hiệu và bảng trạng thái cổng AND

Cổng AND dùng để thực hiện phép nhân logic

Nhận xét: Ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi tất cả các ngõ vào là mức 1.

+ A,B: ngõ vào tín hiệu logic

+ 0: mức logic thấp

+ 1: mức logic cao

+ Y: đáp ứng ngõ ra

Một số IC chứa cổng AND: 4081, 74LS08, 4073, 74HC11

IC 4073 và IC 74LS08

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

2 Cổng NOT

Dùng để đảo tín hiệu đầu vào

Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT

Một số IC chứa cổng NOT: IC 7400, IC 7404, IC 7414 …

IC 7414

Nhận xét: Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau.

3 Cổng OR

Kí hiệu và bảng trạng thái cổng OR

Nhận xét: Ngõ ra cổng OR ở mức 1 khi ngõ vào có ít nhất một ngõ ở mức 1

Một số IC chứa cổng OR: 74HC32, 74HC4075

A Y

0

1

1

0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

IC 74HC32

4 Cổng NOR

Dùng để thực hiện phép đảo cổng OR

Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOR

Nhận xét: Ngõ ra cổng NOR sẽ ở mức 1 khi tất cả các ngõ vào ở

mức 0

Một số IC chứa cổng NOR: 4001, 4025, 74HC02

IC 4001

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

C Nguyên lý hoạt động

I Nguyên lý

 Xung 1 Hz được đưa từ khối tạo xung 555 đến khối 2,để đếm xuống thì đầu ra của IC 555 được nối với chân DN của IC 74192 đếm giây,chân UP được nối với BUTTON, chân PL nối với

TCD ,chân MR nối nguồn MASS Các IC 74192 đếm được nối nối tiếp không đồng bộ với nhau, khi

IC hàng bên phải đếm hết sẽ đưa tín hiệu ra IC bên trái ngay cạnh nó, cứ như vậy sẽ đếm được thời gian như đồng hồ

 Các IC đếm được nối song song với các IC giải mã BCD 7 đoạn 7447, các IC 7447 sẽ nối song song với bộ hiển thị LED 7 đoạn anot chung

 Các đầu ra của các IC 74192 nối với cổng NOR U15 đến U20 và được nối với U21 ( cổng AND),đầu ra của U21 và đầu ra xung của IC 555 nối với cổng OR U22 và đầu ra của U22 nối với chân DN của IC 74192 đếm đơn vị giây Khi bộ đếm đếm về 0 thì đầu ra của U21 mức logic 1 khiến đầu ra của U22 không còn là dạng xung nữa mà ở mức logic 1 khiến IC đếm giây hàng đơn

vị ngừng hoạt động dẫn đến toàn bộ đếm ngừng hoạt động Lúc này đầu ra của U24 có dạng xung

để chuông kêu ( ở đây nhóm em dùng thêm đèn LED cho tiện quan sát, khi đèn sáng cũng là lúc chuông kêu)

 Đầu ra của U24 nối với switch SILENCE Khi bấm switch SILENCE thì đầu ra của U24 sẽ ở mức logic âm nên đèn sẽ ngừng sáng

 Khi bấm vào switch SNOOZE thì sẽ đưa tín hiệu đến chân UP của IC 74192 đếm phút hàng chục,các IC này load các giá trị là 9p59 giây Lúc này U21 ở mức logic âm nên mạch tiếp tục đếm ngược về 0

 Đầu vào âm thanh dùng xung của đầu ra của IC 555 1 hz

 Có SW 2 để reset toàn bộ mạch đếm về 0

 Các button CHINH GIO, CHINH PHUT, CHỈNH GIAY được nối với đất và các chân UP của

74192 đơn vị đếm giây, phút, giờ CÓ thể chỉnh thời gian bằng switch SNOOZE

 Hiện tại mạch có thể chỉnh tối đa 100 giờ 40 phút 39 giây tương đương 99 giờ , 99 phút ,99 giây hiển thị , sau khi đếm hết 99 giây đầu tiên mạch tự động đếm ngược lại từ 60 giây, sau khi hết

39 giờ hàng phút và giây của mạch tự động đếm lùi từ 59 phút 59 giây bình thường

 Đây vừa là ưu điểm vừa là nhược điểm mà cả nhóm em vẫn chưa thể khắc phục

được ,mong cô thông cảm cho chúng em !

II Sử dụng

o Ban đầu bật SW3, sao cho xung chưa vào khối 2 Sau đó sử dụng các BUTTON chỉnh giờ,phút,giây đến thời gia mong muốn

o Khi bộ đếm đếm ngược về 0 thì đèn LED xanh dương sẽ nháy,chuông sẽ kêu, LED xanh lá cây sẽ tắt Khi đó có lựa chọn, bấm switch SNOOZE thì mạch sẽ đếm ngược lại từ 9p59s, chuông ngừng kêu

D.Mạch kết quả và một số kết quả mô phỏng

I Mạch kết quả

II Một số kết quả

a.Khi đồng hồ đếm về 0, đèn sáng

b.Khi đèn đang sáng, bấm SNOOZE => đèn không sáng nữa mà đồng hồ đếm ngược lại từ 9p59s.(ảnh được chụp ngay lúc bấm SNOOZE nên hiển thị 10 phút)

E Đánh giá hoạt động của mạch

I.Ưu điểm

 Mạch hoạt động tốt, đảm bảo được yêu cầu của bài toán

 Có khả năng đếm ngược tối đa là 100 giờ 40 phút 39 giây

 Có thể dễ dàng chỉnh sửa các chức năng hẹn giờ, snooze, im lặng

II Nhược điểm

 Tốn nhiều linh kiện, năng lượng tiêu thụ lớn

 Chính vì mạch có khả năng đếm như trên nên đôi lúc đặt sai thời gian , phải bấm SW2 để

reset Theo phần mềm mô phỏng thì đôi khi bấm SW2 mạch tự đếm ngược từ 99h99p99s phải bấm SW2 lần nữa

Hết