Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
_(1
r/)R+Rb
Dao ñoäng vuøng trôû aâm:
1 n2
LC
I 2
Taàn soá dao ñoäng: fo =
Dao ñoäng thaïch anh:
Taàn soá dao ñoäng fo: ñöôïc aán ñònh saún.
Ngaøy nay thaïch anh raát phoå duïng nhaát laø trong caùc maïch ñoøi hoûi ñoä
chính xaùc cao.
Do yeâu caàu cuûa ñeà taøi ñoøi hoûi phaûi coù söï chính xaùc cao neân ngöôøi vieát
choïn boä dao ñoäng ôû ñaây laø thaïch anh ñeå laøm xung chuaån.
Sô löôïc ñaëc tính cô baûn cuûa thaïch anh.
Caét tinh theå thaïch anh theo moät phöông vò goùc xaùc ñònh, chuùng ta ñöôïc caùc ieáng thaïch anh (daïng troøn,vuoâng,daøi,thanh…).Sau ñoù maï leân hai maët thaïch anh lôùp kim loaïi vaø gaén leân caùc ñieân cöïc ñeå taïo thaønh caùc boä dao ñoäng thaïch anh.
Thaïch anh coù ñaëc tính laø khi chòu kích thích bôûi moät ñieän tröôøng thì bò bieán daïn. Ngöôïc laïi khi thaïch anh chòu kích thích cô hoïc thì laïi phaùt ra ñieän tröôøng,ñoù laø hieäu öùng ñieän aùp.Vaäy neáu kích thích thaïch anh baèng nguoàn ñieän thaïch anh dao ñoäng vaø laïi phaùt ra ñieän tröôøng. Bieân ñoä ñieän aùp chæ ra ñuû lôùn ñoái vôùi taàn soá coäng höôûng rieâng cuûa heä.
3. Maïch dao ñoäng taïo xung 1 phuùt söû duïng thaïch anh 32768 Hz:
4060
5V +V
4040
Thaïch anh 32768 Hz sau khi ñöôïc chia 15taàn FF seõ cho ra taàn soá 1Hz ñeå taïo ñöôïc xung 1 phuùt phaûi qua 6 taàng Flip-Flop nöõa keát hôïp vôùi coång logic ñeå ñöôïc xung 1 phuùt (1/ 60 Hz).
S
10
Q
CP
11
J CP K
QN
MR
R
1 15 14 12 13 4 2 3 5 6 7 9
Q11 Q10 Q9 Q8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
100K
32768HZ
*Sôï ñoà maïch:
*Öu ñieåm:
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 34
Taïo ñöôïc xung 1s maø khoâng caàn duøng coång logic, söû duïng caùc ngoõ ra coøn troáng ñeå kích caùc khoái khaùc: chænh giôø, ña hôïp choïn keânh…
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
*Nhöôïc ñieåm:
Phaûi söû duïng coång logic ñeå taïo tín hieäu xung 1 phuùt.
4. Maïch taïo xung 1 phuùt söû duïng thaïch anh 1M:
Thaïch anh 1MHz sau khi ñöôïc chia 20 taàn FF seõ cho ra taàn soá 1Hz ñeå
taïo ñöôïc xung 1 phuùt phaûi theâm 6 taàn ff nöõa keát hôïp vôùi coång logic .
220= 1048 26 =64
Sô ñoà maïch:
Xung 1 phuùt
4040
Cp
10
4060 RES
9
11
10
9 10 11 12 RES
Öu ñieåm:
Chia thaïch anh coù taàn soá caøng cao thì ñoä chín` xaùc taêng leân.
Nhöôïc ñieåm:
Khoù khaên trong vieäc taïo tín hieäu Reset boä ñieám.
5. Maïch dao ñoäng taïo xung 1 phuùt söû duïng maïch dao ñoäng cuûa ñoàng
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 35
hoà treo töôøng:
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
Maïch dao ñoäng cuûa ñoàng hoà treo töôøng taïo ra dao ñoäng taàn soá 1Hz voùi bieân ñoä vaø doøng ñieän thaáp. Do ñoù ñeå kích qua maïch chia phuùt phaûi qua caàn phaûi qua Tranzitor ñeäm.
5V +V
4040
Xung 1 giaây
Xung 1 phuùt
330
CP
NPN
MR
Q11 Q10 Q9 Q8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
Sô ñoà maïch:
Öu ñieåm:
Ñôn giaûn töông ñoái chính xaùc.
Nhöôïc ñieåm:
Caàn caáp nguoàn rieâng cho cuoän dao ñoäng taïo xung, khoâng thích hôïp ñoái
vôùi moâi tröôøng coâng nghieäp vaø ngoaøi trôøi.
5V +V
10k
555
Xung ra
378k
Vcc Gnd Dis Trg Thr Out Rst Ctl
100uF
6. Maïch taïo xung 1 phuùt söû duïng IC 555:
Ta coù: T1=0,7(R1+R2)C
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 36
T2=0,7R2C
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
T=0,7(2R2+R1)C
T=T1+T2= 1phuùt.
Choïn C=100 F
R1=100 K
60 C7,0
60 100
.7,0
6_10.
- 10.103 = 0,857.106 = 857.103 R2= - R1 =
R2=378,5.103()
*Öu ñieåm:
Ñôn giaûn deã laép raùp, reõ tieàn, doøng, aùp ra lôùn.
*Nhöôïc ñieåm:
Khoù tìm dinh kieän ñuùng trò soá tính toùan, khoâng chính xaùc do sai soá cuûa
ñieän trôû vaø tuï ñieän lôùn.
II. THIEÁT KEÁ KHOÁI ÑA HÔÏP VAØ CHOÏN KEÂNH
Do töø 7 ngaõ ra cuûa boä nhôù maø phaûi hieån thò 4 led 7 ñoïan. Do ñoù taïi moãi thôøi ñieåm 1 led ñöôïc nhaän ñuùng döõ lieäu cuûa mình. Neân nhieäm vuï cuûa khoái naøy nhaèm xaùc ñònh döõ lieäu cho töøng led.
1. Khoái ña hôïp, choïn keânh söû duïng IC giaûi maõ:
a. Söû duïng IC 4556:
4556 1/2
A1 A0
E
Q3 Q2 Q1 Q0
EA A01 A1A O0A O1A O2A O3A Vss
VDD EB A0B A1B O0B O1B O2B O3B
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 37
ÔÛ ñaây IC 4556 ñöôïc söû duïng cho khoái giaûi maõ, choïn keânh 4556 laø IC giaûi maõ 4 ñöôøng ra möùc thaáp thuoäc hoï CMOS, goàm coù 2 phaàn gioáng nhau. Moãi phaàn coù 2 ñöôøng chia chæ vaøo (Ao vaø A1), moät chaân Enable Input taùc ñoäng ôû möùc thaáp (E) vaø 4 ngaõ ra ôû möùc thaáp (Oo_ O3) khi chaân (E) ôû nöõa cao thì Oo ñeán O3cuõng laø cao.
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
O0 O1 O2 O3
E A0 A1 L L L L H H H L L H H L H H L H L H H L H L H H H H H L H X X H H H H
Baûng traïng thaùi hoïat ñoäng:
L: Low (möùc thaáp)
H: High (möùc cao)
X: Thaáp hoaëc cao hoaëc khoâng xaùc ñònh
b. Söû duïng IC 74138.
IC 74138 laø IC giaûi maõ 3 ñöôøng sang 8 ñöôøng, ra möùc thaáp
74138
Sô ñoà chaân Sô ñoà logic
A B
A2 A1 A0
E3 E2 E1
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
Vcc O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6
C E1 E2 E3 O7 GND
H: High Level
L: Low Level
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 38
X: High or Low
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
Baûng traïng thaùi hoïat ñoäng
E1 E2 E3 C B A Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
H x x X X X H H H H H H H H
x H x X X X H H H H H H H H
x x L L L L L H H H H H H H
L L H L L H H L H H H H H H
L L H L H L H H L H H H H H
L L H L H H H H H L H H H H
L L H H L L H H H H L H H H
L L H H L H H H H H H L H H
L L H H H L H H H H H H L H
L L H H H H H H H H H H H L
5V +V
74LS138
Töø Q5 cuûa 4060
A2 A1 A0
Töø Q4 cuûa 4060
E3 E2 E1
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
Ñeán Transistor T4 Ñeán Transistor T3 Ñeán Transistor T2 Ñeán Transistor T1
Sô ñoà maïch:
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 39
IC 74154 laø IC giaûi maõ 4 ñöôøng sang 16 ñöôøng töôg töï nhö 74138 nhöng ñöôøng ra gaáp ñoâi.
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
III. THIEÁT KEÁ BOÄ GIAÛI MAÕ NGAØY THAÙNG-GIÔØ PHUÙT
1. Maïch giaûi maõ giôø phuùt:
Coù raát nhieàu IC giaûi maõ ñòa chæ tuøy thuoäc vaøo dung löôïng boä nhôù vaø
ñòa chæ ñeå truy xuaát boä nhôù maø ta choïn IC giaûi maõ thích hôïp.
Do ñeà taøi thi coâng maïch baùo (ngaøy-thaùng),giôø phuùt .Neân soá oâ nhôù phuùt laø 1440 oâ nhôù .Neân caàn 11 ñöôøng ñòa chæ ñeå giaûi maõ,IC 4040B laø boä ñieám nhò phaân 12 taàng FF coù ngoõ vaøo xung tañc ñoäng caïnh xuoáng, Master Reset(MR) taùc ñoäng ôû möùc cao vaø coù 12 taàng ñeám ngoõ ra (00_011) neân choïn IC 4040 laøm boä nhôù giôø phuùt.
Q11 Q5 Q4 Q6 Q3 Q2 Q1 Vss
Vdd Q10 Q9 Q7 Q8 MR Cp Q0
Sô ñoà chaân cuûa IC 4040.
Haøm Reset cho boä nhôù ngaøy:
Coù nhieàu caùch ñeå Reset boä nhôù ngaøy khi thöïc hieän heát chu kyø 24 giôø
maø chöa heát oâ nhôù.
Coù theå duøng chaân Q7 cuûa ROM nhôù giôø ñeå ñöa xung veà MR cuûa 4040 giaûi maõ ñòa chæ. (Do chæ söû duïng 7 ngoõ ra ñeå thuùc led 7 ñoaïn: 00_06 ).Tuy nhieân neáu söû duïng Q7 ñeå Reset thì aûnh höôûng ñeán vieäc ñaët chuoâng cho nhöõng giôø quy ñònh. Do ñoù, khoâng choïn kieåu thieát keá naøy.
Chia soá thaäp phaân 1440 ra soá nhò phaân :
1440=10110100000
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 40
Laáy ngoõ ra Q5, Q7, Q8, Q10 cuûa boä giaûi maõ ñòa chæ cho boä nhôù ngaøy vaøo coång AND cuûa IC 4082 vaø ngoõ ra ñöa veà chaân Reset cuûa boä giaûi maõ ñòa chæ.
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
2. Maïch giaûi maõ cho boä nhôù ngaøy thaùng:
Töông töï nhö boä giaûi maõ giôø phuùt ta cho IC 4040 ñeå giaûi maõ cho boä nhôù
ngaøy.
Moät naêm coù 365 ngaøy, moät faêm coù moät naêm nhuaän 366 ngaøy. Do ñoù, boä nhôù ngaøy phaûi chöùa moät chu kyø 4 naêm ñeå traùnh söï sai leäch khi söû duïng boä nhôù 4 naêm, 365 ngaøy hoaëc 366 ngaøy.
Soá oâ nhôù caàn phaûi söû duïng ñeå nhôù ngaøy laø:
(365x3)+366 =1461x4 (5844 oâ nhôù)
164110 =101101101012
Laáy ngoõ ra Q0, Q1, Q4, Q5, Q7, Q8, Q10 ñöa vaøo caùc coång logic ñeå taïo
tín hieäu ReSet boä ñeám ñeå quay laïi chu kyø môùi khi keát thuùc 4 naêm.
THIEÁT KEÁ BOÄ ÑEÁM NGAØY
IV.
330
1k
NPN
LED6
4017
1k
NPN
Xung ngaøy
LED5
CP1 CP0
1k
MR
NPN
Q5-9 Q9 Q8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
LED4
1k
NPN
LED3
1k
NPN
LED2
1k
NPN
LED1
1k
NPN
Sô ñoà keát noái boä ñeám ngaøy
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 41
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
- Do yeâu caàu cuûa ñeà taøi laø khoâng ñoå chuoâng ngaøy thöù baûy vaø chuû nhaät, do ñoù caàn coù boä ñeám ngaøy ñeå taïo xung ñieàu khieån ñeå cho pheùp ñoå chuoâng.
-
Trong tuaàn coù 7 ngaøy neân caàn coù boä ñeám 7 traïng thaùi, IC 4017 coù 10 traïng thaùi ñeám khi coù xung kích vaø duøng led troøn ñeå hieån thò thöù trong tuaàn.
Sô ñoà logic
4017
13
14
CP1 CP0
15
O5 O1 O0 O2 O6 O7 O3 VSS
MR
Q5-9 12 Q9 11 Q8 9 Q7 6 Q6 5 Q5 1 Q4 10 Q3 7 Q2 4 Q1 2 Q0 3
VDD MR CP0 CP1 Q5-9 O9 O4 O8
Sô ñoà chaân IC 4017
THIEÁT KEÁ KHOÁI KHIEÅN CHUOÂNG.
V.
Xung ñieàu khieån chuoâng coù ñoä roäng töø vaøi giaây ñeán khoaûng vaøi chuïc giaây tuyø theo yeâu caàu. Do ñoù khoâng theå laáy tröïc tieáp töø boä nhôù giôø neáu caàn thôøi gian ñoã chuoâng nhoû hôn 1 phuùt.
Ñieàu kieän ñeå ñoå chuoâng laø:
Ñuùng giôø caøi ñaët: (7'00, 11'30, 1h, 16'30).
5V +V
Khoâng phaûi ngaøy leã (1 -1, 30 - 4,1 – 5 , 2-9)
Khoâng phaûi thöù baûy vaø chuû nhaät.
Khoâng phaûi luùc chænh giôø, ngaøy, thöù.
Xung töø boä nhôù giôø
Xung töø boä nhôù ngaøy
1k
NPN
Xung töø boä ñieám ngaøy
Xung ñieàu khieån
Sô ñoà maïch:
THIEÁT KEÁ KHOÁI HIEÅN THÒ
VI.
Ñeå hieån thò moät döõ lieäu coù theå duøng caùc thieát bò hieån thò nhö: quang
baùo, Led 7 ñoaïn, Led 14 ñoaïn…, hoaëc söû duïng led rôøi ñeå noái keát.
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 42
Keát noái led 7 ñoaïn töø led troøn:
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
Tuøy thuoäc vaøo kích thöôùc caàn thieát coù theå keát noái vôùi soá löôïng led khaùc nhau. Tuy nhieân phaûi tuaân theo tyû leä 7/5. Ñoái vôùi nhöõng baûng hieån thò lôùn caàn chieàu cao vaø chieàu roäng, ñeå ñaûm baûo ñoä saùng ta caàn gheùp ñoâi hay gheùp ba.
Sô ñoà keát noái:
Öu ñieåm: kinh teá, Led coù kích thöôùc theo yù muoán.
Nhöôïc ñieåm: maát thôøi gian, tieâu hao coâng suaát lôùn, phaûi coù transitoe
thuùc.
Söû duïng led 7 ñoaïn:
Ñeå led sang döõ lieäu ñöa ñeán caùc chaân A, B, C, D, E, F cuûa Led ôû möùc
cao (katoât chung).
AÙp rôi treân moãi ñoaïn laø 1,8 2 V vôùi doøng töø 7 20 mA.
Choïn cheá ñoä hoaät ñoäng bình thöôøng cho led laø 2V, 8mA. Do ñoù, ñieän
trôû haïn doøng cho ded laø:
VR = Vcc - Vlcd = 5 - 2 = 3V.
3 R = 8 . 10-3 = 375
Choïn R = 330
10 9 8 7 6
Sô ñoà chaân led 7 ñoaïn:
Sô ñoà keát noái: A: 7
B: 6
C: 4
D: 2
E:1
R
F: 9
1 2 3 4 5
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 43
G:10
Luaän vaên toùt nghieäp
GVHD: Nguyeãn Taán Ñôøi
H: 5
3, 8: Nguoàn
R: Caùc ñieän trôû haïn doøng
R=(150…330)
Caùc ngoõ ra cuûa boä nhôù giôø vaø ngaøy (D0…D6) ñöôïc noái tôùi caùc ñoaïn
(a,b,c,d,e,f,g) cuûa led 7 ñoaïn
VII. THIEÁT KEÁ KHOÁI CHOÏN VAØ CHOÁT DÖÕ LIEÄU
1. Thieát keá khoái choïn:
Do ñeà taøi coù hai cheá ñoä hieån thò laø giôø phuùt vaø ngaøy thaùng. Do ñoù trong moãi thôøi ñieåm chæ coù moät cheá ñoä hieån thò ñöôïc hoaït ñoäng ñeå cho pheùp döõ lieäu töø boä nhôù ngaøy thaùng hay töø boä nhôù giôù phuùt ñöôïc pheùp xuaát ra khoái hieån thò.
Taïo xung ñieàu khieån choïn Rom töø linh kieän rôøi:
+ Söû duïng maïch dao ñoäng ña haøi ñeå taoï xung ñieàu kieän choïn
5V +V
R3 R4
R1 R2
Q\
Q
C2
C1
NPN
NPN
ROM.
Hình
Chu kyø T1, T2 ñöôïc xaùc ñònh bôûi cacù ñieän trôû vaø tuï ñieän.
Öu ñieåm: kinh teá, taïo ñöôïc caùc hu kyø Q vaø Q khaùc nhau.
Nhöôïc ñieåm: coàng keành, phöùc taïp.
+ Taïo khung ñieàu khieån töø moät ngoõ ra xung vuoâng:
Töø ngaõ ra cuûa moät tín hieäu xung vuoâng ta coù theå taïo ñöôïc hai tín hieäu
Q Q\
SVTH: Nguyeãn Thaønh Nhôn
Trang 44
coù pha ngöôïc nhau, baèng caùch maéc qua coång ñaûo.
