Hệ thống điều khiển chuông lớp học P2

Khối giải mã đổ chuông Khối giải mã đổ chuông là khối tương đối phức tạp trong đề tài này, bởi dữ liệu cần giải mã là 24bit – là tổng số bit đầu ra của các IC đếm, với số bit lớn như vậy trong thực tế người ta hay dùng Vi điều khiển họ 8051, hoặc PIC để giải mã tuy nhiên do yêu cầu của môn học là “Đề tài thiết kế mạch tương tự” nên yêu cầu được đặt ra là thiết kế mạch dùng các phần tử logic và các IC số cơ bản....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống điều khiển chuông lớp học P26. Khối giải mã đổ chuông Khối giải mã đổ chuông là khối tương đối phức tạp trong đề tài này, bởi dữliệu cần giải mã là 24bit – là tổng số bit đầu ra của các IC đếm, với số bit lớn nhưvậy trong thực tế người ta hay dùng Vi điều khiển họ 8051, hoặc PIC để giải mãtuy nhiên do yêu cầu của môn học là “Đề tài thiết kế mạch tương tự” nên yêu cầuđược đặt ra là thiết kế mạch dùng các phần tử logic và các IC số cơ bản. Do đómạch không tránh khỏi sự cồng kềnh. Qua tìm hiểu chúng em thấy Khoa Công Nghệ Điện Tử-Thông Tin, trườngViện Đại Học Mở Hà Nội tổ chức 3 buổi học là: buổi sáng, buổi chiều và buổi tối,mỗi buổi học có 4 tiết học, ở giữa các tiết học có 10 phút ra chơi, riêng giờ ra chơisau tiết thứ 3 là 15 phút đã được trình bày ở mục Phân tích bài toán. Do các ca học là giống nhau và cũng do mức độ phức tạp của đề tài nênchúng em chỉ thiết kế mạch giải mã đổ chuông cho một buổi học. Giả sử ta thiếtkế bộ giải mã đổ chuông cho ca học buổi sáng:Thời gian đổ chuông của ca học này như sau: Tiết học Bắt đầu kết thúc Nghỉ 1 7h15 8h15 10 2 8h25 9h25 10 3 9h35 10h05 15 4 10h20 11h15 0’Để thiết kế mạch giải mã này ta cần phải lập một hàm y = f(x0, x2,…x23)Khi đó tại các thời điểm có đổ chuông y sẽ có giá trị 1.Chúng ta xây dựng mạch giải mã dựa trên phần tử logic AND để nhận biết các mốcthời gian tức là nhận biết các số thập phân từ 0 đến 9.giải sử tại thời điểm là 07 giờ 15 phút 00 giây ta dùng mạch AND để nhận biết cácsố 0 và 7 như sau:Mạch giải mã 0: U2B U2C U1A U2A U2DMạch giải mã 7:Sau khi nhận biết được các giá trị thập phân của bộ đếm thời gian ta tiến hànhkết hợp các giá trị ở đầu ra các mạch AND để được mạch giải mã tại thời điểm 7giờ 15’, các thời điểm khác cũng tiến hành tương tự như trên.Sau khi đã giải mã hết các thời điểm để đổ chuông ta tiến hành xây dựng mạchphân biệt đâu là thời điểm đổ chuông ra chơi, đâu là thời điểm đổ chuông vào họcbằng mạch OR như sau:Ta thấy để thực hiện mạch này ta phải sử dụng rất nhiều mạch AND có 4, 6 cổngvào, bên cạnh đó phải phối hợp với các cổng NOT rất cồng kềnh và khó thực hiện.Trên thực tế để thiết kế mạch này ta dùng phương pháp đơn giản hơn đó là: Ta tiếnhành giải mã từ mã BCD của bộ đếm sang mã thập phân sử dụng IC 74HC4028sau đó tiến hành chọn các thời điểm đổ chuông bằng mạch AND 6 cổng vào. Dothời gian báo chuông vào học là 5s, báo chuông ra chơi là 10s cho nên ta sử dụngmạch OR 5 cổng để tổng hợp các tín hiệu ra của các mạch AND thành 2 tín hiệuđổ chuông ứng với chuông vào học và chuông ra chơi.Bộ giải mã khi thiết kế:7. Khối chuông :- Khối chuông bao gồm hệ thông kích chuông và chuông, chuông có thể là chuôngđiện tử hoặc chuông cơ học, nếu là chuông điện tử công suất nhỏ chỉ cần nối trựctiếp với đầu ra của FET.- Hệ thông kích chuông bao gồm 1 transistor trường làm việc như một khoá điện tửđế đóng mở dòng điện điều khiển chuông. Khi có xung dương kích thích từ bộ giảimã đến đầu vào của bộ kích chuông, một tụ điện được nối song song với cựcSource và Gate của Transistor trường được nạp điện để duy trì điện áp giữa cực Svà D của FET. Thời gian mở của FET phụ thuộc vào giá trị của tụ điện và điện trởmắc song song với nó.- Thời gian mở của FET được tính gần bằng: t = 0.8xCxR- Đối với mạch trẽ 5s ta có: t=0,8x47x106x120x103 =5a- Đối với mạch trễ 10s ta có: t=0,8x100x106x120x103 =10sDo thời gian đổ chuông lúc ra chơi và vào học là khác nhau nên ta sử dụng 2 mạchkhoá kiểu này và nối vào các đầu ra của bộ giải mã đổ chuông.-Sơ đồ khối kích chuông:Nếu dùng các loại chuông cơ học có công suất lớn, khi đó đầu ra của FET sẽ đượcnối với môt rơle để điều khiển loại chuông đó như hình sau:VI. Sơ đồ mạch của hệ thốngDùng phần mềm vẽ mạch Orcad trên máy tính sẽ cho ta sơ đồ mạch của hệ thốngnhư sau : SƠ ĐỒ MẠCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHUÔNG LỚP HỌCVII. Một số linh kiện được dùng trong hệ thống 1. IC giải mã 7 đoạn 74LS47Vi mạch giải mã 7 đoạn 74LS47 là loại IC có 16 chân dùng để giải mã từ mã BCDsang mã 7 đoạn để hiển thị được trên led 7 đoạn.- Hình dạng và sơ đồ chân trong thực tế:- Chức năng của các chân IC 74LS47 như sau: + Chân số 8 là chân nối đất (0V) + Chân số 16 là chân nguồn cung cấp + Chân 1,2,6,7 là các chân tín hiệu vào BCD + Chân 9,10,11,12,13,14,15 là các chân đầu ra. + Chân 3,4,5 là các chân kiểm tra IC- Bảng chân lý của IC 74LS47:- Sơ đồ logic:2. IC đếm mode 10 74HC192 74HC192 là vi mạch đếm mod 10 thông dụng được sử dụng rất nhiều trongthực tế, bới nó được chế tạo trên công nghệ tiết kiệm điện năng, nó có thể đếmtiến, ...