Download miễn phí Thiết kế đồng hồ số báo giờ
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ điện tử đã đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi đặc biệt là trong kỹ thuật số. Mạch số ứng dụng rất nhiều trong kỹ thuật cũng như đời sống xã hội. Các ứng dụng của mạch số như đồng hồ số, mạch đếm sản phẩm, mạch đo nhiệt độ . Trong các trường học công sở, cơ quan xí nghiệp . đồng hồ số được dùng để xem giờ và báo giờ. Mục đích chính của tập đồ án này là thiết kế một đồng hồ sốcó chức năng xem giờ và báo giờ theo yêu cầu ngườ sử dụng. Luận án gồm 2 phần Lý thuyết và Thi công nhưng người thực hiện gặp hạn chế về thời gian và tài chính nên chỉ thi công phần đồng hồ còn mạch báo giờ chỉ là thiết kế.
Vì kiến thức và thời gian hạn chế kinh nghệm còn yếu nên luận án không tránh được sai sót, rất mong sự đánh giá của Quý Thầy Cô và góp ý của các bạn sinh viên.
Người thực hiện
HỒ NGỌC VŨ
LỜI CẢM TẠ
Chúng em xin chân thành Thank Ban Giám Hiệu và các thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã chỉ dẫn chúng em trong những tháng năm học tập tại trường.
Trong quá trình thực hiện tập luận văn tốt nghiệp chúng em xin chân thành Thank thầy NGUYỄN PHƯƠNG QUANG, giáo viên hướng dẫn, các thầy cô trong Khoa điện và các bạn trong và ngồi lớp đã động viên giúp đỡ chúng em hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn, chắc chắn trong tập luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để tập luận văn hồn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Người thực hiện
HỒ NGỌC VŨ
Mục lục
Phần giới thiệu
Tựa đề tài
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
Nhiệm vụ luận văn
Lơiø nói đầu
Cảm tạ
Mục lục
Phần nội dung
Chương dẫn nhập
I. Đặt vấn đề Trang 1
II. Mục đích yêu cầu 1
III. Giới hạn đề tài 1
IV. Nội dung đề tài 1
V. Phương pháp nghiên cứu 2
Chương 1 : Lý thuyết cơ bản
A. Giới thiệu các mạch logic
I. Giới thiệu 3
II. Các cổng logic 4
III. Flip-Flop 8
B. Mạch đếm
I. Giới thiệu 16
II. Phân loại 16
III. Mạch ghi 19
C. Bộ nhớ
I. Khái niệm 21
II. RAM 21
III. ROM 22
D. Mạch dao dđộng
I. Dao động dịch pha 24
II. Dao động cầu Wien 24
III. Dao động Colpitt 25
IV. Dao động Hartley 25
V. Dao động thạch anh 25
E. Nguồn cung cấp
I. Mạch ổn áp dùng Diode Zener 26
II.Mạch ổn áp dùng IC ổn áp 26
Chương 2 : Thiết kế tính tốn
A. Giới thiệu linh kiện 28
B. Sơ đồ khối 35
C. Thiết kế
I. Khối tạo xung chuẩn 37
II. Khối giải mã địa chỉ 37
III. Bộ nhớ 38
IV. Khối đệm 42
V.Khối hiển thị 42
VI. Khối điều chỉnh 43
VII. Khối báo chuông 44
VIII. Khối nguồn 45
D. Sơ đồ nguyên lý
I. Sơ đồ 47
II. Nguyên lý hoạt động 49
Chương 3 : Thi công
I. Sơ đồ bố trí linh kiện 50
II. Sơ đồ mạch in 51
III. Quá trình thi công 53
Chương 4 :Kết luận 54
Phần phụ lục 55
Tài liệu tham khảo
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự tiến triển khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như đời sống xã hội.
Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện từ hiện đại đêu dựa trên cơ sở nguyên lý số vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính tốn.
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn, cực lớn với giá thành hạ, khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức khác nhau đã, đang thâm nhập các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên dụng một cách nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật số là không thể thiếu được đối với sinh viên kỹ sư điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không chỉ riêng đối với những người theo chuyên ngành điện tử mà còn với nhiều cán bộ kỹ thuật các ngành khác cớ sử dụng thiết bị điện tử.
II. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU
Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực đề tài tốt nghiệp “THIẾT KẾ MẠCH BÁO GIỜ” nhằm ứng dụng các kiến thức đã học về kỹ thuật số vào thực tế.
Đề tài thục hiện thiết kế mạch số họat động như một đồng hồ số và có chức năng báo giờ ở những thời điểm cần thiết theo yêu cầu sử dụng.
III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Trong phạm vi tập luận văn này, người thực hiện chỉ thiết kế và thi công mạch đồng hồ số gọn, đơn giản còn mạch báo giờ chỉ thiết kế. Ngồi ra, luận án cũng không thực hiện các chức năng phúc tạp khác của một đồng hồ số.
IV. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Tập luận án này gồm các phần sau:
Phần giới thiệu
Phần nội dung
Chương 1 : Lý thuyết cơ bản
Chương 2 : Thiết kế
Chương 3 : Thi công
Chương 4 : Kết luận
Phụ lục
V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Thu thập tài liệu
+ Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn
+ Thực hiện đồ án theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn
Do kiến thức còn hạn chế, thực tiễn chưa sâu nên tập luận án chắc chắn sẽ không tránh được những sai sót. Vì vậy, người hiện rất mong sự đánh giá, hướng dẫn thêm của quý Thầy Cô cũng như sự góp ý chân thành của các bạn sinh viên để đầ tài được hồn thiện hơn.
Ngày . tháng năm
Sinh viên thực hiện
HỒ NGỌC VŨ
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ày dưới dạng hệ số 2 tự nhiện. Mạch đếm sử dụng n FF sẽ có dung lượng là 2n.+ Mạch đếm BCD : thường dùng 1FF nhưng chỉ có 10 trạng thái khác nhau để biểu diển các trạng thái từ 0 - 9. Trạng thái của mạch được trình bày dưới dạng mả BCD.
+ Mạch đếm MOD M (Moudulo M): có dung lượng là M với M là số nguyên dương bất kỳ. Mạch thường dùng cổng logic với FF và các cổng hồi tiếp đặc biệt để trình bày dưới các dạng mã khác nhau.
Dựa vào tác động của xung đếm ta phân thành các loại.
+ Đếm lên (Up - Counter) : còn gọi là mạch đếm thuận.
+ Đếm xuống (Up - Down Couter) : Còn gọi là mạch đếm thuận nghịch, đếm hỗ hợp.
FF2
FF1
FFn
Ck
Q1
Q2
Qn
+ Đếm vòng (Ring - Counter)
FF2
FFn
FF1
Ck
Q1
Q2
Qn
(a)
(b)
Hình 1.2.2.1. Sơ đồ mạch đếm (a) đồng bộ, (b) không đồng bộ
Q
FF2
Q\
Q
FF3
Q\
Q
FF1
Q\
Ck
Q1
Q2
Q3
1 2 3 4 5 6 7 8
Ck
Q1
Q2
Q3
(a)
(b)
Xung số
Q3
Q2
Q1
0
0
0
0
1
0
0
1
2
0
1
0
3
0
1
1
4
1
0
0
5
1
0
1
6
1
1
0
7
1
1
1
8
0
0
0
(c)
Hình 1.2.2.2. Mạch đếm lên hệ 2
(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ck
Q1
Q2
Q3
J Q
FF2
K
J Q
FF3
K
J Q
FF1
K
J Q
FF4
K
Ck
Q1
Q2
Q3
Q4
(a)
(b)
Hình 1.2.2.3. Mạch đếm BCD (a)
Sơ đồ mạch, (b) Giản đồ thời gian
FF2
FF3
FF1
Ck
Q1
Q2
Q3
(a)
1 2 3 4 5 6
Ck
Q1
Q1\
Q2
Q2\
(b)
Xung số
Q3
Q2
Q1
0
0
0
0
1
1
1
1
2
1
1
0
3
1
0
1
4
1
0
1
5
0
0
0
6
1
1
1
(c)
Hình 1.2.2.2. Mạch đếm xuống MOD 5
(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái
* Các mạch đếm bên trên chỉ trình bày dạng cơ bản. Thực tế, các mạch đếm này đã được tích hợp trong các IC, gọn, dễ sử dụng, ta chỉ dùng xung kích đúng, dùng các cổng logic để giới hạn MOD đếm...
III. MẠCH GHI :
Mỗi FF có 2 trạng thái ổn định và ta có thể kích thích để tạo ra ac1c trạng thái như ý muốn. Sau khi kích thích FF sẽ giữ trạng thái này cho đến khi nó bị buộc phải thay đổi. Vì vậy ta bảo FF là mạch có tính nhớ hay mạch nhớ. Nếu dùng nhiều FF ta có thể ghi vào đó nhiều dữ liệu đã được mã hóa nhân FF như vậy gọi là thanh ghi. Để ghi n bịt thông tin, người ta dùng n FF, thanh ghi như vậy gọi là thanh ghi n bit.
Dựa vào phương pháp đưa dữ liệu vào mạch ta có các mạch ghi nối //.
+ Mạch ghi nối tiếp : Dữ liệu n bịt sẽ được dịch chuyển hồn tồn vào thanh ghi sau n xung nhịp, mỗi xung nhịp sẽ ghi 1 bit vào thanh ghi. Thanh ghi m bịt chỉ chứa được m bit của một hay nhiều dữ liệu nối tiếp nhau.
+ Mạch ghi song song : Các bit của một dữ liệu được đưa vào các FF cùng lúc kiểu này thường phải dùng đầu vào điều khiển trực tiếp SD, RD.
Dựa vào các thức dịch chuyển sữ liệu trong thanh ghi ta có mạch ghi dịch phải và mạch ghi dịch trái.
Mạch ghi dịch là phần tử quan trọng trong các thiết bị số. Ngồi nhiệm vụ ghi đã dữ liệu chúng còn thực hiện một số chức năng khác như mạch đếm đặc biệt, mạch tạo sóng dùng cho điều khiển mạch số... Các thanh ghi đã được tích hợp các IC.
C: BỘ NHỚ BÁN DẪN
I. KHÁI NIỆM :
Đối với thiết bị số, khả năng lưu trữ số liệu, thông tin là một yêu cầu, các số cần thiết cho phép tốn phải được lưu trữ ngay trong máy. Lệnh điều khiển cũng phải được lưu trữ và thực hiện lần lượt trong các thiết bị điều khiển. Do vậy, bộ nhớ là thành phần không thể thiếu trong các mạch số. Thông tin lưu trữ trong các thiết bị số phải ở dạng mã hệ 2 (hệ nhị phân).
Thông thường, thông tin, dữ liệu được tạo thành từ một đơn vị cơ bản là từ (word). Một từ có chiều dài nhất định 8 bit, 12bit, 16 bit, 32 bit ... Các bộ phận của thiết bị thường chỉ truyền đi hay nhận vào nguyên một từ hay nhiều từ chứ không phải vài bít của một từ. Vì từ được tạo thành từ nhiều bit nên đơn vị cơ bản của bộ nhớ là đơn vị lưu trữ được 1 bít.
Khi so sánh bộ nhớ, người ta thường chú ý đến các đặc tính :
- Dung lượng (capacity) dung lượng nhớ là khối lượng thông tin hay dữ liệu có thể lưu trữ được trong bộ nhớ. Để xác định dung lượng bộ nhớ liên quan mật thiết đến giá thành. Bộ nhớ dung lượng càng lớn thì giá thành càng cao (nếu xét các yếu tố khác không đổi)
Thời gian thâm nhập (access time): thời gian này gồm 2 phần: phần 1 là thời gian cần thiết để xác định vị trí của từ, phần 2 là thời gian cần thiết để lấy từ ra, khỏi bộ nhớ. Thời gian thâm nhập là thông sốquan trọng của bộ nhớ, nếu thời gian này kéo dài sẽ làm giảm khả năng làm việc của thiết bị.
Bộ nhớ thường được chia làm 2 loại căn cứ vào 2 tính chất vừa nêu trên là bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ.
- Bộ nhớ chính: bộ nhớ chính nằm gần các bộ phận xử lý dữ liệu và cần thời gian thâm nhập với dung lượng không cần lớn lắm. Phần này chứa các dữ liệu, thông tin hay các lệnh cần ngay cho công tác.
- Bộ nhớ phụ: Không cần thiết phải nằm gần thiết bị, thời gian thâm nhập có thể lớn nhưng cần lại có dung lượng lớn để lưu trữ các thông tin chưa cần ngay hay kết quả của các công việc vừa được xử lý xong.
II. BỘ NHỚ RAM (Random Access Memry):
Bộ nhớ Ram thường được gọi là bộ nhớ đọc viết. Bộ nhớ Ram dùng để lưu trữ các kết quả trung gian hay tạm thời trong khi thực hiện các chương trình điều kiện .
Ram có ưu điểm là có thể đọc hay viết dữ liệu lưu trữ trong nó bất cứ lúc nào nhưng nó có nhược điểm là dữ liệu sẽ bị xóa khi mất điện do đó cần nguồn nuôi pin dự phòng.
0.0
1.n
1.1
m.1
1.0
m.2
m.n
0.1
0.n
giải mã hàng
giải mã cột
Hình 1.3.2.1. Ma trận nhớ của RAM
- Cấu trúc Ram: Ram có ít nhất 2 đường điều khiển: Đọc/ viết (R/W) và chọn chip (CS) và các đường địa chỉ, đường dữ liệu. Ram gồm 2 loại Ram tĩnh và Ram động.
1. Ram tĩnh hay Sram (Static Ram)
- Ram tĩnh lưu trữ dữ liệu ổn định trong mạch khi nào còn cung cấp nguồn cho nó. Các đường điều khiển không cần một xung nào.
- Ram tương đối rẻ vì phương pháp chế tạo đơn giản, kích thước đơn vị nhớ nhỏ nên có thể chế tạo bộ nhớ dung lượng lớn nhưng kích thước nhỏ Dram có thời gian thâm nhập lớn.
2. Ram động hay Dram (Dynamic Ram)
- DRAM tiêu thụ công suất nhỏ, khi không đọc viết, mạch hầu như không tiêu thụ công suất.
- DRAM có thể được chế tạo với dung lượng lớn.
- Thời gian thâm nhập bé hơn Ram tĩnh
- DRAM phải luôn luôn được làm tươi nên việc sử dụng rắc rối hơn.
III. ROM (Read Only Memory)
ROM
Các ngõ vào địa chỉ
Các ngõ ra dữ liệu
Các ngõ vào điều khiển
ROM là bộ nhớ chỉ được ROM có đặc tính là lưu trữ sẵn dữ liệu, khi cần chỉ đọc, chứ không viết ngay vào được. Dữ liệu trong nhớ đã được ghi.
Ma trận nhớ của ROM được tổ chức theo loại chọn tuyến tính hay tổ chức theo loại chọn trùng phùng.
1. ROM (Programble ROM)
PROM là loại ROM chỉ có thể viết một lần. Ban đầu, khi chưa sử dụng các phần tử nhớ đều là 1, người sử dụng căn cứ vào nội dung lưu trữ mà chọn nội dung nào không thay đồi (1) và thay đồi (0) để tháo tác viết vào bộ nhớ. Người sử dụng muốn ghi bít 1 vào bộ nhớ thì giữ nguyên cầu chì, muốn ghi bit 0 thì cung cấp dòng đủ lớn để lànm đứt cầ...