Thiết kế bộ báo chuông giờ học trường Đại học BKHN.DOC

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử _Viễn Thông
Thiết kế mạch
Thiết kế bộ báo chuông giờ học tr ờng Đại Học Bách
Khoa Hà Nội

0
Gíáo viên hớng dẫn: PTS Nguyễn Tiến Khải
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đức Chính
Trần Xuân Dũng
Phan Thế Hùng
Đỗ Việt Hùng
Lời nói đầu
Nh chúng ta đã biết Kỹ Thuật Số là một môn khoa học mới so với các môn
khoa học khác nhng nó đã có đợc những bớc tiến thần kỳ , đợc ứng dụng vào tất cả
các ngành khoa học cũng nh trong đời sống của con ngời và đặc biệt là trong các
ngành đòi hỏi độ tin cậy, chính xác cao nh tin học , đo lờng điều khiển , viễn
thông ...
Vì những lý do trên mà việc môn Kỹ Thuật Số vào dạy trong các trờng đại
học chuyên về kỹ thuật là một điều tất yếu , đặc biệt là trờng Đại học Bách Khoa
Hà Nội. Với các sinh viên đợc học môn Thiết Kế Mạch phải áp dụng tối đa kiến
thức đã đợc học để hoàn thành một đề tài của mình.
Qua bài thiết kế mạch chúng em đã đợc trang bị thêm một số kiến thức về
chuyên môn cũng nh về thực tế để tích luỹ thêm kinh nghiệm cho sau này .
Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy PTS Nguyễn Tiến Khải đã tận tình
hớng dẫn chúng em hoàn thành bài thiết kế này.
Nhóm sinh viên thiết kế.
Các Bớc tiến hành thiết kế
Bài toán thiết kế mạch lôgic thờng đợc tiến hành theo 8 bớc sau:
1/Phân tích.

2/Xây dựng các phơng án giải quyết.
3/Lựa chọn phơng án tối u.
4/Sơ đồ khối toàn mạch.
5/Nguyên lý hoạt động của mạch.
6/Thiết kế chi tiết từng khối.
7/Sơ đồ nguyên lý của toàn bộ hệ thống.
8/Sơ đồ lắp ráp, thử nghiệm và điều chỉnh.
I/Phân tích
Trớc tiên chúng ta phải xác định rõ mục đích và yêu cầu của bài toán
Mục đích:
-Hệ thống báo chuông tại các thời điểm vào, ra của tiết học của trờng.
-Hệ thống có khả năng chỉnh lại giờ.
-Thời gian kéo dài chuông vào tiết và nghỉ giải lao là khác nhau.
-Hệ thống chuông đợc dùng đi dây điện đồng bộ 220V
Yêu cầu:
-Hệ thống làm việc ổn định.
-Có khả năng đa vào ứng dụng trong thực tế.
Với thực tế bài toán này chúng ta phải thiết kế 2 thành phần cơ bản:
-Hệ thống đồng hồ số
-Mạch giải mã thời gian
II/Xây dựng các phơng án giải quyết.
Sau khi nghiên cứu thực tế các thời điểm vào ra của các tiết học trờng Đại
học Bách Khoa Hà nội, chúng ta có những nhận xét sau.
1. Mỗi ngày có 2 buổi học mỗi buổi kéo dài 6 tiết. Thời gian của mỗi tiết là 45
phút. Thời gian nghỉ giải lao sau mỗi số lẻ tiết học là 5 phút, số chẵn tiết học là 10
phút. Cứ sau một chu kỳ 105 phút (2ì45+5+10) thì hoạt động của hệ thống đợc lặp
lại. Thời điểm bắt đầu của ca sáng là 6h45 và chiều là 12h15.
Dựa trên nhận xét này ta có phơng án giải quyết nh sau:
Xây dựng hệ thống làm việc với chu kỳ 105 phút
t0 t1 t2 t3 t4

45 5 45 10
Các thời điểm t0,t1,t2,t3,t4 là các thời điểm cần giải mã để báo chuông. Mỗi
ca học lặp lại 3 chu kỳ nh trên. Với hệ thống này ta cần giải mã 2 thời điểm bắt
đầu của các ca học.
Để thực hiện phơng án này ta có thể sử dụng kỹ thuật lập trình PLC để tạo
ra một con IC tích hợp có khả năng đáp ứng đợc những yêu cầu trên.
2. Xây dựng hệ thống có thể nhận biết tất cả các thời điểm cần báo chuông trong
ngày bằng mạch giải mã sử dụng các cổng logic tích hợp có sẵn. Sử dụng các IC
đếm để tạo đồng hồ thời gian thực.
III. Lựa chọn phơng án tối u.
Sau khi xây dựng 2 phơng án giải quyết nh trên ta nhận thấy chúng có u nh-
ợc điểm nh sau:
- Phơng án 1: đòi hỏi yêu cầu cao về thiết bị và kỹ năng lập trình PLC nhng u điểm
mạch gọn hoạt động với độ tin cậy cao. Với điều kiện của ta hiện nay phơng án
này khó thực hiện.
- Phơng án 2: mạch có số lợng linh kiện lớn nhng bù lại nguyên lý hoạt động của
hệ thống đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức của môn kỹ thuật số .Các linh
kiện phổ biến trên thị trờng khả năng lắp ráp , mô phỏng và thử nghiệm đơn giản.
Có thể thiết kế từng khối riêng rẽ đặc biệt có thể thay đổi linh hoạt thời điểm vào
ra nhờ thay đổi khối giải mã.
Qua phân tích trên chúng ta nhận thấy việc lựa chọn phơng án hai là phù hợp.Sơ đồ
khối cho phơng án 2 nh sau:
III/ S¬ ®å khèi cña hÖ thèng:
Khèi nguån
5V-3A
Khèi hiÓn thÞ
Khèi t¹o
xung chuÈn
1Hz
Khèi ®ång

hå sè
Khèi gi¶i
m∙
Khèi thiÕt
lËp l¹i thêi
gian
R¬ le
Chu«ng