Đề tài Thiết kế mạch chuông tự động

§Ò tµi: ThiÕt kÕ m¹ch chu«ng tù ®éng Hä vµ tªn : Phan Lª ViÖt Nga Ph¹m ThÞ ViÖt H­¬ng Lª ThÞ Thanh Phóc NguyÔn ThÞ Thuý Hoa C«ng Nh­ Quúnh I - C¸C Y£U CÇU: - ThiÕt bÞ ph¶i hiÓn thÞ chÝnh x¸c thêi gian, ngµy th¸ng hiÖn t¹i, ph¶i tù ®éng biÕt ®­îc n¨m nhuËn còng nh­ sè ngµy trong tõng th¸ng. - ThiÕt bÞ cã thÓ b¸o giê theo thêi gian ®· lËp tr×nh s½n. Cã hai chÕ ®é chu«ng b¸o giê: Tr­êng häc vµ c«ng së. + ChÕ ®é tr­êng häc ®­îc cµi ®Æt nh­ sau: Mét ngµy cã hai buæi häc (s¸ng, chiÒu), mçi buæi häc cã s¸u tiÕt, mçi tiÕt 45 phót, sau tiÕt ch½n cã ra ch¬i 10 phót, sau tiÕt lÎ cã ra ch¬i 5 phót.Yªu cÇu chu«ng vµo giê kÐo dµi 10 gi©y, chu«ng ra kÐo dµi 5 gi©y. Ta cã b¶ng bè trÝ c¸c tiÕt häc trong mét ngµy nh­ sau: TiÕt B¾t ®Çu KÕt thóc NghØ 1 6h45’ 7h30’ 5’ 2 7h35’ 8h20’ 10’ 3 8h30’ 9h15’ 5’ 4 9h20’ 10h5’ 10’ 5 10h15’ 11h 5’ 6 11h5’ 11h50’ NghØ 7 12h15’ 13h 5’ 8 13h5’ 13h50’ 10’ 9 14h 14h45’ 5’ 10 14h50’ 15h35’ 10’ 11 15h45’ 16h30’ 5’ 12 16h35’ 17h20’ NghØ +ChÕ ®é c«ng së ®­îc cµi ®Æt nh­ sau: Mét ngµy cã hai buæi lµm s¸ng vµ chiÒu. Giê cô thÓ nh­ sau: Buæi B¾t ®Çu KÕt thóc S¸ng 7h30’ 11h30 ChiÒu 1h 5h II- C¬ së lý thuyÕt ®Ó thùc hiÖn S¬ ®å khèi cña hÖ thèng Khèi chuyÓn ®æi chÕ ®é §iÒu khiÓn b¸o chu«ng Khèi ®ång hå Khèi t¹o xung . Chu«nga Khèi ®iÒu khiÓn ®é dµi chu«ng Khèi nguån Chøc n¨ng cña tõng khèi nh­ sau: * Khèi nguån: cung cÊp n¨ng l­îng ho¹t ®éng cho c¸c khèi. * Khèi ®ång hå: lµ ®ång hå thêi gian thùc, cung cÊp thêi gian trong mét ngµy(24 giê). * Khèi chuyÓn ®æi chÕ ®é: lµm nhiÖm vô chuyÓn gi÷a hai chÕ ®é: chÕ ®é tr­êng häc vµ chÕ ®é c«ng së. * Khèi ®iÒu khiÓn b¸o chu«ng: lµ 1 otomat cã nhí, ë chÕ ®é tr­êng häc khèi sÏ nhí 24 thêi ®iÓm cÇn b¸o chu«ng cßn ë chÕ ®é c«ng së lµ 4 thêi ®iÓm. Khèi nµy lÊy tÝn hiÖu thêi gian tõ khèi ®ång hå, khi ®Õn ®óng thêi ®iÓm cÇn b¸o chu«ng nã sÏ ph¸t tÝn hiÖu xung ra ®Õn khèi khuyÕch ®¹i ©m tÇn. * Khèi khuyÕch ®¹i ©m tÇn: Cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu nhËn ®­îc tõ khèi ®iÒu khiÓn chu«ng. VÝ dô nh­ ë chÕ ®é tr­êng häc, tÝn hiÖu b¸o hiÖu vµo giê sÏ ®­îc khuyÕch ®¹i kÐo dµi trong 10s cßn tÝn hiÖu ra ch¬i sÏ kÐo dµi trong 5s. * Khèi chu«ng: NhËn tÝn hiÖu tõ khèi khuyÕch ®¹i ©m tÇn vµ ph¸t ra chu«ng cã ®é dµi ®óng b»ng tÝn hiÖu xung nhËn ®­îc. 2- Ph©n tÝch c¸c khèi a- Khèi chuyÓn chÕ ®é Khèi ®iÒu khiÓn sö dông mét chuyÓn m¹ch (c«ng t¾c) gåm 2 tr¹ng th¸i ®Ó ®¸p øng yªu cÇu thùc hiÖn c«ng viÖc. ChuyÓn m¹ch gåm 2 tr¹ng th¸i: 1 vµ 2. Khi chu«ng b¸o phôc vô cho tr­êng häc th× chuyÓn m¹ch ë tr¹ng th¸i 1, cßn khi dïng trong c«ng së th× chuyÓn m¹ch ë tr¹ng th¸i 2. ViÖc chuyÓn ®æi gi÷a c¸c tr¹ng th¸i ®­îc thùc hiÖn b»ng mét cÇn g¹t hay c«ng t¾c. C«ng t¾c ë tr¹ng th¸i 1 E1 = L; E2 = H Khi dïng trong c«ng së (tr¹ng th¸i 2) E1 = H; E2 = L b- Khèi t¹o xung §Ó t¹o ®­îc d·y xung clock ta dïng vi m¹ch ®Þnh thêi 555 (Timer 555). Timer 555 lµ mét vi m¹ch ®Þnh thêi rÊt th«ng dông. Nã cã thÓ sö dông theo nhiÒu chøc n¨ng: lµm m¹ch ®a hµi ®¬n æn hoÆc ®a hµi phiÕm ®Þnh, ®Ó t¹o mét xung ®¬n hay mét d·y xung vu«ng gãc lÆp l¹i, hoÆc mét d·y xung tam gi¸c. Thêi gian ®Þnh thêi cã thÓ thay ®æi tõ vµi µs ®Õn vµi tr¨m gi©y (s) nhê mét m¹ch RC ®¬n gi¶n, víi ®é chÝnh x¸c ®iÓn h×nh lµ ±1%. Kh¸i niÖm vÒ m¹ch ®Þnh thêi 555: Cã 2 lo¹i m¹ch ®Þnh thêi th«ng dông nhÊt lµ Timer 555 chÕ t¹o theo c«ng nghÖ transistor l­ìng cùc (BJT) vµ Timer 7555 chÕ t¹o theo c«ng nghÖ CMOS. §iÖn ¸p cung cÊp cho IC 555 lµ 5 ¸ 15V, cho IC 7555 lµ 2 ¸ 18V. C«ng suÊt tiªu thô vµ dßng cung cÊp cho IC 7555 còng nhá h¬n nhiÒu so víi ë IC 555. Víi nguån +15V, IC 555 yªu cÇu dßng cung cÊp cì 10mA. Dßng ®Çu ra cùc ®¹i cña IC 555 cã thÓ ®¹t tíi 200mA ( ë IC 7555 chØ b»ng kho¶ng 1/2 ). S¬ ®å khèi chøc n¨ng vµ vá cña IC 55 Hai h×nh trªn t­¬ng øng lµ s¬ ®å khèi chøc n¨ng v¶ vá kiÓu hai hµng ch©n song song cña IC 555. ë ®©y ta chØ xÐt vai trß cña t¸m ch©n (1 ¸ 8) trªn vá IC ë h×nh 2: Ch©n sè 8 ®Ó ®Æt nguån cung cÊp Ucc = 5 ¸ 15V. Ch©n sè 1 lµ ch©n nèi “m¸t”. Ch©n sè 2 lµ ®Çu vµo kÝch khëi (trigger), dïng ®Ó dÆt xung kÝch thÝch bªn ngoµi khi m¹ch lµm viÖc ë chÕ ®é ®a hµi ®¬n æn. Ch©n sè 3 lµ ®Çu ra cña IC. Ch©n sè 4 lµ ch©n xo¸ (Reset); nã cã thÓ ®iÒu khiÓn xo¸ ®iÖn ¸p ®Çu ra khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo ch©n nµy tõ 0,7 V trë xuèng. V× vËy, ®Ó cã thÓ ph¸t ra xung ë ®Çu ra, ch©n sè 4 ph¶i ®Æt ë møc cao H. Ch©n sè 5 lµ ch©n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Control Voltage). Ta cã thÓ ®­a mét ®iÖn ¸p ngoµi vµo ch©n nµy ®Ó lµm thay ®æi viÖc ®Þnh thêi cña m¹ch, nghÜa lµ lµm thay ®æi tÇn sè xung ph¸t ra. Khi kh«ng ®­îc sö dông th× ch©n sè 5 nèi xuèng “m¸t” th«ng qua 1 tô kho¶ng 0,01µF. Ch©n sè 6 lµ ch©n ®iÖn ¸p ng­ìng (Threshold). Ch©n 7 lµ ch©n phãng ®iÖn (Discharge). §Ó t¹o ®­îc d·y xung vu«ng th× IC 555 ph¶I lµm viÖc nh­ mét m¹ch dao ®éng ®a hµi phiÕm ®Þnh. Ch©n ra sè 3 sÏ ph¸t ra mét d·y xung vu«ng lÆp l¹i. H×nh b H×nh a Tõ h×nh vÏ a) ta thÊy: Thêi gian tån t¹i xung t1 (®é réng xung) phô thuéc tèc ®é n¹p cña tô C tõ nguån cung cÊp, nghÜa lµ tØ lÖ víi h»ng sè thêi gian n¹p tn = (R1 + R2)C, ta cã : t1 = (R1 + R2)Cln2 » 0,7( R1 + R2)C (1) Thêi gian kh«ng cã xung t2 (thêi gian nghØ) phô thuéc sù phãng ®IÖn cña tô C qua ch©n phãng ®iÖn sè 7, nghÜa lµ tØ lÖ víi h»ng sè thêi gian phãng tp = R2C vµ: t2 = R2Cln2 » 0,7R2C (2) VËy, tÇn sè cña d·y xung ë ®Çu ra: f = 1/T = 1/(t1+t2) » 1,44/(R1+2R2)C Muèn nhËn ®­îc d·y xung vu«ng gãc ®èi xøng, nghÜa lµ t1 = t2 =T/2 ta cã thÓ lµm theo 2 c¸ch sau: + Chän R1 « R2. Lóc ®ã, theo (1) vµ (2) cã thÓ coi t1 » t2 = 0,7R2C. Tuy hiªn kh«ng thÓ chän R1 qu¸ nhá ®­îc, vÝ dô R1 = 100W, v× khi ®ã dßng ®i tõ nguån +Ucc vµo ch©n 7 khi transistor T dÉn lµ +Ucc/R1 sÏ qu¸ lín, ph¸ háng transistor. + Sö dông thªm 1 diode m¾c song song víi R2 ( h×nh b )vµ chän R1 = R2 =R. ë h×nh vÏ, ®­êng n¹p cho tô C tõ nguån +Ucc cã ®i qua diode; ®iÖn trë R nèi song song víi diode khi ®ã coi nh­ bÞ ng¾n m¹ch vµ h»ng sè thêi gian cña m¹ch n¹p tn =tp nªn t1 = t2 » 0,7RC D·y xung ë ®Çu ra lµ ®èi xøng, víi tÇn sè f = 1/T = 1/(t1+t2) = 1/1,4RC Do yªu cÇu m¹ch chu«ng b¸o giê häc ph¶i chÝnh x¸c, sai sè chØ cho phÐp kho¶ng 5 gi©y trong toµn bé buæi häc kho¶ng 5 giê, do ®ã viÖc thiÕt kÕ m¹ch ®ång hå cÇn cã ®é chÝnh x¸c cao. Khi cÇn d·y xung vu«ng gãc víi ®é chÝnh x¸c tÇn sè rÊt cao, tÇn sè d·y xung còng cao ( th­êng lµ 1MHz ¸ 10 MHz), ng­êi ta hay dïng m¹ch ph¸t xung th¹ch anh. ë ®©y, tinh thÓ th¹ch anh ¸p ®iÖn ®­îc sö dông nh­ m¹ch céng h­ëng c¬ ®iÖn víi ®é chÝnh x¸c rÊt cao. H×nh b H×nh a H×nh a) dïng 2 phÇn tö ®¶o hä TTL cña IC 74LS04 ®Ó t¹o thµnh m¹ch ph¸t xung th¹ch anh cã tÇn sè ë trong d¶i tõ vµi tr¨m kHz ®Õn 10MHz. Tinh thÓ th¹ch anh lo¹i ho¹t ®éng kiÓu nèi tiÕp. Tô C kho¶ng vµi nF vµ ph¶i chØnh ®Þnh theo tÇn sè cña d·y xung ra. H×nh b) dïng hai phÇn tö ®¶o cña vi m¹ch hä CMOS ( IC 4049B ) ®Ó häp thµnh víi tinh thÓ th¹ch anh ho¹t ®éng kiÓu song song, t¹o thµnh m¹ch ph¸t d·y xung vu«ng gãc víi tÇn sè cì MHz. c- Khèi ®ång hå ë ®©y ta thiÕt kÕ 1 ®ång hå b¸o thøc 24 giê. Do ®ã ta cÇn cã: - 1 bé ®Õm 24. - 2 bé ®Õm 60 §Ó thiÕt kÕ bé ®Õm 24 ta nèi ghÐp bé ®Õm 3 vµ bé ®Õm 10. Sau ®ã sö dông c¸c m¹ch logic ®Ó khö 6 tr¹ng th¸i thõa. §Ó thiÕt kÕ bé ®Õm 60 ta nèi ghÐp bé ®Õm 6 vµ bé ®Õm 10. Cô thÓ nh­ sau: * ThiÕt kÕ bé ®Õm 3: Dïng ®å h×nh Mealy ®Ó biÓu diÔn hÖ thèng X ={0, 1} S ={0, 1, 2} B¶ng ho¹t ®éng: x S(t) S(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 2 2 2 0 Rót gän: bµi to¸n ®· ë d¹ng otomat min M· ho¸ : Pmax=3 Þ sè bÝt dïng: m=2 Dïng 2 bit ®Ó m· hãa hÖ thèng Dïng JK–FF ®Ó thùc hiÖn Gäi s(t): y1y0 s(t+1): Y1Y0 J0K0: y0 ® Y0 J1K1: y1 ® Y1 Dïng m· BCD ®Ó m· ho¸ hÖ thèng : 0: 00 1: 01 2: 11 Ta cã b¶ng m· ho¸ hÖ thèng sau: x y1y0 Y1Y0 0 1 00 00 01 01 01 11 11 11 00 10 -- -- B¶ng kÝch JK: y Y JK 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 B¶ng kÝch hÖ thèng: x y1y0 0 1 J1K1 J0K0 J1K1 J0K0 00 0 - 0 - 0 - 1 - 01 0 - - 0 1 - - 1 11 - 0 - 0 - 1 - 1 10 - - - - - - - - LËp hÖ ph­¬ng tr×nh kÝch: J1 x y1y0 0 1 00 01 1 11 - - 10 - - J1= y0x K1 x y1y0 0 1 00 - - 01 - - 11 1 10 - - K1 = x J0 x y1y0 0 1 00 1 01 - - 11 - - 10 - - J0 = x K0 x y1y0 0 1 00 - - 01 1 11 1 10 - - K0 = x S¬ ®å bé ®Õm c¬ sè 3: *Thiết kế bộ đếm 5 Dùng mô hình Moore X = {0,1} S = {0,1,2,3,4} x s(t+1) S(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 0 Õ = {0,1,2,3,4} là phân hoạch thế tương đương Þ hệ thống có otomat min Mã hoá: Pmax = 5 Þ số bít cần dùng để mã hoá là m = 3 Dùng JK-FFđể thực hiện hệ thống Gọi s(t): y2y1y0 S(t+1): Y2Y1Y0 J0K0: y0 ®Y0 J1K1: y1 ®Y1 J2K2: y2 ®Y2 Dùng mã BCD để mã hoá hệ thống Ta có bảng mã hoá hệ thống sau: x y2y1y0 Y2Y1Y0 0 1 000 000 001 001 001 010 010 010 011 011 011 100 100 100 101 101 - - - - - - 110 - - - - - - 111 - - - - - - Bảng kích JK y Y JK 0 0 0- 0 1 1- 1 0 -1 1 1 -0 Bảng kích hệ thống x y2y1y0 0 1 J2K2 J1K1 J0K0 J2K2 J1K1 J0K0 000 0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 1 - 001 0 - 0 - - 0 0 - 1 - - 1 010 0 - - 0 0 - 0 - - 0 1 - 011 0 - - 0 - 0 1 - - 1 - 1 100 - 0 0 - 0 - - 0 0 - 1 - 101 - - - - - - - - - - - - 110 - - - - - - - - - - - - 111 - - - - - - - - - - - - Phương trình kích hệ thống: J2 = xy1y0 J1 = xy0 J0 = x K2 = 0 K1 = xy0 K0 =`y2 x K2 y0x y2y1 00 01 11 10 00 - - - - 01 - - - - 11 - - - - 10 0 0 - - J2 y0x y2y1 00 01 11 10 00 01 1 11 - - - - 10 - - - - K1 y0x y2y1 00 01 11 10 00 - - - - 01 1 11 - - - - 10 - - - - J1 y0x y2y1 00 01 11 10 00 1 01 - - - - 11 - - - - 10 - - K0 y0x y2y1 00 01 11 10 00 - - 1 0 01 - - 1 0 11 - - 10 - - J0 y0x y2y1 00 01 11 10 00 1 - - 01 - - - 11 - - - - 10 1 - - S¬ ®å bé ®Õm 5: * ThiÕt kÕ bé ®Õm 2 Bé ®Õm 2 gåm cã 2 tr¹ng th¸i :( 0 1 ) do ®ã cÇn sè triger lµ:N=log2 2,hay N=1 Dïng 1 con Triger ta cã thÓ m· ho¸ 2 tr¹ng th¸i . B¶ng m· ho¸ hÖ thèng y X Y 0 1 0 0 1 1 1 0 B¶ng kÝch JK y Y JK 0 0 0- 0 1 1- 1 0 -1 1 1 -0 B¶ng kÝch hÖ thèng x y 0 1 J K J K 0 0 - 1 - 1 - 0 - 1 HÖ ph­¬ng tr×nh kÝch J = x K = x S¬ ®å thùc hiÖn *ThiÕt kÕ bé ®Õm 6 Dïng ®å h×nh Mealy ®Ó biÓu diÔn hÖ thèng X = {0,1} S = {0,1,2,3,4,5} Ta cã b¶ng ho¹t ®éng x S(t) S(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 0 Bé ®Õm 6 kh«ng rót gän ®­îc, bé ®Õm lµ otomat min. Ta cã: P max = 6 Þ sè bÝt cÇn m = 3 Þ dïng 3 bÝt ®Ó m· ho¸ hÖ thèng Þ dïng JK- FF ®Ó thùc hiÖn Gäi s(t): y2 y1 y0 s(t+1): Y2 Y1 Y0 J2 K2: y2 ® Y2 J1 K1: y1 ® Y1 J0 K0: y0 ® Y0 - Dïng m· nhÞ ph©n s0: 000 s2: 010 s4: 100 s1: 001 s3: 011 s5: 101 B¶ng m· ho¸ hÖ thèng: x y2 y1 y0 Y2 Y1 Y0 0 1 000 000 001 001 001 010 010 010 011 011 011 100 100 100 101 101 101 000 110 - - - - - - 111 - - - - - - B¶ng kÝch JK y ®Y JK 0 ® 0 0 - 0 ® 1 1 - 1 ® 0 - 1 1 ® 1 - 0 B¶ng kÝch hÖ thèng: x y2 y1 y0 0 1 J2K2 J1K1 J0K0 J2K2 J1K1 J0K0 000 0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 1 - 001 0 - 0 - - 0 0 - 1 - - 1 010 0 - - 0 0 - 0 - - 0 1 - 011 0 - - 0 - 0 1 - - 1 - 1 100 - 0 0 - 0 - - 0 0 - 1 - 101 - 0 0 - - 0 - 1 0 - - 1 110 - - - - - - - - - - - - 111 - - - - - - - - - - - - HÖ ph­¬ng tr×nh kÝch: J2 K2 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 01 - - - - 11 - - - - 10 1 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 - - - - 01 - - 11 1 - - 10 - - - - J1 K1 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 - - 01 - - - - 11 - - - - 10 - - 1 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 - - 01 - - 11 - - 10 1 - - J0 K0 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 - - 01 - - - 11 1 - - - 10 1 - - 1 y1 y0 xy2 00 01 11 10 00 - - 01 - - - 11 - 1 - - 10 - 1 1 - Ta cã c¸c hÖ hµm nh­ sau: J2=xy1 y0 =K2 y1 J1 =x`y2y0= K2`y2 J0 =x K2=y0x K1 =y0x K0 = x S¬ ®å thùc hiÖn: *ThiÕt kÕ gi¶i m· bé ®Õm 6: Tõ yªu cÇu ta cã b¶ng ho¹t ®éng: §Çu vµo §Çu ra Y2 Y1 Y0 a b c d e f g 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 - - - - - - - 1 1 1 - - - - - - - a b Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 - - Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 1 - - Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 - - c d Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 1 - - Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 - - e g Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 - - f Y1Y0 Y2 00 01 11 10 0 1 1 1 1 - - a=`Y0+Y1 b= Y0+`Y2 c= Y1+Y0 d= Y1+Y2.`Y0+Y2.Y0 e=`Y2 .`Y0 f= Y2+`Y1.`Y0 g= Y2+Y1 S¬ ®å thùc hiÖn hÖ thèng * ThiÕt kÕ gi¶i m· bé ®Õm 10 B¶ng ho¹t ®éng: ®Çu vµo ®Çu ra y3 y2 y1 y0 a b c d e f g 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 - - - - - - - 1 0 1 1 - - - - - - - 1 1 0 0 - - - - - - - 1 1 0 1 - - - - - - - 1 1 1 0 - - - - - - - 1 1 1 1 - - - - - - - a y1yo y3y2 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - a = y1+ y3+ y2y0+ `y2`y0 b y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - b = y3+ y0y1+ `y0 `y1+ `y c y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - c = `y1+ y0+ y2 d y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - d = `y2`y0+ y3+ y1`y2+ y1`y0+ y2`y1y0 e y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 1 01 1 11 - - - - 10 1 - - e = `y2`y0 + y1`y0 f y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 01 1 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - f = y3+ y2`y1+ `y1`y0+`y0y2 g y1y0 y3y2 00 01 11 10 00 1 1 01 1 1 1 11 - - - - 10 1 1 - - g = y3+ y2`y0+ y2`y1+ y1`y2 S¬ ®å thùc hiÖn hÖ thèng * ThiÕt kÕ gi¶i m· bé ®Õm 3 B¶ng ho¹t ®éng ®Çu vµo ®Çu ra y1 y0 a b c d e f g 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 - - - - - - - a y0 y1 0 1 0 1 1 - 1 a = y1+ `y0 b y0 y1 0 1 0 1 1 1 - 1 b = `y1+ y0 c y0 y1 0 1 0 1 1 1 - c = `y1 d y0 y1 0 1 0 1 1 - 1 d = `y0+ y1 e y0 y1 0 1 0 1 1 - 1 e = `y0+ y1 f y0 y1 0 1 0 1 1 - f = `y0 g y0 y1 0 1 0 1 - 1 g = y1 S¬ ®å thùc hiÖn hÖ thèng S¬ ®å m¹ch Bé ®Õm 6: Trªn thùc tÕ bé ®Õm 6 ®­îc thiÕt kÕ tõ IC 7490 vµ bé gi¶i m· b»ng IC 7447, ®­îc hiÓn thÞ b»ng LED 7 thanh. Dùa vµo s¬ ®å ch©n cña IC 7490 vµ 7447 ta cã c¸ch ghÐp nèi c¸c ch©n gi÷a 2 IC trªn. Cã IC 7490 lµ IC ®Õm 10, do vËy ®Ó cã ®­îc bé ®Õm 6, khi 7490 ®Õm ®Õn 6 (theo m· BCD lµ 0110) th× ch©n QB vµ QC cña 7490 ë tr¹ng th¸i cao. Dïng cæng AND nèi QB vµ QC vÒ hai ch©n R01 vµ R02 bé ®Õm sÏ ®­îc reset l¹i.Ta sÏ cã ®­îc bé ®Õm 6. Bé ®Õm 10: Trªn thùc tÕ bé ®Õm 10 ®­îc thiÕt kÕ tõ IC 7490 vµ bé gi¶i m· b»ng IC 7447, ®­îc hiÓn thÞ b»ng LED 7 thanh.IC 7490 lµ IC ®Õm 10 do vËy ta chØ cÇn ®Êu hai ch©n R01 vµ R02 xuèng ®Êt, 7490 ho¹t ®éng ®óng yªu cÇu. Bé ®Õm 60: Bé ®Õm 60 ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch nèi ghÐp bé ®Õm 6 vµ bé ®Õm 10.Cø mçi khi bé ®Õm 10 ®Õm ®Õn 9 (theo m· BCD lµ 1001) khi ®ã ch©n QA vµ QD cña bé ®Õm sÏ ë tr¹ng th¸i cao, ta dïng mét cæng AND ®Ó ®­a hai ch©n ®ã nèi víi ch©n CKA (ch©n nhËn xung kÝch) cña bé ®Õm 6. Nh­ vËy , khi bé ®Õm 10 hoµn thµnh 1 chu kú ®Õm th× bé ®Õm 6 ®­îc kÝch xung ®Ó ®Õm thªm 1® Ta cã bé ®Õm 60. Bé ®Õm 3 Trªn thùc tÕ bé ®Õm 3 ®­îc thiÕt kÕ tõ IC 7490 vµ bé gi¶i m· b»ng IC 7447.§Ó cã ®­îc bé ®Õm 3, khi 7490 ®Õm ®Õn 3 (theo m· BCD lµ 0011) lóc ®ã ch©n QA vµ QB cña IC 7490 ë tr¹ng th¸i cao, ta dïng cæng AND ®Êu hai ch©n trªn quay vÒ hai ch©n R01 vµ R02 khi ®ã bé ®Õm sÏ ®­îc reset l¹i. Bé ®Õm 24 GhÐp hai bé ®Õm 3 vµ 10 ta sÏ ®­îc bé ®Õm 30, c¸ch ghÐp t­¬ng tù nh­ bé ®Õm 60. Khi bé ®Õm 10 ®Õm ®Õn 9 th× 1 xung sÏ ®­îc kÝch ®Õn ch©n CKA cña bé ®Õm 3 th«ng qua 1 cæng AND cã ®Çu vµo lµ ch©n QA vµ QA cña bé ®Õm 10® ta cã bé ®Õm 30. Tõ bé ®Õm 30 muèn cã bé ®Õm 24 ta lµm nh­ sau: Khi bé ®Õm 30 ®ªm ®Õn 23 lóc ®ã bé ®Õm 10 ®Õm ®Õn 3 (theo m· BCD lµ 0011)® ch©n QB vµ QA ë tr¹ng th¸i cao cßn bé ®Õm 3 ®Õm ®Õn 2 ( theo m· BCD lµ 0010)® ch©n QB ë tr¹ng th¸i cao. Ta dïng mét cæng AND víi 3 ®Çu vµo lµ ch©n QB cña bé ®Õm 3 vµ ch©n QB, QA cña bé ®Õm 10, ®Çu ra ®­îc ®Êu víi c¸c ch©n R01 vµ R02 cña c¶ hai bé ®Õm. Nh­ vËy sau khi ®Õm ®Õn 23 bé ®Õm sÏ ®­îc reset l¹i® Ta cã bé ®Õm 24 S¬ ®å dång hå thêi gian thùc §ång hå thêi gian thùc lµ sù ghÐp nèi cña 2 bé ®Õm 60 vµ mét bé ®Õm 24. Cô thÓ nh­ sau: Cho xung kÝch vµo 1 bé ®Õm 60- ®ã sÏ lµ bé ®Õm gi©y. Khi bé ®Õm gi©y ®Õm ®Õn 59 sÏ cã ch©n QA, QD cña bé ®Õm 10 vµ ch©n QA, QC cña bé ®Õm 6 ë tr¹ng th¸i cao, ta dïng 1 cæng AND cã ®Çu vµo lµ c¸c ch©n trªn ®Êu víi ch©n CKA cña mét bé ®Õm 60 kh¸c- bé ®Õm 60 nµy sÏ lµ bé ®Õm phót. Nh­ vËy khi bé ®Õm gi©y hoµn thµnh 1 chu kú 60 gi©y th× bé ®Õm phót sÏ ®Õm t¨ng lªn 1. T­¬ng tù nh­ trªn khi bé ®Õm phót ®Õm ®Õn 59 ta l¹i cho 1 xung kÝch vµo ch©n CKA cña bé ®Õm 24- bé ®Õm giê® VËy ta cã s¬ ®å m¹ch cña 1 ®ång hå thêi gian thùc. d- Khèi ®iÒu khiÓn b¸o chu«ng Khèi ®iÒu khiÓn b¸o chu«ng lµ 1 otomat cã nhí, ë chÕ ®é tr­êng häc khèi sÏ nhí 24 thêi ®iÓm cÇn b¸o chu«ng. Do vËy ta cÇn thiÕt kÕ bé ®Õm 24. Bé ®Õm bao gåm 24 tr¹ng th¸i t­¬ng øng víi 24 thêi ®iÓm cÇn b¸o chu«ng. §Çu vµo lµ c¸c bit 0 hoÆc 1. 1 t­¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm ®óng cÇn b¸o chu«ng ®­îc ®­a ra tõ khèi ®ång hå, 0 lµ c¸c thêi ®iÓm cßn l¹i .§Ó lÊy ®­îc c¸c thêi ®iÓm ®óng cÇn b¸o chu«ng tõ khèi ®ång hå ta lµm nh­ sau: Ta m· ho¸ c¸c thêi ®iÓm cÇn b¸o giê nh­ sau: Thêi ®iÓm b¸o chu«ng Tr¹ng th¸i t­¬ng øng M· ho¸ 6h45’ s1 0000 0110 0100 0101 7h30’ s2 0000 0111 0011 0000 7h35’ s3 0000 0111 0011 0101 8h20’ s4 0000 1000 0010 0000 8h30’ s5 0000 1000 0011 0000 9h15’ s6 0000 1001 0001 0101 9h20’ s7 0000 1001 0010 0000 10h05’ s8 0001 0000 0000 0101 10h10’ s9 0001 0000 0001 0000 10h55’ s10 0001 0000 0101 0101 11h05’ s11 0001 0001 0000 0101 11h50’ s12 0001 0001 0101 0000 12h15’ s13 0001 0010 0001 0101 13h00’ s14 0001 0011 0000 0000 13h05’ s15 0001 0011 0000 0101 13h50’ s16 0001 0011 0101 0000 14h00’ s17 0001 0100 0000 0000 14h45’ s18 0001 0100 0100 0101 14h50’ s19 0001 0100 0101 0000 15h35’ s20 0001 0101 0011 0101 15h45’ s21 0001 0101 0100 0101 16h30’ s22 0001 0110 0011 0000 16h35’ s23 0001 0110 0011 0101 17h20’ s24 0001 0111 0010 0000 Ta nhËn thÊy c¸c bit ë vÞ trÝ 1 ,2 ,3 ,9 ,13 ,15 kh«ng thay ®æi ë tÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i do ®ã ®Ó cã xung ra tõ khèi ®ång hå t¹i c¸c thêi ®iÓm cÇn b¸o chu«ng ta dïng c¸c cæng logic vµ dùa vµo b¶ng m· ho¸ trªn ®Ó l¾p m¹ch l¸y xung ra tõ khèi ®ång hå t¹i c¸c vÞ trÝ bÝt cßn l¹i.Xung nµy sÏ kÝch vµo khèi ®iÒu khiÓn ®é dµi chu«ng. - HÖ thèng sÏ cã 2 ®Çu ra Z1, Z2. Z1 t­¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm b¸o chu«ng ra ch¬i ( chu«ng kªu trong 5s ), Z2 t­¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm b¸o chu«ng vµo líp ( chu«ng kªu trong 10s ). S = {s1 ,s2 ,s3 ,s4 ,s5 ,s6 ,s7 , s8 ,s9 s10 ,s11 ,s12 ,s13 ,s14 ,s15 ,s16 ,s17 ,s18 ,s19, s20 ,s21 ,s22 ,s23 ,s24} Z1 = 0 nÕu lµ c¸c thêi ®iÓm ch½n 1 nÕu lµ c¸c thêi ®iÓm lÎ Z2 = 0 nÕu lµ c¸c thêi ®iÓm lÎ 1 nÕu lµ c¸c thêi ®iÓm ch½n Dïng m« h×nh Moore ®Ó biÓu diÔn hÖ thèng : S(t) X S(t+1) Z1 Z2 0 1 s1 s1 s2 1 0 s2 s2 s3 0 1 s3 s3 s4 1 0 s4 s4 s5 0 1 s5 s5 s6 1 0 s6 s6 s7 0 1 s7 s7 s8 1 0 s8 s8 s9 0 1 s9 s9 s10 1 0 s10 s10 s11 0 1 s11 s11 s12 1 0 s12 s12 s13 0 1 s13 s13 s14 1 0 s14 s14 s15 0 1 s15 s15 s16 1 0 s16 s16 s17 0 1 s17 s17 s18 1 0 s18 s18 s19 0 1 s19 s19 s20 1 0 s20 s20 s21 0 1 s21 s21 s22 1 0 s22 s22 s23 0 1 s23 s23 s24 1 0 s24 s24 s1 0 1 §Ó x©y dùng bé ®Õm 24 ta ghÐp 2 bé ®Õm 3 vµ 8 . ThiÕt kÕ bé ®Õm 3: Dïng ®å h×nh Mealy ®Ó biÓu diÔn hÖ thèng X = {0, 1} S = {0, 1, 2} B¶ng ho¹t ®éng: x S(t) S(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 2 2 2 0 M· ho¸ : Pmax=3 Þ sè bÝt dïng: m=2 Dïng 2 bit ®Ó m· hãa hÖ thèng Dïng JK–FF ®Ó thùc hiÖn Gäi s(t): y1y0 s(t+1): Y1Y0 J0K0: y0 ® Y0 J1K1: y1 ® Y1 Dïng m· BCD ®Ó m· ho¸ hÖ thèng : ta cã 4 tr¹ng th¸i 00, 01, 11, 10 Ta cã b¶ng m· ho¸ hÖ thèng sau: x y1y0 Y1Y0 0 1 00 00 01 01 01 10 10 10 11 11 11 00 B¶ng kÝch JK y Y JK 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 B¶ng kÝch hÖ thèng: x y1y0 0 1 J1K1 J0K0 J1K1 J0K0 00 0 - 0 - 0 - 1 - 01 1- - 0 1 - - 1 10 - 0 0- - 0 1 - 11 - 0 - 0 - 1 - 1 LËp hÖ ph­¬ng tr×nh kÝch: J1 x y1y0 0 1 00 01 1 11 - - 10 - - J1 = y0`.x K1 x y1y0 0 1 00 - - 01 - - 11 1 10 K1 = y0.x J0 x y1y0 0 1 00 1 01 - - 11 - - 10 1 J0 = x K0 x y1y0 0 1 00 - - 01 1 11 1 10 - - K0 = x S¬ ®å bé ®Õm c¬ sè 3: ThiÕt kÕ bé ®Õm 8: Dïng ®å h×nh Mealy ®Ó biÓu diÔn hÖ thèng X = {0, 1} S = {0, 1, 2,3,4,5,6,7} B¶ng ho¹t ®éng: x S(t) S(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 0 M· ho¸ : Pmax=8 Þ sè bÝt dïng: m=3 Dïng 3 bit ®Ó m· hãa hÖ thèng Dïng JK–FF ®Ó thùc hiÖn Gọi s(t): y2y1y0 S(t+1): Y2Y1Y0 J0K0: y0 ®Y0 J1K1: y1 ®Y1 J2K2: y2 ®Y2 Dïng m· BCD ®Ó m· ho¸ hÖ thèng : ta cã 8 tr¹ng th¸i 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Ta cã b¶ng m· ho¸ hÖ thèng sau: x y2y1y0 Y2Y1Y0 0 1 000 000 001 001 001 010 010 010 011 011 011 100 100 100 101 101 101 110 110 110 111 111 111 000 B¶ng kÝch JK y Y JK 0 0 0- 0 1 1- 1 0 -1 1 1 -0 B¶ng kÝch hÖ thèng x y2y1y0 0 1 J2K2 J1K1 J0K0 J2K2 J1K1 J0K0 000 0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 1 - 001 0 - 0 - - 0 0 - 1 - - 1 010 0 - - 0 0 - 0 - - 0 1 - 011 0 - - 0 - 0 1 - - 1 - 1 100 - 0 0 - 0 - - 0 0 - 1 - 101 - 0 0 - - 0 - 0 1 - - 1 110 - 0 - 0 0 - - 0 - 0 1 - 111 - 0 - 0 - 0 - 1 - 1 - 1 K2 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 - - 01 - - 11 - 1 - 10 - - K2 = x.y1.y0 J2 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 - - 01 - - 11 - - 1 10 - - J2 = x.y1.y0 K1 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 - - - - 01 - - - - 11 1 1 10 K1 = x.y0 J1 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 01 1 1 11 - - - - 10 - - - - J1 = x.y0 K0 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 - - - - 01 1 1 11 1 1 10 - - - - K0 = x J0 xy2 y1y0 00 01 11 10 00 1 1 01 - - - - 11 - - - - 10 1 1 J0 = x S¬ ®å bé ®Õm 8 s¬ ®å bé ®Õm 24 §Ó x©y dùng hÖ ph­¬ng tr×nh kÝch cho c¸c ®Çu ra Z1 , Z2 ta dïng 5 bit ®Ó m· ho¸ 24 tr¹ng th¸i . C¸c tr¹ng th¸i M· t­¬ng øng Z1 Z2 s1 00000 1 0 s2 00001 0 1 s3 00010 1 0 s4 00011 0 1 s5 00100 1 0 s6 00101 0 1 s7 00110 1 0 s8 00111 0 1 s9 01000 1 0 s10 01001 0 1 s11 01010 1 0 s12 01011 0 1 s13 01100 1 0 s14 01101 0 1 s15 01110 1 0 s16 01111 0 1 s17 10000 1 0 s18 10001 0 1 s19 10010 1 0 s20 10011 0 1 s21 10100 1 0 s22 10101 0 1 s23 10110 1 0 s24 10111 0 1 Z1 y4y3y2 y1y0 000 001 011 010 110 111 101 100 00 1 1 1 1 1 1 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Z1= `y0 . `y4 + `y0 . `y3 Z2 y4y3y2 y1y0 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 Z2 = y0 . `y4 + y0 . `y3 S¬ ®å thùc hiÖn hÖ thèng : f- Khèi ®iÒu khiÓn ®é dµi chu«ng M¹ch dao ®éng ®a hµi ®¬n æn dïng NOR Yªu cÇu: Chu«ng ra kÐo dµi 5 gi©y Chu«ng vµo kÐo dµi 10 gi©y ë ®Çu ra cña khèi so s¸nh ,t¹i thêi gian cÇn b¸o thøc sÏ cã mét chuçi xung ®­îc t¹o ra ,mçi xung cã t=5 s.Chuçi xung nµy ®­îc ®­a ®Õn khèi t¹o ©m thanh qua kho¸ K3.Loa sÏ ph¸t mét chuçi c¸c tiÕng kªu, mçi tiªng kªu kÐo dµi kho¶ng t=5s vµ hai tiÕng kªu liªn tiÕp c¸ch nhau mét kho¶ng thêi gian t=5 s Ta dïng 2 ®a hµi ®îi, mét ®a hµi ®îi trÔ 10 gi©y ®Ó ®iÒu khiÓn chu«ng vµo, mét ®a hµi ®îi trÔ 5 gi©y ®Ó ®iÒu khiÓn chu«ng ra. S¬ ®å m¹ch: Nguyªn lý ho¹t ®éng: - Khi ch­a cã xung kÝch: ® UA =1 ® UB = 0 Khi cã xung kÝch d­¬ng: ® UA = 0 ® UB = 1 ® UB ®­îc dÉn vÒ ®Çu vµo cña U1A lµm cho UA = 0 ngay c¶ khi kh«ng cã xung kÝch vµo. Ngay t¹i thêi ®iÓm cã xung d­¬ng kÝch vµo, tô C b¾t ®Çu n¹p ®iÖn do V1 cung cÊp. §iÖn ¸p d­¬ng ë b¶n cùc ph¶i cña tô t¨ng dÇn cho ®Õn khi U1B lËt xuèng móc thÊp , khi ®ã UB = 0. Nh­ vËy, mçi lÇn cã xung kÝch d­¬ng ë ®Çu vµo th× ®Çu ra sÏ cã 1 xung d­¬ng víi ®é réng xung b»ng: tx = R1Cln2» 0,7R1C. U vµo U ra t t tx ¦u ®iÓm: Xung t¹o ra cã d¹ng vu«ng chuÈn. Nh­îc ®iÓm: Trong m¹ch dïng R vµ C phô thuéc nhiÖt ®é ® tx cã ®é æn ®Þnh kÐm, kh«ng thÝch hîp víi nh÷ng øng dông yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao. S¬ ®å hÖ thèng m¹ch: