Luận Văn Thiết kế bộ báo chuông giờ học trường đại học bách khoa hà nội

LỜI NÓI ĐẦU


Như chúng ta đã biết Kỹ Thuật Số là một môn khoa học mới so với các môn khoa học khác nhưng nó đã có được những bước tiến thần kỳ , được ứng dụng vào tất cả các ngành khoa học cũng như trong đời sống của con người và đặc biệt là trong các ngành đòi hỏi độ tin cậy, chính xác cao như tin học , đo lường điều khiển , viễn thông .

Vì những lý do trên mà việc môn Kỹ Thuật Số vào dạy trong các trường đại học chuyên về kỹ thuật là một điều tất yếu , đặc biệt là trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Với các sinh viên được học môn Thiết Kế Mạch phải áp dụng tối đa kiến thức đã được học để hoàn thành một đề tài của mình.

Qua bài thiết kế mạch chúng em đã được trang bị thêm một số kiến thức về chuyên môn cũng như 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 hướng dẫn chúng em hoàn thành bài thiết kế này.

Nhóm sinh viên thiết kế.

CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THIẾT KẾ

Bài toán thiết kế mạch lôgic thường được tiến hành theo 8 bước sau:

1/Phân tích.
2/Xây dựng các phương án giải quyết.
3/Lựa chọn phương án tối ưu.
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
Trước 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 trường.
-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 được dùng đi dây điện đồng bộ 220V
Yêu cầu:
-Hệ thống làm việc ổn định.
-Có khả năng đưa 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 phương án giải quyết.
Sau khi nghiên cứu thực tế các thời điểm vào ra của các tiết học trường 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 (245+5+10) thì hoạt động của hệ thống được lặp lại. Thời điểm bắt đầu của ca sáng là 6h45 và chiều là 12h15.
Dựa trên nhận xét này ta có phương án giải quyết như sau:
xây dựng hệ thống làm việc với chu kỳ 105 phút

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 như trên. Với hệ thống này ta cần giải mã 2 thời điểm bắt đầu của các ca học.
Để thực hiện phương 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 được 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 phương án tối ưu.

Sau khi xây dựng 2 phương án giải quyết như trên ta nhận thấy chúng có ưu nhược điểm như sau:
- Phương án 1: đòi hỏi yêu cầu cao về thiết bị và kỹ năng lập trình PLC nhưng ưu điểm mạch gọn hoạt động với độ tin cậy cao. Với điều kiện của ta hiện nay phương án này khó thực hiện.
- Phương án 2: mạch có số lượng linh kiện lớn nhưng bù lại nguyên lý hoạt động của hệ thống được xây dựng trên cơ sở những kiến thức của môn kỹ thuật số .Các linh kiện phổ biến trên thị trường 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.