Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch điều khiển đèn LED sáng lan tắt dần với chiều dài L = 10 sử dụng DFF ‒ Đầu vào: xung đồng bộ CLK ‒ Đầu ra: 10 đèn LED Mạch không có đầu vào nào ngoài xung đồng bộ và có đầu ra là 10 đèn LED. Như vậy, ta chọn mạch ghi dịch có đầu vào nối tiếp và đầu ra song song và có chiều dài là 10 bit. Bộ ghi nối tiếp có thể dịch phải, dịch trái và cho ra song song hoặc ra nối tiếp. Đây là sơ đồ chỉ có lối vào nối tiếp, còn lối cả ra song song và ra nối tiếp. Khi cho một xung kim âm tác động vào lối vào xoá, các lối ra Q của cả 10 trigơ trong bộ ghi đều ở trạng thái 0. Muốn ghi ta phải đưa các bit thông tin nối tiếp về thời gian truyền lần lượt vào lối vào nối tiếp theo sự điều khiển đồng bộ của các xung nhịp. Cứ sau mỗi xung nhịp trạng thái của trigơ lại được xác lập theo thông tin lối vào D của nó. Lối ra của trigơ trước lại được nối với vào lối vào D của trigơ sau nên sau mỗi lần có xung nhịp tác động trigơ sau lại nhận giá trị của trigơ đứng trước nó.
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ – ÔTÔ KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - - BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP NỘI Đề tài : ThiếtĐẠI kếHỌC mạch điều khiểnHÀ đèn LED KHOA CƠL KHÍ sáng lan tắt dần với chiều dài = 10 sử dụng D-FF - Giảng viên hướng dẫn : Hà Thị Phương Sinh viên thực : Nguyễn Thái Long - 2021608630 Nguyễn Văn Hưng – 2021603520 Nguyễn Tuấn Minh - 2020600063 ĐỒCÔNG ÁN MÔN BỘ THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN KHOA CƠ KHÍ ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO VÀ XỬ LÍ - - Hà Nội: 2023PHÁT HIỆN LỬA, TÍN HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỂ CẢNH BÁO VÀ CHỮA CHÁY BỘ CÔNG THƯƠNG MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Mạch ghi dịch 1.2 Cơ sở lựa chọn đề tài 1.3 Ứng dụng thực tiễn CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 10 2.1 Tính tốn hệ thống 10 2.2 Lựa chọn thiết kế mơ hình hệ thống 10 2.3 Lựa chọn linh kiện điện tử 11 CHƯƠNG THỰC HÀNH 19 3.1 Mô mạch 19 3.2 Chế tạo mạch 25 CHƯƠNG KẾT LUẬN 30 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 – Sơ đồ mạch ghi dịch bit Hình 2.1 – Sơ đồ khối IC 74HC164 12 Hình 2.2 – Trạng thái IC 74HC164 12 Hình 2.3 – IC NE555 14 Hình 2.4 – IC hạ áp 5V 15 Hình 2.5 – Đèn LED 16 Hình 2.6 - Domino 17 Hình 2.7 – Điện trở 18 Hình 3.1 – Mạch nguồn 19 Hình 3.2 – Mạch tạo xung điều khiển 19 Hình 3.3 – Sơ đồ tổng thể hệ thống 20 Hình 3.4 - Trạng thái đèn LED sáng dần 21 Hình 3.5 – Trạng thái đèn LED tắt dần 22 Hình 3.6 – Mô mạch 2D 23 Hình 3.7 - Mơ mạch 3D 24 Hình 3.8 – Cắt mạch 25 Hình 3.9 – In mạch 25 Hình 3.10 – Tiến hành ăn mòn mạch 27 Hình 3.11 – Mạch sau ăn mòn 28 Hình 3.12 – Mạch hồn thiện 29 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 – Bảng trạng thái ghi dịch bit Bảng 2.1 – Trạng thái thang ghi dịch 10 bit 10 LỜI NÓI ĐẦU Ngày quen thuộc với máy vi tính, hệ thống vi xử lí hồn hảo Trong cấu trúc VXL có thành phần quan trọng ALU (Arithmetic logic unit : logic số học) Nó tính tốn hàng ngàn, triệu phép tính 1s Cấu tạo nên VXL lại gồm mạch đếm, ghi, cổng logic mạch so sánh cộng trừ nhân chia số học gọi mạch làm tốn Khơng mạch làm tốn cịn sử dụng điện tử nói chung kể điều khiển tự động, truyển liệu chẳng hạn thu nhận liệu từ bên cần phải có mạch tính tốn, so sánh tín hiệu phản hồi Phần tìm hiểu mạch làm toán giới thiệu qua ALU Đây không kiến thức cần biết học mạch số mà tảng để tiếp cận lĩnh vực máy tính VXL mà ta gặp học hay tìm hiểu mơn VXL, vi điều khiển, cấu trúc máy tính, truyền số liệu LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc cô Hà Thị Phương – người tạo điều kiện tận tình hướng dẫn, động viên chúng em suốt trình nghiên cứu thực đồ án môn học Chúng em xin trân trọng cảm ơn đến tất quý thầy cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, người trang bị cho chúng em kiến thức bản, nhiệt tình quân tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Kỹ thuật xung số Chúng em xin cảm ơn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Mạch ghi dịch 1.1.1 Nguyên lý chung Thanh ghi gọi ghi dịch phần tử thiếu CPU, hệ vi xử lý,…Nó có khả ghi giữ dịch thông tin (sang phải sang trái) Bộ ghi dịch cấu tạo từ dãy phần tử nhớ đơn bit (trigơ) mắc liên tiếp với số cửa logic hỗ trợ Muốn ghi truyền từ nhị phân n bit ta cần n phần tử nhớ (n trigơ) Trong ghi dịch thường dùng trigơ đồng trigơ RST, trigơ JK, trigơ D Thông thường người ta hay dùng trigơ D trigơ khác mắc theo kiểu trigơ D để tạo thành ghi 1.1.2 Phân loại - Ghi song song: Các bit từ nhị phân ghi đồng thời lúc vào ghi - Ghi nối tiếp: Các bit từ nhị phân đưa vào ghi cách theo thứ tự từ nhị phân Trong đề tài đề cập đến mạch ghi vào nối tiếp, song song 1.1.3 Mạch ghi vào nối tiếp song song dịch phải Bộ ghi nối tiếp dịch phải, dịch trái cho song song nối tiếp Hình 1.1 – Sơ đồ mạch ghi dịch bit Đây sơ đồ có lối vào nối tiếp, cịn lối song song nối tiếp Khi cho xung kim âm tác động vào lối vào xoá, lối Q trigơ ghi trạng thái Muốn ghi ta phải đưa bit thông tin nối tiếp thời gian truyền vào lối vào nối điều khiển đồng xung nhịp Cứ sau xung nhịp trạng thái trigơ lại xác lập theo thơng tin lối vào D Trong sơ đồ hình 3.16 lối trigơ trước lại nối với vào lối vào D trigơ sau nên sau lần có xung nhịp tác động trigơ sau lại nhận giá trị trigơ đứng trước Giả sử ta có bit số liệu D1D2D3D4 truyền liên tiếp tới lối vào ghi bit D4 đến trước Q trình ghi thông tin diễn sau: Bảng 1.1 – Bảng trạng thái ghi dịch bit Xung nhịp Q1 D4 D3 D2 D1 Q2 0 D4 D3 D2 Q3 0 D4 D3 Q4 0 0 D4 Sau xung nhịp thơng tin nạp xong, muốn đưa liệu lối song song ta đặt mức lối ‘Điều khiển ra”, lối cửa AND lối song song xác lập theo trạng thái Q1, Q2, Q3, Q4 trigơ ghi Trong cách điều khiển liệu song song thông tin ghi trì Để điều khiển liệu nối tiếp, ta phải tác động nhóm xung nhịp lối vào CLK (điều khiển ghi) Sau xung nhịp tác động bit liệu đưa khỏi ghi Như vậy, trình điều khiển ghi nối tiếp bit trình đưa bit liệu cũ khỏi ghi qua lối nối tiếp 1.2 Cơ sở lựa chọn đề tài Chúng ta biết đến loại FF Chúng lưu trữ (nhớ bit) có xung đồng bit truyền tới ngõ (đảo hay không đảo) Bây ta mắc nhiều FF nối tiếp lại với nhớ nhiều bit Các ngõ phần hoạt động theo xung nhịp ck Có thể lấy ngõ tầng FF (gọi ngõ song song) hay tầng cuối (ngõ nối tiếp) Như mạch ghi lại liệu (nhớ) dịch chuyển (truyền) nên mạch gọi ghi dịch Ghi dịch có nhiều ứng dụng đặc biệt máy tính, tên nó: lưu trữ liệu dịch chuyển liệu ứng dụng bật 1.3 Ứng dụng thực tiễn Thanh ghi dịch đóng vai trị quan trọng việc lưu trữ, tính tốn số học logic Chẳng hạn vi xử lí, máy tính có cấu tạo ghi dịch, vi điều khiển (8051) có ghi dịch làm nhiều chức hay nhân chia Một số ứng dụng mạch ghi dịch: ‒ Lưu trữ dịch chuyển liệu ‒ Tạo kí tự hay tạo dạng song điều khiển ‒ Chuyển đổi liệu nối tiếp sang song song ngược lại ‒ Bus truyền liệu 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử phạm vi kỹ thuật xung số Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài nhóm), linh kiện điện tử bản… Đảm bảo an toàn lao động CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 2.1 Tính tốn hệ thống ‒ Đầu vào: xung đồng CLK ‒ Đầu ra: 10 đèn LED Mạch khơng có đầu vào ngồi xung đồng có đầu 10 đèn LED Như vậy, ta chọn mạch ghi dịch có đầu vào nối tiếp đầu song song có chiều dài 10 bit 2.2 Lựa chọn thiết kế mơ hình hệ thống Bộ ghi nối tiếp dịch phải, dịch trái cho song song nối tiếp Đây sơ đồ có lối vào nối tiếp, cịn lối song song nối tiếp Khi cho xung kim âm tác động vào lối vào xoá, lối Q 10 trigơ ghi trạng thái Muốn ghi ta phải đưa bit thông tin nối tiếp thời gian truyền vào lối vào nối điều khiển đồng xung nhịp Cứ sau xung nhịp trạng thái trigơ lại xác lập theo thơng tin lối vào D Lối trigơ trước lại nối với vào lối vào D trigơ sau nên sau lần có xung nhịp tác động trigơ sau lại nhận giá trị trigơ đứng trước Bảng 2.1 – Trạng thái thang ghi dịch 10 bit Xung Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 10 Hình 2.7 Sơ đồ chân IC LM7805 2.3.4 Đèn LED Đèn LED: dùng để tín hiệu đầu Hình 2.8 – Đèn LED Thông số kỹ thuật: ‒ Điện áp vào: 1.9 – 3.7 V ‒ Kích thước bóng: Ø5 ‒ Dịng điện tiêu thụ: 10-20mA ‒ Màu sắc: xanh 16 2.3.5 Tụ điện Tụ điện có tác dụng lưu trữ giải phóng lượng, chia tách tín hiệu, lọc nhiễu ổn định điện áp Hình 2.9 Tụ điện 2.3.6 Jack DC Dùng làm đầu cấp nguồn cho bo mạch Hình 2.10 – Jack DC 2.3.7 Điện trở ‒ Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp ‒ Mắc điện trở thành cầu phân áp ‒ Phân cực cho bóng bán dẫn 17 ‒ Tham gia vào mạch tạo dao động RC Hình 2.11 – Điện trở 18 LED10 LED9 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 3.1 Mô mạch R1 R2 R3 R4 220R Mạch 220R nguồn 220R 3.1.1 220R R5 R6 R7 R8 R9 R11 220R 220R 220R 220R 220R 220R Với đầu vào sử dụng pin 9V, ta cần hạ áp xuống 5V để linh kiện mạch hoạt động tốt R14 5k6 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 LED9 LED10 R12 100R Q1 10 11 12 13 U2 Hình 3.1 – Mạch nguồn A B R13 5k6 A B 3.1.2 Mạch tạo xung 74HC164 MR 74HC164 CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U1 MR CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 10 11 12 13 C1815 Sử dụng IC NE555 để tạo xung điều khiển cho mạch ghi dịch C2 10uF 7805 VI VO R OUT 5V U3 Q DC GND R10 1k2 R15 220R CV RV1 C1 GND TR TH 88% 1 VCC U4 V CHƯƠNG THỰC HÀNH 50K 555 10uF Hình 3.2 – Mạch tạo xung điều khiển 19 D1 LED10 LED9 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 3.1.3 Sơ đồ tổng thể R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R11 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R R14 5k6 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 LED9 LED10 R12 100R Q1 10 11 12 13 10 11 12 13 C1815 U2 74HC164 MR A B CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 74HC164 MR A B CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U1 R13 9 5k6 C2 10uF U3 U4 GND Q DC R10 1k2 LED-GREEN 10uF TR RV1 TH 88% C1 220R D1 C3 10uF R15 CV GND C4 R JACK VO J2 VI VCC 7805 50K 555 10uF Hình 3.3 – Sơ đồ tổng thể hệ thống 20