Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch đếm 0023, 0059 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết quả đếm trên LED 7 thanh. 1. Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm 0023, 0059 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết quả đếm trên LED 7 thanh. 2. Hoạt động của sinh viên (xác định các hoạt động chính của sinh viên trong quá trình thực hiện Đồ án để hình thành tri thức, kỹ năng đáp ứng mục tiêuchuẩn đầu ra nào của học phản). 3. Sản phẩm nghiên cứu (xác định cụ thể sản phẩm của chủ đề nghiên cứu cần đạt được) Nội dung mô tả xác định yêu cầu bài toán Nội dung thể hiện việc xây dựng sơ đồ khối chức năng và nhiệm vụ các khối Nội dung thiết kế sơ đồ nguyên lý và mô phỏng mạch điện Mạch in đã thiết kế, lắp ráp, hiệu chỉnh và hoàn thiện Báo cáo Đồ án theo mẫu BM03 của quyết định số 815QĐĐHCN ngày 18 tháng 8 năm 2019 của trường ĐH Công nghiệp Hà nội (Phụ lục 3), bao gồm các nội dung sau:
BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ơ TƠ KHOA CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch đếm 00-23, 00-59 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết đếm LED Giáo viên hướng dẫn: Ths Hà Thị Phương Sinh viên thực hiện: Mai Văn Lập - 2020604210 Lê Đức Thắng - 2020605206 Hồng Cơng Chất - 2020604286 Hà Nội – 2023 PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN KỸ THUẬT XUNG SỐ I Thông tin chung Mã lớp học phần: 20231FE6021002 Khóa: 16 Tên nhóm: Nhóm 20 3.Họ tên thành viên nhóm: Sinh viên 1: Mai Văn Lập Sinh viên 2: Lê Đức Thắng Sinh viên 3:Hồng Cơng Chất MSV: 2020604210 MSV: 2020605206 MSV: 2020604286 II Nội dung học tập Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm 00-23, 00-59 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết đếm LED Hoạt động sinh viên (xác định hoạt động sinh viên q trình thực Đồ án để hình thành tri thức, kỹ đáp ứng mục tiêu/chuẩn đầu học phản) TT Nội dung cần thực CĐR Thời gian hoàn thành Lựa chọn đề tài Tuần 11 Xác định yêu cầu toán Tuần 11 Xây dựng sơ đồ khối chức xác định nhiệm vụ khối Tuần 12 Phân tích thiết kế sơ đồ nguyên lý Tuần 13 Thử nghiệm hiệu chỉnh Tuần 13 Thiết kế mạch in lắp ráp Tuần 14 Viết hoàn thiện báo cáo Bài tập lớn mô tả nội dung thực Tuần 15 Sản phẩm nghiên cứu (xác định cụ thể sản phẩm chủ đề nghiên cứu cần đạt được) - Nội dung mô tả xác định yêu cầu toán - Nội dung thể việc xây dựng sơ đồ khối chức nhiệm vụ khối - Nội dung thiết kế sơ đồ nguyên lý mô mạch điện - Mạch in thiết kế, lắp ráp, hiệu chỉnh hoàn thiện - Báo cáo Đồ án theo mẫu BM03 định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 18 tháng năm 2019 trường ĐH Công nghiệp Hà nội (Phụ lục 3), bao gồm nội dung sau: Nội dung báo cáo đồ án TT Mở đầu (Nêu lý chọn đề tài; Mục tiêu đề tài; Phương pháp thực Phần Tổng quan (Nêu tổng quan vấn đề cần nghiên cứu; Cơ sở xác định đề tài; Ứng dụng thực tiễn …) Phần Xây dựng sơ đồ khối; Tính tốn, mơ thiết kế sơ đồ nguyên lý Phần Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục (Nếu có) III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành Đồ án theo quy định (từ ngày 21/11/2023 đến ngày 26/12/2023) Báo cáo sản phẩm trình bày kết thực nghiên cứu theo đề tài giao trước giảng viên sinh viên IV Học liệu thực Đồ án Tài liệu học tập: [1] Nguyễn Thị Thu Hà, Lê Văn Thái, Nguyễn Ngọc Anh, Giáo trình Điện tử số,NXB Khoa học Kỹ thuật, 2013 [2] Nguyễn Ngọc Anh, Nguyễn Thị Thu Hà, Lê Văn Thái, Giáo trình Thực hành kỹ thuật xung - số, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2014 2.Phương tiện, nguyên liệu thực Đồ án (nếu có): Linh kiên điện tử bản,… Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2022 Trưởng Bộ môn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Mạch đếm 1.2 Phân loại .5 1.3 Cơ sở lựa chọn đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ứng dụng thực tiễn CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 2.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống 2.2 Chọn linh kiện khối 2.2.1 Khối nguồn 2.2.2 Khối tạo xung 2.2.3 IC đếm tích hợp 74192 .11 2.2.4 Khối giải mã 13 2.2.5 Khối hiển thị .15 2.3 Thiết kế tính tốn .17 CHƯƠNG MÔ PHỎNG, LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM 22 3.1 Mô 22 3.2 Vẽ mạch in Proteus 22 3.3 Chế tạo lắp ráp .25 3.4 Chạy thử nghiệm 27 KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ khối đếm Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.2 IC tạo xung NE555 10 Hình 2.3 Sơ đồ chân IC NE555 .10 Hình 2.4 Đèn LED 11 Hình 2.5 Hình dạng thực tế IC7490 12 Hình 2.6 Sơ đồ chân IC7490 12 Hình 2.7 Sơ đồ IC7447 14 Hình 2.8 Cấu tạo bên LED 15 Hình 2.9 Điện trở 16 Hình 2.10 Khối tạo xung IC NE555 .17 Hình 2.11 Khối đếm giải mã 18 Hình 2.12 Khối hiển thị 18 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 22 Hình 3.2 Mơ 2D 23 Hình 3.3 Mơ 3D 23 Hình 3.4 Mạch in 24 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chức chân IC74192 13 Bảng 2.2 Bảng chân lý LED .16 LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ giới mặt, khoa học cơng nghệ nói chung ngành cơng nghệ kỹ thuật Cơ Điện Tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho giới ngày đại văn minh Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị có đặc điểm với xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt hoạt động ổn định Trong đó, mạch đếm sử dụng rộng rãi sống như: đồng hồ số, đếm sản phẩm, đếm số người, … Xuất phát từ thực tế đó, chúng em lựa chọn đề tài: Thiết kế mạch đếm 00-23, 00-59 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết đếm LED Vì kiến thức, kinh nghiệm cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh sai sót Chúng em mong nhận đánh giá thầy cô bạn bè để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! 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 khoa Cơ Khí trường Đại Học Cơng 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 cám ơn! Trân trọng! CHƯƠNG TỔNG QUAN Yêu cầu đề bài: Thiết kế mạch đếm 00-23, 00-59 sử dụng IC đếm tích hợp, hiển thị kết đếm LED 1.1 Mạch đếm Mạch đếm mạch dãy đơn giảm xây dựng từ phần tử nhớ phần tử tổ hợp, mạch đếm thành phần hệ thống số Bộ đếm mạch dãy tuần hồn có đầu vào đếm đầu ra, mạch có số trạng thái hệ số đếm (Kđ) Dưới tác động tín hiệu vào đếm mạch chuyển từ trạng thái đến trạng thái khác thoe thứ tự định Cứ sau Kđ lần tín hiệu vào đếm, mạch trở trạng thái xuất phát ban đầu Bộ đếm thực việc đếm dãy xung có xung điều khiển có đầu vào Do đó, xung đồng (CLK) xuất khác thời điểm xung đếm (Xđ) xuất việc đếm xung khơng thực nên mạch đếm phải có xung đếm đưa vào dãy xung đồng hay mạch đếm có đầu vào Hình 1-1: Sơ đồ khối đếm 1.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại đếm: - Phân loại theo cách làm việc: + Bộ đếm đồng (Synchronous counter): đếm mà chuyển đổi trạng thái FF diễn đồng thời có tác động xung đếm Mọi chuyển đổi trạng thái (từ Si sang trạng thái Sj) không thông qua trạng thái trung gian (SiSj) Xung đồng tác động đồng thời tới phần tử nhớ + Bộ đếm không đồng (Asynchronous counter): đếm tồn cặp chuyển biến trạng thái Si Sj mà FF không thay đổi trạng thái đồng thời (Si Si’ Si’’ Sj) Xung đồng tác động không đồng thời tới FF - Phân loại theo hệ số đếm + Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = 2𝑛 : Bộ đếm có hệ số đếm cực đại, sử dụng n FF để mã hoá trạng thái cho đếm khả mã hố tối đa 2𝑛 (Kđ = 2, 4, 8, 16 + Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = 2𝑛 : Sử dụng n FF để mã hoá trạng thái cho đếm, có (2𝑛 - Kđ) trạng thái không sử dụng đến Do thiết kế đếm cần phải lưu ý đến trạng thái khơng sử dụng tức cần phải có biện pháp làm cho đếm thoát khỏi trạng thái cách hợp lý để trở chu trình mà phải đảm bảo đếm thiết kế đơn giản (Kđ = 3, 5, 6, 7, 10 ) - Phân loại theo mã: Quá trình đếm đếm trình thay đổi từ trạng thái đến trạng thái khác trạng thái đếm mã hoá mã cụ thể Cùng đếm có nhiều cách mã hố trạng thái khác nhau, cách mã hoá khác tương ứng với mạch thực khác + Mã nhị phân, Mã Gray + Mã BCD, Mã Johnson + Mã vòng - Phân loại theo hướng đếm: + Bộ đếm thuận (Up counter): đếm mà có tín hiệu vào đếm (Xđ) trạng thái đếm tăng lên 1.(Si Si+1) + Bộ đếm nghịch (Down counter): đếm mà có tín hiệu vào đếm (Xđ) trạng thái đếm giảm 1.(Si Si-1) Chú ý: Khái niệm thuận nghịch tương đối chủ yếu vấn đề mã hoá trạng thái đếm + Bộ đếm thuận nghịch: đếm vừa có khả đếm thuận vừa có khả đếm nghịch - Phân loại theo khả lập trình: + Bộ đếm có khả lập trình : Kđ thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển + Bộ đếm khơng có khả lập trình : Kđ cố định, không thay đổi 1.3 Cơ sở lựa chọn đề tài Với phát triển kỹ thuật số, thấy phổ biến mạch đếm máy giặt, đồng hồ kỹ thuật số, mạch đếm sản phẩm,… có nhiều ưu điểm hoạt động ổn định, lâu dài, xác, … Vì vậy, nhóm em định chọn đề tài ứng dụng thực tiễn thuận tiện mà đem lại cho sống 1.4 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 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Dựa vào kiến thức học, tìm hiểu qua internet, sách tham khảo ý kiến bạn bè, thầy - Áp dụng phương pháp thiết kế, tính tốn để xây dựng mơ hình phù hợp với đề tài - Sử dụng phần mền lập trình, thiết kế đồ họa để hỗ trợ như: Proteus, Altium Designer + Chân BI/RB0 nối với mức cao (khi bị nối với mức thấp tồn đèn không sáng được) + Chân RBI nối với mức cao 2.2.5 Khối hiển thị LED hay gọi LED đoạn, bao gồm đoạn đèn LED xếp lại với thành hình chữ nhật Khi đoạn lập trình để chiếu sáng hiển thị chữ số hệ thập phân thập lục phân Đôi LED số hiển thị dấu thập phân có nhiều LED nối với để hiển thị số lớn chữ số Đối với LED để hiển thị xác số từ – mong muốn cần phải tạo bảng chân lý để giúp nắm bắt hiển thị số, ký tự cách nhanh chóng dễ dàng Hình 2.8 Cấu tạo bên LED 15 Bảng 2.2 Bảng chân lý LED Trong đề tài sử dụng LED Anot chung - Điện trở: + Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp + Mắc điện trở thành cầu phân áp + Phân cực cho bóng bán dẫn + Tham gia vào mạch tạo dao động RC Hình 2.9 Điện trở 16 2.3 Thiết kế tính tốn - Ngun lý hoạt động: Mạch đếm gồm khối nguồn, khối tạo xung, khối đếm, khối giải mã, khối hiển thị Xung cấp vào chân CLKA IC hàng đơn vị Khối đếm thực chức đếm lên từ 00 – 23 00 – 59 Khối giải IC 7447 giải mã BCD khối đếm chuyển sang khối hiển thị Led để hiển thị Hình 2.10 Khối tạo xung IC NE555 Khối đếm giải mã: Khối đếm nhận xung đếm từ NE555 cấp vào chân CLKA IC 7490 Chân dùng để reset , trạng thái bình thường ta nối xuống GND Ta sử dụng IC 7490 để đếm hàng chục hàng đơn vị Cấp xung đếm vào IC hàng đơn vị Nối chân Qd hàng đơn vị với đầu vào CLKA hàng chục Khi hàng đơn vị đếm 10 xung hàng chục đếm xung 17