TấN TI: MC LC Nhn xột ca giỏo viờn hng dn 3 Li m u 4 Phn I: Dn Nhp 5 t vn . Mc ớch v yờu cu. Giụựi haùn ủe taứi. Phn II. C s lý thuyt 6 Gii thiu cỏc IC s dng trong mch. Phn III: Thit k v thi cụng. 15 Chng I: Thit k mch S khi. Nguyờn lý hot ng ca cỏc khi. S nguyờn lý. Chương II: Thi công mạch. Dụng cụ sử dụng. Quá trình thi công. Phần IV: Kết luận……………………………………………………… 22 Nhận xét chung. Hướng phát triển của đề tài LÔØI MÔÛ ÑAÀU Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm h ơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ. Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ báo giờ… đ ã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn. Đề tài “ñoàng hoà soá” rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp. Do tài liệu tham khảo bằng Tiếng Việt còn hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên . PHAÀN I Dẫn Nhập I. Đặt vấn đề. Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên c ơ sở nguyên lý số. Vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dưạ trên cơ sở ngun lý tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính tốn. Sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những m ức độ khác nhau đã đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thơng dụng và chun nghiệp một cách nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật số là khơng thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết v ề kỹ thuật số khơng chỉ riêng đối với những người theo chun ngành điện tử mà còn đối với những cán bộ kỹ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử. II.Mục đích u cấu. Sự cần thiết,quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực hiện đề án “thiết kế mạch đồng hồ số” nhằm ứng dụng kiến thức đã học về kó thuật số vào thực tế. III.Giới hạn đề tài. Trong phạm vi tập đề án này, người thực hiện chỉ thiết kế và thi công mạch đồng hồ thể thao gọn, đơn giản. PHẦN II Cơ SởLý Thuyết I.Giới thiệu về các IC sử dụng trong mạch. I.1. IC giải mã 74LS47. a) Đại cương. Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử dụng phổ biến nhất cũa mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau, ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang th ập phân…IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp( tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loạ i anod chung. b) Hình dáng và sơ đồ chân. Hinh 5:Hình dáng và sơ đồ chân của IC 74LS47. Chân 1, 2, 6, 7: Chân dử liệu BCD vào. Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp. Chân 8: Chân nối mass. Chân 16: Chân nối nguồn. Chân 4: Gồm ngõ vào xoá BI được để không hay nối lên cao cho hoạt động giải mã bình thường. Khi nối BI ở mức thấp, các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái của các ngõ vào. Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được dùng để xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân). Chân 3: Ngõ vào thử đèn LT ở cao các ngõ ra đều tắt và ngõ ra xoá dợn sóng RBO thấp. Khi ngõ vào BI/RBO để không hay nối lên cao và ngõ vào LT giữ ở mức thấp các ngõ ra đều sáng. c) Sơ đồ logic và bảng trạng thái. Hình 6: Sơ đồ logic của IC 74LS47. S ơ đồ cấu trúc của IC74LS47, nó giúp cho những ai muốn tìm hiểu sâu về IC giải mã 74LS47 hoạt động và giải mã BCD sang led 7 đoạn như thế nào. Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H. Hình 7: Bảng trạng thái của IC74LS47. Kết quả là khi mã số nhị phân 4 bit vào có giá trị thập phân từ 0 đến 15 đèn led hiển thị lên các số như ở hình bên dưới. Chú ý là khi mã số nhị phân vào là 1111= 15 10 thì đèn led tắt. Hình 8: Các hiển thị của IC giải mã 74LS47. I.2. IC LM555. a) Đại cương. Vi mạch định thì LM555 là mạch tích hợp Analog- digital. Do có ngõ vào là tín hiệu tương tự và ngõ ra là tín hiệu số. Vi mạch định thì LM555 được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suấ t như Transistor, SCR, Triac… b) Hình dáng và sơ đồ chân. Hình 9: Hình dáng và sơ đồ chân của IC LM555. Chân 1: Nối mass. Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy). Chân 3: Output ( ngõ ra). Chân 4: Reset (đặt lại). Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển). Chân 6: Threshold (thềm- ngưỡng). Chân 7: Discharge ( xả điện). Chân 8: Nối Vcc. c) Cấu trúc và nguyên lý. Hình 10: Sơ đồ cấu trúc của IC 555. Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transistor và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như hình 2.2 gồm có: Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5k Ω nối từ nguồn +Vcc xuống Mass cho ra hai điện áp chuẩn 1/3Vcc và 2/3Vcc. Op-Amp(1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n - nhận điện áp chuẩn 2/3Vcc, còn ngõ I n+ thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3Vcc Op-Amp(1) có điện áp ra ở mức High( cao) hay mức Low( thấp) để làm tín hiệu R (Reset), điều khiển Flip-Flop. Op-Amp(2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n+ nhận điện áp chuẩn 1/3Vcc, còn ngõ I n - thì nối ra ngoài chân 2. Tuỳ thuộc điện áp của chân 2 so với điện áp chẩn 1/3Vcc Op-Amp(2) có điện áp ra ở mức High hay mức Low để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip-Flop. Mạch Flip – Flop là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set có điện áp cao thi điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop ở ngõ Q lên mức cao và ngõ Q ___ xuống mức thấp. Khi chân Set đang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch Flip-Flop không đổi trạng thái. Khi chân Reset có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop làm ngõ Q ___ lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset mức cao xuống thấp thì mạch Flip- Flop không đổi trạng thái. Mạch Output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân của Q ___ Flip- Flop, nên khi Q ___ ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp ( ≈ 0V), và ngược lại, khi Q ___ ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao ( ≈ Vcc). Transistor T 1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V, là loại transistor NPN. Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V, thì T 1 ngưng dẫn, nên T 1 không ảnh hưởng tới mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T 1 dẫn bão hoà đồng thời làm mạch Output cũng dẫn bão hoà và ngõ ra mức thấp. Chân 4 gọi là chân Reset có nghĩa là nó reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đó , chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần thiết. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránh bị Reset do nhiễu. Transistor T 2 là transistor có cực C để hở, nối ra chân 7. Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q ___ của F/F, nên khi Q ___ ở mức cao thì T 2 bão hoà và cực C của T 2 coi như nối mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp .Khi Q ___ ở mức thấp thì T 2 ngưng dẫn , cực C của T 2 để hở, lúc đó, ngõ ra ở chân 3 có mức điện áp cao. Theo nguyên lý trên, cực C của T 2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ thuộc có mức điện áp giống như mức điện áp của ngõ ra chân 4. d) Giao tiếp với tải. IC 555 có thể giao tiếp với nhiều loại tải khác nhau và tuỳ trường hợp mỗi loại tải có thể mắc theo hai cách.  Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp thấp. Lúc đó, IC 555 sẽ nhận dòng điện tải theo chiều từ ngu ồn qua tải rồi vào IC. Dòng điện tải trường hợp này gọi là I nhận .  Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện ấp cao. Lúc đó, IC 555 sẽ cấp dòng điện cho tải theo chiều từ nguồn qua IC rồi ra tải. Dòng điện trong trường hợp này gọi là I nguồn PHAÀN III Thiết Kế VàThi Công [...]...Chương I THIẾT KẾ MẠCH I SƠ ĐỒ KHỒI Mạch đồng hồ thể thao được xây dựng trên mơ hình như sau: Khối tạo xung Khối đếm Khối giải mã Khối hiển thị Mạch đếm giây Mạch giải mã BCD Led 7 đoạn loại aond chung Mạch đếm phút Mạch giải mã BCD Led 7 đoạn loại anod chung Mạch đếm giờ Khối tạo xung dùng IC555 Mạch giải mã BCD Led 7 đoạn loại anod chung II NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG... IC4 nhận xung kích từ chân số1 1 của IC3 thì nó bắt đầu đếm từ 0 đến 6 Khi IC4 đếm đến 6, chân 8 bật lên mức 1 tạo xung cho IC5 IC5 đếm từ 0 đến 3 Chân 11 IC5 tạo xung kích cho IC6 IC6 đếm từ 0 đến 2.Cứ như thế các IC (74LS90) lần lượt kích xung cho nhau tạo thành vòng đếm lặp lại tuần hoàn Chương II THI CƠNG MẠCH I Dụng cụ sử dụng • Đồng hồ VOM • Chì hàn • Các linh kiện • Mạch in • Các linh kiện II... được đưa vào chân số 14 của IC 74ls90 Ngõ ra xung (Q0, Q1, Q2, Q3) được đưa đến ngõ vào của IC giải mã 74LS47 Khi đếm từ 9 về 0 chân số 11 được bật lên mức 1 tạo xung cho IC thứ 2 họa động Tương tự như vậy IC2 tọa xung cho IC3 và IC3 tạo xung cho IC4 hoạt động… Khi IC2 đếm từ 0 đến 6 thì bò reset và cấp xung cho IC3 đếm IC3 đếm từ 0 đến 9 chân 11 của IC3 bật lên 1 cấp xung cho IC4 đếm Khi IC4 nhận... Phân tích sơ đồ ngun lý • Tiến hành gia cơng mạch • Lắp rắp và kiểm tra hoạt động của mạch PHẦN IV Kết Luận I.NHẬN XÉT CHUNG Đồng hồ thể thao là một thiết bò ứng dụng nhiều trong thực tế, có nhiều phương pháp thiết kế và thực hiện các mạch đồng hồ khác nhau Trong tập đồ án này chỉ trình bày một trong các dạng đó và chỉ trình bày một số chức năng của đồng hồ mà thôi Do thời gian và kinh nghiệm thực... chung trạng thái ngõ ra tương ứng với các số thập phân(các số từ 10 đến 15 khơng dùng tới) Ngõ vào xố BI được để khơng hay nối lên mức 1 cho hoạt động giải mã bình thường Nếu nối lên mức 0 thì các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái các ngõ ra Ngõ vào xố dợn sóng RBI được để khơng hay nối lên mức 1 dùng để xố số 0 ( số 0 thừa phía sau dấu thập phân hay số 0 trước số có nghĩa) Khi RBI và các ngõ vào D,... II.1 Khối tạo xung Bộ tạo xung là thành phần quan trọng nhất của hệ thống Đặc biệt là đối với bộ đếm, nó quyết định các trạng thái ngõ ra của bộ đếm Có rất nhiều mạch tạo dao động, nhưng do sự thơng dụng ta chỉ quan tâm đến mạch tạo dao động dùng IC 555 Đây là vi mạch định thời chun dùng, có thể mắc thành mạch đơn ổn hay phi ổn Sơ đồ chân và chức năng của các chân 1 GND VCC 8 Chân 1: Nối mass Chân 2:... 6 74LS90 S3 12 Q0 9 Q1 8 Q2 11 Q3 CP1 14 CP0 1 MR2 3 MR1 2 MS2 7 MS1 6 74LS90 III.2.Sơ đồ mạch giải mã và hiển thò 3 8 7 6 4 2 1 9 10 III.3 Ngun lý hoạt động Về phần tạo xung ta dùng IC 555 mắc theo kiểu phi ổn Theo yêu cầu của mạch thì T= 1s, Khi tụ nạp ngõ ra chân số 3 của IC 555 ở mức 1 Khi tụ xả ngõ ra chân số 3 của IC ở mức 0 A B C D E F G 13 12 11 10 9 15 14 150 150 150 150 150 150 150 A B C D... ngưỡng Chân 7: Xả điện Chân 8: Cấp nguồn II.3 KHỐI GIẢI MÃ ( IC74LS47) Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch thúc nên cũng thường được gọi là mạch giải mã/thúc Giải mã BCD sang led 7 đoạn phức tạp hơn giải mã BCD sang thập phân vì mạch phải có tổ hợp nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp( tuỳ từng loại led anod chung hay catod chung) Mạch giải mã thơng dụng nhất là sử dụng IC 74LS47 Vì có ngõ ra để hở... hiện còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đánh giá của quý thầy cô và sự góp ý của các bạn sinh viên để đề tài hoàn chỉnh hơn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Kỹ thuật xung_Nguyễn Tấn Phước_NXB Thanh Hố 2 Linh kiện quang điện tử_Dương Minh Trí_NXB KHKT 3 Kỹ thuật số_ Nguynễn Hữu Phương_NXB Thống Kê 4 Vi mạch và tạo sóng_Tống Văn On_NXB Giáo Dục ... U3 F 10 II.4 KHỐI HIỂN THỊ Một trong các chỉ báo thơng dụng để hiển thị các số thập phân là led 7 đoạn Ở loại anod chung( anod của đèn được nối lên +5V), đoạn nào sáng ta Ω Ω III SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ DP 5 C 4 D E CA 3 ≤R≤1k 2 dòng( 180 1 đó xuống mức thấp thơng nối đầu catod của đoạn led7doan qua điện trở để hạn ) III.1 Sơ đồ mạch đếm V+ V+ V+ DISP6 DISP5 abcdefg U12 7 4L S2 47 14 g 6 A3 2 A2 1 A1 7 A0 3 . chun dùng, có thể mắc thành mạch đơn ổn hay phi ổn.  Sơ đồ chân và chức năng của các chân. Khối tạo xung dùng IC555 Mạch đếm giây Mạch đếm phút Mạch đếm giờ Mạch giải mã BCD Mạch. và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực hiện đề án “thiết kế mạch đồng hồ số nhằm ứng dụng kiến thức đã học về kó thuật số vào thực tế. III.Giới hạn đề tài. Trong phạm. IC2 đếm từ 0 đến 6 thì bò reset và cấp xung cho IC3 đếm . IC3 đếm từ 0 đến 9. chân 11 của IC3 bật lên 1 cấp xung cho IC4 đếm. Khi IC4 nhận xung kích từ chân số1 1 của IC3 thì nó bắt đầu đếm