Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch điện tự đông báo giờ cho 5 tiết học với yêu cầu: mỗi tiết học trong 45 phút, giờ giải lao giữa các tiết là 5 phút , giờ giải lao giữa tiết 3 và 4 là 15 phút
Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng - - Nam Định, Ngy tháng năm 2009 SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng MụC LụC Lời nói đầu Ch−¬ng i: C¬ së lý thuyÕt I.1 Khèi nguån I.2 Khối tạo xung CK (xung nhịp) I.3 Khèi ®Õm xung I.4 Khèi gi¶i m· dïng IC 74247 I.5 Cæng giao tiÕp 10 I.6 Khèi hiĨn thÞ (Led thanh) 13 I.7 Mét sè cæng logic 16 I.7.1 Cæng §¶o (Inverter gate) 16 I.7.2 Cỉng hc (OR gate) 17 I.7 Cæng Vμ (AND gate): 18 I.7 Cổng V Đảo(NAND gate): 19 I.7 Cổng Hoặc Đảo(NOR gate) 20 I.7.6 Cổng Hoặc loại trừ( EXOR gate) 22 I.7.7 Cỉng lo¹i trõ NOR (EXNOR GATE): 23 I.7 Cỉng ®Ưm (Buffer gate) 24 I.8.Mét sè flip-flop 26 I.8.1 Flip-Flop RS 26 I.8.2 Flip-Flop JK 27 I.8.3 Flip-Flop D 28 I.8.4 Flip-FlopT 29 CHƯƠNGII : thiết kế m¹ch 31 iI.1 Sơ đồ khối 31 II.2 TÝnh to¸n vμ chän linh kiÖn 32 II.2.1 TÝnh to¸n vμ chän linh kiƯn nguån cÊp 32 II.2.2 Tính toán v chọn linh kiện phần tạo xung 45 II.2.3 Chän linh kiƯn phÇn hiĨn thÞ 46 II.2.4 Phần giao tiếp với chuông dùng SCR 46 II.3 Sơ đồ nguyên lí mạch đếm 48 II.3.1 Nguyªn lý lμm viƯc 49 CHƯƠNG III : Kết luận chung 53 TµI LIƯU THAM KH¶O PHơ LơC: H¦íNG DÉN Sư DơNG MéT Số PHầN MềM MÔ PHỏNG SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng Lời nói đầu ……o0o…… Nh− chóng ta ®· biÕt Kü Tht Sè lμ môn khoa học so với môn khoa học khác nhng đà có đợc bớc tiến thần kỳ, đợc ứng dụng vo tất ngnh khoa häc cịng nh− ®êi sèng cđa ng−êi v đặc biệt l ngnh đòi hỏi độ tin cậy, xác cao nh tin học, đo lờng điều khiển, viễn thông Vì lý m việc môn Kỹ Thuật Số vo dạy trờng đại học chuyên kỹ thuật l điều tất yếu, đặc biệt l trờng Đại học S Phạm Kỹ Thuật Nam Định Chúng em l ngời may mắn đợc sống môi trờng có phát triển vợt bậc V thật hÃnh diện, tự ho chúng em lại đợc đo tạo cách tri thức đại kĩ thuật số nh trờng Xuất phát từ nhận định thực tế trình học môn Kỹ thuật số, em đợc giáo viên môn giao cho hon thnh bi tập di: Thiết kế mạch điện tự động báo cho tiết học với yêu cầu: Mỗi tiết học 45 phút, giải lao tiết l phút, giải lao tiết vμ lμ 15 phót” Qua bμi thiÕt kÕ m¹ch chúng em đà đợc trang bị thêm số kiến thức chuyên môn nh thực tế để tÝch l thªm kinh nghiƯm cho sau nμy Chóng em xin chân thành cảm ơn Thạc sỹ Hoàng Thị Phơng đ tận tình hớng dẫn chúng em hoàn thành thiết kế Sinh viên thiết kế Phạm Đông Dơng SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng chơng I: sở lý thuyết I.1 Khối ngn *CÊu t¹o: Khèi ngn gåm mét sè linh kiƯn sau MBA +Máy biến áp: biến đổi điện áxoay chiều từ 220V điện áp xoay chiều 5V TRAN-2P2S BR1 +Cầu Diode: chỉnh lu dòng xoay chiều thnh dòng chiều (Ura=5V) 2W02G +Bộ ổn áp: ổn dịnh điện áp đầu điện áp đầu vo ổn định 7805 VI D N G VO S¬ đồ chân IC7805 Chân 1: (VI) tín hiệu đầu vo Ch©n 2: (GND) nèi mass Ch©n 3: (VO) tÝn hiƯu đầu SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng *Sơ đồ khối nguồn U1 Biến áp U2 Mạch chỉnh lu Bộ lọc U3 ổn áp U4 Rt Sơ đồ chi tiết tác dụng linh kiÖn : U1 7805 MBA VI D N G BR1 C1 C2 2200uF 104 VO C3 C4 10uF 104 2W02G TRAN-2P2S +MBA : m¸y biÕn ¸p biến đổi điện áp xoay chiều 220v thnh xoay chiều 5v cung cấp cho mạch điện + D1, D2, D3, D4 : cầu diod có tác dụng chỉnh lu điện ¸p xoay chiỊu thμnh ®iƯn ¸p mét chiỊu + Tụ C1 : tụ lọc , có tác dụng giảm bớt nhấp nhô điện áp v tạo điện phẳng Ngoi tụ C có tác dụng để lọc nhiễu ( sóng hμi bËc cao ) + IC 7805 lμ Ic cho điện áp ổn định có cực tính dơng + C2 : tụ dùng để cảc thiện trình độ v giữ cho điện trở mạch đủ nhỏ tần số cao * Nguyên lý lm việc : - Điện áp vo l điện áp nguồn xoay chiều 220v , qua máy biến áp đợc biến đổi thnh điện áp xoay chiều 5v Điện áp sau biến đổi từ máy SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng biến áp đợc đa vo chỉnh lu cầu để biến đổi từ điện ¸p xoay chiÌu thμnh ®iƯn ¸p chiỊu qua nửa chu kì chỉnh lu điện áp thu đợc l điện áp chiều có dạng nhấp nhô không phẳng Để giảm nhấp nhô điện áp tảI ta dùng tụ lọc mắc song song với tải mạch xảy trình phóng nạp tụ dựa theo tăng giảm điện áp sau chỉnh lu , kết l điện áp tụ có dạng tơng đối phẳng Mặt khác tụ điện có tác dụng lọc sóng hμi bËc cao , c¸c sãng hμi bËc cao qua tụ C thoát xuống mass không đa tải dòng điện qua tải thnh phần chiỊu vμ mét phÇn thμnh phÇn hμi bËc thÊp - Điện áp sau đợc lọc qua tụ C đợc ổn áp ổn áp dung IC 7805 , điện áp m ta thu đợc có giá trị cố định l 5v I.2 Khối tạo xung CK (xung nhịp) I.2.1 Mạch tạo xung vuông U1:A C1 U1:B 1nF 4011 R1 R2 1k 1k C2 1nF -Giới thiệu sơ đồ Đây l mạch dao động dùng cổng logic (cổng NAND đầu vo) U1:A v U1:B l cổng NAND có đầu vμo nèi chôm thμnh nh− vËy nã chØ nhËn trạng thái có đầu vo giá trị +Mặt khác ta dùng TZT ngợc lm việc chế độ bÃo ho SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng Q1 NPN -Nếu TZT kho¸ => C =Møc cao = + nguån -NÕu TZT dÉn b·o hoμ => UCE = 0.2V => C = møc cao vμ B = møc thÊp -Ta coi cổng NAND tơng đơng với TZT ngợc I.2.2 Mạch dao động xung dùng IC 555 a) Sơ đồ nguyên lý mạch dùng IC 555 R1 10k U1 R C C V Q DC R2 100 CV RV1 C1 TR D N G TH 10k D1 LED-RED 555 104 C2 10uF -Mạch dao động tạo xung vuông trờng hợp dùng TZT v dùng IC 555 mạch dùng IC 555 có nhiều u điểm xung vuông không bị xén, mạch dùng TZT xung bị xén v không lý tởng, lại cồng kềnh đợc áp dụng SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng b) Sơ đồ cấu trúc bên IC 555 Chân 8:chân nguồn Chân 7:chân xả Chân 6:ch©n thỊm Ch©n 3: out (tÝn hiƯu ra) Ch©n 4: chân đặt lại Ra 1k A1 I + Q1 O1 S Rb 1k O2 R Q _ Q A2 Chân 5: chân điều khiển O1,O2:l khuyếch đại opam A1: TZT switch + j R 1k A2: TZT khuyếch đại đảo Các điện trở R tạo thnh mạng phân áp cho Vi=2/3(+)B v Vj=(+)B/3 *Sơ đồ chân IC 555 IC 555 Gnd Trg Out Rst Vcc Dis Thr Ctl I.3 Khối đếm xung: -áp dụng vo mạch khối đếm đếm: + Mạch đếm giây + Mạch đếm phút + Mạch đếm * Khối ®Õm: lμ khèi tiÕp nhËn tÝn hiƯu vμ ph©n tÝch tÝn hiƯu C¸c møc xung hay tÝn hiƯu mμ khèi đếm nhận l mức v + Mạch so sánh độ lớn + Mạch kiểm tra chẵn lẻ + Mạch số học mạch cộng số nhị phân + Có thể sử dụng vi mạch tổ hợp SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng 1) Đặc điểm mạch đếm : - Đếm l khả nhớ đợc xung đầu vo, thực thao tác đếm gọi l mạch đếm Mạch đếm đợc tạo thnh từ kết hợp Flip-Flop Mạch có đầu vo cho xung đếm v nhiều đầu l đầu Q Flip-Flop - Số nhị phân có chữ số v đợc gọi l bit - Mỗi Flip-Flop có đầu Q có trạng thái v Cho nên đầu Q tơng ứng với bit số nhị phân - Nếu ghép Flip-Flop lại kết đợc số nhị phân có nhiỊu bit, sè bit b»ng sè Flip-Flop - §iỊu kiƯn để hình thnh mạch đếm l phải có trạng thái khác có xung đếm vo - Số trạng thái khác đợc gọi l dung lợng mạch đếm v đợc gọi l modul mạch đếm - Khi đếm đến trạng thái thứ M tiếp tục có xung đếm mạch đếm phải tự động trở trạng thái ban đầu v đếm lại 2) Phân loại: * Theo cách ghép Flip-Flop vo khác biệt hệ số đếm đếm - Mạch đếm hệ nhị phân -Mạch đếm thập phân -Mạch đếm Modul M * Theo chức vo tác động xung đồng đầu vo - Mạch đếm lên - Mạch đếm xuống - Mạch đếm vòng * Theo phơng pháp đa xung đếm theo tình thay đổi trạng thái FF SVTH: Phạm Đông Dơng http://www.ebook.edu.vn Lớp: ĐK KTĐ2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s hoàng thị phơng - Đếm đồng - Đếm không đồng I.4 Mạch giải mà -Trên hình trình by IC giải mà từ BCD thnh đoạn IC TTL 7447 Số BCD đợc giả mà v đặt vo ngõ vo A0 , A1 , A2 ,A3 Khi tác động mức thấp đèn kiểm tra (LT) tác động tất ngõ (từ a đén g), ngõ vào xoá(BI) tạo tất ngõ mức cao, lm tắt hiển thị - Khi tác động mức thấp, ngõ vo xoá gợn sóng (RBI) xe xoá hiển thị mức Khi ngõ vo RBI tác động chân BI/RBI trë thμnh ngâ vμo xo· gỵn sãng vμ giưm xuống mức thấp (Xoá có nghĩa l không gây cho đèn LED sáng hiển thị) Bộ giải mà TTL 7447 so BCD Xoa kiem tra led Xoa zero A3 A2 A1 A0 BI/RBO LT RBI g f e d c b a Ngo doan RBO I.5 Mạch giao tiếp 1.Dùng cổng đệm (Buffer gate) Cổng đệm có tác dụng cho tín hiệu qua m không lm thay đổi dạng sóng tín hiệu truyền qua Tức l thực thuật toán lôgíc Y=A Cổng đệm dùng trờng hợp ta cần dòng điện thúc cho tải tơng đối lớn trị số vợt khả tải dòng IC lôgíc ta cần phải lắp thêm cổng đệm nằm trung gian IC lôgic v tải b Kí hiệu cổng đệm : SVTH: Phạm Đông Dơng 10 http://www.ebook.edu.vn Líp: §K – KT§2 ... giao cho hon thnh bi tập di: Thiết kế mạch điện tự động báo cho tiết học với yêu cầu: Mỗi tiết học 45 phút, giải lao tiết l phút, giải lao tiết v lμ 15 phót” Qua bμi thiÕt kÕ m¹ch chóng em đÃ... mạch số gồm IC nh: 40 1 1, 40 9 3, 74F0 0,7 4F 13 2,7 4F3 7, 74LS0 0, 74LS 13 2, 74LS3 7, 40 2 3, 7 4F10 b KÝ hiÖu: A B Y Cổng NAND có hay nhiều đầu vo c B¶ng sù thËt: A B Y 0 1 1 SVTH: Phạm Đông Dơng 20 http://www.ebook.edu.vn... lμ Y= A.B N Víi A,B N lμ c¸c biến số đầu vo,Y l đầu Một cổng AND có nhiều đầu vo nhng thông thờng có từ đến đầu vo *Cổng AND mạch số gồm IC nh :40 8 1, 74F0 8, 74LS0 8 ,4 07 3, 74F1 1,7 4LS11 b Kí hiệu