Thiết kế mạch đèn quảng cáo sử dụng EPROM

thiết kế mạch đèn quảng cáo sử dụng eprom chạy trên 16 led 7 đoạn mssv của 4 sinh viên. Chức năng của từng khối: • Bộ nguồn: có chức năng cung cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động. • Bộ tạo xung: có chức năng tạo xung clock. • Bộ đảo trạng thái: có chức năng chuyển chế độ dịch (dịch trái, dịch phải) • Bộ đếm updown: có chức năng đếm để led chạy từ phải sang trái hoặc ngược lại. • Bộ đếm 16bit quét led: có chức năng chạy với tần số cao để led hiển thị không bị nhấp nháy. • Bộ hiển thị: gồm một dãy 16 led 7 đoạn hiển thị MSSV và trạng thái dịch Chức năng của từng khối: • Bộ nguồn: có chức năng cung cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động. • Bộ tạo xung: có chức năng tạo xung clock. • Bộ đảo trạng thái: có chức năng chuyển chế độ dịch (dịch trái, dịch phải) • Bộ đếm updown: có chức năng đếm để led chạy từ phải sang trái hoặc ngược lại. • Bộ đếm 16bit quét led: có chức năng chạy với tần số cao để led hiển thị không bị nhấp nháy. • Bộ hiển thị: gồm một dãy 16 led 7 đoạn hiển thị MSSV và trạng thái dịch.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HOC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Trong đề tài này yêu cầu thiết kế mạch đèn quảng cáo sử dụng EPROM chạy trên

16 led 7 đoạn MSSV của 4 sinh viên theo thứ tự như sau: dịch từ phải qua trái dịch từ trái sang phải và sử dụng 1 nút nhấn để chuyển chế độ chạy Vì trong proteus chỉ hỗ trợ

bộ 8 led 7 đoạn nên trong bài chúng ta sẽ dùng 2 bộ 8 led này để thực hiện yêu cầu đề ra Chúng tôi xin cam đoan đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có sao chép chúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Bộ hiển thị

Bộ nhớ

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ 2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI (KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI)

Chức năng của từng khối:

• Bộ nguồn: có chức năng cung cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động

• Bộ tạo xung: có chức năng tạo xung clock

• Bộ đảo trạng thái: có chức năng chuyển chế độ dịch (dịch trái, dịch phải)

• Bộ đếm up/down: có chức năng đếm để led chạy từ phải sang trái hoặc ngược lại

• Bộ đếm 16bit quét led: có chức năng chạy với tần số cao để led hiển thị không bị nhấp nháy

• Bộ hiển thị: gồm một dãy 16 led 7 đoạn hiển thị MSSV và trạng thái dịch

2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

a Bộ nguồn

Sử dụng nguồn 5V từ ổ cắm

Bộ tạo xung

up/down

Bộ đếm 16bit quét led

b Bộ tạo xung

Sử dụng IC555 để thiết kế mạch dao động tạo xung

Giới thiệu về IC555:

Chân số 1 (GND): là chân nối đất, tất cả các mức điện áp điều được so sánh với áp

tại đường dây nối đất

Chân số 2 (Trigger): là chân ngườn dưới, bắt đầu thời gian định thời, Trig < ½ Cont

ngõ ra mức cao và bắt đầu nạp điện

Chân số 3 (Output): là chân xuất tín hiệu ra

Chân số 4 (Reset): là chân ngõ vào reset tác động mức thấp Bất cứ khi nào bộ định

thời bị reset, một xung âm được đưa đến chân 4 Đầu ra được thiết lập lại trạng thái ban đầu bất kể điều kiện đầu vào Khi chân này không được sử dụng, ta nối lên Vcc để tránh mọi khả năng kích hoạt sai

Chân số 5 (Control voltage): là chân điện áp điều khiển

IC555

Chân số 6 (Threshold): là chân ngưỡng trên, kết thúc thời gian định thời, Thres >

Cont ngõ ra mức thấp và xả điện

Chân số 7 (Discharge): là chân xả điện Chân này nối vào cực C của transistor và

thường có một tụ điện nối giữa chân xả điện và chân nối đất Nó được gọi là chân xả điện vì khi transistor dẫn bão hòa, tụ C xả điện thông qua transistor Khi transistor ngắt,

tụ được nạp thông qua điện trở và tụ bên ngoài

Chân số 8 (Vcc): là chân cấp nguồn Nguồn cung cấp trong khoảng từ 5V đến 18V Thông số:

- Điện áp đầu vào: 2 – 18V

- Dòng tiêu thụ: 6mA – 15mA

- Điện áp logic ở mức cao: 0.5 – 15V

+ Các chân P0, P1, P2,P3 là các chân để điều khiển giá trị bắt đầu đếm.

+ Chân CPD là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm xuống

+ Chân CPU là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm lên

+ Chân VCC là chân cấp nguồn còn chân GND là chân nối mass

+ Chân TCU\ và chân TCD\ dùng để liên kết với IC 74193 khác để đếm được giá trị cao hơn

+ Chân MR dùng để xóa giá trị về 0

- Sơ đồ logic và bảng trạng thái của IC 74193:

- Giải thích trạng thái hoạt động:

+ Trạng thái reset: Khi ta nối MR với dương thì Q0 Q1 Q2 Q3 sẽ ra 0, tức ra âm

+ Trạng thái preset: Khi ta nối MR với âm, PL với âm thì Q0 đến Q3 sẽ bằng P0 đến P3

+ Trạng thái No Change: Khi ta nối MR với âm, PL với dương thì ngõ ra sẽ không thay đổi trạng thái

+ Trạng thái Count Up: Khi ta nối MR với âm, PL với dương, và chuyển đổi từ âm sang dương ở chân CPU, IC 74LS193 sẽ đếm lên 1 đơn vị theo mã nhị phân

+ Trạng thái Count Down: Khi ta nối MR với âm, PL với dương, và chuyển đổi từ

âm sang dương ở chân CPD, IC 74LS193sẽ đếm xuống 1 đơn vị theo mã nhị phân

Chân TCU\ và chân TCD\ là 2 chân đặc biệt:

+Chân TCU\ luôn luôn dương, chỉ khi ta đếm lên đến số 9 và chân CPU đang ở âm thì chân TCU\ sẽ âm

+Chân TCD\ luôn luôn dương, chỉ khi ta đếm xuống đến số 0 và chân CPD đang ở

âm thì chân TCD\ sẽ âm

- Cách thiết kế IC 74LS193 trong đề tài này:

+ Dùng xung Ck từ bộ đảo trạng thái để gắn vào hai chân Up và Dn của ic để nhận xung và chuyển chế độ theo yêu cầu

+Các chân đầu ra sẽ nối vào bộ nhớ để bộ nhớ chạy theo yêu cầu

e Bộ đếm 16bit quét led

Dùng ic 4040 và ic 74HC238

- Giới thiệu về IC 4040

Cấu tạo bên trong ic số CD4040 ic đếm có ngõ vào xung clock và có 12 ngõ ra IC CD4040 được sản xuất theo công nghệ Cmos, là một mạch tích hợp được xây dựng từ các Mosfet và một số điện trở phụ trợ IC hoạt động tốt nhất ở điện áp 0-18V Các hoạt động của IC này là rất đơn giản để hiểu nếu chúng ta hiểu được hoạt động của cổng Flip-Flop

Sơ đồ ở trên mô tả cấu hình pinout của IC 4040, chúng có thể được đánh giá như được đưa ra dưới:

Pinouts Q0 đến Q11 là đầu ra của IC

Cấu tạo bên trong ic số 74HC238 là ic chuyển từ 3 đường sang 8 đường tích cực mức 1

IC 74HC238 được sản xuất theo công nghệ Cmos, là một mạch tích hợp được xây dựng từ các Mosfet và một số điện trở phụ trợ IC hoạt động tốt nhất ở điện áp 5V Các hoạt động của IC này là rất đơn giản để hiểu nếu chúng ta hiểu được hoạt động của ic chuyển từ 3 sang 8 đường Hoạt động của ic 3 đường sang 8 đường: ngõ vào 3 đường ngõ ra 8 đường phụ thuộc vào bảng trạng thái bên dưới:

Thông số kỹ thuật ic số 74HC238

Mức ngõ ra tích cực 1

Chức năng Chuyển 3 sang 8 đường Điện áp hoạt động 2V – 6V DC

f Bộ nhớ Eprom

PROM 2764 do hãng Intel sản xuất có các đặc điểm

Nguồn cung cấp Vcc= 5v

Dung lượng: 8k x 8 bit ( gồm 65.536 bit)

Thời gian tối đa để lập trình chọn IC 2764 là 420s

Thời gian truy xuất tối đa:

• Chế độ bình thường là 280 ns

• Chế độ nhanh là 200ns

Xung lập trình đơn

Công suất tiêu tán thấp

• Ở chế độ hoạt động: dòng tối đa 150mA

• Ở trạng thái chờ: dòng tối đa 35mA

Hoạt động dựa trên các thông số của họ TTL

Ngõ ra 3 trạng thái

Lập trình bằng điện và xóa bằng tia cực tím

SƠ ĐỒ CHÂN CỦA EPROM 2764:

Trong đó:

A0 đến A12 bus địa chỉ (ngõ vào)

D0 đến D7 bus dữ liệu (ngõ ra)

OE: điều khiển cho phép ngõ ra (ngõ vào)

CE: điều khiển chọn chip (ngõ vào)

Vpp: điện áp lập trình

PGM: xung lập trình với độ rộng cần thiết

-Bảng trạng thái:

-Trong bài ta sử dụng eprom dùng để lưu trữ code và xuất tín hiệu theo yêu cầu

CODE 4 MSSV dùng led anot chung:

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H

DB 0FFH, 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H

DB 0FFH, 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H

DB 0FFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H

DB 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H

DB 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H

DB 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H, 0BFH

DB 0B0H, 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H, 0BFH, 0A4H

DB 90H, 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H, 0BFH, 0A4H, 0C0H

DB 0C0H ,0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H

DB 0A4H, 82H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 0B0H, 90H, 0C0H, 90H, 92H, 0BFH, 0A4H, 0C0H, 0F9H, 82H

Sử dụng 2 bộ 8 led 7 đoạn để hiển thị thông tin theo yêu cầu

CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH

3.1.VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

+ Rhd=(V-Vdiode)/I

3.4 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

❖ Lê Tấn Kiên:

- Tìm hiểu về ic 2764 Eprom (datasheet, nguyên lý hoạt động)

- Viết code

❖ Đoàn Hồng Phúc:

- Tìm hiểu về ic 74193 (datasheet, nguyên lý hoạt động)

- Vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động, mô phỏng proteus

❖ Nguyễn Minh Tuấn:

- Tìm hiểu IC 4040 và IC 74HC238

- Tổng hợp thông tin làm báo cáo

❖ Nguyễn Hữu Thiết

- Tổng hợp thông tin thiết kế powerpoint thuyết trình

- Tìm hiểu về ic NE555 (datasheet)

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN-TÀI LIỆU THAM KHẢO

Kết luận:

Mạch hoạt động tương đối ổn định, mạch hoạt động đúng với sơ đồ nguyên lý, đúng như yêu cầu đề ra

Tài liệu tham khảo:

[1] Nguyen Dinh Phu, Nguyen Truong Duy, “Giáo trình: Kỹ Thuật Số”, xuất bản

ĐHQG, Tp.HCM, 2013

[2] www.alldatasheet.com