PHÂN TÍCH CÁC MẠCH ĐẾM
Các Triger số
2.1.1 Định nghĩa và phân loại: a.Định nghĩa:
Triger, hay còn gọi là Flip-Flop (viết tắt là FF), là một loại bộ nhớ hai trạng thái cân bằng ổn định tương ứng với các mức logic 0 và 1 Dưới tác động của tín hiệu điều khiển tại lối vào, triger có khả năng chuyển đổi giữa hai trạng thái và giữ nguyên trạng thái đó cho đến khi có tín hiệu mới làm thay đổi Trạng thái tiếp theo của triger không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu lối vào mà còn vào trạng thái hiện tại của nó Khi đang hoạt động, triger có thể duy trì trạng thái hiện hành trong thời gian dài miễn là nguồn điện không bị ngắt, cho phép thông tin nhị phân được lưu giữ Do đó, triger được sử dụng như một phần tử nhớ hiệu quả.
Triger là một cấu trúc được hình thành từ các cổng logic, mặc dù các cổng này không có khả năng lưu trữ thông tin riêng lẻ Tuy nhiên, khi kết nối nhiều cổng với nhau theo những cách nhất định, chúng có thể tạo ra khả năng lưu trữ thông tin Mỗi cách sắp xếp cổng khác nhau sẽ dẫn đến việc tạo ra các loại triger khác nhau.
Triger có nhiều đầu vào điều khiển và chỉ hai đầu ra luôn luôn ngược nhau là Q và
Sơ đồ khối tổng quát của một triger:
+ Khi Q =1, =0 ta nói FF ở trạng thái 1 hay trạng thái cao; trạng thái này còn được gọi là trạng thái Set (Thiết lập).
+Khi Q =0, =1 ta nói FF ở trạng thái 0 hay trạng thái thấp; trạng thái nay còn gọi là trạng thái Reset (tái thiết lập)
Các ký hiệu về tính tích cực của tín hiệu.
Ký hiệu Tính tích cực của tín hiệu
Tích cực là mức thấp “ L”
Tích cực là mức cao “H”
Tích cực là sườn dương của xung nhịp Tích cực là sườn âm của xung nhịp b.Phân loại:
Có nhiều cách phân loại triger :
Phân loại các đầu vào điều khiển theo chức năng làm việc hiện nay chủ yếu bao gồm hai loại: triger một đầu vào, như triger D và triger T, và triger hai đầu vào.
RS, triger JK ) ngoài ra đôi khi còn gặp loại triger nhiều đầu vào.
Theo cách làm việc, có hai loại trigger: đồng bộ và không đồng bộ Trong loại đồng bộ, có hai phân loại chính: đồng bộ thường và đồng bộ chủ tớ Để mô tả một FF, có thể sử dụng các biểu diễn khác nhau.
+ Đồ hình chuyển đổi trạng thái
2.1.2 Các loại triger và điều kiện đồng bộ
Các trigger có thể được xây dựng từ các mạch tổ hợp có hồi tiếp, và để đảm bảo hoạt động tin cậy, các mạch này cần phải thỏa mãn một số điều kiện nhất định.
Mạch không bị dao động khi chịu tác động của bất kỳ tập hợp tín hiệu điều khiển nào, nghĩa là với mỗi tập hợp tín hiệu đầu vào, luôn tồn tại ít nhất một trạng thái ổn định Trạng thái ổn định được xác định khi điều kiện Qn+1 = Qn được thỏa mãn, trong đó Qn là trạng thái đầu ra tại thời điểm n và Qn+1 là trạng thái đầu ra tại thời điểm n+1.
Theo chức năng có 4 loai FF cơ bản : D, T, RS, JK Bảng chân lýcủa các FF như sau:
Bảng 2.1:Bảng chân lý của các FF
=>Từ bảng chân lý trên ta rút ra nhận xét :
Các D-FF và RS-FF hoạt động ở chế độ không đồng bộ, nhờ vào việc luôn có ít nhất một trạng thái ổn định trong tập hợp tín hiệu vào điều khiển Điều này đảm bảo rằng tất cả các tín hiệu vào điều khiển của D-FF và RS-FF đều duy trì trạng thái Qn = Qn+1.
Các T-FF và JK-FF không hoạt động hiệu quả trong chế độ không đồng bộ do mạch dễ rơi vào trạng thái dao động khi tín hiệu đầu vào T = 1 hoặc JK = 1 Trong những trường hợp này, trạng thái Qn sẽ không bao giờ bằng Qn+1.
Các D-FF và RS-FF có khả năng hoạt động ở cả hai chế độ đồng bộ và không đồng bộ, trong khi T-FF và JK-FF chỉ có thể hoạt động ở chế độ đồng bộ.
Chế độ không đồng bộ: Trạng thái đầu ra sẽ thay đổi bất kỳ khi nào khi có sự thay đổi đầu vào điều khiển
Chế độ đồng bộ của Flip-Flop (FF) cho phép kiểm soát sự thay đổi trạng thái đầu ra thông qua một đầu vào xung nhịp (Clock) FF chỉ thay đổi trạng thái khi có tác động từ xung nhịp, thường là chuỗi xung hình chữ nhật hoặc xung vuông.
Hầu hết các mạch kỹ thuật số đều sử dụng đồng bộ, chủ yếu vì chúng dễ thiết kế và dễ dàng phát hiện lỗi hơn Điều này cho phép đầu ra của mạch chỉ thay đổi tại những thời điểm xác định, mang lại sự ổn định và độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động.
2.1.3 Đầu vào bất đồng bộ Đối với triger đồng bộ có đầu vào điều khiển và đầu xung nhịp Các đầu vào điều khiển còn được gọi là đầu vào đồng bộ vì tác đọng của chúng lên đầu ra của triger đồng bộ với đầu vào xung nhịp.
Hầu hết các triger có nhiều đầu vào bất đồng bộ, hoạt động độc lập với đầu vào đồng bộ và xung nhịp Đầu vào bất đồng bộ cho phép thiết lập FF ở trạng thái 1 hoặc xoá triger về trạng thái 0 tại bất kỳ thời điểm nào, không phụ thuộc vào điều kiện của các đầu vào khác.
The asynchronous inputs Preset (Pr) and Clear (CLR) are active-low signals that control a flip-flop (FF) The Preset input sets the FF to a high state (1) at any time, while the Clear input resets the FF to a low state (0) whenever needed.
Các đầu vào bất đồng bộ có thể được sử dụng để duy trì FF ở trạng thái cụ thể trong thời gian mong muốn Chúng thường được áp dụng để thiết lập hoặc xóa FF về trạng thái cần thiết thông qua việc áp dụng xung nhất thời.
Triger RS là một triger có hai đầu vào điều khiển là R, S S là đầu vào thiết lập 1(Set) còn R là đầu vào xoá 0 (Reset)
Bảng chân lý rút gọn:
Bảng 2.2 : Bảng chân lý rút gọn Triger RS
Nhớ Thiết lập Xoá Cấm dùng
Trên bảng chân lý Qn chỉ trạng thái lối ra ở thời điểm hiện tại, Qn+1 chỉ trạng thái lối ra tại thời điểm tiếp theo
Phương trình trên cho thấy lối ra không những là hàm số của lối vào mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của lối ra.
Ta có thể xây dựng sơ đồ logic của triger RS từ mạch NOR, lối vào tích cực ở mức cao
Từ bảng chân lý trên ta cũng có thể viết phương trình của triger RS như sau:
Qn+1 =S +Qn =(S+Qn ) Sơ đồ logic và giản đồ xung biểu diễn trạng thái của triger :
Ta cũng có thể xây dựng triger RS không đồng bộ với đầu vào tích cực bởi mức logic thấp từ phần tử logic NAND.
Sơ đồ logic và giản đồ xung :
Điện trở
- Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm vật cản trở dòng điện
Hình 2.1 Hình dạng của điện trở
Hình 2.2 Ký hiệu của điện trở
- Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điển trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn.
- Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W.
- Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt.
Điện trở dây cuốn là loại điện trở được chế tạo từ dây điện trở quấn quanh lõi cách điện, thường là bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp Loại điện trở này có giá trị nhỏ và khả năng chịu nhiệt tốt, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong điện tử.
- Suất tiêu tán lớn Thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện của các thiết bị điện.
Tụ điện
- Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có khả năng tích và giải phóng năng lượng dưới dạng điện trường.
- Khái niệm và hình dạng. a.Ký hiệu b.Hình dạng Hình 2.3 Ký hiệu và hình dạng của tụ điện
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động phổ biến trong các mạch điện, thường được sử dụng để lọc nguồn, lọc nhiễu, truyền tín hiệu xoay chiều và tạo dao động.
2.3.2 Phân loại và cấu tạo a, Phân loại. Đối với tụ điện có rất nhiều loại nhưng thực tế người ta phân ra thành hai loại chính là tụ không phân cực và tụ phân cực.
Tụ không phân cực được cấu tạo từ các lá kim loại xếp xen kẽ với lớp cách điện mỏng, có giá trị thường dao động từ 1,8pF đến 1μF Đối với các tụ có giá trị lớn hơn, kích thước của chúng sẽ rất lớn, gây khó khăn trong quá trình chế tạo.
Tụ phân cực là loại tụ điện có cấu tạo gồm hai cực điện được cách ly bởi một lớp chất điện phân mỏng, tạo thành điện môi Độ dày của lớp điện môi ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị điện dung, với lớp mỏng hơn cho giá trị cao hơn Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tụ phân cực có phân cực được ghi rõ trên thân, và việc nối nhầm cực tính có thể dẫn đến hư hỏng do lớp điện môi bị phá hủy.
- Trong thực tế chúng ta thường gặp các loại tụ như sau:
Tụ gốm là loại tụ điện có kích thước nhỏ, thường được thiết kế dưới dạng ống hoặc đĩa với bề mặt được tráng kim loại Chúng có trị số điện dung từ 1pF đến 1μF và khả năng chịu điện áp tương đối cao.
+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF và thường làm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền.
+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ, có trị số từ 1nF - 1μF.
Tụ hóa, hay còn gọi là tụ điện phân, được cấu tạo từ lá nhôm và bột dung dịch điện phân cuộn lại trong vỏ nhôm Loại tụ này thường có điện áp làm việc thấp, kích thước lớn và sai số cao, với trị số điện dung dao động từ khoảng 0,1 μF đến 4700 μF.
Tụ tan tan là loại tụ điện được sản xuất dưới hai dạng chính: hình trụ với đầu ra dọc theo trục và dạng hình tan tan Với kích thước nhỏ gọn, tụ tan tan có khả năng cung cấp trị số điện dung lớn, dao động từ 0,1 μF đến 100 μF.
+ Tụ biến đổi: Là tụ xoay trong radio hoặc tụ tinh chỉnh. b, Cấu tạo.
Tụ điện là linh kiện điện tử được cấu tạo từ hai bản điện cực bằng kim loại, tạo ra điện trường khi có điện thế giữa chúng Một bản cực tích điện dương và bản còn lại tích điện âm, giúp tụ điện tích lũy năng lượng dưới dạng điện trường Khi điện áp tăng, năng lượng giữa hai bản cực cũng tăng theo, cho phép tụ điện hoạt động như một phần của mạch điện Ngược lại, khi điện áp giảm, tụ điện cung cấp năng lượng cho mạch ngoài, hoạt động như một nguồn điện trong quá trình phóng điện Tụ điện được phân loại dựa trên chất liệu điện môi như giấy, gốm, mica và giấy tẩm hóa chất, với các loại phổ biến như tụ giấy, tụ gốm và tụ hóa Điện dung, đơn vị đo lường khả năng tích điện của tụ, phụ thuộc vào điện tích, vật liệu điện môi và khoảng cách giữa các bản cực, với các đơn vị là Fara (F), MicroFara (μF), NanoFara (nF) và PicrôFara (pF).
2.3.3.Ý nghĩa giá trị điện áp trên tụ
- Tính chất quan trọng của tụ điện là tính phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.
Tụ điện phóng điện từ cực dương sang cực âm, đi qua tải trước khi trở về cực âm của tụ Thời gian tích điện của tụ điện tỷ lệ thuận với điện dung, nghĩa là tụ có điện dung lớn sẽ tích điện lâu hơn.
Tất cả các tụ điện đều có ghi rõ trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây là mức điện áp tối đa mà tụ có thể chịu đựng Nếu vượt quá mức điện áp này, tụ điện sẽ bị đánh thủng.
Khi lắp tụ điện vào một mạch điện có điện áp U, cần chọn tụ điện có giá trị điện áp tối đa cao gấp khoảng 1,4 lần điện áp đó để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
2.3.4.Trạng thái hư hỏng, kiểm tra, thay thế.
Khi tụ điện bị chập các bản cực, việc đo bằng ôn kế cho kết quả R gần bằng 0, cho thấy giá trị nhỏ Nếu sau khi thay đổi dầu que đo mà không thấy sự thay đổi đáng kể, điều này chứng tỏ tụ không phóng nạp.
Tụ điện bị đánh thủng: Kiểm tra bằng ôm kế.
Khi tụ bị đứt, hiện tượng phóng nạp sẽ không xảy ra và điện trở lớn Để kiểm tra, sử dụng ôm kế có độ nhạy cao; nếu kim không nhúc nhích, điều đó chứng tỏ tụ đã bị đứt và không còn khả năng dẫn tín hiệu.
Tụ bị rò không thể tích điện lâu do dòng rò giữa hai bản cực, và dòng rò nhỏ thường khó phát hiện Khi đo bằng ôm kế, nếu đặt que đo vào các bản cực, tụ sẽ nạp nhưng ôm kế không trở về vị trí ban đầu Để phát hiện tụ rò trong mạch, thường xác định qua việc điện áp bị giảm Nhiều tụ chỉ rò ở điện áp cao do điện môi bị ion hóa, điều này khiến ôm kế không phát hiện được, và hiện tượng rò này tương tự như hiện tượng chập.
Tụ điện là thành phần quan trọng trong kỹ thuật điện và điện tử, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử Trong mỗi mạch điện, tụ điện đảm nhận nhiều chức năng thiết yếu như truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn và tạo dao động.
Led thường
LED, hay còn gọi là điốt phát quang, là một loại điốt có khả năng phát ra ánh sáng, tia hồng ngoại và tia tử ngoại Cấu trúc của LED bao gồm một khối bán dẫn loại p kết hợp với một khối bán dẫn khác, tương tự như các loại điốt thông thường.
Hình 2.4 hình ảnh thực tế của led thường
Hình 2.5 Cấu tạo,ký hiệu,hình dạng
Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.
Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống mang điện tích dương, khi ghép với khối bán dẫn n có các điện tử tự do, các lỗ trống này sẽ khuếch tán sang khối n Đồng thời, khối p nhận thêm điện tử từ khối n, dẫn đến việc khối p tích điện âm do thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử, trong khi khối n tích điện dương do thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống Tại biên giới tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và kết hợp với nhau, tạo thành các nguyên tử trung hòa, quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hoặc bức xạ điện từ.
LED được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, đèn quảng cáo, trang trí và đèn giao thông Nghiên cứu cho thấy có những loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn khí neon Đèn LED nổi bật với ưu điểm gọn nhẹ, bền bỉ và tiết kiệm năng lượng.
Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng.
IC7805
Cách đơn giản để tạo nguồn +5V là sử dụng IC 7805 Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của dòng IC 78XX là khả năng tỏa nhiệt cao, do điện áp thừa bị chuyển đổi thành nhiệt năng trên IC.
Điện áp đầu vào cho IC 7805 chỉ nên cao hơn 2V-3V so với điện áp đầu ra Dòng IC 78XX cung cấp điện áp dương tùy thuộc vào loại IC được chọn, ví dụ như IC 7812 cho ra điện áp +12V.
Bảng 2.3 : Các tham số cơ bản của 7805
IC 7805 giúp giảm điện áp từ 6v-12v xuống còn 5v
Hình 2.7.Ảnh thực tế của ic 7805 -Chân 1 là chân dương vào.
-Chân 2 là chân trung hoà.
-Chân 3 là chân dương ra.
-Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
-Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W
-Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W công suất tiêu tán trên ổn áp nối tiếp được tính như sau:
IC74LS14
IC 7414 là một IC cổng NOT có trigger, bao gồm 14 chân, với chân 7 là GND và chân 14 là VCC IC này tích hợp 6 cổng NOT, cho phép đảo ngược tín hiệu đầu vào; khi tín hiệu vào là mức 0, tín hiệu ra sẽ là mức 1, và ngược lại.
Hình 2.8 Cấu tạo bên trong IC 74HC14
Hình 2.9 Ảnh thực tế và sơ đồ chân IC 74HC14 Bảng 2.4 : Thông số cơ bản của ic 74HC14
Tín hiệu vào có thể bị nhiễu và chưa “vuông” nên có thể gây ra việc đọc sai số xung ở điều khiển.
Chính vì vậy qua mạch đảo tín hiệu xung này tín hiệu sẽ “vuông ” hơn tạo điều kiện thuận lợi cho điều khiển xử lý.
IC74LS192
Hình 2.10 Hình ảnh và sơ đồ chân IC 74192
IC 74192 là IC đếm BCD có chức năng đếm tiến và đếm lùi.
-Chân số 1, 9, 10, 15 : xác lập vị trí đếm ban đầu
-Chân số 12, 13: mở rộng bộ đếm
-Chân số 2, 3, 6, 7: tín hiệu đếm nhị phân
Các giá trị ra được thể hiện ở các chân QA, QB, QC, QD trong đó QA là LSB còn QD là MSB
Các chân A, B, C, D là các chân để điều khiển giá trị bắt đầu đếm.
Chân DOWN là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm xuống
Chân UP 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 CO\ và chân BO\ dùng để liên kết với IC 74192 khác để đếm được giá trị cao hơn. Chân CLR dùng để xóa giá trị về 0.
Hình 2.11 Sơ đồ logic của IC74192
IC74LS247
IC 74LS247 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch giải mã BCD sang led
Mạch giải mã 7 đoạn phức tạp yêu cầu nhiều ngõ ra chuyển đổi giữa mức cao và thấp, tùy thuộc vào loại đèn LED là anode chung hay cathode chung, để hiển thị các số hoặc ký tự IC 74LS247 là loại IC hoạt động ở mức thấp, với ngõ ra cực thu hở và khả năng nhận dòng đủ cao để điều khiển trực tiếp đèn LED 7 thanh loại anode chung Hình ảnh và sơ đồ chân của IC này rất quan trọng trong việc thiết kế mạch.
IC 74LS247 là một bộ giải mã BCD sang LED 7 thanh, có 4 chân đầu vào và 7 chân đầu ra Các chân của IC này được thiết kế để thực hiện chức năng chuyển đổi tín hiệu BCD thành dạng hiển thị trên LED 7 thanh.
- Chân 1, 2, 6, 7: Chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC đếm.
- Chân: 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 : Các chân ra tác động ở mức thấp 0 và được nối với LED 7 thanh.
- Chân 8: là chân nối đất GND.
- Chân 4: Chân này được nối lên Vcc.
Chân 5: Ngõ vào xóa gợn sóng RBI không được sử dụng để loại bỏ số 0, bao gồm cả số 0 đứng trước số có giá trị và số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân.
- Chân 3: Chân này cũng được nối lên nguồn Vcc. b Bảng chân lý.
- Nhìn bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra 15 giá trị của LED 7 đoạn và hiển thị lên được LED 7 thanh.
Hoạt động của mạch được thể hiện qua bảng chân lý, trong đó các ngõ ra H tương ứng với trạng thái tắt và L với trạng thái sáng Cụ thể, khi 74LS247 điều khiển đèn LED 7 thanh, các thanh a, b, c, d, e, f, g sẽ sáng hoặc tắt tùy thuộc vào ngõ ra của 74LS247, có thể là L hoặc H, do đó cần sử dụng LED anot chung.
Ngõ vào xóa RBI có thể được đặt ở mức 0 hoặc nâng lên mức 1 để loại bỏ các số 0 thừa sau dấu thập phân hoặc trước các số có nghĩa Khi RBI thiết lập các ngõ vào A, B, C, D ở mức 0 trong khi ngõ vào LT ở mức 1, tất cả các ngõ ra sẽ tắt và ngõ vào xóa dạng sóng RBO sẽ giảm xuống mức thấp.
Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 thì ngõ ra đều sáng.
Kết quả là khi mã số nhị phân 4 bit vào có giá trị thập phân từ 0-15 đèn led hiển thị các số như ở hình bên dưới
Bộ đếm gồm các IC đếm có chức năng đếm số Mỗi khi có xung CLK tác động vào bộ đếm sẽ nhảy số.
Thông qua bộ đếm sẽ tạo địa chỉ đưa vào bộ giải mã hiển thị led.
LED 7 thanh
Hình 2.13 Ảnh thực tế của led 7 thanh
- Chân số 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10: cấp tín hiệu cho các thanh của LED để hiển thị số trên led 7 thanh
- Chân số 5: chân hiển thị dấu chấm thường thì chân này không dùng đến
Hình 2.14 Mô phỏng chân led 7 thanh
- Các số hiển thị ở led 7 thanh.
Bảng 2.7 : Bảng mã hiển thị led 7 thanh
Hiển thị LED 7 thanh là thiết bị phổ biến dùng để hiển thị các chữ số từ 0 đến 9 trong hệ thập phân, bao gồm 7 thanh LED xếp hình số 8 Mỗi thanh LED được làm từ các chất liệu như Ga, As, P và hoạt động như một diode chỉnh lưu Khi điện áp thuận trên diode vượt quá ngưỡng nhất định (Ung), diode sẽ phát sáng, với điện áp ngưỡng thay đổi từ 1.5 đến 5 tùy thuộc vào từng loại và màu sắc của diode.
LED màu đỏ có điện áp ngưỡng Ung = 1.6 đến 2 v
LED màu cam có điện áp ngưỡng Ung = 2.2 đến 3 v
LED màu xanh lá cây có điện áp ngưỡng Ung = 2.8 đến 3.2 v
LED màu vàng có điện áp ngưỡng Ung = 2.4 đến 3.2 v
LED màu xanh da trời có điện áp ngưỡng Ung = 3 đến 5 v
Trong đồ án này chúng em dùng led 7 thanh anode chung.
Diode thu - phát hồng ngoại
Ánh sáng hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba Tên gọi "hồng ngoại" có nghĩa là "ngoài mức đỏ", do màu đỏ có bước sóng dài nhất trong phổ ánh sáng nhìn thấy Tuy nhiên, tia hồng ngoại không thể nhìn thấy được bằng mắt thường.
Tia hồng ngoại có thể được phân chia thành ba vùng theo bước sóng, trong khoảng từ 700 nm tới 0,1 mm. b Hình ảnh,ký hiệu,cấu tạo.
Hình 2.15 Hình ảnh,ký hiệu,cấu tạo cạp thu phát hồng ngoại
Nguồn sáng từ các LED phát ra ánh sáng hồng ngoại, được gọi là bộ phát, trong khi bộ thu có thể là photodiode hoặc phototransistor LED hồng ngoại có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.
Led hồng ngoại có 2 loại: thu và phát
Loại phát hồng ngoại hai chân, thường được sử dụng trong các thiết bị như Remote TV và đầu máy, hoạt động đơn giản bằng cách cấp nguồn hoặc xung với phân cực thuận, cho phép phát ra tia hồng ngoại.
- Loại thu (2 chân hoặc 3 chân) Hoạt động của nó: Khi nhận được tín hiệu hồng ngoại thì nó dẫn (giống như 1 công tắc đóng mở mạch điện).
KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH
Sơ đồ khối
3.1.1 Cấu trúc sơ đồ khối.
Khối hiển thị Khối nguồn
3.1.2 Chức năng của các khối. a.Khối nguồn
Tạo nguồn một chiều 5V cung cấp cho toàn mạch b.Khối cảm biến
Mạch phát tín hiệu hồng ngoại bao gồm điện trở R"0 ohm, có chức năng hạn dòng cho LED phát hồng ngoại Khi có dòng điện, LED này phát ra tín hiệu hồng ngoại liên tục theo một hướng xác định Trong mạch đếm sản phẩm, cần điều chỉnh để tín hiệu hồng ngoại từ diode phát đi thẳng đến diode thu tín hiệu của mạch thu hồng ngoại.
- Mạch thu tín hiệu hồng ngoại :
Diode thu hồng ngoại nhận tín hiệu từ diode phát bằng cách cho dòng điện đi qua Để đảm bảo tín hiệu được thu nhận chính xác, cần điều chỉnh diode thu hướng về phía diode phát Điện trở Rk có nhiệm vụ giới hạn dòng điện chạy qua diode thu Khi không có sản phẩm, diode thu vẫn dẫn dòng điện liên tục từ nguồn qua điện trở R và xuống mass.
Khi có sản phẩm đi ngang qua, nó sẽ chặn đường tín hiệu hồng ngoại từ diode phát đến diode thu Kết quả là diode thu không nhận được tín hiệu hồng ngoại và sẽ không dẫn điện xuống mass Điều này cho thấy vai trò quan trọng của khối sửa tín hiệu trong quá trình truyền nhận dữ liệu.
Tín hiệu xung vào chưa được đẹp,ic 7414 đóng vai trò sửa lại tín hiệu xung cho cho đẹp sau đó cấp vào mạch đếm. d Khối đếm, giải mã
Hình 3.1.Bộ đếm, giải mã
Bao gồm 4 IC74LS192 ; 4 IC 74LS247; 4 LED 7 thanh
IC 74LS192 là IC đếm mã nhị phân mã hóa ra BCD
Xung được lấy từ khối tạo tín hiệu và được đưa vào chân 4 và 5 của IC 74LS192 để đếm hàng đơn vị Mỗi xung vào sẽ làm IC đếm hàng đơn vị tăng hoặc giảm Khi IC đếm hàng đơn vị đạt đến 9, nó sẽ tự động quay về 0, đồng thời đầu ra sẽ được kết nối với chân 4 và 5 của IC đếm hàng chục Do đó, khi IC đếm hàng đơn vị trở về 0 sau khi đếm được 9, IC đếm hàng chục sẽ tăng hoặc giảm 1.
IC 74LS247 nhận tín hiệu từ các ngõ vào IA, IB, IC, ID của IC 74LS192 để giải mã và điều khiển đèn LED 7 thanh Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, nên chọn loại LED có Anot chung, vì các chân ngõ ra của IC 74LS247 hoạt động ở mức thấp.
Chúng ta sử dụng LED 7 thanh Anode chung để hiển thị các giá trị đếm, với chân Anode chung (chân 8 hoặc 3) được kết nối với nguồn dương.
Khi cấp nguồn cho chân nào của LED 7 thanh, đoạn tương ứng sẽ sáng lên Chẳng hạn, để hiển thị số 3, các chân a, b, c, d, g cần được cấp điện với mức logic là 0000110 Dưới đây là bảng chân lý thể hiện mức logic của các chân tương ứng với các chữ số hiển thị trên LED 7 thanh.
Bảng 3.1 : Bảng mã led 7 thanh
Chức năng tổng quát : Hiển thị số theo yêu cầu khi được ic giải mã gửi tín hiệu tới.
Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý
Khi chưa có người đi qua, tức là tín hiệu hồng ngoại không bị chắn => led hiển thị số 0.
Sau khi chân 4,5 của IC 74192 nhận xung đếm lên hoặc xuống, IC sẽ thực hiện chức năng đếm và xuất kết quả qua 4 đầu ra lần lượt là 3, 2, 6, 7 Kết quả này sau đó được chuyển qua IC 74LS247 để giải mã BCD, cho phép hiển thị trên đèn LED 7 thanh.