Tên Đề Tài : Thiết kế,chế tạo mạch đếm từ 222888 Giảng Viên Hướng Dẫn: Trịnh Xuân Thắng MỤC LỤC NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...........................................................3 LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................4 CHƯƠNG I:CƠ SỞ LÝ THUYẾT……...............................................................5 1.1. IC 7805 ..........................................................................................................5 1.2.IC 74LS192 ....................................................................................................6 1.3. IC 74247 .......................................................................................................8 1.4. IC NE555 .....................................................................................................11 1.5. IC 7408 ........................................................................................................15 1.7. LED 7 thanh ................................................................................................16 1.7. Kết luận chương ..........................................................................................18 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM ..........................................19 2.1. Sơ đồ khối toàn mạch ..................................................................................19 2.2. Khối nguồn……………..……………. .......................................................19 2.3. Khối tín hiệu ................................................................................................21 2.4. Khối giải mã ................................................................................................21 2.5. Khối đếm………………………………………………………..…………22 2.6. Khối hiển thịled 7 thanh ............................................................................23 2.7. Sơ đồ khối toàn mạch ..................................................................................25 2.8. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................................26 2.9. Sơ đồ mạch boar...........................................................................................27 2.10. Sơ đồ bố trí linh kiện………………………………………………...…...27 2.11. Hình ảnh thực tế…………………………………………………...……..28 2.12. Kết luận chương………………………………………..…………...……29 3. Kết luận........................................................................................................30 NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. HưngYên, Ngày....tháng...năm Giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành cơ điện tử đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể cho xã hội và đất nước. Làm theo lời Bác học phải đi đôi với làm, bên cạnh những giờ lý thuyết trên lớp vẫn cần trau dồi thêm kiến thức thực tế bằng cách thực tập tự học tự tìm tòi thêm. Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học trên lớp và cũng là trau dồi thêm kiến thức thực tế. Trong đồ án lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Thiết kế chế tạo mạch đếm từ 222888”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy Trịnh Xuân Thắng cùng với sự góp ý của các thầy cô trong khoa và các bạn trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy giáo và các bạn trong các đồán sau này. Chúng em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. IC 7805 Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx,79xx, với xx là điện áp cần ổn áp. VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp họ78xx tương tự nhau. Hình 1.1: Sơ đồ chân IC7805 Sơ đồ chân của IC 7805: • Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên) • Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên) • Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên) Một số thông số kĩ thuật: + Dòng cực đại có thể duy trì 1A. + Dòng đỉnh 2.2A. + Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W.
SỞ LÝ THUYẾT
IC 7805
Trong các mạch điện không yêu cầu độ ổn định điện áp cao, IC ổn áp là lựa chọn phổ biến cho các nhà thiết kế nhờ vào sự đơn giản của mạch Các loại IC ổn áp thường được sử dụng bao gồm 78xx và 79xx, trong đó "xx" đại diện cho điện áp cần được ổn định.
VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.
Việc dùng các loại IC ổn áp họ78xx tương tự nhau.
Hình 1.1: Sơ đồ chân IC7805
Sơ đồ chân của IC 7805:
Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)
Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)
Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)
Một số thông số kĩ thuật:
+ 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
Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy.
Để đảm bảo hiệu suất và độ bền, công suất tiêu tán nên được giới hạn ở mức bằng một nửa giá trị tối đa Không nên sử dụng các giá trị gần với giới hạn tối đa của các thông số kỹ thuật Lý tưởng nhất là nên chọn giá trị không vượt quá 2/3 mức tối đa Ngoài ra, các thông số này chỉ áp dụng trong điều kiện nhiệt độ chuẩn là 25 độ C.
IC 74LS192
IC 74LS192 là một bộ đếm có đầu ra mã BCD8421 Nó có hai chân đầu vào, chân 4 và 5, trong đó chân 5 dùng để đếm tiến khi nhận xung, còn chân 4 dùng để đếm lùi Cả hai chân này đều hoạt động ở mức tích cực tại xườn âm, nghĩa là bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm một đơn vị khi tín hiệu chuyển từ cao xuống thấp.
Các chân 15,1,9,10 là các chân cho phép đặt giá trị bắt đầu của bộ đếm.
Hình 1.2: Sơ đồ chân IC74LS192
Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC, chân 8 nối mass, chân 16 nối lên dương nguồn.
Chân 4,5 là 2 chân nhận xung từ bộ đếm giao động chuyển sang, chân 4 đếm ngược, chân 5 đếm thuận.
Chân 11 là chân đều khiển IC làm việc ở đầu ra tích cực mức thấp.
Chân 14 là chân xóa làm việc ở mức mức tích cực cao, để IC đếm ta nỗi chân này xuống mass.
Chân 15,1,10,9 là các chân đặt dữ liệu đầu vào.
Chân 12 là dữ liệu chuyển tiếp đếm thuận.
Chân 13 là dữ liệu chuyển tiếp đếm ngược.
Chân 3,2,6,7 (Qa,Qb,Qc,Qd) là các đầu ra của bộ đếm.
IC 74247
IC 74247 hoạt động ở mức tích cực thấp
IC 74247 giải mã led 7 đoạn có nghĩa đầu vào là mã BCD đầu ra là hiện thị led
7 đoạn 74247 là IC giải mã led 7 đoạn có Anot chung.
Sơ đồ các chân và chức năng các chân
Hình 1.3: Sơ đồ chân IC 74247
Các chân 1,2,6,7 :là đầu vào của tín hiệu BCD (A1,A2,A3,A0) vào dữ liệu lấy từ
Chân số 3: để kiểm tra led 7 đoạn cũng như các ngõ ra của IC.
Chân 4 : chân cho phép đầu ra
Chân 5: cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở bộ hiện thị.
Chân 9,10,11,12,13,14,15: các ngõ ra nối với led 7 đoạn.
Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC.
1.4 NE555 a Sơ đồ chân và chức năng của từng chân.
NE555 là một bộ điều khiển rất ổn định, được sử dụng để tạo ra các xung dao động và đảm bảo độ chính xác trong việc định thời Mỗi chân của NE555 có chức năng riêng biệt, giúp thiết bị hoạt động hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Chân 1, hay còn gọi là chân nối đất, thường mang điện thế âm và kết nối với mạch thông thường khi hoạt động từ nguồn điện dương.
Chân 2, hay còn gọi là chân khởi hành (Trigger), là chân ngõ vào quyết định mức độ ngõ ra và bắt đầu chu kỳ định thời Chân khởi hành hoạt động khi điện áp ngõ vào giảm từ trên 2/3 điện áp cung cấp xuống dưới 1/3 Chẳng hạn, với nguồn 12V, điện áp ngõ vào phải bắt đầu từ trên 8V và giảm xuống 4V để khởi động chu kỳ định thời Quá trình này diễn ra ở mức nhạy cảm, và điện áp chân khởi hành có thể thay đổi từ từ Để tránh khởi động lại, điện áp này cần quay trở lại trên 1/3 điện áp cung cấp trước khi chu kỳ định thời kết thúc Dòng ngõ vào cho chân khởi hành khoảng 0,5μ.
Chân 3 (đầu ra - Output) của IC 555 sẽ đạt mức cao 1,7V thấp hơn nguồn cung cấp khi bắt đầu chu kỳ định thời Vào cuối mỗi chu kỳ, ngõ ra trở về mức thấp gần 0V Dòng tối đa từ ngõ ra khoảng 200mA.
Chân 4, hay còn gọi là chân khởi động lại (Reset), khi nhận mức logic thấp sẽ kích hoạt quá trình khởi động lại, đưa ngõ ra về trạng thái thấp Thông thường, chân này được kết nối với nguồn dương khi không sử dụng.
Chân 5 của NE555, hay còn gọi là chân điều khiển (Control Voltage), cho phép điều chỉnh điện áp khởi hành và điện áp ngưỡng thông qua một điện áp bên ngoài Khi NE555 hoạt động trong chế độ không ổn định và dao động, chân này có thể được sử dụng để thay đổi tần số đầu ra Nếu không sử dụng chân 5, nên kết nối một tụ điện nhỏ từ chân này đến đất để ngăn chặn các sự cố không mong muốn do tiếng ồn hiệu ứng.
Chân 6 (Chân ngưỡng cửa - Threshold) được sử dụng để khởi động lại chốt cửa, làm cho ngõ ra trở về mức thấp Quá trình khởi động lại diễn ra khi điện áp trên chốt chuyển từ mức dưới 2/3 nguồn cung cấp lên trên 2/3 nguồn cung cấp Chức năng này hoạt động với độ nhạy cao và có thể thay đổi chậm tương tự như điện áp của chân khởi động.
- Chân 7 (Chân thoát gỡ - Dícharge) Chân này là đầu ra thu nhận mở mà pha ngõ ra chính trên chân 3 và có dòng chìm tương tự khả năng.
- Chân 8 (V+) Đây là chân cho nguồn dương vào cung cấp cho IC NE555.Nguồn áp cung cấp có phạm vi nhỏ nhất là 4,5V cho đến cao nhất là 16V
NE555 được cấu tạo bởi 2 bộ so sánh điện áp (OP-amp), mạch lật và transistor để xả điện, với thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả Bên trong IC có 3 điện trở nối tiếp, chia điện áp VCC thành 3 phần, tạo ra điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC được nối vào chân dương của OP-amp 1, trong khi điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của OP-amp 2 Khi điện áp ở chân 2 thấp hơn 1/3 VCC, chân S sẽ bằng [1] và FF được kích hoạt.
2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset.
Hình 1.5a Cấu tạo bên trong của NE555
Giải thích sự dao động:
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC Mạch FF là loại
RS Flip-flop, Khi S = [1] thì Q = [1] và = [ 0] Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và
Khi S = [1], Q sẽ bằng [1], và khi R = [1], Q sẽ bằng [0] do transistor mở dẫn, với cực C được nối đất Điều này dẫn đến việc điện áp không được nạp vào tụ C, khiến điện áp ở chân 6 không vượt quá V2 Do đầu ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF sẽ không được reset.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:
Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S
= [1], Q = [1] và = [0] Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi điện áp tụ C đạt giá trị [0], transistor sẽ tắt và tụ C tiếp tục nạp qua R, dẫn đến điện áp trên tụ tăng Khi công tắc được nhấn lần nữa, Opamp 1 có V- = [1] lớn hơn V+, khiến ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], và trạng thái Q vẫn không thay đổi Trong khi điện áp tụ C vẫn nhỏ hơn V2, FF giữ nguyên trạng thái hiện tại.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và = [1] Ngõ ra của IC ở mức 0.
Trong mạch điện, khi transistor mở dẫn, Op-amp 2 có V+ nhỏ hơn V-, dẫn đến ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0 Do đó, giá trị của Q không thay đổi, và tụ C sẽ xả điện qua transistor Quá trình này tiếp tục được lặp lại.
-Ngõ ra out ra có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kì ổn định là Vcc. Cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V.
-Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và có thẻ bỏ qua ( không lắp cũng được)
-Khi thay đổi điẹn trỏ R1 và R2 ,giá trị C1 bạn sẽ thu được Dao động có tần số và độ rộng xung theo công thức.
T: thời gian 1 chu kì toàn phần tính bằng giây (s)
Tín hiệu xung ra của IC NE555
Hình 1.6: Sơ đồ chân của Ic 7408 Đây là mạch tích hợp của 4 cổng AND gồm có các chân như hình ởtrên
Một số loại cổng AND thường gặp như : 7408 , 74LS08 và 74S08 trong đó 7408 có cấu tạo đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.
- Đèn chỉ thị 7 đoạn gồm 7 diode phát quang (LED: Light Emission Diode) hay
7 chỉ thị tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display).Mỗi bit được thể hiện bằng một đoạn sáng a, hoặc b, hoặc c đến g.
- Có hai loại chỉ thị 7 đoạn: Anot chung và Catot chung.
- Nhờ 7 đoạn sáng này ta có được 10 số thập phân từ 0 đến 9.
Hình 1.7: Cấu tạo led 7 thanh.
Hình 1.8 Sơ đồ nối chân giữa khối giải mã và khối hiển thị.
Giải mã BCD ra mã 7 đoạn:
Bộ hiển thị LED 7 đoạn ngày càng phổ biến, và để đơn giản hóa việc sử dụng, một IC có tên là "Bộ giải mã BCD sang 7 đoạn" đã được phát triển IC này xử lý dữ liệu định dạng nhị phân và hiển thị chính xác các số từ 0 đến 9 trên màn hình.
Mặc dù IC này không yêu cầu chốt để hoạt động, nhưng nó vẫn được trang bị chốt 4-bit cho ví dụ sau Trong trường hợp này, chốt được cấu hình để cho phép dữ liệu đầu vào được truyền thông qua bộ giải mã một cách liên tục.
- Bảng mã cho Led anode chung (a là MSB, dp là LSB):
Vì đây là LED anode chung lên khi các thanh tương ứng ở mức “1” sẽ sáng và hiển thị theo số nhị phân.
Trong chương này, chúng em đã tóm tắt các linh kiện được sử dụng trong mạch Phần thiết kế, thi công và cách chọn linh kiện sẽ được trình bày chi tiết trong chương tiếp theo.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
2.1 Sơ đồ khối toàn mạch
Khối tạo Khối Khối Khối
Hình 2.1: Sờ đồ khối toàn mạch 2.2 Khối nguồn
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Nguồn cung cấp cho toàn mạch là nguồn 5V 1 chiều với tính ổn định cao, giúp mạch đếm chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể dẫn đến gián đoạn khi pin hết Điện áp đầu vào được hạ từ 220V AC-50Hz xuống 12V AC qua biến áp, sau đó được chuyển đổi từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều thông qua cầu diode.
IC 7408
Hình 1.6: Sơ đồ chân của Ic 7408 Đây là mạch tích hợp của 4 cổng AND gồm có các chân như hình ởtrên
Một số loại cổng AND thường gặp như : 7408 , 74LS08 và 74S08 trong đó 7408 có cấu tạo đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.
- Đèn chỉ thị 7 đoạn gồm 7 diode phát quang (LED: Light Emission Diode) hay
7 chỉ thị tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display).Mỗi bit được thể hiện bằng một đoạn sáng a, hoặc b, hoặc c đến g.
- Có hai loại chỉ thị 7 đoạn: Anot chung và Catot chung.
- Nhờ 7 đoạn sáng này ta có được 10 số thập phân từ 0 đến 9.
Hình 1.7: Cấu tạo led 7 thanh.
Hình 1.8 Sơ đồ nối chân giữa khối giải mã và khối hiển thị.
Giải mã BCD ra mã 7 đoạn:
Bộ hiển thị LED 7 đoạn đã trở nên phổ biến, và để đơn giản hóa việc sử dụng, con IC "Bộ giải mã BCD sang 7 đoạn" đã được phát triển IC này xử lý dữ liệu định dạng nhị phân và hiển thị chính xác các số từ 0 đến 9 trên màn hình.
Mặc dù IC này hoạt động mà không cần chốt, nhưng nó vẫn đi kèm với chốt 4-bit, được sử dụng trong ví dụ sau Trong ví dụ này, chốt được thiết lập để cho phép dữ liệu nhập vào được truyền thông suốt qua bộ giải mã.
- Bảng mã cho Led anode chung (a là MSB, dp là LSB):
Vì đây là LED anode chung lên khi các thanh tương ứng ở mức “1” sẽ sáng và hiển thị theo số nhị phân.
Trong chương này, chúng tôi đã giới thiệu tổng quan về các linh kiện sử dụng trong mạch Phần thiết kế, thi công và cách chọn linh kiện sẽ được trình bày chi tiết trong chương tiếp theo.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
2.1 Sơ đồ khối toàn mạch
Khối tạo Khối Khối Khối
Hình 2.1: Sờ đồ khối toàn mạch 2.2 Khối nguồn
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Nguồn cung cấp cho toàn mạch là nguồn 5V 1 chiều với tính ổn định cao, đảm bảo mạch đếm chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể dẫn đến gián đoạn trong quá trình đếm khi pin hết Điện áp đầu vào được hạ từ 220V AC-50Hz xuống 12V AC thông qua biến áp, sau đó được chuyển đổi thành điện áp một chiều nhờ cầu diode.
Điện áp hiện tại là 12V DC, trong khi yêu cầu của mạch là 5V DC Để ổn định điện áp xuống 5V DC cho mạch hoạt động, ta sử dụng IC ổn áp 7805.
Sau chỉnh lưu và ổn áp điện áp còn nhấp nhô ta cho qua tụ để san phẳng điện áp.
Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng.cùng với tụ phân cực ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần.
Hình 2.4: Dạng sóng điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện
Hình 2.5 Mạch Tín Hiệu NE555
NE555 là một thiết bị hết sức ổn định cho sự dao động và tạo ra độ chính xác định thời
Để hiển thị tín hiệu mã hóa BCD, cần phải sử dụng khối giải mã, vì tín hiệu này không thể được hiển thị trực tiếp.
Mã BCD8421 tương tự như mã nhị phân 4 bit ta đưa vào khối giải mã.
Khối giải mã có nhiệm vụ giải mã BCD ra mã thập phân hiển thị trên led 7 thanh.
Vì led 7seg của chúng ta sử dụng là loại anot chung lên ta sử dụng IC giải mã là
IC 7447 hoặc 74247 có các ngõ ra là ở mức thấp
Hình 2.6: Sơ đồ khối giải mã
Ic 74192 là một IC đếm thuận nghịch thập phân đồng bộ, các đầu ra IC đếm(Q0,Q1,Q2,Q3) sẽ được nối với đầu vào IC giải mã (tương ứng là A,B,C,D)
Hình 2.7: Sơ đồ khối dếm
Bộ đếm hoạt động như sau:
Khi IC đếm từ 0 đến 9, nó sẽ gửi một xung đến IC tiếp theo, cụ thể là IC đếm tiến, làm cho IC này tăng giá trị lên 1 Cụ thể, xung được phát từ chân số 12 của IC trước, tác động đến chân up của IC kế tiếp Do là IC đếm tiến, chân down của nó được nối với đất, giữ ở mức logic thấp.
2.6 Khối hiện thị - Led 7 thanh
Sau khối giải mã tín hiệu đã được giải mã được đưa ra hiển thị.
Cấu tạo của led 7 đoạn gồm 7 diode phát quang hay được nối chung anot với nhau Mỗi bit được thể hiện bằng việc sáng led a,led b đến led g.
Có 2 loại led là anot chung và katot chung
Để hiển thị hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị, chúng ta cần sử dụng 3 bộ đếm, 3 bộ giải mã và 3 đèn LED 7 đoạn.
2.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
2.8 Nguyên tắc hoạt động của mạch.
Sau khi sử dụng máy biến áp, nguồn điện 12VAC được tạo ra và tiếp theo được chuyển qua cầu chỉnh lưu để biến đổi từ tín hiệu xoay chiều sang tín hiệu một chiều Tiếp theo, nguồn điện này được lọc qua tụ điện để làm phẳng tần số Cuối cùng, nguồn điện được đưa qua IC 7805, chuyển đổi thành nguồn 5VDC cung cấp cho mạch điện Mạch nguồn xung NE555 cũng hoạt động, tạo ra tín hiệu để khởi động mạch đếm.
Khi IC 74192 nhận tín hiệu từ NE555 qua chân 5, khối điều khiển tín hiệu sẽ ngay lập tức hoạt động, chuyển đổi các trạng thái 0 và 1 sang IC giải mã.
74247 ở các chân Qa Qb Qc Qd nhiệm vụ còn lại của bộ đếm là hiển thị các trạng thái đó ra led 7 thanh thành các số
Các chân xuất tín hiệu từ Qa đến Qd của cả 3 ic 74192 lúc này hoạt động như
Bộ đếm thông thường sử dụng cổng logic 7408 để giới hạn số đếm từ 000 đến 100 Để thực hiện reset khi đạt đến 100, ta sử dụng bảng Karnaugh để xác định trạng thái cần thiết Cụ thể, tại IC U1, reset xảy ra ở trạng thái 0 0 0 1, U2 ở trạng thái 0 0 0 0, và U3 cũng ở trạng thái 0 0 0 1 Để reset về 100, cần phải đưa tín hiệu lên 1 đơn vị, tức là sử dụng trạng thái 101 Khi các tín hiệu từ ba IC 74192 đều ở mức 1 tại các chân Qabcd, tín hiệu 1 sẽ được gửi đến chân số 14 MR (chân reset) thông qua cổng logic 7408.
Khi nhận được 14 tín hiệu dương (mức tích cực), tất cả ba IC 74192 sẽ nhận tín hiệu reset, xóa toàn bộ số đếm tiếp theo và bắt đầu lại từ đầu, tiếp tục một chu kỳ mới.
Hình 2.10: Sơ đồ mạch board
2.10 Sơ đồ bố trí linh kiện
Hình 2.11: Sơ đồ bố trí linh kiện
Tiến hanh làm mạch lên phíp đồng dựa trên sơ đồ mạch in đã vẽ
+ Khoan vị trí các chân linh kiện trên board mạch
+ Cắm linh kiện lên board mạch
+ Hàn chân các linh kiện với board mạch.
Hình 2.12: Hình ảnh thực tế của mạch 2.12 Kết luận chương
Trong chương này, chúng tôi đã trình bày sơ đồ khối và chức năng của từng khối, bao gồm sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in Chúng tôi đã lựa chọn và thi công thành công mạch, đảm bảo thực hiện đúng chức năng mà đề tài đã đề ra.
-Sau thời gian thực hiện đồ án môn học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy
Chúng em, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Vinh, đã hoàn thành đồ án theo đúng quy định Trong quá trình thực hiện, chúng em không ngừng học hỏi về các linh kiện điện tử và các vấn đề liên quan, từ đó nâng cao kiến thức và kinh nghiệm thực tế trong việc làm mạch Xin chân thành cảm ơn thầy đã hỗ trợ chúng em!
- Vì sản phẩm làm ra chỉ mang tính nghiên cứu nên còn mang tính cơ bản và chưa được sử dụng rộng rãi ngoài thực tế.
- Do thời gian và điều kiện của sinh viên nên sản phẩm chưa được hoàn hảo.
Chúng ta có thể mở rộng đề tài bằng cách sử dụng các cảm biến để xây dựng hệ thống quản lý bãi xe, đồng thời tăng số lượng cảm biến để có thể đếm được số lượng xe lớn hơn một cách hiệu quả.
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM
Trong chương này, chúng tôi đã tóm tắt các linh kiện được sử dụng trong mạch Phần thiết kế, thi công và cách chọn linh kiện sẽ được trình bày chi tiết trong chương tiếp theo.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
2.1 Sơ đồ khối toàn mạch
Khối tạo Khối Khối Khối
Hình 2.1: Sờ đồ khối toàn mạch 2.2 Khối nguồn
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Nguồn cung cấp cho toàn mạch là nguồn 5V 1 chiều, với tính ổn định cao nhằm đảm bảo mạch đếm hoạt động chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể dẫn đến gián đoạn khi pin hết Điện áp đầu vào được hạ từ 220V AC-50Hz xuống còn 12V AC qua biến áp, sau đó được chuyển đổi từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều bằng cầu diode.
Điện áp hiện tại là 12V DC, trong khi yêu cầu của mạch là 5V DC Để ổn định điện áp xuống 5V DC cho mạch hoạt động, ta sử dụng IC ổn áp 7805.
Sau chỉnh lưu và ổn áp điện áp còn nhấp nhô ta cho qua tụ để san phẳng điện áp.
Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng.cùng với tụ phân cực ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần.
Hình 2.4: Dạng sóng điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện
Hình 2.5 Mạch Tín Hiệu NE555
NE555 là một thiết bị hết sức ổn định cho sự dao động và tạo ra độ chính xác định thời
Để hiển thị tín hiệu mã hóa BCD, cần phải sử dụng khối giải mã trước khi thực hiện việc hiển thị.
Mã BCD8421 tương tự như mã nhị phân 4 bit ta đưa vào khối giải mã.
Khối giải mã có nhiệm vụ giải mã BCD ra mã thập phân hiển thị trên led 7 thanh.
Vì led 7seg của chúng ta sử dụng là loại anot chung lên ta sử dụng IC giải mã là
IC 7447 hoặc 74247 có các ngõ ra là ở mức thấp
Hình 2.6: Sơ đồ khối giải mã
Ic 74192 là một IC đếm thuận nghịch thập phân đồng bộ, các đầu ra IC đếm(Q0,Q1,Q2,Q3) sẽ được nối với đầu vào IC giải mã (tương ứng là A,B,C,D)
Hình 2.7: Sơ đồ khối dếm
Bộ đếm hoạt động như sau:
Khi IC đếm từ 0 đến 9, nó sẽ tạo ra một xung tín hiệu cho IC tiếp theo, khiến IC đó tăng lên 1 Cụ thể, chân số 12 của IC trước sẽ gửi một xung up đến IC kế tiếp Do là IC đếm tiến, chân down được kết nối với đất ở mức logic thấp.
2.6 Khối hiện thị - Led 7 thanh
Sau khối giải mã tín hiệu đã được giải mã được đưa ra hiển thị.
Cấu tạo của led 7 đoạn gồm 7 diode phát quang hay được nối chung anot với nhau Mỗi bit được thể hiện bằng việc sáng led a,led b đến led g.
Có 2 loại led là anot chung và katot chung
Để hiển thị hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị, chúng ta cần sử dụng 3 bộ đếm, 3 bộ giải mã và 3 đèn LED 7 đoạn.
2.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
2.8 Nguyên tắc hoạt động của mạch.
Sau khi sử dụng máy biến áp, chúng ta thu được nguồn điện 12VAC Nguồn điện này sau đó được chuyển qua cầu chỉnh lưu, biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu một chiều Tiếp theo, nguồn điện được lọc qua tụ điện để làm phẳng tần số Cuối cùng, nguồn điện được đưa qua IC 7805 để chuyển đổi thành nguồn điện 5VDC, cung cấp năng lượng cho mạch điện Mạch nguồn xung NE555 cũng hoạt động và tạo ra tín hiệu để khởi động mạch đếm.
Khi IC 74192 nhận tín hiệu từ NE555 tại chân 5, khối điều khiển tín hiệu sẽ ngay lập tức hoạt động, chuyển đổi các trạng thái 0 và 1 sang IC giải mã.
74247 ở các chân Qa Qb Qc Qd nhiệm vụ còn lại của bộ đếm là hiển thị các trạng thái đó ra led 7 thanh thành các số
Các chân xuất tín hiệu từ Qa đến Qd của cả 3 ic 74192 lúc này hoạt động như
Để xây dựng một bộ đếm từ 0 đến 100, chúng ta sử dụng một cổng logic 7408 nhằm giới hạn số đếm cho toàn bộ mạch Khi bộ đếm đạt giá trị 100, chúng ta cần thực hiện reset, dựa vào bảng Karnaugh để xác định trạng thái Cụ thể, tại U1, reset xảy ra khi có trạng thái 0 0 0 1, tại U2 là 0 0 0 0, và tại U3 cũng là 0 0 0 1 Để thực hiện reset ở 100, ta cần đưa giá trị lên 1 đơn vị, tức là sử dụng 101 để reset Tín hiệu tích cực từ các IC 74192 sẽ được đưa về cổng logic 7408 Khi cả ba IC 74192 đều phát tín hiệu mức 1 tại các đầu ra Qabcd, cổng 7408 sẽ gửi tín hiệu 1 đến chân số 14 MR để thực hiện việc reset.
Khi nhận tín hiệu dương từ 14, ba IC 74192 sẽ nhận tín hiệu reset, dẫn đến việc xóa toàn bộ các số đếm tiếp theo Sau đó, bộ đếm sẽ bắt đầu lại từ đầu và tiếp tục một chu kỳ mới.
Hình 2.10: Sơ đồ mạch board
2.10 Sơ đồ bố trí linh kiện
Hình 2.11: Sơ đồ bố trí linh kiện
Tiến hanh làm mạch lên phíp đồng dựa trên sơ đồ mạch in đã vẽ
+ Khoan vị trí các chân linh kiện trên board mạch
+ Cắm linh kiện lên board mạch
+ Hàn chân các linh kiện với board mạch.
Hình 2.12: Hình ảnh thực tế của mạch 2.12 Kết luận chương
Trong chương này, chúng tôi đã trình bày sơ đồ khối cùng với chức năng của từng khối Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đã xây dựng sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in, đồng thời lựa chọn và thi công mạch để đảm bảo thực hiện đúng chức năng mà đề tài đã đề ra.
-Sau thời gian thực hiện đồ án môn học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy
Chúng em, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Vinh, đã hoàn thành đồ án theo đúng quy định Trong quá trình thực hiện, chúng em đã nỗ lực học hỏi và tìm hiểu sâu về các linh kiện điện tử cũng như những vấn đề liên quan khác Nhờ đó, kiến thức về điện tử và kinh nghiệm thực tế trong việc làm mạch của chúng em đã có sự tiến bộ rõ rệt Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy!
- Vì sản phẩm làm ra chỉ mang tính nghiên cứu nên còn mang tính cơ bản và chưa được sử dụng rộng rãi ngoài thực tế.
- Do thời gian và điều kiện của sinh viên nên sản phẩm chưa được hoàn hảo.
Chúng ta có thể mở rộng đề tài bằng cách sử dụng các cảm biến để phát triển hệ thống quản lý bãi xe, hoặc tăng số lượng cảm biến để có khả năng đếm được số lượng xe lớn hơn.
Đây là đồ án môn học của tôi, hoàn thành sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu Do kiến thức còn hạn chế và thời gian có giới hạn, đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót và bất cập Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp để có thể sửa đổi và hoàn thiện hơn.
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo trình ‘‘ kĩ thuật số’’- Phạm Ngọc Thắng-Bùi Thị Kim Thoa
Tác giả: Giảng viên Th.S Nguyễn Xuân Công Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Sách linh kiện điện tử Tác giả - Giảng viên Lê Thị Hồng Thắm Trường đại học công nghiệp TPHCM.
Sách sơ đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: Dương Minh Trí- Xuất bản lần thứ 5, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
Tìmtrên internet (google.com; tailieu.vn; dientuvietnam.vn;hoiquandientu.vn).