CƠ SƠ LÝ THUYẾT
Tổng quan các loại IC số
Hình 1-1: hình ảnh IC 74192 thực tế
Hình 1-2: sơ đồ chân của IC 74192
Bảng 1-1: bảng trạng thái IC 74192
IC 74192 là IC đếm BCD
Các giá rị ra được thể hiện ở các chân 2,3,6,7 trong đó 3 là LSB 7 là MSB
Các chân 1, 9, 10, 15 là các chân điều khiển giá trị bắt đầu đếm
Chân 4 là chân khi có xung kích giá trị ra được đếm xuống
Chân 5 là chân khi có xung kích giá trị ra được đếm lên
Chân 16 là chân cấp nguồn IC, chân 8 là chân nối mass
Chân 12 và 13 dùng để liên kết các IC 74192 khác để đếm giá trị lớn hơn
Chân 14 để xóa giá trị về 0
Hình 1-3: hình ảnh IC 7485 thực tế
Hình 1-4: sơ đồ chân của IC 7485
Bảng 1-2: bảng trạng thái IC 7485
COMPARING INPUTS CASCADING INPUTS OUTPUTS
IC 7485 là IC so sánh 4 bit
Chân 2,3,4 là chân giá trị ngõ vào ban đầu của Ic để thực hiện phép so sánh
Chân 5,6,7 là chân giá trị ra
Chân 8 nối mass, chân 16 nối nguồn Vcc
Hình 1-5: hình ảnh IC 7404 thực tế
Hình 1-6: sơ đồ chân của IC 7404
Bảng 1-3: bảng trạng thái IC 7404
IC 7404 là IC có chức năng đảo giá trị vào
Chân 7 nối mass, chân 14 nối nguồn Vcc
IC 7404 là IC được sử dụng rộng rãi để tạo xung vuông, đảo trạng thái xung, chốt…
Ngoài ra có thể biến 1 xung không vuông thành xung vuông
Hình 1-7: hình ảnh IC 7408 thực tế
Hình 1-8: sơ đồ chân của IC 7408
Bảng 1-4: bảng trạng thái IC 7408
Hình 1-9: hình ảnh IC 358 thực tế
Hình 1-10: sơ đồ chân của IC 358
- Chân 1,7: Là các chân đầu ra
- Chân 2,3,5,6: Là các chân đầu vào
Hình 1-11: hình ảnh IC 7447 thực tế
Hình 1-12: sơ đồ chân IC 7447
Bảng 1-5: bảng trạng thái IC 7447
IC 7447 là IC giải mã cho led 7 đoạn anot chung
Chân 3 là chân kiểm tra xem các ngõ ra của IC còn dùng được hay không
Chân 1,2,6,7 là chân giá trị ngõ vào
Chân 4 và chân 5 dùng để xóa sô 0 vô nghĩa
Chân 8 nối mass, chân 16 nối nguồn Vcc.
Tổng quan linh kiện
Hình 1-13: hình ảnh LED 7 đoạn thực tế
Hình 1-14: sơ đồ chân LED 7 đoạn
Led 7 đoạn là một công nghệ phổ biến trong đời sống hiện nay, được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau Tuy nhiên, chức năng chính của nó vẫn là hiển thị giá trị số một cách rõ ràng và hiệu quả.
Ngoài ra led 7 đoạn còn thể hiện được một số tên như: PHUOC, THAO, THOA, PHA…Trong đó tên có vần K,M,V không thể hiển thị được
Bảng 1-6: bảng trạng thái LED 7 đoạn
Hình 1-15: hình ảnh bảng màu điện trở
Hình 1-16: hình ảnh các giá trị điện trở thông dụng
Điện trở suất là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu
Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó
Hình 1-17: hình ảnh các tụ điện thực tế
Tụ thường gặp trong đời sống: tụ gốm, tụ hóa, tụ tantali
Tụ được chia làm 2 loại: tụ phân cực và tụ không phân cực
Một số tụ phân cực giá trị ghi trực tiếp trên vỏ linh kiện rất dễ thấy
Tụ được dùng hầu hết trong các mạch vào những việc khác nhau, nhưng phổ biến của tụ là chống nhiễu, tạo xung bằng phẳng, cách ly nguồn…
Hình 1-18: hình ảnh cuộn cảm thực tế
Hình 1-19: hình ảnh các loại ứng dụng của cuộn cảm
Các ứng dụng của cuộn cảm
Hình 1-21: hình ảnh diode thực tế
THIẾT KẾ
2.1 Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm
Hình 2-1: sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm
KHỐI CÀI ĐẶT NÚT NHẤN KHỐI
2.2 Khảo sát khối tạo xung
Hình 2-2: hình ảnh khối tạo xung
Khối thu tín hiệu và tạo xung cấp cho IC:
Cảm biến quan gồm có led thu và led phát
Tín hiệu từ đèn LED phát ra có tần số tương ứng với đèn LED thu Để giảm thiểu nhiễu từ ánh sáng mặt trời ảnh hưởng đến đèn LED thu, chúng ta sử dụng biến trở nhằm bù đắp sụt áp và điều chỉnh độ nhạy cho cảm biến.
Khi đèn LED thu không nhận tín hiệu từ đèn LED phát, điện trở của LED thu tăng cao, dẫn đến việc nguồn bị cách ly và làm cho điện áp ở chân số 1 của IC 358 giảm xuống còn 1.
Khi đèn LED thu nhận tín hiệu từ đèn LED phát, điện áp tại chân số 1 của IC 358 giảm mạnh xuống gần bằng 0 do nguồn không còn được cách ly.
Khi có vật cản đi qua, trạng thái giữa LED thu và LED phát sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi điện áp ở chân số 1 của IC 358 Sự thay đổi này tạo ra xung tín hiệu cung cấp cho IC đếm.
2.3 Khảo sát khối so sánh
Hình 2-3: hình ảnh khối so sánh
Khi A0, A1, A2, A3 thì ngõ ra QA=B của IC 7485 lên mức 1
Khối so sánh có chức năng so sánh và cấp xung để khóa xung Ck
2.4 Khảo sát khối khóa xung CK
- Khối này có chức năng ngắt xung khi có giá trị đặt bằng giá trị đếm
Khi ngõ ra QA=B của IC 7485 đạt mức 1, giá trị sẽ bị đảo thành 0 khi đi qua cổng NOT Sau đó, tín hiệu này đi qua cổng AND, giữ cho xung cung cấp ngõ ra không đổi và luôn bằng.
Khối khóa xung Ck và khối so sánh luôn đi đôi với nhau
2.5 Khảo sát khối chống nhiễu cho nút nhấn cài đặt số đếm và nút nhấn reset
Hình 2-5: hình ảnh khối nút nhấn đặt số đếm
Đây là khối tạo xung và chống nhiễu bằng nút nhấn
Khi nút nhấn hở ra ngõ ra out mức 0 và khi nút nhấn đóng lại ngõ ra out lên mức 1
Cổng NOT có chức năng làm xung bằng thành xung vuông
Điện trở có chức năng hạn dòng cho IC
Em thiết kế khối tạo xung rời rạc cho việc cài đặt sản phẩm đếm
Vd: đặt sản phẩm đếm 27 ta nhấn nút nhấn CHỤC 2 lần và nhấn nút nhấn ĐƠN
Hình 2-6: hình ảnh khối nút nhấn reset
Tương tự nút nhấn cài đặt số đếm nhưng với nút nhấn reset chúng ta không cần qua cổng đảo NOT
Các vi mạch sử dụng nguồn 5V
Tra datasheet cỏc IC cú cụng suất tiờu thụ khoảng hàng àW đến mW
Thiết bị tiêu thụ công suất nhiều nhất là led 7 đoạn
Có 6 led 7 đoạn, mỗi led có 7 thanh led sáng hết đồng nghĩa 7 thanh cùng sáng, lấy trung bình 5 thanh sáng, mỗi thanh tương đương 1 led đơn dòng 10mA:
Ta dùng nguồn vào 12V-3A để cấp cho mạch, trong đó nguồn 5V của các IC được cấp bởi ngõ ra out của IC ổn áp nguồn LM2576-3A
Điện ỏp ngừ vào và điện ỏp ngừ ra đều được lọc bởi tụ 100àF để cho điện ỏp được phẳng
Mạch nguồn LM2576 hoạt động dựa trên nguyên lý của mạch buck converter Khi LM2576 hoạt động, nguồn vào được cung cấp trực tiếp cho cuộn cảm Khi IC ngắt nguồn, diode sẽ duy trì dòng chảy cho cuộn cảm, cho phép xả năng lượng ra tải và qua điện dung lọc.
MÔ PHỎNG – THI CÔNG
3.1 Sơ đồ khối nguyên lý của mạch:
Hiện nay, có nhiều phần mềm vẽ mạch điện tử phổ biến như OrCAD, Altium, Eagle, AutoTrax và Kicad Tuy nhiên, nhóm chúng tôi đã lựa chọn phần mềm Altium Designer để thiết kế sơ đồ nguyên lý cho mạch đếm sản phẩm này.
Hình 3-1: hình ảnh nguyên lý khối nguồn
Hình 3-2: hình ảnh nguyên lý khối thu tín hiệu và cấp xung
Hình 3-3: hình ảnh nguyên lý khối reset
Hình 3-4: hình ảnh nguyên lý khối đặt số đếm
Hình 3-5: hình ảnh nguyên lý khối so sánh
Hình 3-7: hình ảnh nguyên lý khối đếm sản phẩm
3.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch
Hình 3-8: sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm
3.3 Sơ đồ mạch in của mạch
Hình 3-9: sơ đồ mạch in của mạch đếm sản phẩm
Thông số kỹ thuật board:
Kích thước board mạch: 194 x 122 (mm)
Khoảng cách từ dây đến chân linh kiện: 0.4 mm
Hình 3-10: sơ đồ mạch in của khối so sánh
Thông số kỹ thuật board:
Kích thước board mạch: 82 x 53 (mm)
Khoảng cách từ dây đến chân linh kiện: 0.5 mm
Hình 3-11: sơ đồ mạch in của khối tạo xung
Thông số kỹ thuật board:
3.4 Mô phỏng 3D trên phần mềm Altium:
Hình 3-12: hình ảnh mô phỏng 3D cắt bằng khối đếm
Hình 3-13: hình ảnh mô phỏng 3D cắt bằng khối so sánh
Hình 3-14: hình ảnh mô phỏng 3D cắt bằng khối tạo xung
Hình 3-16: hình ảnh mô phỏng 3D cắt nghiêng khối so sánh
Hình 3-17: hình ảnh mô phỏng 3D cắt nghiêng khối tạo xung
Hình 3-18: hình ảnh cắt bằng của sản phẩm hoàn thiện
TỔNG KẾT
Yêu cầu
Khi thiết kế mạch phải biết định hướng cơ bản về mạch và các IC cần thiết để thiết kế mạch
Sau khi được giáo viên chấp thuận đề tài, tôi bắt đầu nghiên cứu các vấn đề liên quan đến đề tài "Thực tập kỹ thuật số" thông qua sách và tìm kiếm thông tin trên mạng.
