Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống con người đã được thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi với những trang bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Góp phần vào sự nghiệp đó thì ngành kỹ thuật Điện tử viễn thông góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích hợp các mạch Điện tử viễn thông ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công nghệ ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại vi xử lý, những mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích sẽ dần được loại bỏ và thay thế vào đó sẽ là những mạch gọn nhẹ hơn và được ưa chuộng hơn. Những thành tựu đó biến cái tưởng chừng không thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho con người.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TÊN ĐỀ TÀI Thiết kế mạch đếm từ 00 – 99 sử dụng IC 7447 IC 7490 Cán hướng dẫn : Sinh viên thực : Mã sinh viên : Lớp : Hà Nội – 2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, Ngày … Tháng … Năm… Người nhận xét MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT STT Kí hiệu CLK BCD TTL SI Ý nghĩa Xung Clock Bộ mã đếm nhị phân Mức logic (0V) (5V) Hệ đo lường quốc tế LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người thay đổi ngày tốt hơn, mang lại tiện lợi với trang bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Góp phần vào nghiệp ngành kỹ thuật Điện tử - viễn thơng góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong tích hợp mạch Điện tử viễn thông ngày trở nên thiết yếu mà công nghệ ngày phát triển tiến tới thời đại vi xử lý, mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích dần loại bỏ thay vào mạch gọn nhẹ ưa chuộng Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho người Trong có ngành Điện tử có vai trị quan trọng áp dụng việc điều khiển số công nghệ đại Kỹ thuật số đời làm thành cách mạng lĩnh vực sống đại từ nồi cơm, máy giặt, điều hồ, điện thoại,… đến truyền hình, chụp ảnh, cơng nghệ thơng tin Những ứng dụng quan trọng công ty lớn nhỏ kể hết Sản xuất trực tiếp từ nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, em thấy nhiều khâu tự động hố q trình sản xuất Một khâu đơn giản sản xuất tự động hoá số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên với doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hố chưa hồn tồn áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì sản phẩm sử dụng nhân cơng Từ điều thấy em muốn giúp nhỏ để giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay, giúp tăng hiệu suất làm việc tính xác cơng việc lên nhiều lần Vậy em định thiết kế mạch đếm thuận từ 00 – 99 phù hợp với thực tế thực có ý nghĩa với em đóng góp phần nhỏ cho xã hội Nhận thấy khả ứng dụng rộng rãi mạch đếm 00 – 99 Em nghiên cứu thiết kế mạch hướng dẫn nhiệt tình thầy (cơ), giảng viên khoa Điện tử Vì kiến thức kinh nghiệm em cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Em mong đánh giá quý thầy cô bạn bè để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Đề tài “ Thiết kế đếm từ 00 – 99 sử dụng IC 7490 IC 7447” vận dụng kiến thức môn mà em học từ trước Chẳng hạn như: Điện tử số, thực hành điện tử bản, thực hành điện tử tương tự,… Bộ đếm thiết kế đơn giản, sử dụng linh kiện phổ biến, dễ mua sử dụng lắp ráp mơ hình 1.2 Ứng dụng mạch Mạch đếm thiết kế để đếm số lượng vật cách tự động hiển thị LED Mạch đếm sử dụng phổ biến rộng rãi với nhiều chức khác nhau, chẳng hạn sử dụng công việc đếm số người qua, đếm số xe vào,… 1.2.1 Mạch đếm kiện Các IC đếm thường coi trung tâm mạch đếm biến cố hay kiện chẳng hạn đếm số xe vào bãi, số người qua cửa, số sản phẩm băng truyền đóng gói Hình minh hoạ cho mạch đếm Ta phải cần mạch phát hay cảm biến để chuyển đổi thay đổi tượng thành xung điện kích cho mạch đếm Nếu cần, thêm mạch lọc nhiễu, khuếch đại chuyển đổi để phù hợp với ngõ vào IC đếm Khi nhận xung kích vào chân ck, IC đếm đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số xung vào mà ta nối chồng thêm nhiều IC đếm số đếm lớn Mạch giải mã hiển thị biết cho phép biết số người vào cổng 10 1.2.2 Mạch chia tần Máy đếm kiện (đếm tích luỹ) thêm số mạch điện để trở thành máy đếm tần số (frequency counter) Máy đếm tần số đầy đủ phức tạp Ở trình bày ngun lí máy đếm tần số đơn giản Hình 1.1: Các khối mạch chia tần 1.2.3 Mạch đồng hồ số Thực mạch dạng khơng cịn sử dụng cơng nghệ tích hợp cho phép tạo đồng hồ số nhỏ gọn đỡ tốn điện, nhiều chức hay dùng vi điều khiển vi xử lí để lập trình cho đồng hồ số Tuy nhiên đồng hồ số dạng cho phép người học hiểu nguyên lí biết ứng dụng thực tế mạch đếm nên nêu 17 ∗ Bảng trạng thái IC 7447 Bảng 2.4: Bảng trạng thái IC 7447 18 2.2 Tổng quan linh kiện 2.2.1 LED Hình 2.6: Hình ảnh LED thực tế - LED đoạn dùng nhiều ứng dụng để hiển thị số, ký tự, thị trạng thái loại thiết bị từ dân dụng đến công nghiệp ∗ Cấu tạo LED thanh: - LED bao gồm LED kết nối song song để thắp sáng thị số “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, …” - Mỗi đoạn LED đánh dấu từ a đến g - LED thứ gọi “chấm thập phân” (Decimal Point) ký hiệu DP sử dụng hiển thị số khơng phải số ngun Hình 2.7: Hình ảnh sơ đồ chân LED ∗ Bảng trạng thái LED thanh: 19 Bảng 2.5: Bảng trạng thái LED 20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH 3.1 Cấu trúc đếm 3.1.1 Sơ đồ khối Khối nguồn Khối tạo xung Khối đếm Khối Khối giải hiển mã thị Hình 3.1: Sơ đồ khối đếm Chức khối - Khối nguồn: Cấp nguồn cho mạch - Khối tạo xung: Tạo xung vuông với tần số f - Khối đếm: Là IC 7490 nhận xung dao động để xử lý đưa tín hiệu mã hố BCD - Khối giải mã: Giải mã BCD để đưa khối hiển thị - Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu sau giải mã 3.1.2 Khối nguồn Hình 3.2: Khối nguồn đếm ∗ Chức khối nguồn: - Cung cấp nguồn 5V suốt trình hoạt động mạch 21 3.1.3 Khối tạo xung Hình 3.3: Khối tạo xung đếm ∗ Chức khối tạo xung: - Tạo xung đồng điều khiển có chu kỳ khơng đổi hoạt động mạch - Công thức tạo xung vuông với tần số: f= - (1) Chọn giá trị linh kiện: R1 = 10KΩ; R2 = 100KΩ; C = 10uF - Thay giá trị linh kiện vào (1) ta được: f = ≈ 0,686 (Hz) 22 3.1.4 Khối đếm Hình 3.4: Khối đếm đếm ∗ Chức khối đếm: Nhận xung dao động từ khối tạo xung để xử lý đưa tín hiệu mã hố BCD ∗ Ngun lý hoạt động khối đếm: - IC 74LS90 thuộc họ TTL có cơng dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa BCD Cứ xung vào IC 74LS90 đếm tiến lên mã hóa chân Khi đếm đến 10 reset trở ban đầu 23 - Khi cấp xung nhịp vào chân CLKA (chân 14) IC 7490 hàng đơn vị bắt đầu đếm từ – quay trở lại Dựa vào trạng thái thay đổi bit chân QD đếm đến quay trở lại 0, chân QD chuyển trạng thái từ mức điện áp cao sang mức điện áp thấp Nối đầu vào chân CLKA IC 7490 hàng chục vào chân QD IC 7490 hàng đơn vị Như IC 7490 hàng đơn vị đếm đến quay lại IC 7490 hàng chục cấp thêm xung Khi đếm đến 99 reset quay lại 24 3.1.5 Khối giải mã hiển thị Hình 3.5: Hình ảnh khối giải mã đếm - Chức năng: - Khối giải mã: nhận tín hiệu mã hoá BCD từ khối đếm giải mã - Khối hiển thị: nhận mã sau giải mã từ khối giải mã thị kết LED 25 3.2 Thiết kế đếm 3.2.1 Kết mơ 3.2.2 Hình 3.6: Hình ảnh mô phần mềm Protues Mạch nguyên lý đếm Hình 3.7: Mạch nguyên lý đếm 26 3.2.3 Mạch in đếm Hình 3.8: Hình ảnh mạch in đếm 27 - Hình ảnh 3D đếm mô phần mềm Altium Hình 3.9: Hình ảnh 3D đếm 3.3 Thực phần cứng - Quy trình thực hiện: - In mạch in giấy từ mạch in thiết kế phần mềm Altium - Sử dụng máy để mạch in lên phíp đồng cho toàn lớp mực từ mạch in - - bám mặt phíp đồng Ngâm phíp đồng mạch in vào dung dịch FeCl3 khoảng 15 – 20 phút để ăn - mịn lớp đồng Khi cịn lại đường mạch in Cọ mực đường mạch in Dùng khoan để khoan chân linh kiện Gắn linh kiện lên phíp đồng hàn Q trình hàn mạch: 28 Hình 3.10: Hình ảnh trình hàn mạch - Mạch thực tế sau hồn thiện 29 Hình 3.11: Hình ảnh đếm thực tế 30 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết đạt - Thiết kế mơ hình, hồn thành phần mơ hình đề tài mơ hình hoạt động - Vận dụng kiến thức điện tử để thiết kế mơ hình - Sử dụng kiến thức phần mềm proteus, altium designer để thiết kế thực đề tài đồ án - Lắp ráp mạch theo yêu cầu đảm bảo tính kỹ thuật tính thẩm mỹ 5.2 Kết chưa đạt - Mới mơ hình mạch đếm đơn giản chưa có tính áp dụng thực tế cao - Phần thiết kế mạch chưa tối ưu diện tích mạch 5.3 Đánh giá - Mạch đếm từ 00 – 99 thiết kế lý thuyết - Mơ hình hoạt động ổn định - Mơ hình nhỏ gọn 5.4 Hướng phát triển đề tài - Có thể tiếp tục phát triển mạch theo hướng cải tiến: thêm lại cảm biến để có thêm đếm sản phẩm, sử dụng IC có phần tử logic khác có thiết kế đơn giản nhằm tối ưu linh kiện sử dụng - Thiết kế mơ hình có tính thẩm mỹ kỹ thuật cao 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH THAM KHẢO [1]ThS.Nguyễn Thị Thu Hà, TS.Lê Văn Thái,TS.Nguyễn Ngọc Anh, Giáo trình trình điện tử số, Trường đại học công nghiệp Hà Nội WEBGSITE THAM KHẢO [2] http://robocon.vn/detail/ic24-ic-74ls90-ic-giai-ma.html [3]https://www.bachkhoadientu.com/2018/08/ic-7447-ic-giai-ma-bcd-ra-led-7thanh.html [4]https://datasheetspdf.com/datasheet/7490.html ... Thiết kế đếm 3.2.1 Kết mơ 3.2.2 Hình 3.6: Hình ảnh mơ phần mềm Protues Mạch nguyên lý đếm Hình 3.7: Mạch nguyên lý đếm 26 3.2.3 Mạch in đếm Hình 3.8: Hình ảnh mạch in đếm 27 - Hình ảnh 3D đếm mơ... 7490 - IC đếm 74LS90 mạch đếm thập phân MOD-10 tạo mã BCD ngõ 74LS90 bao gồm bốn flip-flop JK chủ-tớ kết nối bên để cung cấp mạch đếm MOD-2 (2 trạng thái đếm) mạch đếm MOD-5 (5 trạng thái đếm) 74LS90... IC đếm đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số xung vào mà ta nối chồng thêm nhiều IC đếm số đếm lớn Mạch giải mã hiển thị biết cho phép biết số người vào cổng 10 1.2.2 Mạch chia tần Máy đếm kiện (đếm