Đề tài “Xây dựng mạch mã hóa và giải mã thập phân – nhị phân hiển thị trên LED 7 thanh” potx

Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung MỤC LỤC Trang I. LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………… 2 II. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI ……………………………………3 III. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ………………………………………………… 3 IV. SƠ ĐỒ KHỐI ………………………………………………………………3 4.1. Sơ đồ khối tổng quát…………………………………………………4 4.2. Lựa chọn linh kiện - thiết bị thiết kế mạch………………………… 4 V. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN………………………………………11 VI. MÔ PHỎNG PROTEUS………………………………………………… 16 VII. KẾT LUẬN…………………………………………………………….…26 6.1. Đánh giá – nhận xét về đề tài………………………………………26 6.2. Tính thực tiễn và hướng phát triển của đề tài………………………26 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 27 PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN……………………………………….28 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 1 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung I. LỜI MỞ ĐẦU  Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những ứng dụng của rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là việc hiển thị những con số, chữ cái bằng led ma trận và led 7 thanh. Việc dùng led để hiển thị đã được ứng dụng rộng rãi như làm các pano quảng cáo, bảng điện tử thông minh trên các sàn giao dịch chứng khoán hay trong ngân hàng… Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em đã tìm hiểu về đề tài “Xây dựng mạch mã hóa và giải mã thập phân – nhị phân hiển thị trên LED 7 thanh” Đề tài thuộc về kiến thức môn Kỹ thuật số phần các mạch tổ hợp, mã hóa và giải mã tín hiệu. Đề tài có giá trị thực tiễn và tính ứng dụng cao. Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 2 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung II. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nhằm mục đích giúp chúng em hiểu rõ hơn về mạch giải mã. Đặc biệt là biết kết hợp những loại IC khác nhau để thực hiện yêu cầu đề tài đặt ra. Đề tài gồm các yêu cầu:  Xây dựng mạch mã hóa thập phân – nhị phân  Xây dựng mạch giải mã nhị phân – thập phân, hiển thị các số thập phân trên LED 7 thanh  Mô phỏng trên phần mềm III. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Để hiển thị các chữ số thập phân từ 0 đến 9 trong kỹ thuật số người ta sử dụng mạch giải mã từ mã nhị phân (BCD) sang một ma trận 7 khe sáng (LED 7 thanh) tương ứng tổ hợp lại để thành các chữ số tự nhiên. Để thực hiện được nhiệm vụ trên ta sẽ sử dụng các IC số mang các nhiệm vụ thực hiện việc mã hóa và giải mã. Dùng các công tắc (switch) để thay cho việc nhập các chữ số cần mã hóa rồi đưa tín hiệu từ switch tới IC để thực hiện nhiệm vụ và cuối cùng sẽ hiển thị trên LED 7 thanh. IV. SƠ ĐỒ KHỐI Với mạch mã hóa ta sử dụng IC 74147 còn trong mạch giải mã ta có thể dùng 74LS47. Đây là IC giải mã đồng thời thúc trực tiếp LED 7 thanh loại Anode chung luôn vì nó có các đầu ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ lớn. Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 3 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát mạch mã hóa – giải mã  Chức năng từng khối: Khối nguồn: cung cấp nguồn điện cho mạch hoạt động. Nguồn là điện áp 1 chiều 5V, ta có thể sử dụng IC 7805 ổn áp. Khối điều khiển: Là những công tắc bấm hiển thị lần lượt các chữ số. Khối mã hóa: Sử dụng IC mã hóa 74147. IC này mã hóa 9 đường dữ liệu đầu vào sang 4 đường dữ liệu đầu ra theo mã nhị phân (BCD). Riêng số ‘0’ thì được hiển thị khi tất cả các đầu vào đều ở mức cao. Khối giải mã: Ta dùng IC 74LS47. Đây là IC chuyển từ mã nhị phân sang các số tương ứng được hiển thị trên led 7 thanh. IC có đầu ra tích cực mức thấp. Khối hiển thị: Dùng led 7 thanh Anode chung hiển thị các số từ 0 đến 9.  Linh kiện – thiết bị thiết kế mạch 1. IC mã hóa 74HC147 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 4 KHỐI NGUỒN KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI MÃ HÓA KHỐI GIẢI MÃ KHỐI HIỂN THỊ Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung IC này mã hóa 9 đường dữ liệu đầu vào sang 4 đường dữ liệu đầu ra theo BCD Hình 2: Sơ đồ chân và hình dạng thực tế của 74HC147 Trong đó: Chân 16 nối nguồn dương Chân 8 nối mass Chân 1,2,3,4,5,10,11,12,13 là chân dữ liệu vào Chân 15 không nối Chân 6,7,9,14 là chân dữ liệu ra Bảng trạng thái và sơ đồ logic của 74HC147: Chú ý: H: Mức điện áp cao L: Mức điện áp thấp X: Trạng thái không xác định Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 5 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung 2. IC giải mã 74LS47: Đây là IC chuyển từ mã nhị phân sang các số tương ứng được hiển thị trên led 7 thanh. IC có đầu ra tích cực mức thấp. IC này dùng để điều khiển việc hiển thị LED 7 thanh theo mã BCD. Bên trong IC là các cổng NAND, các bộ đệm đầu vào và 7 cổng chuyển đổi AND-OR. 7 cổng NAND kết hợp với một bộ lái để tạo ra mã BCD cho việc giải mã 7 cổng chuyển đổi AND-OR. Ngoài ra còn có thêm 3 cổng đệm đầu vào dùng cho việc thử đèn, đầu vào xóa, đầu ra xóa dợn sóng và đầu vào xóa dợn sóng. IC này chỉ dành cho việc giải mã BCD, nếu không phải thì không giải mã và số sẽ hiển thị không đúng. Hình 3: Sơ đồ chân và hình dạng thực tế 74LS47 Datasheet 74LS47 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 6 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung Bảng trạng thái: Hình 4: Sơ đồ logic bên trong 74LS47 Nhìn hình vẽ ta thấy ở đầu ra các tín hiệu được nối với nhau qua cổng NAND do đó đầu ra luôn là mức thấp. Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 7 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung 3. LED 7 thanh Là 7 con LED sắp xếp theo hình. Một chân của LED được nối với nhau (Anode chung hoặc Kathode chung) các chân còn lại được đưa ra ngoài để phân cực cho LED. Đây là loại đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn). Qui ước các đoạn cho bởi: Loại Anode chung Loại Cathode chung LED phát sáng với dòng thuận khoảng 5÷20mA, khi đó điện áp rơi trên LED khoảng 1,5 ÷ 3V và có thể điều khiển LED theo mức logic cao ( Katốt chung) hoặc mức logic thấp (Anốt chung). 4. IC đảo 74LS04 Đây là IC tích hợp 6 cổng đảo NOT. Cổng đảo NOT là phần tử logic có 1 đầu vào, 1 đầu ra thực hiện phép toán phủ định Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 8 a b c d g e f Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung Hình 5: Sơ đồ chân và dạng thực tế 74LS04 Trong đó: Các chân đầu vào là: 1, 3, 5, 9, 11, 13 Các chân đầu ra là:2, 4, 6, 8, 10, 12 Chân 14 nối nguồn dương 5V (VCC), chân 7 nối mass (GND) Đặc tính: 5. Điện trở Điện trở một linh kiện điện tử thụ động có chức năng cản trở dòng điện. Trong thiết bị điện tử, điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 9 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung loại điện trở có trị số khác nhau. Trong mạch này ta sử dụng loại điện trở có giá trị 100K Ký hiệu: Đơn vị của điện trở Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω Cách đọc giá trị điện trở vòng màu (điện trở thường) Bảng quy ước vòng màu: Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. Ví dụ : Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 10 STT Vòng màu Giá trị 1 Đen 0 2 Nâu 1 3 Đỏ 2 4 Cam 3 5 Vàng 4 6 Xanh lá 5 7 Xanh lơ 6 8 Tím 7 9 Xám 8 10 Trắng 9 11 Nhũ vàng -1 12 Nhũ bạc -2 [...]... Phím 7  Phím 8 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 27 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung  Phím 9 VI KẾT LUẬN 6.1 Đánh giá – nhận xét về đề tài Tìm hiểu đề tài “Xây dựng mạch mã hóa và giải mã thập phân – nhị phân hiển thị trên LED 7 thanh” giúp chúng em hiểu thêm về cách thức mã hóa và giải mã số thập phân sang nhị phân và hiển thị lên LED 7 thanh Và. .. tìm hiểu các họ IC mã hóa, giải mã có trên thị trường, biết được công dụng, nguyên lý hoạt động của nó để ứng dụng vào các mạch cụ thể Kết quả sau khi kiểm tra bằng mô phỏng thấy mạch hoạt động tốt và đảm bảo yêu cầu đặt ra của đề tài Khi nhấn các phím thì mạch mã hóa cho ra mã nhị phân đúng theo thiết kế, khối giải mã hoạt động tốt và hiển thị trên LED 7 thanh đúng theo yêu cầu Mạch có tính ứng dụng... bộ giải mã để hiển thị trên LED 7 thanh Ví dụ khi nhấn phím 2 mã sẽ tạo ra là 0010 và led hiển thị số 2 Như vậy mạch đã sử dụng 1 bộ mã hoá 10 đường sang 4 đường hay còn gọi là mạch Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 14 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung chuyển đổi mã thập phân sang nhị phân (BCD) Với 10 ngõ vào, 4 ngõ ra Đây là 1 bài toán thiết kế mạch. .. đồ mạch như sau: Hình 6: Mạch giải mã nhị phân sang 7 thanh (A chung) Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 17 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung Với mạch giải mã ở trên ta dùng 74 LS 47 Đây là IC giải mã đồng thời thúc trực tiếp led 7 đoạn loại Anode chung luôn vì nó có các ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ lớn • A, B, C, D là các ngõ vào mã. .. Nguồn sử dụng cho toàn mạch là dòng 5V ổn định Vì vậy ta sử dụng IC ổn áp LM7805 Nguyên lý hoạt động: Trên là mạch ổn áp 5V khá đơn giản sử dụng 78 05 Mạch có bảo vệ chống dòng ngược, bảo vệ quá tải Công suất đầu ra khá thấp (5W) Mạch được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển, mạch cấp nguồn cho các mạch tín hiệu Mạch chỉ xoay quanh chức năng ổn định điện áp của con 78 05 78 05 có 3 chân cho ta kết... tương ứng với các số từ 1 đến 9 Khi ta bấm 1 trong số 9 công tắc ở khối điều khiển thì ta đã cấp cho khối mã hóa 1 tổ hợp mã nhị phân, tổ hợp mã nhị phân đó được đưa đến khối giải mã Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 11 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung V SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN V.1Sơ đồ khối nguồn Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn... hiển thị là 1 LED 7 thanh Anode chung (dương chung) Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân a, b, c, d, e, f, g của LED xuống GND Hình 7: Sơ đồ nguyên lý toàn bộ mạch Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm... mã BCD • RBI là ngõ vào xoá dợn sóng • LT là ngõ thử đèn • BI/RBO là ngõ vào xoá hay ngõ ra xoá rợn • a tới g là các ngõ ra (cực thu để hở) Nguyên lý hoạt động của mạch tuân theo bảng chân lý của 74 LS 47 V.4Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Duy Khoa - Đinh Văn Lâm Trang 18 Đồ án môn học 34 CĐ Điện tử - Đại Học Công Nghiệp Việt Hung Khối hiển thị là 1 LED 7 thanh Anode chung... logic phức tạp hơn, IC 74 LS1 47 là mạch mã hoá ưu tiên 10 đường sang 4 đường, nó đã được tích hợp sẵn tất cả các cổng logic trong nó Từ bảng chân lý của IC 74 LS1 47 ta thấy thứ tự ưu tiên giảm từ ngõ vào 9 xuống ngõ vào 0 Chẳng hạn khi ngõ vào 9 đang là 0 thì bất chấp các ngõ khác (X) số BCD ra vẫn là 1001 (qua cổng đảo nữa) Chỉ khi ngõ vào 9 ở mức 1 (mức không tích cực) thì các ngõ vào khác mới có thể... với nó: Chân 1 là chân nguồn đầu vào, Chân 2 là chân GND, Chân 3 là chân lấy điện áp ra Chân 1 - 2 (Chân điện áp đầu vào): Đây là chân cấp nguồn đầu vào cho 78 05 hoạt động Giải điện áp cho phép đầu vào lớn nhất là 40V Theo datasheet thì giải điện áp đầu ra là 5V ta nên cho điện áp vào là 35V để mạch lúc nào cũng hoạt động ổn định điện áp không bị lên xuống do nguồn đầu vào Chân 3 (Chân điện áp đầu ra): . ra. Đề tài gồm các yêu cầu:  Xây dựng mạch mã hóa thập phân – nhị phân  Xây dựng mạch giải mã nhị phân – thập phân, hiển thị các số thập phân trên LED 7. giải mã thập phân – nhị phân hiển thị trên LED 7 thanh” Đề tài thuộc về kiến thức môn Kỹ thuật số phần các mạch tổ hợp, mã hóa và giải mã tín hiệu. Đề tài