Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIÊN TƯ BI TÂP DI HỌC PHN: KỸ THUẬT ĐIỆN TƯ SÔ Họ tên sinh viên: MSSV: Lớp học phần: H02 GV giảng dạy: Ths Phạm Duy Khánh Bô môn: K> thuâ t điên tư Điểm Giáo viên chấm Thi Nguyên, 7/2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 0 Thái Nguyên, ngày…tháng…năm 2021 GIÁO VIÊN (Ký ghi rõ họ tên) ĐỀ BI TẬP DI 0 HỌC PHN: KỸ THUẬT ĐIỆN TƯ SÔ Đề số: Họ tên sinh viên: Lớp học ph n: Năm học: 2020 -2021 Ngày nhận tập: Ngày hoàn thành: Giáo viên hướng dẫn: Ths Phạm Duy Khánh Nội dung tập: Thiết kế hệ thống đèn trang trí hiển thị dịng chữ mang họ tên theo u c u sau: + Thứ nhất: Từng ký tự sáng giữ nguyên trạng thái ký tự cuối sáng + Thứ hai: Khi tất ký tự sáng hết sau tắt lại sáng lại tắt hết để sang mô tR chu kỳ bắt đ u từ yêu c u thứ Yêu cầu bước thực hiện: 1- Nêu vai trò, ý nghĩa hệ thống đèn trang trí đời sống xã hơRi 2- Trên sở sơ đồ khối hệ thống (hình 1), nêu chức khối 3- Thiết kế, thuyết minh ngun lý làm việc, tính tốn thơng số cho khối với đặc điểm cụ thể khối sau : a - Khối phát xung vng chủ đạo dùng IC khuếch đại th Rt tốn cô tR (2) b - Bô R đếm xây dựng từ trigơ đồng bô R loại Trigơ T cô Rt (3) c - Khối giải mã dùng ma trận điốt-điện trở cô tR (4) d - Hiển thị dùng đèn LED (xếp LED đơn thành hình ký tự) 4- Xây dựng sơ đồ nguyên lý tổng thể hệ thống đèn trang trí 5- Mơ phhng hệ thống ph n mim Proteus Multisim PXCĐ 0 KHUẾCH ĐmI HInN THỊ NGUpN BÔR ĐẾM GIẢI MA Hình : Sơ đồ khối hệ thống đèn trang trí SƠ ĐỒ KHƠI HỆ THƠNG ĐÈN TRANG TRÍ 1.Sơ đồ khối hệ thống đèn trang trí: PXCĐ KHUẾCH ĐmI HInN THỊ 0 NGUpN BÔR ĐẾM GIẢI MA 2.Chức khối Khối phát xung chủ đạo (PXCĐ) có chức tạo dẫy xung vuông liên tục cung cấp cho khối đếm Khối đếm thực đếm số lượng xung đưa tới đ u vào cho kết đ u Q dạng mã nhị phân tương ứng gửi đến khối giải mã Khối giải mã: từ mã nhị phân nhận từ khối đếm, khối giải mã tạo hàm tương ứng với 11 ký tự dòng chữ “” để đưa đến khối khuyếch đại - hiển thị (KĐ-H.THị) Khối khuyếch đại - hiển thị (KĐ-H.THị) điiu khiển sáng, tắt bóng đèn tạo nên ký tự theo luật tín hiệu điiu khiển với cơng suất phát quang theo yêu c u THIẾT KẾ, THUYẾT MINH NGUN LÝ LM VIỆC, TÍNH TỐN CÁC THƠNG SƠ CƠ BẢN CHO TỪNG KHÔI Khối phát xung chủ đạo (PXCĐ) dqng IC khuếch đại th t tốn Tính chất t n số IC tốt nên t n số cao việc ứng dụng sơ đồ IC mang nhiiu ưu điểm Hình sơ đồ nguyên lý (hình 4a) giản đồ thời gian (hình 4b) làm việc mạch phát xung dùng vi mạch khuếch đại thuật toán 0 Uc U+ P R +U CC KĐTT _ N + R ur UC R C (a) a U_ P Ur +Ura max +Ura max t2 t4 t1 t3 -Ura max t -Ura max t (b) T Hình 4: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung (a) giản đồ thời gian (b) Nhìn vào sơ đồ nguyên lý ta thấy KĐTT (khuếch đại thuật toán) hai điện trở R1 2R tạo thành mạch trigơ Smit có điện áp ngưỡng lấy điện trở R1: U P = UR1 Điện áp đặt tới đ u vào trigơ Smit (đ u vào đảo KĐTT) lấy tụ C tuân theo quy luật biến thiên điện áp tụ: U N = UC Với cách mắc trigơ Smit nói mạch R,C hình vẽ ta mạch dao động tự kích có giản đồ thời gian mơ tả hoạt động hình 4b Khi điện đ u vào N (điện áp tụ C) đạt tới ngưỡng lật trigơ Smit sơ đồ lật trạng thái điện áp đột biến giá trị ngược lại với giá trị cũ Sau đ u vào N thay đổi theo hướng ngược lại tiếp tục đạt ngưỡng lật khác Quá trình thay đổi U N điiu khiển thời gian phóng nạp tụ C từ Ur qua R + Khoảng thời gian (0 t1) điện áp KĐTT giá trị Ura = +Ura max , với Đến thời điểm t1 điện N đạt đến ngưỡng trigơ Smit nên sơ đồ lật trạng thái + Từ t1 t2 , Ura = -Uramax điện áp ngưỡng lật trạng thái: , đồng thời tụ C phóng điện từ + C R KĐTT -UCC nội trở nguồn mát - C Khi điện áp tụ giảm vi khơng tụ lại nạp theo chiiu ngược lại: từ mass C R KĐTT - Ucc, điện áp tụ tăng d n với cực tính ngược lại U C = U-P = -.Uramax sơ đồ lại Tại t2 điện N đạt đến giá trị ngưỡng lật trạng thái Ura = +Uramax , đồng thời tụ C phóng điện theo đường +C 0 mass nội trở nguồn +UCC R - C Khi điện áp tụ giảm vi “0” tụ nạp theo chiiu ngược lại: từ +U CC KĐTT R C mass Qua phân tích ta thấy q trình phóng nạp tụ C điu thơng qua điện trở R khoảng thời gian t1, t1 t2, lúc phương trình vi phân để xác định UN(t) có dạng: Giải phương trình vi phân với điiu kiện đ u U N(t = 0) = U -P = - U max. ta có nghiệm sau: Tại thời điểm t1 điện áp tụ đạt giá trị UN(t1) = U+P = Ura max. (*) Với 1 số thời gian phóng nạp tụ C Ura = Ura max (*) , thay , tối giản lấy ln hai vế ta được: Nếu ta chọn 1R = 2R : 1 = R.C.Ln3 1,1 R.C Do q trình phóng nạp tụ điu qua R nên ta có 1 = 2 = 1,1.R.C nên chu kỳ T xung : T = 2.1,1.R.C = 2,2.R.C Nhìn vào biểu thức ta thấy: muốn thay đổi t n số dãy xung ta thực cách thay đổi điện dung tụ C thay đổi giá trị điện trở R Hình sơ đồ nguyên lý mạch phát xung dùng khuyếch đại thuật toán dùng vi mạch A741 có độ rộng thay đổi nhờ biến trở WR Với mạch ta có cơng thức tính chu kỳ xung sau: Hình 5: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung sử dụng A741 0 T = 2.1,1.(WR + R).C = 2,2.(WR + R).C Tính chọn thơng số cho mạch Để phù hợp với Trigger T mà ta sử dụng, ta chọn t n số 1Hz (T=1s) Chọn R1=R2=2kΩ Theo tính chất IC khuếch đại thuật tốn, ta chọn (R+WR)>>R1 Lấy R+WR=10MΩ C=5 nF Căn vào sơ đồ mạch ta c n chọn loại linh kiện sau: IC khuêch đại thuật toán loại uA74, tụ 5nf, điện trở 2k, biến trở 10M ; Qua tham khảo thị trường chọn sản phẩm sau: +1 IC khuếch đại thuật toán: ta chọn loại IC uA741 Giá bán: 3000đ +1 Tụ điện: ta chọn loại tụ: 50NF Điện dung: 50nF Điện áp: 50V Nhiệt độ hoạt động: -55°C 125°C Loại: Điện dung cố định Giá: 500đ/chiếc + Điện trở: trở loại Điện trở 2K bán theo gói: 50 con, giá 3000đ trở loại 10k Thông số k> thuật: Model: 10K Ohm - 1/4W Nhiệt độ hoạt động: -55oC đến 155o Loại: Điện trở cố định Sai số: +/-5% Giá bán: 50đ/chiếc +1 Biến trở: Biến trở 10M Giá bán: 5500đ mua 1.4 Mô phần mềm proteus: 0 Khối đếm modul 15 sư dụng trigơ jk Nguyên lý hoạt động trigơ T: Thiết kế đếm nhị phân thuận modul 16 sư dụng trigơ jk đồng bộ: Tính tốn số trigơ jk Dịng chữ “” có tổng cộng 13 ký tự, cộng thêm trạng thái “TẮT”,“SÁNG”,”TẮT” theo yêu c u số trạng thái c n thực 14 Vậy ta xây dựng đếm đủ bit, modul 16 Số Trigger c n dùng Cụ thể đếm c n thiết kế đếm nhị phân mơ đun 14 (cịn gọi đếm nhị thập phân hay BCD), xây dựng dựa sở đếm nhị phân bit mơ đun 16, nhờ mạch vịng hồi tiếp thích hợp mà đến xung đếm thứ 15 đưa đếm vi trạng thái ban đ u (các đ u điu nhận trị "0") Thiết kế: Tiến hành lập bảng trạng thái đếm nhị phân mô đun 15 giản đồ thời gian minh hoạ: 0 0 Trạng thái Trigơ đếm Số Xung (23) (22) (21) (20) vào F3 F2 F1 F0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 10 1 11 0 1 12 1 13 1 14 Trạng thái trigơ đếm 1 1 15 Hiện XĐ Q3 Từ bảng trạng thái ta có đồ hình chuyển đổi trạng thái đếm modul 15 sau: Trạng thái hàm đ u vào kích trigơ Tiếp theo Q2 Q1 Q0 Q’ Q’2 Q’1 Q’0 J3 K3 J2 K2 J1 K1 J0 K0 0 0 0 0 - - - - 0 0 0 - - - - 0 0 1 - - - - 0 1 0 - - - - 0 1 - - 0 - - 1 1 0 - - - - 1 0 1 - - - - 1 1 0 - - - - 0 0 - 0 - - - 0 1 - 0 - - - 0 10 1 1 - 0 - - - 11 1 1 0 - - - - 12 1 0 1 - - 0 - - 13 1 1 - - - - 14 1 1 - - - - 15 1 1 1 1 0 0 - Xác định hàm đ u vào kích: 0 - - - Xâu dựng đếm nhị phân đồng modul 15 sử dụng trigơ đếm JK: 0 chọn linh kiện: Căn vào sơ đồ mạch ta c n chọn loại linh kiện sau: trigger đếm j-k( để chuyển thành T), cổng AND đ u vào +2 Ic 74LS107 Thông Số K> Thuật Dải điện áp hoạt động: 4.75 ~ 5.25V Mức áp logic cao: 2V Mức áp logic thấp: 0.8V Dòng điện tổng: 20mA T n số hoạt động tối thiểu: 15Mhz Dải nhiệt độ chịu được: 0C to 70C Giá bán: 7000đ Khối giải mã dqng cổng logic and or not Yêu cầu: Thiết kế hệ thống đèn trang trí hiển thị dịng chữ “ ” theo u c u sau: + Thứ nhất: Từng ký tự sáng giữ nguyên trạng thái ký tự cuối sáng + Thứ hai: Khi tất ký tự sáng hết sau tắt lại sáng lại tắt hết để sang mô Rt chu kỳ bắt đ u từ yêu c u thứ Xuất phát từ yêu c u ta có bảng trạng thái mơ tả hiển thị ký tự chu kỳ làm việc sau: ST T D U O N G M A N H H U N G Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Sán g Tắt Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g g Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt g g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt Tắt g g g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt Tắt g g g g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt Tắt g g g g g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Tắt g g g g g g g g g g g Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán g g g g g g g g g g g g Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt 14 Sán g 15 Tắt Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán Sán g g g g g g g g g g g g Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt 10 11 12 13 Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Quy ước với ký tự sáng nhận trị “1” kí tự tắt nhận trị “0” ta bảng trạng thái mô tả biến đổi hàm theo biến đhi ứng với tổ hợp biến vào: 0 STT Q3 Q2 Q1 Q0 D U O N G M A N H H U N G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 10 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 12 1 1 1 1 1 1 1 1 13 0 0 0 0 0 0 0 0 14 1 1 1 1 1 1 1 1 15 0 0 0 0 0 0 0 0 Để tìm quan hệ hàm với biến vào Q đồng thời đưa vi dạng tối giản ta sử dụng phương pháp bìa nơ: 0 0 0 Từ kết ta xây dựng mạch giải mã dùng cổng logic sau: 0 Khối khuếch đại-hiển thị Khi muốn hiển thị với cơng suất phát quang nhh người ta dùng đèn LED Khi mạch khuếch đại dùng Tranzistor đáp ứng cơng suất cho mạch hiển thị Để nắm rõ khối ta xét cụ thể cho mạch khuếch đại - hiển thị ký tự “N”, mạch khuếch đại hiển thị ký tự khác hồn tồn tương tự Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại - hiển thị ký tự N Trên sơ đồ nguyên lý ta thấy ký tự D ghép đèn LED (điôt phát quang) Nó gồm LED mắc song với nhau, chúng cấp nguồn thông qua Tranzistor T loại N-P-N Tranzistor T đóng vai trị khố điện tử đóng, mở điiu khiển tín hiệu giải mã, T mở có dịng điện từ +Ucc qua LED qua T vi mass LED sáng (ký tự D sáng) Khi T khóa cắt dịng chạy qua LED nên chúng điu tắt (ký tự N tắt) Muốn D sáng tắt theo quy luật mà yêu c u đ u đặt ta phải điiu khiển T đóng cắt theo quy luật Do mạch nguyên lý ta thấy Tranzistor T điiu khiển hàm h1 Hàm h1 mạch giải mã tạo ra, thực chất dẫy xung dương có quy luật biến thiên theo yêu c u đặt Khi hàm h1 có mức logic "1" T mở bão hòa đèn LED sáng, h1 mức logic "0" T khóa đèn LED tắt 0 Điện áp nguồn +Ucc tính cho T thông điện áp đặt nên LED 2V Do đèn mắc song song nên ta tính tốn cho dịng qua đèn tối đa khơng q 10mA Do tổng dịng nguồn cung cấp 14x10mA=0.14A Điện trở R mắc đ u vào T dùng để hạn dòng trị số dòng cực gốc Trên ta xét mạch hiển thị cho ký tự N, mạch hiển thị cho ký tự khác có cấu tạo hồn tồn tương tự khác cách xếp vị trí đèn LED (hình dạng ký tự mà LED tạo thành) Sử dụng led đơn ghép song song thành dãy chọn linh kiện Căn vào sơ đồ mạch ta c n chọn loại linh kiện sau: LED đơn, 13 transistor, 12 điện trở; Qua tham khảo thị trường chọn sản phẩm : +LED ruồi: LED ruồi 5mm 12V Thông số k> thuật: Điện áp sử dụng: DC12V Màu sắc: Màu vàng Công suất: 0.03W/ Bóng Số lượng bóng: 100 Bóng/cụm Giá bán: 45000đ/100bóng +Điện trở: Trở 1K - 1/4W 5% Thông số k> thuật trở 1K: Số lượng: 500 Điện trở: 500 ohm Công suất: 1/4W Sai số: 5% Giá bán: 25000đ/500con Khối nguồn Nhiệm vụ: lấy điện từ lưới điện xoay chiiu biến đổi thành nguồn chiiu để cung cấp lượng cho khối khác 0 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔNG THỂ CỦA HỆ THƠNG ĐÈN TRANG TRÍ MƠ PHỎNG HỆ THƠNG ĐÈN TRANG TRÍ TRÊN PHN MỀM PROTEUS File mơ phhng hệ thống đèn trang trí gửi kèm thuyết minh 0 ... 15Mhz Dải nhiệt độ ch? ?u đư? ?c: 0C to 7 0C Giá bán: 7000đ Khối giải mã dqng c? ??ng logic and or not Y? ?u c? ? ?u: Thiết kế hệ thống đèn trang trí hiển thị dịng chữ “ ” theo y? ?u c u sau: + Thứ nhất: Từng... khuyếch đại - hiển thị (KĐ-H .THị) Khối khuyếch đại - hiển thị (KĐ-H .THị) điiu khiển sáng, tắt bóng đèn tạo nên ký tự theo luật tín hi? ?u điiu khiển với c? ?ng suất phát quang theo y? ?u c u THIẾT KẾ,... dẫn: Ths Phạm Duy Khánh Nội dung tập: Thiết kế hệ thống đèn trang trí hiển thị dịng chữ mang họ tên theo y? ?u c u sau: + Thứ nhất: Từng ký tự sáng giữ nguyên trạng thái ký tự cuối sáng + Thứ hai:
Ngày đăng: 29/11/2022, 00:22
Xem thêm:
