NGHIÊN CỨU LẮP RÁP MÁY ĐO TẦN SỐ ÂM TẦN HIỂN THỊ SỐ Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ VƯƠNG PHÚ TÀI NGHIÊN CỨU LẮP RÁP MÁY ĐO TẦN SỐ ÂM TẦN HIỂN THỊ SỐ Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số : 102 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: ThS Phan Thanh Vân Thành phố Hồ Chí Minh – năm 2013 LỜI CẢM ƠN Thời gian thực luận văn tốt nghiệp đại học đặc biệt Trong suốt khoảng thời gian này, học nhiều điều bổ ích cho niềm đam mê nghiên cứu khoa học Muốn thực hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp, tơi nhận nhiều giúp đỡ từ gia đình, thầy cô, bạn bè Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến − Gia đình sinh ra, nuôi nấng động viên kịp thời − Thầy Phan Thanh Vân có hướng dẫn tận tình, sâu sát, đơn đốc q trình hồn thành luận văn − Thầy Cao Anh Tuấn thầy Trần Đặng Bảo Ân tạo điều kiện sử dụng phịng thí nghiệm hiệu để hoàn thành tốt luận văn − Các thầy cô trong hội đồng phản biện giúp tơi hồn thiện, điều chỉnh luận văn cách tốt − Các thầy khoa tạo điều kiện thực cho thực luận văn − Các bạn bè động viên, hỗ trợ mặt tinh thần chuyên môn Cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe tới quý thầy cô khoa Vật Lý mong khoa ngày phát triển 3 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC .3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PIC 11 1.1 Các hệ thống số 11 1.2 Mã mã ASCII 13 1.2.1 Khái niệm mã 13 1.2.2 Mã ký tự ASCII 13 1.3 Sơ lược PIC .13 1.3.1 Sơ lược lịch sử phát triển 13 1.3.2 Một số đặc tính chung vi điều khiển PIC 14 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LINH KIỆN LIÊN QUAN – NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG MẠCH 555 VÀ MẠCH ĐO TẦN SỐ 17 2.1 IC 78XX 17 2.2 Thạch anh 19 2.3 LCD .19 2.3.1 Phân loại .19 2.3.2 Ý nghĩa chân 20 2.3.3 Thanh ghi tổ chức nhớ 21 2.3.4 Tập lệnh LCD 23 2.3.5 Giao tiếp nguyên tắc hiển thị ký tự LCD 25 2.4 Vi điều khiển 16F887 27 2.4.1 Sơ đồ tên khối 16F887 27 2.4.2 Sơ đồ chức chân 29 2.4.3 Tổ chức nhớ 31 2.4.4 Các định thời 34 2.5 OPAMP .35 2.5.1 Định nghĩa 35 2.5.2 Khuếch đại thuật tốn làm việc chế độ khóa 37 2.6 PC 900V 37 2.7 Flip – Flop 39 2.8 IC 555 40 2.8.1 Sơ đồ chức chân IC 555 .40 2.8.2 Sơ đồ khối nguyên tắc hoạt động IC555 41 2.9 Sơ đồ mạch tạo xung vuông dùng 555 nguyên tắc hoạt động 42 2.10 Nguyên tắc hoạt động mạch đo tần số .43 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG – THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN .45 3.1 Mô Proteus .45 3.2 Mạch tạo xung dùng 555 .48 3.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 48 3.2.2 Thiết kế mạch in 60 3.3 Mạch đo tần số 68 3.4 Thi công mạch in phương pháp ủi thủ công 70 3.4.1 In mạch 70 3.4.2 Cắt board 70 3.4.3 Ủi mạch 70 3.4.4 Ngâm 71 3.4.5 Khoan 71 3.4.6 Hàn linh kiện 71 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ .72 4.1 Mạch đo tần số 72 4.1.1 Thực hành Testboard .72 4.1.2 Mạch sau gia công hàn linh kiện .72 4.1.3 Máy đo tần số hoàn chỉnh 73 4.2 Mạch tạo xung dùng IC 555 73 4.2.1 Thực hành Testboard quan sát tín hiệu qua dao động ký điện tử .73 4.2.2 Mạch tạo xung hoàn chỉnh 74 4.3 Đo tần số từ mạch phát xung 555 sử dụng máy đo tần số 74 4.3.1 Thực hành Testboard .74 4.3.2 Kết thực nghiệm 75 4.4 Đo tần số từ máy phát xung chuẩn 75 4.5 Kết luận hướng phát triển .78 4.5.1 Kết luận 78 4.5.2 Hướng phát triển 78 PHỤ LỤC 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .81 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Diễn giải Thứ tự chân họ IC 78XX Sơ đồ mạch IC 78XX Hình dạng thạch anh sau gia công dùng mạch điện tử Text LCD Thứ tự ô nhớ DDRAM Cách mắc LCD theo kiểu giao tiếp bit Sơ đồ khối giao tiếp với LCD Sơ đồ khối PIC 16F887 Sơ đồ chân PIC 16F887 Bộ nhớ chương trình ngăn xếp Bộ nhớ liệu Thứ tự bit ghi STATUS Thứ tự bit ghi OPTION_REG Thứ tự bit ghi INTCON Thứ tự bit ghi PIE1 Thứ tự bit ghi PIR1 Thứ tự bit ghi PIE2 Thứ tự bit ghi PIR2 Thứ tự bit ghi PCON Sơ đồ chân OPAMP Đường đặc tính OPAMP làm việc chế độ khóa Sơ đồ chân PC900V Sơ đồ cấu trúc bên PC900V Sơ đồ chân Flip – Flop loại S – R Sơ đồ chân IC555 Sơ đồ khối IC555 Sơ đồ mạch tạo xung sử dụng IC555 Sơ đồ máy đo âm tần Sơ đồ khối mạch đo tần số Giao diện ISIS Khung Pick Devices Linh kiện sau xếp xong Nối dây cho linh kiện Mô mạch đo tần số hoạt động Mô mạch tạo xung dùng IC555 Giao diện Orcad Capture CIS Tạo trang thiết kế Hộp thoại New Project Cửa sổ Select Directory Chọn thư mục lưu Hộp thoại New Project sau chọn xong thư mục Màn hình Capture CIS Trang 16 16 17 18 20 24 24 26 27 29 30 31 31 31 32 32 32 32 32 34 35 36 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 3.45 3.46 3.47 3.48 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 Hộp thoại Design Templates Hộp thoại Browse File Hộp thoại Place Part Vị trí linh kiện sau xếp xong Giao diện Orcad Layout Plus Giao diện Library Manager Khung Libraries sau thêm thư viện layout Chọn Footprint cho điện trở Dán Footprint cho linh kiện Đi dây cho linh kiện Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung dùng IC 555 Giao diện Project Manager Hộp thoại Design Rules Check Hộp thoại Create Netlist Thơng báo đường dẫn lưu file thiết kế Vị trí hai file drc mnl Hộp thoại Auto ECO Hộp thoại Input Layout MAX File Chọn file MNL tạo sơ đồ nguyên lý Hộp thoại Auto ECO hoàn chỉnh Thông báo thông số linh kiện chọn Thơng báo hồn thành việc xử lý Giao diện Orcad Layout sau tạo file max Sau xếp xong linh kiện Khung Layers Khung Edit Layer Khung Layer sau chọn xong lớp vẽ mạch in Hộp thoại Nets Hộp thoại Edit Net Hộp thoại Nets sau điều chỉnh thông số Hộp thoại Edit Obstacle Thông báo chạy dây xong Mạch in mạch tạo xung dùng IC555 hoàn chỉnh Sơ đồ nguyên lý mạch đo tần số Mạch in mạch đo tần số Kết thực hành Testboard Mạch đo tần số sau thi công, hàn linh kiện Máy đo tần số hồn chỉnh Thực hành Testboard Quan sát tín hiệu mạch tạo xung tạo qua dao động ký Mạch tạo xung sau thi công, hàn linh kiện Thực hành Testboard Kết thực nghiệm Đo tần số từ máy phát xung chuẩn Đồ thị so sánh tần số đo máy đo âm tần máy phát xung chuẩn 50 51 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 70 70 71 71 72 72 72 73 73 76 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 4.1 4.2 4.3 4.4 Diễn giải Một vài hệ thống số Giá trị điện áp số họ IC 78XX 79XX Thứ tự chức chân Text LCD Tập lệnh LCD Các bit viết tắt mô tả Tần số từ đến 5.000 Hz Tần số từ 5.000 đến 10.000 Hz Tần số từ 10.000 đến 15.000 Hz Tần số từ 15.000 đến 20.000 Hz Trang 10 15 19 21 23 74 74 75 75 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hàng ngày, ta thức dậy lại có thêm nhiều thơng tin cơng nghệ cập nhật Đa số công nghệ liên quan đến lĩnh vực điện – điện tử máy tính bảng, điện thoại thơng minh, Điều chứng tỏ phát triển nhanh mạnh lĩnh vực điện tử khơng có giới hạn Do đó, việc học tập nghiên cứu vấn đề liên quan đến điện – điện tử việc làm đắn cần thiết thời đại số Đối với sinh viên khoa Vật Lý – Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh làm quen với kiến thức linh kiện điện tử, xung, mạch phát xung việc tiếp cận phải quan tâm với mức độ cần thiết Đặc trưng xung tần số có vài phương pháp đo trực tiếp dao động ký điện tử, phương pháp Lissajous Tuy nhiên, phương pháp đo phức tạp thao tác, tính tốn Vì vậy, yêu cầu đặt phải có máy đo tần số để xác định kiểm chứng tần số âm tần máy phát xung cách đơn giản, phổ thông Xuất phát từ u cầu đó, tơi định sử dụng vi điều khiển để thiết kế lắp ráp máy đo âm tần hiển thị số Mục đích đề tài Lắp ráp máy đo âm tần so sánh kết máy đo với tần số máy phát xung chuẩn phát Qua đó, phục vụ cho cơng tác giảng dạy phần đo tần số máy phát xung Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu kiến thức điện – điện tử, linh kiện điện tử - Nghiên cứu vi điều khiển cấu trúc phần cứng, cách lập trình; LCD cấu trúc, cách giao tiếp - Thiết kế, chế tạo, giới thiệu nguyên lý hoạt động máy phát xung dùng IC 555 máy đo âm tần - So sánh tần số máy đo âm tần với tần số máy phát xung chuẩn rút kết luận 10 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Kiến thức điện – điện tử, vi điều khiển - Thiết kế chế tạo mạch điện tử - Lý thuyết đo tần số máy phát Phạm vi nghiên cứu - Máy phát xung dùng IC 555 - Máy đo âm tần hiển thị số LCD sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu kiến thức điện – điện tử Xác định tìm hiểu linh kiện phục vụ cho đề tài cấu tạo, nguyên lý hoạt động Thiết kế mạch in, chế tạo mạch điện tử Ứng dụng thiết bị vừa chế tạo để đo đạc lấy số liệu thực nghiệm Rút kết luận Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Đọc, nghiên cứu kỹ sở lý thuyết mạch điện, trình thiết kế mạch điện, vi điều khiển, cách đo tần số Phương pháp chuyên gia: tiến hành lấy ý kiến, ghi chép chu đáo giảng viên, bạn để xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch in xác, phù hợp Phương pháp thực nghiệm khoa học: Kiểm tra cấu tạo hoạt động mạch phần mềm mô Protues, Test board Sửa chữa sai sót, tối ưu hóa mạch điện để vẽ thiết kế mạch in 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PIC Chương trình bày kiến thức bản, phổ thông PIC vi điều khiển 16F887 PIC nói chung hay vi điều khiển nói riêng chí LCD đề cập chương sau linh kiện số nên muốn làm việc với ta phải nắm ngơn ngữ chúng Do đó, chương điểm qua số hệ thống số, cách chuyển đổi chúng Tiếp theo, tơi trình bày PIC cụ thể hóa vi điều khiển 16F887 1.1 Các hệ thống số − Hệ thống số tập hợp ký tự mối quan hệ ký tự để biểu diễn số − Trong sống hàng ngày, ta quen với việc sử dụng hệ thống số thập phân Tuy nhiên, thiết bị số nói chung, thường sử dụng hệ nhị phân (binary), hệ bát phân (octan), hệ thập lục phân (hexadecimal) Các hệ thống số khác phân biệt số hệ Cơ số hệ thống số số ký tự phân biệt để biểu diễn số hệ Ví dụ hệ thập phân có 10 ký tự phân biệt 0, 1, 2, 3, …, 9; hệ nhị phân có hai ký tự phân biệt [6] − Người ta biểu diễn số S hệ thống số A theo đa thức khai triển sau đây: (S) A = C n An + C n – An –1 + … + C A0 + C –1 A–1 + … + C –m A– m (I.1) Hay (S) A = n ∑ C A (I.2) i i= − m i Trong < C i < A – Ví dụ: (1111) = x 23 + x 22 + x 21 + x 20 − Các hệ thống số đếm phân làm hai loại loại có trọng số (như hệ thập phân, hệ nhị phân v.v ) loại trọng số (như hệ nhị phân 3, hệ nhị phân Gray,…) 12 − Trọng số hệ đếm đặc trưng cho vị trí ký tự nằm dãy ký tự biểu diễn cho số hệ Trong hệ thức (I.1) (I.2) hệ số A i trọng số, với i vị trí ký tự C i dãy số Bảng 1.1: Một vài hệ thống số Thập phân 10 11 12 13 14 15 Nhị phân 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Bát phân 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17 Thập lục phân A B C D E F  Để chuyển đổi số hệ thập phân sang hệ thống số khác (cơ số A) phải thực bước sau: − Lấy phần nguyên chia cho số A, ghi lại số dư Đem kết phép chia (thương số) tiếp tục chia cho số A Cứ kết phép chia nhỏ số A Phần nguyên hệ số A tập hợp số dư phép chia , số dư có trọng số nhỏ − Lấy phần thập phân nhân cho số A, ghi lại phần nguyên Phần thập phân lại tiếp tục nhân cho số A Cứ tiếp tục độ xác mà ta muốn Phần thập phân hệ số A tập hợp phần nguyên phép nhân, số có trọng số lớn  Để đổi từ hệ nhị phân sang hệ bát phân, trước hết phải gom số thành nhóm có ba chữ số, tính từ dấu chấm phân cách phần nguyên phần thập phân Mỗi nhóm thay chữ số hệ bát phân theo bảng mã 13  Để đổi từ hệ nhị phân sang hệ thập lục phân, trước hết phải gom số thành nhóm có bốn chữ số, tính từ dấu chấm phân cách phần nguyên phần thập phân Mỗi nhóm thay chữ số hệ thập lục phân theo bảng mã 1.2 Mã mã ASCII 1.2.1 Khái niệm mã Mã quy tắc ký hiệu đặt để biểu diễn thông tin Một mã gồm số hữu hạn từ mã Mỗi từ mã có ký hiệu xác định gán biểu diễn cho thông tin [1] Trong kỹ thuật số, dạng mã thông dụng mã nhị phân Mỗi từ mã mã nhị phân dãy liên tiếp số hạng, số hạng biểu diễn hai số hay 1, gọi bit Như vậy, mã nhị phân có độ dài n bit, có 2n tổ hợp khác biểu diễn cho 2n thơng tin Việc gắn từ mã biểu diễn cho thông tin xác định gọi mã hóa Việc làm ngược lại gọi giải mã 1.2.2 Mã ký tự ASCII Mã ASCII (viết tắt American Standard Code for International Interchange – Mã chuẩn Mỹ dùng cho trao đổi thông tin) mã nhị phân bit thông dụng để mã hóa ký tự xử lý văn (các chữ cái, chữ số, dấu ?, !, >, < …) Số ký tự tối đa mã hóa 27 = 128 ký tự từ đến 127 Trong bảng mã ACII mở rộng, người ta bổ sung thêm 128 ký tự đặc biệt với mã từ 128 đến 255 [4] Ví dụ mã ASCII ‘A’ 65, ‘a’ 97 1.3 Sơ lược PIC 1.3.1 Sơ lược lịch sử phát triển PIC họ vi điều khiển RISC sản xuất công ty Microchip Technology Thế hệ PIC PIC1650 phát triển Microelectronics Division thuộc General – Instrument PIC viết tắt “Programmable Intelligent Computer” sản phẩm hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm PIC1650 Thời điểm PIC1650 dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại 14 vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vậy, người ta gọi PIC với tên "Peripheral Interface Controller" – điều khiển giao tiếp ngoại vi CP1600 CPU mạnh lại yếu hoạt động xuất nhập PIC 8-bit phát triển vào năm 1975 để hỗ trợ cho hoạt động xuất nhập CP1600 ROM để chứa mã, khái niệm RISC chưa sử dụng thời giờ, PIC thực vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy lệnh với chu kỳ máy – gồm chu kỳ dao động Năm 1985 General Instruments bán công nghệ vi điện tử họ, chủ sở hữu hủy bỏ hầu hết dự án - lúc lỗi thời Tuy nhiên PIC bổ sung EEPROM để tạo thành điều khiển vào lập trình Ngày nhiều dòng PIC xuất xưởng với hàng loạt module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word 1.3.2 Một số đặc tính chung vi điều khiển PIC Hiện có nhiều dịng PIC có nhiều khác biệt phần cứng, điểm qua vài nét sau:  Là CPU 8/16 bit, xây dựng theo kiến trúc Harvard  Có nhớ Flash ROM tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte  Có cổng xuất – nhập (I/O ports)  Có timer 8/16 bit  Có chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ/khơng đồng USART  Có chuyển đổi ADC 10/12 bit  Có so sánh điện áp (Voltage Comparators)  Có khối Capture/Compare/PWM  Có hỗ trợ giao tiếp LCD  Có MSSP Peripheral dùng cho giao tiếp I²C, SPI, I²S  Có nhớ nội EEPROM - ghi/xố lên tới triệu lần  Có khối điều khiển động cơ, đọc encoder 15  Có hỗ trợ giao tiếp USB  Có hỗ trợ điều khiển Ethernet  Có hỗ trợ giao tiếp CAN Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC họ vi điều khiển PIC16F8XX là:  Chỉ gồm 35 lệnh đơn  Thời gian thực tất lệnh chu kì máy, ngoại trừ lệnh gọi chương trình  Tốc độ hoạt động: * DC - 20MHz ngõ vào xung clock * DC - 200ns chu kì lệnh  Dung lượng nhớ chương trình Flash 8K×14words  Dung lượng nhớ liệu RAM 368×8bytes  Dung lượng nhớ liệu EEPROM 256×8 bytes 1.3.2.1 Các đặc tính ngoại vi  Timer0: định thời timer/counter bit có chia trước  Timer1: định thời timer/counter 16 bit có chia trước, đếm CPU chế độ ngủ với nguồn xung từ thạch anh nguồn xung bên  Timer2: định thời timer/counter bit với ghi 8-bit, chia trước chia sau  Hai khối Capture, Compare, PWM − Capture có độ rộng 16-bit, độ phân giải 12.5ns − Compare có độ rộng 16-bit, độ phân giải 200ns − Độ phân giải lớn PWM 10-bit 1.3.2.2 Các đặc tính tương tự  Có kênh chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ADC 10-bit  Có reset BOR (Brown – Out Reset) 16  Khối so sánh điện áp tương tự: − Hai so sánh tương tự − Khối tạo điện áp chuẩn VREF tích hợp bên lập trình − Đa hợp ngõ vào lập trình từ ngõ vào CPU với điện áp chuẩn bên − Các ngõ so sánh truy xuất từ bên ngồi 1.3.2.3 Các đặc tính đặc biệt vi điều khiển  Bộ nhớ chương trình Enhanced Flash cho phép xóa ghi 100.000 lần  Bộ nhớ liệu EEPROM cho phép xóa ghi 1.000.000 lần  Bộ nhớ EEPROM lưu giữ liệu 40 năm tự lập trình lại  Mạch lập trình nối tiếp ISP thông qua chân (In - Circuit Serial Programming)  Nguồn sử dụng nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp  Có Watchdog Timer (WDT) với dao động RC tích hợp Chip  Có thể lập trình mã bảo mật  Có thể hoạt động chế độ ngủ để tiết kiệm lượng  Có thể lựa chọn dao động  Có mạch điện gỡ rối ICD (In-Circuit Debug) 1.3.2.4 Chế tạo theo cơng nghệ CMOS Có đặc tính: công suất thấp, công nghệ nhớ Flash/EEPROM tốc độ cao Điện áp hoạt động từ 2V đến 5,5V tiêu tốn lượng thấp Phù hợp với nhiệt độ làm việc công nghiệp thương mại 17 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LINH KIỆN LIÊN QUAN – NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG MẠCH 555 VÀ MẠCH ĐO TẦN SỐ Trong chương trình bày số linh kiện liên quan đến việc thiết kế máy đo âm tần mạch tạo xung sử dụng IC 555 Để sử dụng chức linh kiện, chương trình bày rõ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động chúng Trên sơ sở nắm vững kiến thức đó, tìm hiểu sơ đồ, nguyên lý hoạt động mạch tạo xung sử dụng IC 555 máy đo âm tần 2.1 IC 78XX Ngày nay, vi mạch ổn áp DC tuyến tính sử dụng rộng rãi ưu điểm chúng như: tích hợp tồn linh kiện vỏ kích thước bé, không cần sử dụng hay sử dụng thêm vài linh kiện để tạo mạh hoàn chỉnh, mạch bảo vệ q dịng q nhiệt có sẵn vi mạch… Một vi mạch ổn áp DC tuyến tính thơng dụng họ vi mạch 78XX ổn áp dương (tức tạo điện đầu dương) 79XX ổn áp âm (tức tạo điện đầu âm) có ba chân Tùy theo hình dạng vỏ ngồi mà IC ổn áp cung cấp dòng từ 100 mA đến A cho điện áp cố định nhiều giá trị khác tương ứng với mã số [7] Bảng 2.1: Giá trị điện áp số họ IC 78XX 79XX Mã số Điện áp (V) Mã số Điện áp (V) 7805 7905 -5 7808 7908 -8 7809 7909 -9 7812 12 7912 - 12 7815 15 7915 - 15 7824 24 7924 - 24 Cách xác định chân họ 78XX hình 2.1 18 Hình 2.1: Thứ tự chân họ IC 78XX 78XX họ IC dùng để tạo điện áp dương đầu Tùy theo IC78XX mà có điện áp đầu IC 78XX có chân hình trên:  1: Input chân đưa điện áp vào  GND chân nối masse  Output chân đưa điện áp Khi mắc vào mạch, IC thường mắc sau 78XX (79XX) Ci C0 Hình 2.2: Sơ đồ mạch IC78XX Trong mạch trên, tụ C i thêm vào vi mạch đặt xa nguồn chỉnh lưu có tác dụng lọc (khi nguồn DC chưa ổn định) để ổn định điện áp ngõ vào; C có tác dụng lọc nhiễu cao tần Điện áp ngõ vào tối thiểu phải cao điện áp ngõ 3V để vi mạch hoạt động tốt Khi lắp IC vào mạch nên gắn thêm đế tản nhiệt nhôm để IC bớt nóng làm việc tăng tuổi thọ Ngoài ra, nguồn cấp 12VDC mạch cần sử dụng nguồn 5VDC lý thuyết ta sử dụng trực tiếp IC7805 để hạ xuống điện áp 5VDC Tuy nhiên, thực tế khiến cho IC7805 nóng phải làm việc lâu giảm hiệu suất làm việc Vì vậy, mạch đo tần số sử dụng loại IC 7805 7809 nhằm tránh tượng 19 2.2 Thạch anh Tinh thể thạch anh loại đá mờ thiên nhiên, có thành phần cấu tạo Silic đioxit (SiO ) Thạch anh dùng mạch dao động lát mỏng cắt từ tinh thể Tùy theo mặt cắt mà lát thạch anh có đặc tính khác Lát thạch anh có diện tích từ nhỏ 1cm2 đến vài cm2 mài mỏng, phẳng (vài mm) mặt thật song song với Hai mặt mạ kim loại nối chân ngồi để dễ sử dụng [3] Hình 2.3: Hình dạng thạch anh sau gia cơng dùng mạch điện tử Ký hiệu thạch anh mạch điện Ðặc tính tinh thể thạch anh tính áp điện (piezoelectric effect) Tức ta áp lực vào hai mặt lát thạch anh (nén kéo dãn) xuất điện xoay chiều hai mặt Ngược lại, tác dụng điện xoay chiều, lát thạch anh rung tần số không đổi tạo điện xoay chiều có tần số không đổi Tần số dao động lát thạch anh tùy thuộc vào kích thước đặc biệt độ dày, mặt cắt Khi nhiệt độ thay đổi, tần số rung thạch anh thay đổi theo có độ ổn định tốt nhiều so với mạch dao động không dùng thạch anh (tần số dao động gần tùy thuộc vào thạch anh mà khơng lệ thuộc mạch ngồi) 2.3 LCD 2.3.1 Phân loại Có thể chia LCD [4] làm hai loại sau:  Text LCD (loại hiển thị ký tự) có vài kích cỡ sau: 16x1 (16 ký tự x dòng); 16x2 (16 ký tự x dòng); 16x4 (16 ký tự x dòng); 20x1 (20 ký tự x dòng); 20x4 (20 ký tự x dòng); … 20  Graphic LCD (loại hiển thị đồ họa) đen trắng màu, có vài kích cỡ sau: 1,47 inch (128x128 điểm ảnh); 1,8 inch (128x160 điểm ảnh); inch (176x220 điểm ảnh); 2,2 inch (240x320 điểm ảnh); 3,5 inch (320x240 điểm ảnh;… Dưới dây ta khảo sát kỹ Text LCD 2.3.2 Ý nghĩa chân Text LCD [4] loại hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị dòng chữ số bảng mã ASCII Không giống loại LCD lớn, Text LCD chia sẵn thành ô ứng với ô hiển thị ký tự ASCII Vì nên loại LCD gọi Text LCD Mỗi ô Text LCD bao gồm “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” “hiện” chấm tạo thành ký tự cần hiển thị Trong Text LCD, mẫu ký tự định nghĩa sẵn Hình 2.4 ví dụ Text LCD 16x2 Hình 2.4: Text LCD LCD 16x2 điều khiển chip HD44780U hãng Hitachi HD44780U điều khiển cho Text LCD dạng ma trận điểm (dot-matrix), chip dùng cho LCD có dịng hiển thị HD44780U có mode giao tiếp bit bit Nó chứa sẵn 208 ký tự mẫu kích thước font 5x8 32 ký tự mẫu font 5x10 (tổng cộng 240 ký tự mẫu khác nhau) Các Text LCD theo chuẩn HD44780U thường có 16 chân 14 chân kết nối với điều khiển chân nguồn cho “đèn LED nền” Thứ tự chân thường xếp bảng 2.2