Thiết kế, mô phỏng mạch dao động dùng ic định thời ne555

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA: KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - ĐỖ TRƯỜNG XUÂN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG IC ĐỊNH THỜI NE555 ĐỒ ÁN Ngành: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Phú Thọ, 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA: KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ - ĐỖ TRƯỜNG XUÂN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG IC ĐỊNH THỜI NE555 ĐỒ ÁN Ngành: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: LÊ VĂN DŨNG Phú Thọ, 2023 MỤC LỤC Phần I PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .5 Nội dung đề tài PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG IC ĐỊNH THỜI NE555 .6 1.1 Mạch dao động 1.2 Mạch dao động tạo xung vuông .6 1.2.1 Sơ lược IC555 a Lịch sử hình thành b Đặc điểm c Phân loại 1.2.2 Sơ đồ chân chức chân IC555 11 1.2.3 Cấu tạo bên 13 a cấu tạo: 13 b Giải thích dao động 14 1.3 Các mạch ứng dụng thực tế sử dụng 555 16 a Bộ điều chỉnh độ sáng bóng đèn cơng suất thấp .17 b Mạch còi cảnh sát 18 c Mạch điện chớp sáng tuần hoàn đơn giản 19 d Mạch đồng hồ số 20 CHƯƠNG 21 Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555 21 2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính giá trị mạch .21 2.2 Trong toán thiết kế mạch thực tế 22 2.3 Giới thiệu phần mềm proteus 25 2.3.1 Lịch sử hình thành, phát triển phạm vi ứng dụng 25 2.3.2 Các chức Proteus 26 a Các ưu điểm 26 b Khả ứng dụng 27 c Khả phân tích .27 d Nhược điểm 28 2.4 Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555 28 2.4.1 Cách thức mô phần mềm proteus 28 2.4.2 Sử dụng thư viện isis .30 CHƯƠNG 32 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 32 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch dùng IC555 phần mềm proteus 32 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động dùng IC NE555 32 3.2 Kết mô 34 3.3 Đánh giá kết 38 PHẦN III KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình IC định thời NE555 thực tế Hình Hình ảnh ứng dụng Proteus Hình Sơ đồ mạch tạo xung vuông Hình Hình dạng chân IC NE555 thực tế Hình Cấu tạo bên IC NE555 .10 Hình Sơ đồ giải thích dao động cấu tạo bên IC NE555 11 Hình Mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn 14 Hình Mạch còi cảnh sát dùng IC NE555 15 Hình Sơ đồ mạch điện chớp sáng tuần hoàn đơn giản .16 Hình 10 Mạch đồng hồ số dùng IC 555 17 Hình 11 Mạch dao động tạo xung vuông dùng IC555 20 Hình 12 Hình minh họa trình nạp xả cho tụ C2 21 Hình 13 Dạng xung ngõ out số3 .21 Hình 14 Dạng xung chân số 22 Hình 15 Dạng xung chân E C1815 22 Hình 16 Các chức proteus 23 Hình 17 Giao diện phần mềm proteus 25 Hình 18 Giao diện khởi tạo ban đầu .26 Hình 19 Cách vào thư viện isis 27 Hình 20 Khung chương trình Pick Devices 27 Hình 21 Bổ sung linh kiện vào vùng chọn lựa .28 Hình 22 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động dùng IC NE555 29 Hình 23 Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn 30 Hình 24 Sơ đồ nguyên lý mạch còi cảnh sát 30 Hình 25 Sơ đồ nguyên lý mạch đồng hồ số 31 Hình 26 Kết mô mạch dao động dùng IC NE555 .31 Hình 27 Dạng xung mạch dao động dùng IC NE555 32 Hình 28 Kết mơ mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn 32 Hình 29 Kết mơ mạch cịi cảnh sát dùng IC555 .33 Hình 30 Dạng xung mạch còi cảnh sát IC NE555 33 Hình 31 Kết mơ mạch đồng hồ số dùng IC555 34 Hình 32 Dạng xung mạch đồng hồ số IC NE555 34 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số IC định thời NE555 Phần I PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ điện tử công nghệ thông tin, hàng loạt sản phẩm với công nghệ cao đời, từ thiết bị phổ biến máy vi tính, điện thoại, máy nghe nhạc, máy chụp hình kĩ thuật số vật dụng gia đình tivi, tủ lạnh hay máy giặt Những thiết bị góp phần nâng cao đời sống cho người chúng có ý nghĩa lớn cách mạng công nghệ Tuy nhiên "thành viên" khơng nhắc tới Chip, với vẻ bề ngồi "bé nhỏ" Chip lại có sức mạnh khơng "nhỏ" chút Nếu coi cỗ máy đại ngày thực thể sống Chip bé nhỏ tế bào góp phần ni dưỡng trì sống cho cỗ máy Trong triều đại mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC) nửa kỷ qua xuất nhiều Chip tuyệt vời, số thật bật tính sáng tạo, trước thời đại Những Chip tạo nên xu hướng công nghệ góp phần làm cho sống thêm thú vị Một số Chip lừng danh Chip 555, gây chấn động mắt thị trường vào năm 1971 Vi mạch định thời 555 (Chip 555) họ ứng dụng rộng rãi lĩnh vực điện tử dân dụng điện tử cơng nghiệp, kết hợp với linh kiện ngoại vi thích hợp thực nhiều chức định thời, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển linh kiện bán dẫn công suất transistor, Triac Đã có hàng tỉ IC định thời 555 bán ra, đến Chip dùng Hình IC định thời NE555 ngồi thực tế Xuất phát từ đặc điểm bật Chip 555 với hứng thú, muốn tìm hiểu em chọn đề tài đồ án: “Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555” Đối tượng nghiên cứu Vi mạch định thời 555 phần mềm Proteus Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu IC định thời NE555 - Một số mạch điện tử ứng dụng - Dùng linh kiện học - chương trình vẽ, mơ thiết kế mạch in phần mềm proteus Hình Hình ảnh ứng dụng Proteus Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, thực hành máy vi tính thực hành lắp ráp số mạch điện tử ứng dụng IC định thời 555 thực tế Nội dung đề tài Căn vào mục tiêu nên đề tài tập trung nghiên cứu vào ba nội dung là: - Nghiên cứu IC định thời 555 mạch ứng dụng sơ lý thuyết - Nghiên cứu thực hành phần mềm mô mạch điện tử “Proteus” PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG IC ĐỊNH THỜI NE555 1.1 Mạch dao động Mạch dao động mạch mạch dao động sử dụng linh kiện để phát tín hiệu xung dao động cụ thể để điều khiển thiết bị Có nhiều dạng tín hiệu xung phát từ mạch dao động, xung sine, xung vuông, xung tam giác… 1.2 Mạch dao động tạo xung vng Có nhiều cách thiết kế mạch để tạo xung vuông thiết kế mạch dùng Transistor, thiết kế mạch dùng Opam, … Ở đây,em chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng ICNE555N 10 Mặt khác Proteus cịn cung cấp cho người dùng cơng cụ mạnh phần mềm khác gần khơng có Chẳng hạn thư viện led với màu sắc khác kể led đoạn Nhưng phần hiển thị mạnh mà Proteus cung cấp LCD, có khả mô cho nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp Một ưu điểm Proteus khả mô công cụ phát thu tín hiệu từ mạch giao tiếp với máy tính thơng qua cơng cụ RS232 Trong người dùng có khả điều khiển quy định truyền phát, tốc độ Baud…giúp cho người lập trình có khả mơ mạch truyền, phát tín hiệu Một điểm mạnh khác Proteus cung cấp cho người dùng công cụ biên dịch cho họ vi xử lý MCS51, AVR, HC11… Qua tạo tập tin HEX dùng để nạp cho vi xử lý tập tin DSI dùng để xem chạy kiểm tra bước chương trình mơ Đối với mạch vi xử lý Proteus khơng cung cấp cho hình ảnh thực tế linh kiện xuất mà cung cấp cho người lập trình nhiều cửa sổ thông báo nội dung nhớ, trỏ, ghi… Proteus có thư viện lớn 600 linh kiện loại ngày bổ sung thêm Mặt khác cịn có keypad (Ma trận phím tạo đơn giản cho người thiết kế cần thao tác ma phận phím) b Khả ứng dụng Khả ứng dụng Proteus mơ phỏng, phân tích kết từ mạch nguyên lý Proteus giúp cho người dùng khả thấy trước mạch thiết kế chạy hay sai trước thiết kế bo mạch Các công cụ đáp ứng cho việc phân tích mạch có độ xác cao đo vôn, ampe hay máy đo dao động Khả áp dụng chương trình Proteus vào giảng dạy tốt cho giảng viên cho sinh viên học tập kỹ thuật điện tử gần Proteus cung cấp gần đầy đủ từ đến phức tạp cho người học điện tử vi xử lý Đối với sinh viên Proteus mà dùng rộng rãi Nó giúp cho sinh viên tự học, tự thống kế thiết kế thử phần học chạy xem kết 32 rút học tốt Điều tiết kiệm cho sinh viên khơng có điều kiện mà lại ham học hỏi, ham thống kê c Khả phân tích - Phân tích mạch đơn giản - Phân tích mạch, họ vi xử lý - Phân tích mạch qua đồ thị, máy đo Ví dụ: + Phân tích Analogue + Phân tích Digital + Phân tích tần số + Phân tích âm + Phân tích truyền, phát liệu… d Nhược điểm Phần mềm có nhược điểm Proteus khơng tránh khỏi nhược điểm: - Phần mềm công ty nước ngồi nên tính bảo mật cao, gần biết đến nên khó kiếm ngồi thực tế - Trong thiết kế có nhiều phần qua trọng Proteus chạy không theo quy tắc làm người dùng đơi lúc gặp khó khăn - Dùng phức tạp mạch vi xử lý hay mạch cần chỉnh sửa tính chất linh kiện (do nhiều tính chất phải điều chỉnh) - Phần mềm cơng ty nước ngồi viết nên khơng có tài liệu cung cấp hay hướng dẫn dùng - Hướng dẫn dùng Proteus hoàn tồn tiếng anh nên địi hỏi người dùng phải có tảng tiếng anh muốn dùng cách hiệu 2.4 Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555 33 2.4.1 Cách thức mô phần mềm proteus Để vẽ sơ đồ nguyên lý, vào Start Menu khởi động chương trình ISIS Chương trình khởi động có giao diện hình 17 Hình 17 Giao diện phần mềm proteus Trong hình 17 rõ giao diện gồm có: vùng làm việc chính; vùng hiển thị, công cụ, vùng lựa chọn, tác vụ nút mơ Vùng làm việc vùng ta vẽ linh kiện điện tử, nối dây linh kiện, đặt máy đo, hiển thị đồ thị mong muốn Thanh công cụ gồm có thành phần sau: - Section mode: Chức để chọn linh kiện - Component mode: Dùng để lấy linh kiện thư viện linh kiện - wire lable mode: đặt tên cho dây - Terminals mode: Chứa Power, Ground - Graph mode: Dùng để vẽ dạng sóng, datasheet, trở kháng…Tập san Kỹ thuật Điện- Điện tử Phân Hiệu ĐHH QT Vol | - Generator Mode: Chứa nguồn điện, nguồn xung, nguồn dòng… Voltage Probe Mode: Dùng để đo điện điểm mạch, dụng cụ có chân khơng có thật thức tế 34 - Curent Probe mode: Dùng để đo chiều độ lớn dòng điện điểm wire - Virtual Instrument Mode: Chứa dụng cụ đo dòng áp, dụng cụ mô thực tế Hình 18 Giao diện khởi tạo ban đầu Thanh nút mơ hình 18 gồm có nút mơ liên tục, mơ bước, tạm dừng dừng mô 2.4.2 Sử dụng thư viện isis Để lấy linh kiện điện tử ta phải vào thư viện isis, nhìn vào phía trái chương trình thực sau: [1] bấm vào biểu tượng Component Mode, sau bấm vào chữ P nhấn phím tắt P Keyboad hình 19a Hoặc Right Click Editting Window chọn Place (Hình 19b) 19.a 35 19.b Hình 19 Cách vào thư viện isis Khung chương trình Pick Devices hình Hình 20 Khung chương trình Pick Devices Trong hình 20 có phần keyword: tìm kiếm, ta dánh từ khóa cần tìm ví dụ: resistor ( không phân biệt chữ hoa chữ thường) Ở phần category hiển thị thư mục liên quan đến từ khóa Phân sub-category nhóm phần Phần manufacturer tên nhà sản xuất linh kiện Ở ô preview ô hiển thị sơ đồ nguyên lý PCB preview hình dáng sơ đồ mạch in Nếu linh kiện sơ đồ ngun lý khơng có hình dáng sơ đồ mạch in ( hay kiểu đóng gói chuyển sang sơ đồ mạch in phải thiết kế dạng chân ( kiểu đóng gói cho chúng ) Mục kết hiển thị Double Click vào linh kiện cần lấy, linh kiện sẻ bổ sung vào “vùng chọn lựa” giao diện 36 Hình 21 Bổ sung linh kiện vào vùng chọn lựa CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch dùng IC555 phần mềm proteus 37 Hình 22 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động dùng IC NE555 38 Hình 23 Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn Hình 24 Sơ đồ ngun lý mạch cịi cảnh sát 39 Hình 25 Sơ đồ nguyên lý mạch đồng hồ số 3.2 Kết mơ Hình 26 Kết mô mạch dao động dùng IC NE555 40 Hình 27 Dạng xung mạch dao động dùng IC NE555 Hình 28 Kết mơ mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn 41 Hình 29 Kết mơ mạch cịi cảnh sát dùng IC555 Hình 30 Dạng xung mạch còi cảnh sát IC NE555 42 Hình 31 Kết mơ mạch đồng hồ số dùng IC555 Hình 32 Dạng xung mạch đồng hồ số IC NE555 43 3.3 Đánh giá kết - IC NE555 N phổ biến ,dễ tìm - Mạch tạo xung dùng IC dễ làm, dễ giải thích ,dễ hiểu ngun lý làm việc PHẦN III KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài với hướng dẫn tận tình thầy Lê Văn Dũng với nổ lực thân, em thực yêu cầu cụ thể đề tài sau: Nghiên cứu vi mạch định thời 555 sở lý thuyết Các mạch điện tử ứng dụng thực tế số ứng dụng mạch định thời dùng IC 555 thực tế Nghiên cứu biết sử dụng phần mềm proteus để vẽ, mô thiết kế mạch in Thực hành lắp ráp số mạch định thời thực tế sử dụng IC định thời 555 Qua thời gian nghiên cứu tài liệu em trình bày luận văn theo hướng cung cấp cho đối tượng có kiến thức kỹ thuật điện tử, nội dung luận văn trình bày theo trình tự logic cho thật dễ hiểu, khơng hạn chế số trang; hình ảnh minh họa rõ ràng, cụ thể, bước cho người đọc hiểu nắm bắt cách nhanh chóng vấn đề đưa đề tài Hướng phát triển đề tài: Dựa vào kiến thức trình bày, số mạch điện ứng dụng lý thuyết thực hành với công cụ thiết kế mạch điện tử đơn giản phổ biến Proteus, ta tự thiết kế mạch điện tử ứng dụng phù hợp với yêu cầu thực tế, cần sử dụng IC 555 kết hợp sử dụng IC 555 với loại IC khác mạch điện để đạt mục đích sử dụng mạch điện Chỉ Chip nhỏ Chip tạo ra, IC 555 sử dụng rộng rãi tạo vơ số ứng dụng cho người, phạm vi đề tài chắn khơng thể trình bày hết 44 Vì lí đề tài thực thời gian ngắn thân chưa có kinh nghiệm nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn sinh viên bạn đọc tham khảo Một lần em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Dũng tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành luận văn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Minh Đức, Lê Thanh Duy (2002) Cách đọc sơ đồ điện tử, CB Tạp chí điện tử cơng ty điện tốn truyền số liệu VDC [2] Du Văn Ba, Lê Thanh Duy, Trịnh Văn Sơn (2001) Mạch điện tích hợp gốc chuẩn thời gian 555, NXB trẻ, Tp Hồ Chí Minh [3] Bạch Gia Dương (2007) Kỹ thuật điện tử số thực hành, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội [4] Nguyễn Viết Nguyên (2007) Giáo trình linh kiện điện tử, NXB Giáo dục, Hà Nội [5] ThS Nguyễn Tấn Phước (2008) Mạch điện tử tập 2, NXB Hồng Đức, Tp Hồ Chí Minh [6] Hoàng Cao Tân, Nguyễn Văn Ninh (1996) Mạch vi điện tử, NXB Giáo Dục, Hà Nội [7] Nguyễn Thị Thanh Thảo (2005) Khảo sát mạch tạo xung vuông ứng dụng, Luận văn tốt nghiệp 2001 – 2005, Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh Các trang web: [1] http://clarkson-uk.com/downloads/555-Timer.zip [2] http://www.mediafire.com/?ugc12kwx3kq [3] http://www.ebook.edu.vn/?page=1.6&view=26730 [4] http://www.ebook.edu.vn/?page=1.6&view=2940 [5] http://www.williamson-labs.com/480_555.htm [6] http://www.ebook-search-engine.com/ic-555-ebook-doc.html [7] http://dientuvietnam.net/forums/showthread.php?t=9843 45 [8] http://www.ebook.edu.vn/?page=1.6&view=2256 46 ... cứu thực hành phần mềm mô mạch điện tử “Proteus” PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG IC ĐỊNH THỜI NE555 1.1 Mạch dao động Mạch dao động mạch mạch dao động sử dụng linh kiện... tài đồ án: ? ?Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555? ?? Đối tượng nghiên cứu Vi mạch định thời 555 phần mềm Proteus Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu IC định thời NE555 - Một số mạch điện... phút, 25 CHƯƠNG Thiết kế, mô mạch dao động dùng IC định thời NE555 2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính giá trị mạch Để tính chu kỳ dao động T mạch dao động tạo xung ta cần phải tính thời gian ngưng