Trong xã hội VIệT NAM hiện nay thì việc quảng cáo đã trở nên quá quen thuộc đối với mọi người. Đồng thời thì phương tiện dùng để thực hiện cho công việc này ngày càng nhiều chẳng hạn như các phương tiện truyền thông như truyền hình, phát thanh Tuy nhiên hình thức quảng cáo dùng các hộp đèn là một hình thức quảng phổ nhất ở các trung tâm thành phố lớn bởi vì nó làm nổi bật cái mà nhà sản xuất muốn giới thiệu và cái mà nhà kinh doanh muốn bán bởi vì nó đánh trúng tâm lý của con người là thích để ý những cái gì lạ mắt và từ đó nó để lại trong tâm của người đi đường một cảm giác khó quên. Chỉ bao nhiêu đó thôi là nhà sản xuất lẫn nhà kinh doanh được gọi là thành công. Không những chỉ có lĩnh vực quảng cáo mới làm chú ý cái gì mà họ muốn giới thiệu mà các lĩnh vực khác như ngân hàng, sân bay, trung tân chứng khoáng cũng áp dụng các kỹ thuật này để thông báo cho khách hàng biết được các thông báo mà họ muốn cho khách hàng họ biết như: xuất hàng từng ngày là bao nhiêu,chỉ số của thị trường chứng khoán ngày hôm đó là bao nhiêu thì đòi hỏi kỹ thuật xử lý thật là mền dẻo. Như chúng ta được biết muốn vấn đề trở nên mền dẻo chỉ có máy tính là xử lý tốt nhất. Như vậy vấn đề đặt ra là kỹ thuật điều khiển và xử lý các hộp đèn, các bảng quang báo đó như thế nào để đáp ứng được yêu cầu trên. Trong thực tế ở nước ta thì em có nhận xét rằng việc ứng dụng khoa họckỹ thuật vào các lĩnh vực này còn chưa nhiều mà chủ yếu ở mức độ các hộp đèn chữ nổi, các bảng áp phích cồng kềnh thiếu tính thẩm mỹ. Đứng dưới gốc độ là sinh viên ngành điện tử thì đây là một vấn đề rất cần thiết để em nghiên cứu và thực hiện. Vì lý do đó trong đồ án môn học kỹ thuật số này, em chọn lĩnh vực quảng cáo làm đề tài nghiên cứu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO CUỐI KỲ THIẾT KẾ MẠCH ĐÈN QUẢNG CÁO SỬ DỤNG EPROM CHẠY TRÊN LED ĐƠN CHƯƠNG TRÌNH DỊCH XEN KẼ LED SÁNG LED TẮT TỪ TRÁI SANG PHẢI DỊCH XEN KẼ LED SÁNG LED TẮT TỪ PHẢI SANG TRÁI ĐIỂM SÁNG CHẠY TỪ TRÁI SANG PHẢI ĐIỂM SÁNG CHẠY TỪ PHẢI SANG TRÁI SỬ DỤNG NÚT NHẤN ĐỂ CHUYỂN CHẾ ĐỘ CHẠY MÃ MÔN HỌC : DIGI330163_22_2_13 HỌC KỲ – NĂM HỌC 2022-2023 Thực hiện: Nhóm Thứ 7, tiết 7,8,9 Giảng viên hướng dẫn: T.S Võ Đức Dũng TP.HCM, Tháng năm 2023 MỤC LỤC I Giới thiệu IC liên quan có mạch cần thiết kế 1.1 IC 27C64 1.2 IC NE555 1.3 IC 4040 II SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THIẾT KẾ VÀ GIẢI THÍCH KỸ HOẠT ĐỘNG CÁC KHỐI TRONG SƠ ĐỒ III THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ GIẢI THÍCH LÝ DO CHỌN LINH KIỆN, TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ TRONG MẠCH .9 3.1 Mạch nguyên lý 3.2 Lý chọn linh kiện 3.2.1 Khối tạo xung 3.2.2 Khối giải mã địa 3.2.3 Bộ nhớ EPROM 10 3.2.4 Khối chuyển chế độ 10 3.2.5 Khối mạch đèn logic 10 3.2.6 Giải thích nguyên lý mạch 10 3.3 Hình ảnh mạch chạy: 12 IV THIẾT KẾ MẠCH PCB 14 4.1 Mạch nguyên lý 14 4.2 Sơ đồ dây 14 4.3 Mạch 3D 14 I Giới thiệu IC liên quan có mạch cần thiết kế 1.1 IC 2764 EPROM loại họ IC nhớ Nó lập trình xóa nhiều lần Trước biết cách sử dụng EPROM ta nên xem qua chút ý nghĩa tên gọi trình phát triển Bộ nhớ bán dẫn chế tạo có tên gọi ROM (ROM: Read Only Memory có nghĩa nhớ đọc) Rom nhận mã số vào cho mã số cho mã số tương ứng ngõ vào điều khiển cho phép Do ghi kiện vào nên ROM sản xuất hàng loạt số lượng lớn ghi chương trình có độ phổ dụng cao (chương trình sử dụng nhiều ứng dụng thực tế với số lượng lớn) Để đáp ứng cho nhu cầu riêng biệt hay u cầu có độ phổ dụng khơng cao (sử dụng với số lượng ít), ROM thảo chương được chế tạo (PROM: Programable ROM nghĩa ROM lập trình được) Tuy nhiên, với PROM người sử dụng ghì chương trình có lần ghì sai hay muốn đổi chương trình khác phải thay PROM Để khắc phục thiếu sót này, EPROM chế tạo EPROM (Erasable PROM: ROM lập trình xóa được) EPROM có hai loại UV-EPROM (Ultra Violet EPROM: EPROM xóa tia cực tím) E-EPROM (Electrically EPROM: EPROM xóa xung điện) Do UV-EPROM sử dụng rộng rãi E-EPROM nên nói đến EPROM thường nói đến UV-EPROM EPROM xóa cách roi tia cực tím với bước sống cường độ thích hợp khoảng thời gian mà nhà sản xuất quy định vào cửa sổ xóa lưng EPROM Việc xoa E-EPROM thực xung điện nên dễ dàng, nhanh chóng xác xóa EPROM Tuy nhiên, để xóa E-EPROM cần phải có mạch xóa riêng biệt cho loại EEPROM, mạch xóa phải hoạt động tốt khơng làm cho E- EPROM hoạt động khơng bình thường (khơng mạch xóa EPROM, xóa nhiều loại EPROM lúc cần sử dụng mạch xóa mạch xóa có bị hồng ta khơng xóa EPROM khơng ảnh hưởng tới hoạt động sau này) Các EPROM thường ký hiệu bắt đầu 27xxx, với x số dung lượng EPROM tính bảng Kbit Chẳng hạn EPROM 2708 có dung lượng bỏ nhớ Kbit (tương đương Kbyte EPROM 2708 có bus liệu dài bit)EPROM 2764 có dung lượng 64 Kbit (S Kbyte), EPROM 27256 có dung lượng 256 Kbit (32 Kbyte) IC 2764 có 13 đường ngõ vào địa nên có 213=8192 từ nhớ đường ngõ liệu Có ngõ vào điều khiển: Hình 1.1 Sơ đồ khối IC 2764 + Các chân từ A0, A1,… A12,là địa ngõ vào ´ ngõ vào cho phép sử dụng để đưa EPROM trạng thái + CE standby để giảm cơng suất tiêu thụ ´ tín hiệu cho phép xuất liệu sử dụng để điều khiển + OE đệm liệu ba trạng thái ngõ cho phép EPROM kêt nối với bus liệu chung hệ thống + V PPlà điện áp đặt biệt sử dụng cho lập trình ´ ngõ vào cho phép lập trình + PGM + Các chân từ D0, D1,… D7,là liệu ngõ Hình 1.2 Bảng thơng số kỹ thuật IC 2764 Thông số kỹ thuật: Ngõ vào cung cấp nguồn Điện áp ngõ vào cho phép lập trình Điện áp đọc liệu ngõ Giá trị 5-6V 12,75V 5V * Cách truy xuất liệu Nguyên lý hoạt động EPROM chế độ đọc liệu sau địa đặt vào EPROM giải mã thành mã Bin (cơ số 2) Hexa (có số 16) Dữ liệu ứng với địa đưa đến đệm ngõ (OUTPUT BUFFER) phép xuất cho phép điều khiển xuất liệu (OUTPUT CONTROL) Do chân OE, CE phải mức logic thấp (0V); chân PGM VPP phải mức logic cao (VCC) EPROM chế độ đọc liệu 1.2 IC NE555 IC NE555 IC dùng để tạo xung có chân bao gồm: Hình 1.3 Sơ đồ khối ICNE555 Chức chân: - Chân (GND): Là chân nối mass IC - Chân (TRIG): Là chân kích - Chân (OUT): Chân tín hiệu ngõ - Chân (RESET): Là chân dùng để lập trạng thái đầu - Chân (CONT): Là chân thay đổi điện áp chuẩn - Chân (THRES): Chân ngưỡng, ngõ vào tầng so áp khác - Chân (DISCH): Là chân dung để xả tụ - Chân (VCC): Chân ngõ vào cung cấp nguồn Các thông số kỹ thuật: Ngõ vào cung cấp nguồn Giá trị 4,5-16V Dòng điện tiêu thụ Điện áp mức thấp Điện áp mức cao 6-15mA 0,03-0,06V 0,5-15V 1.3 IC 4040 IC đếm 12 bít 4040 có tác dụng tạo dải địa từ đếm 4096 để quét địa EPROM để đọc nội dung bên EPROM IC 4040 đếm nhị phân không đồng gồm 12 tầng Flip-Flop, 12 ngõ (O0 ~ O11) đệm trước đưa Chân MR (Master Reset) tác động mức cao, MR tác động tồn ngõ IC bị kéo xuống mức thấp bất chấp trạng thái chân CP lúc IC 4040 thường dùng làm chia tần số, sử dụng mạch làm trễ để điều khiển hoạt động đếm khác IC 4040 có sơ đồ chân: Hình 1.4 Sơ đồ chân chi tiết IC 4040 Hình 1.5 Linh kiện Proteus Nguyên lý hoạt động : VDD, VSS: hai chân cấp nguồn IC VDD nối với nguồn dương, VSS nối với nguồn âm mạch VDD nối đến +5V, VSS nối với mass (0V) CP: clock input chân nhận xung IC Để IC hoạt động phải có xung đưa vào (vì đếm thực chất chia tần số nên bắt buộc phải có tần số ngõ vào lấy tần số cần chia ngõ ra)IC 4040 hoạt động với cạnh xuống xung tác động: xung đưa vào IC chuyển từ trạng thái logic cao trạng thái logic thấp đếm đếm lên xung (hoặc tần số ngổ chia đôi thêm lần nữa) MR: master reset input chân dùng để reset IC, tác động mức cao Khi chân NR đưa lên mức logic cao IC 4040 bị reset làm tồn ngõ bị kéo xuống mức logic thấp Các ngõ O0 – Oll : parallel outputs, ngõ song song IC Hình 1.6 Giản đồ thời gian ngõ 10 II SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THIẾT KẾ VÀ GIẢI THÍCH KỸ HOẠT ĐỘNG CÁC KHỐI TRONG SƠ ĐỒ Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch thiết kế Hoạt động khối sơ đồ + Khối tạo dao động (xung Clock): chức tạo tần số xung Clock (tần số thay được) đưa đến khối giải mã địa + Khối giải mã địa chỉ: Chỉ hoạt động có đủ nguồn cung cấp có xung CK đa đến Khối nhận xung Ck từ mạch tạo xung đưa đến, đầu khối mã nhị phân đưa đến làm tín hiệu quét địa cho nhớ EPROM + Khối nhớ EPROM: coi khối trung tâm mạch, thân khối chứa toàn liệu gồm chương trình hoạt động bảng quảng cáo Mỗi có địa đưa đến liệu ô nhớ tương ứng lấy làm tín hiệu điều khiển đèn + Khối hiển thị Led logic: Gồm led đơn xếp thành hàng để hiển thị trạng thái ngõ EPROM +Khối chuyển chế độ: Sử dụng Flip Flop D để chuyển qua lại chế độ 11 III THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ GIẢI THÍCH LÝ DO CHỌN LINH KIỆN, TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ TRONG MẠCH 3.1 Mạch nguyên lý Hình 3.1 Mạch nguyên lý Bảng quảng cáo 3.2 Lý chọn linh kiện 3.2.1 Khối tạo xung Sử dụng IC NE555 vài linh kiện khác điện trở, tụ điện để lắp thành mạch dao động tạo xung Clock đưa vào IC 4040 12 3.2.2 Khối giải mã địa File nội dụng chương trình nạp vào gồm có 32 byte chương trình gồm byte nên IC đếm phải đếm từ 0(000)- 7(111) để lấy đủ trạng thái chương trình Như số bit IC đếm cần chọn bit, IC 4040 đếm 12 bít có tác dụng tạo dải địa từ đếm 4096 đủ để quét địa EPROM để đọc nội dung bên EPROM Do IC 4040 dễ dàng sử dụng, giá thành rẻ FF 3.2.3 Bộ nhớ EPROM Yêu cầu đề đặt thiết kế mạch quảng cáo có số đầu đầu ta sử dụng IC có dung lượng ? Dung lượng IC nhớ lựa chọn phụ thuộc vào dung lượng nội dung chương trình mà ta muốn nạp vào chúng Để yêu cầu thực bốn chương trình ta lựa chọn IC nhớ có dung lượng nhỏ dung lượng IC 2764 IC 2716 hay 2732Nhưng đâydo hướng phát triển đề tài để tiện cho việc thay đổi nội dung chương trình chúng Em lựa chọn IC 2764 3.2.4 Khối chuyển chế độ Lý lựa chọn: Đặt hệ thống trạng thái khởi đầu an toàn: Khi hệ thống khởi động đặt trạng thái ban đầu, mạch reset mức thấp giúp đảm bảo tất thành phần hệ thống đặt trạng thái khởi đầu an toàn đáng tin cậy Điều giúp loại bỏ giá trị không chắn trạng thái khơng mong muốn xảy trình khởi động 3.2.5 Khối mạch đèn logic hần hiển thị Led đơn ta việc mắc đầu IC nhớ với điện trở nối tiếp với Led đơn ta hiển thị trạng thái đầu IC Giá trị điện trở tính sau R = (Vout — Uled)/Iled = (4,5V- 2V)/10mA = 250 nên ta chon điện trở đầu 220 13 3.2.6 Giải thích nguyên lý mạch Khi mạch cấp điện NE555 bắt đầu tạo xung kích cho IC4040 (U1) để ic bắt đầu đếm chế độ cần trạng thái led khác nên sử dụng ngõ vào A0 A1 A2 để địa thay đổi từ 000 đến 111 tương ứng từ đến Để chuyển đổi qua lại giữ trạng thái ta cần dùng thêm ngõ vào A3 A4 để truy xuất thêm 24 trạng thái tương ứng với việc thêm chế độ Để làm cơng việc sửa dụng FF sử dụng thêm IC4040 sử dụng IC4040 giá thành rẻ tính đếm tích hợp sẵn vào IC Các chế độ biểu qua sau: 14 STT Địa chế độ (U3) Địa chạy trạng Địa ngõ vào mà thái (U1) 00 000, 001, 010, 111 01 000, 001, 010, 111 10 000, 001, 010, 111 Eprom nhận 00000, Chế độ 00001, Điểm sáng chạy 00010, , 00111 từ trái sang phải 01000, 01001, Điểm sáng chạy 01010, , 01111 10000, 10010, , 10111 từ phải sang trái Dịch xen kẽ 10001, led sáng led tắt từ trái sang phải Dịch xen kẽ 11 000, 001, 010, 111 11000, 11010, , 11111 11001, led sáng led tắt từ phải sang trái Để giới hạn địa chế độ ta nối chân Q2 (U3) vào MR (U3) sử dụng trại thái trung gian 100 (4) để reset trạng thái đếm Để chuyển chế độ với ta sử dụng nút bấm kích mức thấp để kích xung xuống cho chân CLK U3 đồng thời dùng IC74LS04 để kích mức cao cho chân MR U1 để U1 reset trạng thái ban đầu bấm chuyển chế độ trạng thái led trạng thái ban đầu 000 làm cho mạch quảng cáo mượt mà Mạch tạo dao động NE555 sử dụng biến trở để điều chỉnh tần số giúp làm tăng giảm tốc độ nhấp nháy led quảng cáo Cuối chương trình để nạp cho Eprom : ORG 000H DB 01H, 02H, 04H, 08H, 10H, 20H, 40H, 80H DB 80H, 40H, 20H, 10H, 08H, 04H, 02H, 01H 15 DB 01H, 02H, 05H, 0AH, 15H, 2AH, 55H, AAH DB 80H, 40H, A0H, 50H, A8H, 54H, AAH, 55H 3.3 Hình ảnh mạch chạy: Chương trình 1: Điểm sáng chạy từ trái qua phải Chương trình 2: Điểm sáng chạy từ phải qua trái 16 Chương trình 3: Led xen kẽ dịch từ trái sang phải 17 Chương trình 4: Led xen kẽ dịch từ phải sang trái IV THIẾT KẾ MẠCH PCB 4.1 Mạch nguyên lý 18