Bài tập lớn môn kỹ thuật điện tử (mạch khóa số điện tử sử dụng ic 4017)

Bài tập lớn mơn kỹ thuật điện tử (Mạch khóa số điện tử sử dụng IC 4017) Nhóm Các thành viên Hoàng Trung Quân, Phạm Yến Nhi, Nguyễn Phương Dung, Phạm Thị Oanh, Đỗ Huyền Trang image.png INTERNATIONAL SCHOOL VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY Mục lục Giới thiệu chung mạch khóa số điện tử‘ Giới thiệu IC4017 2.1 Sơ đồ chân IC4017 2.2 Đặc tính kỹ thuật IC4017 2.3 Một số mạch ứng dụng IC4017 2.3.1 Mạch Đèn LED Chaser 2.3.2 Mạch Khóa Số Điện Tử 2.3.3 Mạch Điều Khiển Đèn Trang Trí 2.4 Kết luận 2 4 5 Nguyên lý hoạt động mạch khóa số điện tử 3.1 Nguyên lý hoạt động 3.2 Kết luận 6 Ứng dụng mạch khóa số điện tử 4.1 Hệ Thống An Ninh Gia Đình 4.2 Văn Phịng Doanh Nghiệp 4.3 Hệ Thống Điều Khiển Cổng Tự Động 4.4 Hệ Thống Điều Khiển Truy Cập 4.5 Conclusion 8 9 10 Quá trình làm việc thiết kế altium 11 Tài liệu tham khảo 13 Chương Giới thiệu chung mạch khóa số điện tử‘ Trong thời đại công nghiệp 4.0, ứng dụng điện tử viễn thông ngày trở nên quan trọng nhiều lĩnh vực sống Một ứng dụng tiêu biểu cơng nghệ điện tử mạch khóa số, giải pháp an ninh đại sử dụng rộng rãi hệ thống an ninh kiểm sốt truy cập Trong báo cáo này, nhóm chúng em giới thiệu giải pháp đơn giản hiệu quả: mạch khóa số điện tử sử dụng IC 4017 Thay sử dụng hệ thống khóa truyền thống với chìa khóa, mạch cho phép người sử dụng mở cửa cách nhập mã số Điều khơng mang lại thuận tiện mà cịn giảm bớt lo ngại việc chìa khóa Báo cáo tập trung vào thiết kế triển khai mạch khóa số này, đồng thời đề cập đến lợi ích ứng dụng tiềm nhiều lĩnh vực khác Chương Giới thiệu IC4017 IC4017, linh kiện CMOS đếm thập phân 10 bit, bật với khả đếm phạm vi thấp, từ đến 10 (theo hệ thập phân) Việc sử dụng CD4017 thiết kế mạch không giúp tiết kiệm khơng gian bo mà cịn giảm thời gian cần thiết để triển khai mạch Với 16 chân đa nhiệm, IC4017 có khả đếm cách chuyển đổi 10 đầu xung cạnh dương xung clock Điều làm cho IC4017 trở thành lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng đòi hỏi đếm chia tần phạm vi số thấp mà khơng làm tăng độ phức tạp mạch Hình 2.1 IC4017 2.1 Sơ đồ chân IC4017 • Chân 1(Output5): Khi giá trị số đếm 5, có mức logic • Chân 2(Output1): Khi giá trị số đếm 1, có mức logic • Chân 3(Output0): Khi giá trị số đếm 0, có mức logic • Chân 4(Output2): Khi giá trị số đếm 2, có mức logic Hình 2.2 Sơ đồ chân IC4017 • Chân 5(Output6): Khi giá trị số đếm 6, có mức logic • Chân 6(Output7): Khi giá trị số đếm 7, có mức logic • Chân 7(Output3): Khi giá trị số đếm 1, có mức logic • Chân 8(GND/VSS): Chân nối với mặt đất mạch • Chân 9(Output8): Khi giá trị số đếm 8, có mức logic • Chân 10(Output4): Khi giá trị số đếm 4, có mức logic • Chân 11(Output9): Khi giá trị số đếm 9, có mức logic • Chân 12(Carry out): Chân có mức logic 1, số đếm vượt giá trị 10 hữu ích cho việc kết hợp nhiều IC • Chân 13(ENABLE): Chân kích hoạt tích cực mức thấp Khi mức cao, mạch khơng nhận tín hiệu xung clock đếm khơng đếm Và ngược lại • Chân 14(CLOCK): Là tín hiệu đầu vào xung clock Ở xung cạnh dương xung clock, giá trị đếm tăng thêm • Chân 15(RESET): khởi động lại đếm từ • Chân 16(VCC/VDD): Chân cấp nguồn dương 2.2 Đặc tính kỹ thuật IC4017 IC4017 linh kiện tích hợp CMOS với đặc tính kỹ thuật đa dạng linh hoạt, làm cho trở thành lựa chọn phổ biến ứng dụng điện tử: • Số Bit Đếm Thập Phân (Bit Count): IC4017 đếm thập phân 10 bit, có khả đếm từ đến (số thập phân) quay lại đếm đạt đến giá trị Điều làm cho lý tưởng cho ứng dụng yêu cầu đếm phạm vi thấp • Chế độ hoạt động: IC4017 hoạt động chế độ đếm tự động nhận xung đầu vào, dừng lại giai đoạn cụ thể chọn trước • Đầu Vào Reset: IC4017 cung cấp đầu vào Reset, cho phép người thiết kế dừng trình đếm giai đoạn mong muốn, làm cho trở thành linh kiện linh hoạt việc kiểm sốt trạng thái mạch • Điện Áp Hoạt Động (Supply Voltage): IC4017 hoạt động khoảng điện áp rộng, thường từ 3V đến 15V Điều tăng tính linh hoạt việc tích hợp vào mạch với nguồn cung cấp điện khác • Tần Số Hoạt Động (Clock Frequency): IC4017 hoạt động tần số clock đáng kể, cung cấp khả linh hoạt việc áp dụng cho nhiều ứng dụng khác • Ngõ Ra Đa Nhiệm (Multifunctional Outputs): 16 chân IC4017 khơng giúp q trình đếm mà cịn sử dụng để thực chức đa nhiệm khác điều khiển đèn LED, kích hoạt relay, nhiều ứng dụng khác 2.3 Một số mạch ứng dụng IC4017 2.3.1 Mạch Đèn LED Chaser Hình 2.3 Mạch đèn LED Chaser Trong mạch này, IC4017 tích hợp để tạo hiệu ứng chuyển động ánh sáng dãy đèn LED Mỗi lần IC nhận xung clock, LED cụ thể kích hoạt, tạo di chuyển đồng ánh sáng chuỗi LED 2.3.2 Mạch Khóa Số Điện Tử IC4017 thường tích hợp vào mạch khóa số điện tử, nơi người sử dụng nhập mã số để kiểm soát trạng thái mở đóng khóa Điều mang lại tính an ninh cao thuận tiện, khơng cần sử dụng chìa khóa truyền thống Hình 2.4 Mạch khóa số điện tử 2.3.3 Mạch Điều Khiển Đèn Trang Trí Hình 2.5 Mạch điều khiển đèn trang trí Cho kiện đám cưới hay lễ hội, IC4017 sáng tạo hiệu ứng ánh sáng trang trí độc đáo Các LED kích hoạt theo thứ tự định, tạo nên khơng khí phấn khích sang trọng 2.4 Kết luận Tóm lại, tích hợp IC4017 vào mạch điện tử mang lại nhiều lợi ích quan trọng, đặc biệt thiết kế hệ thống đa dạng Khả đếm thập phân 10 bit linh hoạt IC4017 khơng làm tăng tính hiệu mà cịn mở nhiều ứng dụng khác Điều biến IC4017 thành công cụ mạnh mẽ, phục vụ nhu cầu đa dạng ứng dụng điện tử đại Chương Nguyên lý hoạt động mạch khóa số điện tử Hình 3.1 Sơ đồ ngun lý 3.1 Nguyên lý hoạt động 4017 IC đếm thập phân có 10 đầu ra, chân CLK kéo lên mức cao chân ngõ từ Q0 – Q9 lên mức cao Chân MR chân RESET mức cao, nghĩa làm việc phải đưa chân xuống mức thấp, muốn reset IC đưa chân lên mức cao Khi cấp điện cho mạch, IC reset, đầu Q0 IC đếm 4017 có mức cao (các đầu lại từ Q1 đến Q9 mức thấp) chân nối với phím số (mã số dãy mã số 120419) chân cịn lại phím nối với chân CLK IC đếm 4017 Khi bấm mã nút nhấn nối chân Q0 với CLK tức đưa chân CLK lên mức cao IC lúc dịch mức cao sang ngõ Q1 tiếp tục chờ Theo sơ đồ mạch chân Q1 nối với phím (mã số thứ dãy mã số 120419) phím nhấn IC tiếp tục dịch mức cao sang ngõ cịn lại Khi phím bấm (mã số cuối dãy mã số 120419) ngõ Q6 đưa lên mức cao 5V, làm cho transistor dẫn điện kích hoạt rơ-le để mở cửa Nếu trình bấm mã, ta bấm vào nút khơng có mật mã nút 2,5,6,7,8 Nút bấm nối 5V với MR làm reset IC phải bấm lại từ đầu Nếu bấm vào số 1,2,0,4,1,9 không theo thứ tự khơng khơng thể mở cửa Vậy nên phím 1,2,0,4,1,1 nối với chân Q0 – Q5 qua diode (để tránh điện áp ngược) chân CLK Password tùy chỉnh tối đa đến chữ số Trong sản phẩm nhóm chúng em, mạch khóa số thiết kế với password 120419 3.2 Kết luận Tóm lại, nguyên lý hoạt động mạch khóa số điện tử sử dụng IC4017 dựa khả đếm thập phân IC Khi mã số nhập, chân ngõ IC kích hoạt theo thứ tự, tạo thành chuỗi mật Quá trình tiếp tục mã số nhập theo thứ tự Mỗi lần nhập sai, IC reset, đòi hỏi phải bắt đầu lại từ đầu Điều cung cấp tính an tồn cao cho mạch khóa số, đồng thời cho phép người dùng tùy chỉnh mật theo nhu cầu cụ thể họ Chương Ứng dụng mạch khóa số điện tử Mạch khóa số điện tử sử dụng IC4017 có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực khác tính linh hoạt hiệu suất cao IC4017 Dưới số ứng dụng phổ biến mạch khóa số điện tử: 4.1 Hệ Thống An Ninh Gia Đình Hình 4.1 Ứng dụng mạch hệ thống an ninh gia đình Mạch khóa số điện tử tích hợp vào hệ thống an ninh gia đình để kiểm soát việc mở cửa cổng, cung cấp tính an tồn giám sát truy cập Mã số đặc biệt cấp cho thành viên gia đình, tăng cường bảo mật dễ quản lý 4.2 Văn Phịng Doanh Nghiệp Trong mơi trường văn phịng doanh nghiệp, mạch khóa số điện tử đảm bảo tính bảo mật cao cho khu vực hạn chế sở liệu quan trọng Các nhân viên cấp mã số riêng, quản lý truy cập trở nên thuận tiện Hình 4.2 Ứng dụng mạch văn phòng doanh nghiệp 4.3 Hệ Thống Điều Khiển Cổng Tự Động Hình 4.3 Ứng dụng mạch hệ thống điều khiển cổng tự động Mạch khóa số điện tử sử dụng hệ thống điều khiển cổng tự động để kiểm sốt q trình mở cửa Người dùng nhập mã số để mở cổng, tạo thuận tiện an tồn việc quản lý lưu thơng xe cộ 4.4 Hệ Thống Điều Khiển Truy Cập Trong khu vực công ty, ngân hàng trung tâm liệu, mạch khóa số điện tử phần quan trọng hệ thống kiểm soát truy cập Mã số đặc biệt thẻ từ sử dụng để giới hạn theo dõi truy cập vào khu vực quan trọng Hình 4.4 Ứng dụng mạch hệ thống điều khiển truy cập 4.5 Conclusion Mạch khóa số điện tử sử dụng IC4017 đem lại nhiều ứng dụng quan trọng nhiều lĩnh vực Tính linh hoạt hiệu suất làm cho mạch trở thành giải pháp lý tưởng cho hệ thống an ninh kiểm soát truy cập Các ứng dụng bao gồm kiểm sốt truy cập gia đình, doanh nghiệp, cơng nghiệp; bảo vệ thiết bị y tế nghiên cứu khoa học; sử dụng ô tô cổng tự động Mạch cung cấp giải pháp hiệu để đảm bảo an ninh quản lý truy cập hiệu nhiều bối cảnh khác 10 Chương Quá trình làm việc thiết kế altium write results of your thesis and future work 11 12 Tài liệu tham khảo 13