Báo cáo môn học thiết kế mạch số pdf

Các tín hiệu dạng mã BCD được đưa vào 4511 để giải mã hiện thị trên led 7-segment.. Sơ đồ nối chân BlankingBI 4 +Chân Lamp TestLT.Chân này tích cực ở mức HIGH.Khi chân này ở mức LOW th

Trang 1

Báo cáo môn học thiết kế mạch số

Nhóm 10: Lớp K7B_ Khoa CNĐT_VT

1

Báo cáo môn học

Thiết kế mạch số

Đề tài : Vẽ mạch và thiết kế mạch in hiển thị LED 7 thanh

GVHD: Nguyễn Huy Dũng Nhóm 4 : Vũ Tiến Đội Phạm Văn Đức Nguyễn Sỹ Hùng

Tạ Văn Mạnh Nguyễn Văn Quân

I Mục đích

Bài thí nghiệm với LED 7 thanh giúp sinh viên làm quen với qui trình và các bước cụ thể của việc thiết kế và sau đó là đặt mạch in Công cụ để thiết kế là các phần mềm quen thuộc như Protel 99 hay ORCAD, đồng thời qua đây sinh viên cũng tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử cơ bản

II Các linh kiện được sử dụng trong bài thí nghiệm :

- Điện trở:

+ 28 điện trở có giá trị: 330Ω ( R1 ÷ R28 )

+ 4 điện trở có giá trị: 560Ω ( R29 ÷ R32 )

+ 1 điện trở có giá trị: 100KΩ ( R33 )

- 4 LED 7 đoạn

- 4 bộ giải mã 4511 ( U1 ÷ U4)

- 4 connector ( J1 ÷ J4 )

- 1 phím bấm Test Led

Trang 2

2

III Giải thích chức năng của các linh kiện trong mạch :

1.BCD-To-7 Segment Latch/decoder/Driver

Led 7-segment

a.Giới thiệu:

CD4511BC BCD-to-seven segment latch/decoder/driver được xây dựng với sự hổ trợ của công nghệ MOS(CMOS) và transitor lưỡng cực NPN

Linh kiện cung cấp những hàm hổ trợ cho việc giải mã bộ mã BCD sử dụng cho việc hiển thị qua led 7 đoạn

Trong bài này 4511 được sử dụng dể giải mã tín hiệu BCD để hiển thị trên LED

7 đoạn

b.Nhiệm vụ

Nhiệm vụ của BCD to 7-segment decoder là convert tất cả các trạng thái logic của bộ đếm BCD thành dạng display của led 7 đoạn.để chỉ dưới dạng từ 0-9 cho thân thuộc vơi con người

c.Sơ đồ chân của 4511

1.Chân đầu vào:

Trang 3

3

*Các chân tín hiệu BCD vào:

BCD là bộ mã 4 bit có tín hiệu vào là giá trị của tín hiệu và tín hiệu ra của nó là dạng nhị phân

Bảng mã hoá của BCD như sau:

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

Các giá trị khác của bộ 4 bít ABCD ở dạng cấm Các tín hiệu dạng mã BCD được đưa vào 4511 để giải mã hiện thị trên led 7-segment

Sơ đồ nối chân

A 7

B 1

C 2

D 6

*Các chân vào diều khiển

Blanking(BI) 4

+Chân Lamp Test(LT).Chân này tích cực ở mức HIGH.Khi chân này ở mức LOW thì

tất cả các chân đầu ra Led ở mức HIGH cho tất cả các điều kiện khác của tín hiệu đầu vào Khi hoạt động chân này được nối ở mức HIGH

+Chân Blanking(BI) Chân này tích cực ở mức HIGH nếu BI ở mức LOW tất cả các

tín hiệu ra cạnh đầu ở mức LOW Tín hiệu này được dùng để làm trống hết tín hiệu đầu vào khi cần display nhiều phần tử(Như trong bài là có 4 phần tử)

Trang 4

4

+Chân Lamp Enable(BE) Điều khiển hoạt động của 4 chốt tín hiệu đầu vào của 4511

Nếu ở mức thấp ,các chốt tín hiệu ra được theo bởi các trạng thái logic của BCD đầu vào

Và các tín hiệu ra 7 đoạn phù hợp với tín hiệu chuyển đổi này

Nếu BE ở mức HIGH , trạng thái logic của tín hiệu vào BCD sẽ được lưu trử lại tín hiệu đầu ra 7 đoạn sẽ không thay đổi cho đến khi BE ở mức LOW

*Các chân nguồn

Chân nguồn(5V) 16

Để hoạt động thì các chân này phải được cấp

2.Chân tín hiệu đầu ra-Chân tín hiệu ra 7 đoạn

a 13

b 12

c 11

d 10

e 9

f 15

g 14 Khi LT ở mức thấp (LOW) tất cả các chân này ở mức HIGH

Khi LT ở mức cao(HIGH),BI ở mức LOW tất cả các chân này ở mức LOW

Khi LT ở mức cao (HIGH) BI ở mức HIGH tất cả các chân này phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào

Bảng ra các tín hiệu cạnh như sau:

Trang 5

5

d.Điều kiện hoạt động của BCD-To-7 Segment (4511)

1.Tổng quan

4511 được sử dụng theo các thông số sau:

Dải giá trị có thể Nên cung cấp ở giá trị Nguồn cung cấp (DC) -0.5->+18V 3->5V

Tín hiệu đầu vào -0.5->+0.5V 0->VDD

Nhiệt độ cho phép -850C->+1500C -550C->+1250C

Công suất tiêu thụ 700mW(DIL),500mW(SO)

2.Đặc điểm tín hiệu điện DC

Đặc điểm tín hiệu điện ra và vào của 4511 được cho bởi các bảng sau:

Trang 6

6

*.Đặc điểm điện 1 chiều (DC)

Trang 7

7

*.Đặc điểm điện xoay chiều

3.Bộ định thời trong 4511

Bộ đình thời của 4511 được biểu diễn bởi sơ đồ sau

Trang 8

8

4.Khoảng cách vật lý của các chân 4511

Khoảng cách vật lý của dạng DIL được cho bởi hình vẽ sau:

Trang 9

Báo c

Nhóm

2.LE

a.Giớ

Là m

Thực

sau:

cáo môn học

m 10: Lớp K

ED 7-Segmen

ới thiệu

một thiết bị đư

c tế Led 7-se

c thiết kế mạ

K7B_ Khoa C

nt

ược dùng dể

gment là 7 c

ạch số

CNĐT_VT

ể hiện thí kết

con điod qua

t quả trong đ

ang được lắp

đo lường

p ở 7 vị trí kkhác nhau Thheo dạng

9

Trang 10

b.Nh

Từ tín

thuộc

a

1

0

1

0

1

0

1

c.Đặc

Có ha

*Măc

m 10: Lớp K

hiệm vụ

n hiệu đầu v

c

a b

1

0

1

c điểm điện

ai cách mắc

c chung Cath

K7B_ Khoa C

vào của a các

c

1

0

1

học

Led 7-Than

hode

CNĐT_VT

c chân a,b,c,d

Tín hiệu đầ

d

1

0

1

0

1

0

1

0

nh : Mắc chu

d,…f hiển th

ầu vào

e

1

0

1

0

1

0

1

0

ng Catot và

hị ra dạng số

f

1

0

1

0

1

1 mắc chung A

ố thập phân

g

0

1

0

1

1 Anod

1

dạng thân

Dạng

10

hiển thị

Trang 11

Báo c

Nhóm

*Mắc

*Đặc

3.Res

a.Giớ

Điện

b.Mụ

Hạn c

Ngoà

+

Có ch

chíp 4

+

IV- M

Đ

cáo môn học

m 10: Lớp K

c chung Ano

c điểm điện h

sistor

ới thiệu

n trở là một t

ục đích

chế dòng vào

ài ra còn kể đ

+ Connector 4

hức năng nố

4511

Test Led: là

Mạch nguyê

Đầu vào : Bố

Đầu ra : Các

c thiết kế mạ

K7B_ Khoa C

d

học

thiết bị điện

o các chân c đến 2 linh ki

4 chân :

ối bốn đường

à phím bấm đ

ên lý và quá

n tổ hợp mã

c giá trị thập

ạch số

CNĐT_VT

dùng để hạn của Led và ch iện sau đây :

g dẫn tín hiệ

để chốt số đế

á trình thực

ã BCD

p phân của 4

n chế sự chuy hân của các

ệu từ mạch b ếm

hiện

tổ hợp BCD

yển động củ con 4511

bên ngoài và

D được hiển t

ủa các điện tí

ào 4 chân A

thị trên 4 LE

1

ích

, B, C, D củ

ED 7 thanh

11

ủa

Trang 12

12

Nguyên lý hoạt động của mạch: Các connector có 4 đầu vào tương ứng với 4 bit tín hiệu của một số BCD, các bit tín hiệu này được đưa đến 4 đầu A, B, C, D tương ứng của mối chip 4511 Bốn chíp 4511 sẽ giải mã các tín hiệu BCD này và đưa ra 7 đầu ra và hiện thị trên các đèn LED tương ứng

Cách vẽ thực hiện mạch nguyên lý :

Mở chương trình Protel 99 và chương trình cho phép lựa chọn tên và thư mục đặt DatabaseName của project :

Trang 13

13

Sau khi nhấn nút OK thì ta được một Project mới với 3 thành phần : Design Team, RecycleBin và Documents Kích chuột vào Documents, sau đó nhấp chuột phải chọn New Một cửa sổ mới mở ra với màn hình như sau :

Trang 14

14

Nhấp chuột trái vào Schematic Document để bắt đầu vẽ mạch nguyên lý Ta được một file với tên mặc định sheet1.sch Kích đúp chuột vào tên này ta có cửa sổ vẽ mạch nguyên lý như sau:

Bắt đầu gắp các linh kiện cần thiết từ Tab Browse Libraries Nếu chưa có các linh kiện cần thiết thì có thể click vào Tab Add/Remove để Add thư viện

Miscellaneous Devices.lib

V Các bước vẽ mạch in:

- Từ cửa sổ Document, chọn New→PCB Document:

Trang 15

15

- Đặt tên cho file mới ( trong bài này là PCB2.PCB)

- Trong cửa sổ PCB2.PCB, lấy ra từ thư viện các component tương ứng với các linh kiện đã vẽ trong mạch nguyên lý (điện trở, LED 7 đoạn, bộ giải mã…) Đặt tên cho các component này trùng với tên của các linh kiện trong mạch nguyên lý:

- Mở lại cửa sổ LED7THANH.sch, chọn Design→Update PCB để tạo các đường xanh mờ nối các chân linh kiện theo sơ đồ nguyên lý ở file PCB2.PCB

Trang 16

16

- Sắp xếp lại các component trong PCB2.PCB sao cho thuận lợi cho việc vẽ các đường mạch sau này

- Mạch có thể làm nhiều lớp, trong bài này do mạch đơn giản, ít linh kiện nên chúng

em chọn cách làm mạch 1 lớp, đường mạch sẽ nằm ở mặt dưới ( bottom layer ) của board

- Nhấp chuột phải, chọn Interactive Routing, nối chân các component theo đường xanh mờ sao cho không có bất cứ 2 đường dây nào chồng lên nhau Trong quá trình vẽ có thể chọn độ dày của đường dây bằng cách kích chuột trực tiếp vào đường đó

Trang 17

17

-

Trang 18

18

- Sau khi nối xong các đường, mạch có hình như sau:

-

Trang 19

19

VI Kết quả đạt được

Sau khi test thử nhóm nhận thấy mạch hoạt động tốt Với bốn đàu vào tín hiệu các LED hiện thị đúng các số BCD cần đếm

Ví dụ : Cấp các mức điện áp vào Connector1 một số BCD như sau

ABCD=0001 thì sau khi cấp nguồn vào trên LED 1 sẽ hiển thị số 1

Khi bấm phím Test LED thì do chân LT (chân số 3 , tích cực mức thấp) của 4511 chuyển mức từ cao xuống thấp nên chức năng chốt được thực hiện, các số đếm trên LED trở về trạng thái mặc định là tất cả các thanh đều sáng

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	819,54 KB