đồ án môn học 2 đề tài thiết kế và chế tạo mạch điếm ra vào hiển thị trên led 7 thanh

Các tính năng và thông số kỹ thuật của IC 74HC14 Dải điện áp cung c p: -ấ0,5V đến + 7,0VDòng điệ ối đa đượn tc phép rút qua mỗi đầu ra gate: 25mATổng dòng điệ ối đa cho phép qua chân VCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

Đề tài: Thiết kế và chế tạo Mạch điếm ra vào hiển thị

trên led 7 thanh

GV: NGUYỄN TRUNG THÀNH

SINH VIÊN THỰC HIỆN : ĐÀO XUÂN ĐẠT ĐÀO THÀNH XUÂN Lớp : 1222012

Năm học : 2021-2022

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 : Giới thiệu một số linh kiện điển hình dùng trong mạch

1: IC 74LS47 2: IC 74LS192

3: IC 74HC14

4: Led 7 thanh

5: Led

6: Điện trở

7: Tụ điện

8: Diode

CHƯƠNG 2 : Thiết kế và tính toán

1 Sơ đồ khối

2 Chức năng các khối

a, Khối nguồn

b, Khối thu và khối phát hồng ngoại

c, Khối đếm

d, Khối giải mã

e, Khối hiển thị

3 Sơ đồ nguyên lý

4 Nguyên lý hoạt động

CHƯƠNG III: Chế tạo, lắp đặt và khảo sát đánh giá chất lượng sản phẩm

3.1 chế tạo lắp đặt……….…

3 2 đánh giá sản phẩm……… ……….…

3.3 ưu và nhược điểm

3.3 tài liệu tham khảo ………

3.4 phần mềm sử dụng ………

LỜI NÓI MỞ ĐẦU

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Mạch điếm ra vào hiển thị trên led 7 thanh Sinh viên thực hiện: Đào Xuân Đạt – MSV: 12220308

Đào thành Xuân- MSV: 12220427

Lớp 1222012

ĐT: 0854276669

E_mail: daoxuandat200@gmail.com

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành

Kế hoạch thực hiện chi tiết:

T

T

gian(tuần)

Tiến độ thực hiện

Phân công nhiệm vụ

1 Tìm hiểu

1.Phân tích yêu cầu của

đề tài

2.Tìm hiểu về tính cấp

thiết của đề tài

3.Thu thập các thông tin

có liên quan

4.Các kiến thức cần có

để phục vụ nghiên cứu

đề tài

(Báo cáo giáo viên

hướng dẫn)

Tuần 1 Từ ngày:

10/10/202

1

- Cả nhóm cùng tham gia tìm hiểu và thảo luận nhóm

- Lập kế hoạch thực hiện

2 1.Tìm hiểu về các thiết

bị hay các linh kiện liên

quan đến đề tài

2.Đưa ra phương án xây

dựng mô hình

Tuần 2 Cả nhóm thực hiện

3.Hoàn thiện sơ đồ khối

thiết bị Vàphân tích

chức năng các khối

4.Chọn lựa giải pháp

thực hiện

5.Phương pháp ghép nối

giữa các khốivới nhau

(Báo cáo và giáo viên

hướng dẫn)

Tuần 3

3 1.Thiết kế mạch nguyên

lý các khối phân tích

chức năng các phần tử

trong mạch và nguyên

tắc làm việc của mạch

điện

2.Tính toán và lựa chọn

các tham số của mạch

điện (giá trị linh kiện,

loại linh kiện sử dụng,

điện áp, dòng điện, trong

các mạch, công suất

mạch, công

suấtnguồn….)

3.Chọn các linh kiện

thực tế gần với cácgiá trị

đã tính Tính toán theo

giá trị thực tế

Tuần 4

Tuần 5

Cả nhóm thực hiện

1 Khảo sát mạch điện

của thiết bị trên chương

trình mô phỏng

(Proteur)

.2 Lắp ráp trên mạch bo

test(Breadboard) và khảo

sát theo từng khối chức

năng (Điện áp nguồn

cungcấp, dòng điện,và

các tham số khác )

Tuần 6

Tuần 7

Cả nhóm thực hiện

5 1.Thiết kế mạch in

2.Làm mạch in

3.Lắp ráp

4.Kiểm tra mạch + Hiệu

chỉnh

Tuần 8

Tuần 9

Cả nhóm thực hiện

6 1 Hướng phát triển và

ứng dụng của đề tài

2 Hoàn thiện đề tài

(thuyết minh, sảnphẩm)

3 Chuẩn bị bảo vệ.(Báo

cáo và giáo viên hướng

dẫn)

Tuần 10 Cả nhóm thực hiện

CHƯƠNG 1 : Giới thiệu một số linh kiện điển hình dùng trong mạch

1.IC 74LS47:

1.1 Giới thiệu:

Đây là IC giải mã giành riêng cho LED 7 đoạn anode chung IC chuy ển đổ ừ i t mã BCD sang mã LED 7 đoạn anode chung

Ứng dụ ng khi ta c n hiện th s ầ ị ố trên LED 7 đoạ n trong m ch s mà không c n dùng vi ạ ố ầ điề u khi n, hoặc muố ể n tiết ki ệm chân cho vi điề u khi ể n

1.2 Sơ đồ chân

LT: Lamp Test

BI: Blank Input

RBO: Ripple Blank Output

RBI: Ripple Blank Input

2 IC 74LS192:

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

-IC 74LS192, 74HC192

- IC Đế m mã BCD lên xu ng v i Kd = 10 ố ớ

- Điệ n áp: 4,75 - 5,25V

- Dòng điệ n : 8mA

- D i nhi ả ệt độ : 0 - 70oC

- Datasheet: 74LS192

3 IC 74HC14:

3.1 Gi i thi u ớ ệ

74HC14 là m t thành viên c a dòng vi m ch 74XXXX, g m các c ng logic IC 74HC14 có sáu c ộ ủ ạ ồ ổ ổng NOT với SCHMITT TRIGGER Do đó nó có tên là HEX INVERTING SCHMITT TRIGGER.

3.2 Sơ đồ chân IC 74HC14

Theo sơ đồ chân 74HC14, đây là mộ t thiế ị t b 14 chân có các gói khác nhau, tùy yêu c u s d ng ầ ử ụ

mà ch n g i phù h p Mô t cho m ọ ọ ợ ả ỗi chân đượ c th ể hiện bên dưới.

Đầu vào của INVERTING SCHMITT TRIGGER GATE

Đầu vào 5A c a GATE 5 ủ

Các c c chung ự

cho tất cả sáu cổng Đầu ra của INVERTING SCHMITT TRIGGER GATE

Các tính năng và thông số kỹ thuật của IC 74HC14

Dải điện áp cung c p: - ấ 0,5V đế n + 7,0V

Dòng điệ ối đa đượ n t c phép rút qua m ỗi đầ u ra gate: 25mA

Tổng dòng điệ ối đa cho phép qua chân VCC hoặ n t c GND: 50mA

Hoàn toàn không chì

Đầu ra TTL

Khả năng chống nhiễu cao

ESD tối đa: 2KV

Thời gian tăng điể n hình: 85-625ns (tùy thu ộc vào điệ n áp cung cấp)

Thời gian rơi điể n hình: 85-625ns (tùy thu ộc vào điệ n áp cung cấp)

Nhiệ ộ t đ hoạt động: - 55 ° C đế n 125 ° C

MC14584, CD40106 M i op-amp có th ỗ ể được đị nh c ấu hình để hoạt động như cổng kích hoạt Schmitt.

4 Led 7 thanh:

4.1 giới thiệu:

LED 7 thanh hay còn đượ c g ọi là LED 7 đoạ n, bao g ồm 7 đoạn đèn LED đượ c xếp lại với nhau thành hình ch ữ nhật Khi các đoạ ập trình để chi u sáng thì s n l ế ẽ hiể n th ị chữ số củ a h th p phân ho c ệ ậ ặ thập lục phân Đôi khi LED số 8 đượ c hiển thị d u th p phân khi có nhi ấ ậ ều LED 7 thanh được nối với nhau để có thể hiển thị được các s l ố ớn hơn 2 chữ số

4.2 Cấu tạo, phân loại LED 7 thanh và nguyên lý hoạt động

Với các đoạn LED trong màn hình đều được nối với các chân k t n ế ối để đưa ra ngoài Các chân này được gán các ký t t ự ừ a đến g, chúng đạ i diện cho từng LED riêng l ẻ Các chân đượ c kết nối với nhau để có thể tạo thành m t chân chung ộ

Chân Pin chung hi n th t ể ị hường đượ c sử d ụng để có thể xác đị nh lo ại màn hình LED 7 thanh đó là loại nào Có 2 loại LED 7 thanh được sử dụng đó là Cathode chung (CC) và Anode chung (CA)

LED 7 thanh cathode chung

• Cathode chung (CC): Trong màn hình Cathode chung thì t t c các c c Cathode c ấ ả ự ả các đèn LED được nối chung v i nhau v i m ớ ớ ức logic “0” hoặ c n i Mass (Ground) Các chân còn l i là ố ạ chân Anode s ẽ đượ c n i v i tín hi u logic m c cao (HIGHT) hay m c logic 1 thông qua 1 ố ớ ệ ứ ứ điện trở giới hạn dòng điện để có thể đưa điệ n áp vào phân cực ở Anode từ a đến G để có thể ể hi n thị tùy ý

• Anode chung (CA): Trong màn hình hi n th Anode chung, t t c ể ị ấ ả các k t n i Anode c a LED ế ố ủ

7 thanh s ẽ đượ c n i v i nhau m ố ớ ở ức logic “1”, các phân đoạn LED riêng lẻ sẽ sáng bằng cách áp d ng cho nó m t tín hi u l ụ ộ ệ ogic “0” hoặ c m c th ứ ấp “LOW” thông qua một điện trở giới hạn dòng điện để giúp phù hợp với các cực Cathode v ới các đoạ n LED c ụ thể từ a đến

g

Nói chung là LED 7 thanh Anode chung thườ ng phổ bi ến hơn vì các mạch điện thườ ng s d ng n ử ụ ối với ngu n chung V i m t s ồ ớ ộ ố lưu ý rằng LED 7 thanh Cathode chung thông thườ ng các m ạch đề u nối cực dương chung và ngược lại vì thế nếu nối với dương nguồ n của m ạch thì LED 7 đoạ n Cathode chung s không th phát sáng ẽ ể

Tùy thu c vào các ch s ộ ữ ố thậ p phân mà LED hi n th LED s ể ị ẽ nên được phân c c thu n Ch ng h n, ự ậ ẳ ạ nếu hi n th ể ị chữ số 0 thì chúng ta b t bu ắ ộ c cần phải làm sáng 6 đoạn LED tương ứng đó à a, b, c,

d, f Do đó, các con số khác nhau sẽ được thể hiện từ 0 – 9 trên màn hình

Bảng chân lý c a LED 7 thanh ủ

Đối v ới LED 7 thanh để hiển thị chính xác các con số từ 0 – 9 như mong muốn thì chúng ta cần phải tạo ra m t b ộ ảng chân lý để giúp chúng ta nắm bắt và hiển th ịnhững con s , ký t m t cách nhanh ố ự ộ chóng và d ễ dàng hơn

Decimal

Digit

Individual Segments Illuminated

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phát sáng hoặc diode phát quang[7] ) là các diode

Đèn Led (5mm)

Sơ đồ chân:

Chức năng: Dùng để phát sáng

6 Điện trở

- Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác tùy vào vị trí điện trở trong mạch điện

- Cấu tạo: điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở -Người ta dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở

- Ký hiệu:

- Hình dạng thực tế:

Hình 6.1 điện trở

- Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu Giá trị điện trở thường được thể hiện qua các : vạch màu trên thân điện trở, mỗi màu đại diện cho một số Màu đen: số 0, màu nâu:

số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số 9

- Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạch màu

đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu

- Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10(giá trị của màu) Giá trị của điện trở được tính bằng cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy

thừa

Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa)

hình 1.2 vòng màu điện trở

- Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hoàng kim hoặc màu bạc, dùng để xác định sai số của giá trị điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%

7 Tụ điện:

Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều truyền qua

-Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực Loại có phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị hư và hoạt động sai Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa

-Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau

Kí hiệu: được kí hiệu là C Hình 7.1 tụ điện

Biểu tượng trên mạch điện:

Đơn vị của tụ điện

- Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như

+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)

+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)

+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn là 1µF)

=> 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf

Cách đọc giá trị của tụ điện:

- Đọc trực tiếp trên thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara)

Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau( chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu cho sai số)

-Ví dụ 1:103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF

- Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47)

Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị hư hỏng hoặc bị cháy nổ

8 Diode

Diode là gì?

Điốt (Diode) là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không chạy ngược lại Điốt bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode

nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P N có đặc -điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuếch tán sang vùng bán dẫn P

để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn.

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn