tiểu luận đề tài thiết kế mạch đếm và hiển thị trên led 7 thanh giá trị đếm tiến từ 11 29

CHƯƠNG I: TRÌNH BÀY TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1 Tìm hiểu ý nghĩa chức năng của mạch tạo xungChức năng của mạch tạo xung là biến đổi tín hiệu điện một chiều thành tín hiệu điện có xung và tần

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC

ASSIGNMENT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN &TỰ

ĐỘNG HÓA MÔN: KỸ THUẬT XUNG SỐ

ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM VÀ HIỂN THỊ TRÊN LED 7 THANH GIÁ TRỊ ĐẾM TIẾN TỪ 11-29

Lớp: AE19201

Giảng viên: TH.S TRẦN THỊ THU

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÁI BÌNH_PH31109 NGUYỄN VĂN NINH_PH47610

NGUYỄN CÔNG GIÁP_PH47689

HÀ NỘI - 2023

1

MỤC LỤC

Chương 1: Trình bày tổng quan về mạch tạo xung

1.1 Tìm hiểu ý nghĩa chức năng của mạch tạo xung

1.2 Tìm hiểu và lựa trọn linh kiện

Chương 2: Lập phương án thiết kế mạch đếm

2.1 Vạch phương án thiết kế

2.2 Công thức tính toán

Chương 3: Tiến hành thi công sản phẩm

3.1 Quá trình thiết kế sản phẩm

3.2 Thi công sản phẩm

3.3 Hoàn thiện sản phẩm

Chương 4: Kết luận

2

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày này xã hội cũng càng ngày phát triển, kinh tế ngày nay càngquốc tế hóa, xã hội cũng càng ngày phát triển Để đáp ứng nhu cầubức thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế giới,đòi hỏi các ngành khoa học kỹ thuật hiện nay ngày càng phải nângcao và phát triển về chất lượng cũng như khả năng ứng dụng rộngrãi Trong đó ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóacũng có vai trò quan trọng trong sinh hoạt cũng như sản xuất Cũng như trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường xuyên gặp

hệ thống tủ điện điều khiển các thiết bị khác nhau Để phục vụ tốthơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiệnđại và phát triển hiện nay, vẫn luôn đòi hỏi cải tiến hơn nữa côngnghệ cùng những tính năng tiện ích cho những chiếc cửa tự động

Và có thể hiểu rõ hơn về các tính năng của tủ điện Do kiến thứccòn hạn hẹp nên chắc chắn không thể tránh khỏi những thiết sót vàhạn chế, vì thế chúng em rất mong có được sự góp ý, nhắc nhở từthầy cô giáo để có thể hoàn thiện đề tài của mình

3

CHƯƠNG I: TRÌNH BÀY TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tìm hiểu ý nghĩa chức năng của mạch tạo xung

Chức năng của mạch tạo xung là biến đổi tín hiệu điện một chiều thành tín hiệu điện có xung và tần số theo yêu cầu, mạch tạo xung là mạch điện tử nhằm phối hợp các linh kiện điện tử để biến đổi dòng điện thành năng lượng xoay chiều có hình dạng và tần số theo yêu cầu Và dưới đây là một loại tín hiệu xung

4

Too long to read on your phone? Save

to read later onyour computer

Save to a Studylist

1.2: Tìm hiểu và lựa trọn linh kiện sử dụng trong mạch tạo xung

IC555: Ta có thể thấy mạch tạo xung vuông sử dụng IC555 là hợp lí nhất, vì tính phổ biến của IC này rất cao và dễ mua linh kiện

Thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của ic555:

1 Điện áp hoạt động: IC555 hoạt động ở mức điện áp từ 4,5V đến 18V

2 Ngõ vào tín hiệu: IC555 có 2 ngõ vào tín hiệu, một ngõ vào bình thường (Trigger) và một ngõ vào đặc biệt (Control)

3 Ngõ ra tín hiệu: IC555 có một ngõ ra tín hiệu xung (OUT) để đưa ratín hiệu xung đã được cấu hình

4 Thời gian hẹn giờ: IC555 có thể tạo ra thời gian hẹn giờ từ vài micro giây đến vài giờ, tuỳ thuộc vào các thành phần ngoại vi được kết hợp với nó

5 Nhiệt độ hoạt động: IC555 có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -40°C đến+85°C

6 Dòng tiêu thụ: Dòng tiêu thụ của IC555 thường khoảng 6-10 mA

IC74LS00: 74LS00 là một trong những IC rẻ nhất làm cho nó trở nên phổ biến hơn các IC khác Nó có thể thực hiện hoạt động tốc độ logic

5

NAND CAO trong vòng nano giây mà không cần sử dụng vi điều khiển hoặc bộ xử lý IC có bốn cổng NAND có thể được sử dụng thêmcho các cổng khác một cách riêng biệt.

Sơ đồ chân của ic74LS00:

Pin 1: Đây là cổng A-input-1

Pin 2: Đó là Cổng vào B-1

Pin 3: Đó là Cổng ra Y-1

Pin 4: Đây là cổng A-input-2

Pin 5: Đó là Cổng đầu vào B-2

Pin 6: Đây là cổng ra Y-2

Pin 7: Đây là một thiết bị đầu cuối GND

Pin 8: Đây là cổng ra Y-3

Pin 9: Đây là cổng đầu vào B-3

Pin 10: Đây là cổng A-input-3

Pin 11: Đó là Cổng đầu ra Y-4

Pin 12: Đây là cổng đầu vào B-4

Pin 13: Đây là cổng A-input-4

Pin 14: Đó là chân Vcc (Chân nguồn cung cấp tích cực)

Thông số kỹ thuật của ic74LS00: Nguồn điện áp: 5V, Độ trễ truyền cho mỗi cổng: 10ns, Công suất chuyển đổi mỗi cổng: 10mW, Tốc độ chuyển đổi tối đa: 25 MHz Cổng NAND 2-i/p độc lập: 4, Đầu ra có thể giao tiếp với: TTL, CMOS, NMOS, Phạm vi của điện áp hoạt động lớn, Nhiệt độ hoạt động có thể lên đến 70 độ C

6

IC74LS192: 74LS192 là bộ đếm BCD thập phân lên xuống Các đồng

hồ đếm lên và đếm xuống riêng biệt được sử dụng và ở cả hai chế độ đếm, các mạch hoạt động đồng bộ Các đầu ra thay đổi trạng thái đồng

bộ với các chuyển đổi thấp đến cao trên các đầu vào đồng hồ

IC 74LS192 thiết kế có 16 chân với các chức năng cơ bản như sau:Chân số 1, 9, 10, 15 là các đầu vào dữ liệu song song

Chân số 2, 3, 6, 7 là các đầu ra của flip flop

Chân số 4 là đầu vào xung đồng hồ đếm xuống

Chân số 5 là đầu vào xung đồng hồ đếm lên

Chân số 8 là chân nối đất

Chân số 11 là đầu vào của tải song song không đồng bộ

Chân số 12 là đầu ra đếm lên

Chân số 13 là đầu ra đếm xuống

Chân số 16 là chân cấp nguồn

7

IC7447:IC 7447 được dùng trong bộ chuyển đổi BCD trong Led 7 thanh hiển thị từ số 0 đến số 9 Thông thường, IC 7447 chấp nhận đầu vào là các giá trị nhị phân.

Thông số kỹ thuật của IC 7447

Đóng gói với 16 chân trong một dòng kép DIP

Bộ chuyển đổi BCD sang led 7 đoạn để hiển thị từ 0 – 9

Nguồn cấp hoạt động tốt nhất trong khoảng 5V (4.75 đến 5.25)

Sơ đồ chân của IC 7447:

Chân số 1, 2, 6, 7 là đầu vào ứng với B, C, D, A

Chân số 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 là các chân đầu ra, những chân này

sẽ được nối với led 7 thanh để điều khiển chúng

Chân số 8 là chân nối đất GND

Chân số 16 là chân cấp nguồn Vcc 5V, không cấp quá nguồn 5V để IChoạt động bình thường

Chân số 3 LT (Lamp Test) dùng để kiểm tra led 7 đoạn Nếu chân số 3nối mass thì led sẽ sáng cùng lúc 7 đoạn Chân này chỉ dùng để kiểm tra xem led 7 thanh có bị hỏng đoạn nào hay không thôi

Chân số 4 BI/RB0 được nối với mức cao, nếu bị nối với mức thấp thì toàn bộ đèn sẽ không sáng

Chân số 5 RBI nối với mức cao

Mô tả cách thức hoạt động của IC trong mạch như sau:

8

Các chân A, B, C, D: Đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân(BCD) từ 0 tới 15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng.

Chân QA-QG: Nối trực tiếp LED 7 thanh với QA=a, QB=b, QC=c, QD=d, QE=e, QF=f, QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào của các mạch

Nguyên lý hoạt động của IC7447:

Mô tả cách thức hoạt động của IC trong mạch như sau:

Các chân A, B, C, D: Đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân(BCD) từ 0 tới 15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng

Chân QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với

QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào của các mạch

IC 7447 thường được sử dụng tại 4 trường hợp:

9

Sáng bình thường, hiển thị các số từ 0 – 9 (thường dùng nhất) Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân LT phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao.Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất các các đoạn của LED đều không sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại.

Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống mức thấp Tất cả các thanh của LED 7 đoạn đều sáng, bất chấp các ngõ vào BCD Dùng để Kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn còn sống hay không

Bỏ trạng thái số 0 khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn của LED 7 thanh đều tắt Chân RBI ở mức thấp và chân BI/RBOphải bỏ trống và nó đóng vai trò là ngõ ra

Bảng trạng thái của IC7447:

10

LED 7 đoạn anot chung:

LED 7 thanh hay còn được gọi là LED 7 đoạn, bao gồm 7 đoạn đèn LED được xếp lại với nhau thành hình chữ nhật Khi các đoạn lậptrình

để chiếu sáng thì sẽ hiển thị chữ số của hệ thập phân hoặc thậplục phân Đôi khi LED số 8 được hiển thị dấu thập phân khi có nhiềuLED

7 thanh được nối với nhau để có thể hiển thị được các số lớn hơn 2 chữ số

CHƯƠNG 2: LẬP PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM 2.1 Công thức tính tần số mạch tạo xung của ic555

Thời gian mà tụ C nạp điện từ 1/3 VCC đến 2/3 VCC

bằng thời gian đầu ra cao và được đưa ra

Tnạp = 0,69(R1 + R2 ) C

Thời gian mà tụ xả điện từ 2/3VCC đến 1/3 VCC bằng

với thời gian đầu ra thấp và được đưa ra Txả =

0,69R2C Điện áp ở đầu ra chân 3 IC555 có dạng hình

vuông với chu kỳ là

T= Tnạp + Txả =0,69((R1 + 2R2 ) C

Do thời gian nạp và thời gian xả không bằng nhau

(Tnạp >Txả) nên tín hiệu hình vuông ra không đối

xứng Vậy tần số tín hiệu hình vuông là:

f=1/T

Mạch nguyên lý:

12

Với mạch tạo xung trên với R1=10K,R2=10K,C1=10UF Áp dụng công thưc ở phần

2.1 ta có tần số mạch tạo xung trên như sau :

2.2: Sơ đồ về mạch .

14

Nguyên lí: khi đến 30 thì chặn về cổng and sang mức 1, chân pl khi mức 0 thì nó trả vế số mình đặt nên thêm cổng not để đảo từ 1 sang 0 cho vào pl còn số đặt trước theo bit là 1 2 4 8 set bắng cái logic.

Khối tạo xung

3.Khối mã hoá xung

Nhóm dùng IC74192, IC74192 sẽ nhận xung từ IC555 và mã hoá xung ra theo dạng số thập phân

4 Khối giải mã xung

IC7447 tiếp nhận và giải mã xung từ IC 74192 điều khiển led 7 đoạn biểu thị số

5 Khối led

LED nhận xung từ IC 7447 rồi biểu thị dưới dạng con số

15

CHƯƠNG 3: THI CÔNG SẢN PHẨM

3.1: Quá trình thiết kế sản phẩm

1 Thiết kế mạch trên proteus

+Mạch của nhóm thiết kế trên proteus chạy ổn định

Mạch tạo xung ic555 xuất tín hiệu xung vuông ra chân 3 và vào chân

Khối Led

2 Thiết kế mạch trên anltium

3 Chuyển sang bản PCB và đi dây

17

3.2: Thi công sản phẩm

1 Test thử trên bo

Quá trình lắp mạch:

Lần 1: mạch xung không chạy

Nguyên nhân: do boad test lỏng

18

IC 7447 Điện trở Led 7 đoạn

19

Tụ điện Jack cắm 5.5mm Phíp đồng

3 Ngâm phíp đồng

20

4 Hoàn thiện sản phẩm:

5 bảng vật tư:

IC555 2 ic 555 thường được ứng dụng để tạo xung

(PWM), điều chế vị trí của xung (PPM) trong các bộ biến tần năng lượng mặt trời hay dùng để phát hồng ngoại

6.000VND

IC 7400 2 Nó có thể thực hiện hoạt động tốc độ logic

NAND CAO trong vòng nano giây mà không cần sử dụng vi điều khiển hoặc bộ xử lý.

IC74192 2 74LS192 là bộ đếm BCD thập phân lên

xuống Các đồng hồ đếm lên và đếm xuống riêng biệt được sử dụng và ở cả hai chế độ đếm, các mạch hoạt động đồng bộ

24.000VND

IC7447 2 IC 7447 là IC được dùng trong bộ chuyển

đổi BCD ở Led 7 thanh hiển thị từ số 0 – số 9.

26.000VND

LED7 Đoạn 2 Led 7 đoạn là thiết bị hiển thị điện tử để

hiển thị số Khi mỗi đoạn chiếu sáng thì một phần của chữ số sẽ được hiển thị

10.000VND

Điện trở 1 Túi Chức năng của điện trở là để điều chỉnh

mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch

2.500VND

21

Tụ điện 1 Túi Tụ điện cho biết khả năng lưu trữ năng

lượng điện, lưu trữ điện, lưu trữ điện tích hiệu quả

-Biết cách sản xuất ra file in mạch

- Biết tạo bản mạch từ tấm phíp đồng từ phương pháp là ủi từ giấy in

- Mối hàn chưa được đều đẹp

- Là ủi giấy in còn chưa thực sự chuẩn khớp

22

- Khi gia công vận hành còn một số vướng mắc nhưng được giảng viên giải đáp.

3 Hướng phát triển trong tương lai

- Các mạch tạo xung và mạch đếm có thể ứng dụng trong làm đèn giaothông, máy đếm sản phẩm,

- Về mạch hiện tại có thể nghiên cứu lắp thêm các cổng logic để thay đổi các giá trị đếm khác nhau

23