Báo cáo bài 12 thực hành điện điện tử cơ bản

ây là báo cáo thực hành bài 12, môn Thực hành điện điện tử cơ bản, trường Đại học công nghệ thông tin. UITBài 12. Mạch đếm Johnson – Mạch đếm vòng12.1 Mục tiêuKhảo sát mạch đếm Johnson, mạch đếm vòng.Ứng dụng mạch đếm để chia tần số tín hiệu, tạo tín hiệu lệch pha, điều khiển đèn giao thông…

BÁO CÁO BÀI 12

Môn: Thực hành Điện – Điện tử cơ bản

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

- -Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản - -Báo cáo Bài 12

Bài 12 Mạch đếm Johnson – Mạch đếm vòng

12.1 Mục tiêu

Khảo sát mạch đếm Johnson, mạch đếm vòng

Ứng dụng mạch đếm để chia tần số tín hiệu, tạo tín hiệu lệch pha, điều khiển đèn giao thông…

12.2 Câu hỏi chuẩn bị

1 Mạch đếm Johnson là gì? Nêu sơ đồ mạch?

- Mạch đếm Johnson là mạch có một chu kỳ đếm mặc nhiên mà không cần đặt trước và nếu có đặt trước, mạch sẽ cho các chu kỳ khác nhau tùy vào tổ hợp đặt trước đó

- Sơ đồ mạch:

2 Mạch đếm vòng hoạt động như thế nào?

- Mạch đếm vòng có cấu trúc cơ bản là thanh ghi dịch với ngõ ra tầng sau cùng được đưa về ngõ vào tầng đầu Hình dưới là mạch đếm vòng 4 bit dùng FF D

- Giả sử ban đầu chỉ cho D0 = 1, các ngõ vào tầng FF khác là 0 Bây giờ cấp xung

ck đồng bộ khi ck lên cao, dữ liệu 1000 được dịch sang phải 1 tầng do đó Q0 = 1, các ngõ ra khác là 0 Tiếp tục cho ck xuống thấp lần nữa, Q1 sẽ lên 1, các ngõ ra

khác là 0 Như vậy sau 4 nhịp xung ck thì Q3 lên 1 và đưa về làm D0 = 1 mạch đã thực hiện xong 1 chu trình

3 Nêu một số ứng dụng của mạch đếm trong thực tế cuộc sống?

- Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp

- Đếm sự kiện

- Máy đếm tần

- Đồng hồ số

12.3 Nội dung

12.3.1 Khảo sát IC 1047

12.3.1.1 Khảo sát datasheet của IC 4017

Tra cứu datasheet để biết sơ đồ chân, bảng trạng thái, chức năng và các thông số của IC, sau đây là tóm tắt sơ đồ chân, sơ đồ logic và bảng trạng thái của IC:

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

12.3.1.2 Sơ đồ chân IC 4017 trên bộ thí nghiệm

IC 4017 gắn trên bộ thí nghiệm ở board số 2, có sơ đồ kết nối với test board có các tên như Hình 12-2, nguồn IC đã được cung cấp

12.3.1.3 Kiểm tra IC 4017

Hãy kết nối mạch như Hình 12-3:

Chú ý: trong sơ đồ kí hiệu và sơ đồ mạch thí nghiệm các chân có các tên khác nhau nhưng chúng có cùng chức năng Ví dụ chân “CE:Clock Enable” thì có tên ngắn gọn là “ENA” (enable), “TC: Terminal Count” cũng chính là “CO: Carry Out” cho biết kết thúc 1 chu kỳ đếm để kích xung cho hàng kế – tức IC kế, “MR: Master reset” thì tương tự “RST: reset”

Chuyển đổi các ngõ vào SW1(ENA), SW2(RES) và CLK để kiểm tra các trạng thái thứ 2, thứ 3, thứ 4 và thứ 7 trong bảng trạng thái, các trạng thái còn lại không cần kiểm tra

Nếu hoạt động đúng thì IC còn tốt, nếu không đúng thì kiểm tra lại và thay bằng IC khác

12.3.2 Mạch đếm 12.3.2.1 Mạch đếm 2

Kết nối mạch điện như Hình 12-4: Có thể giữ nguyên hình 3 nhưng chỉ cần quan tâm đến LED0, LED1

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

Quan sát tín hiệu vào/ra và điền vào Bảng 12-2:

Bảng 12-2:

Cl

k Q

0 0 0

1 0 1

2 1 0 Dựa và bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng ngõ vào CLK và dạng sóng ngõ ra

[chú ý: ghi tên cho từng dạng sóng]

12.3.2.2 Mạch đếm 3

Kết nối mạch như Hình 12-6:

Quan sát tín hiệu vào/ra và điền vào Bảng 12-3:

Bảng 12-3:

Cl

k Q

0 0 0 0

1 0 0 1

2 0 1 0

3 0 1 1

4 1 0 0 Dựa vào bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng ngõ vào CLK và dạng sóng ngõ ra

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

Muốn kết nối mạch đếm 4 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q4 Muốn kết nối mạch đếm 5 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q5 Muốn kết nối mạch đếm 6 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q6 Muốn kết nối mạch đếm 7 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q7 Muốn kết nối mạch đếm 8 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q8 Muốn kết nối mạch đếm 9 thì thay đổi như thế nào?

 Nối chân RES vào Q9 Chú ý: các mạch đếm ở trên cũng chính là các mạch chia tần số

12.3.3 Mạch đếm rồi dừng lại

12.3.3.1 Mạch đếm từ 1 đến 5 rồi dừng lại

Kết nối mạch như Hình 12-8:

Nhấn nút RST-H và quan sát trạng thái vào ra và điền vào Bảng 12-4:

Bảng 12-4

12.3.4 Mạch ứng dụng

12.3.4.1 Mạch tạo tín hiệu lệch pha 180 độ

Kết nối mạch như Hình 12-9:

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

Quan sát tín hiệu vào và ra rồi điền vào bảng trạng thái Bảng 12-5:

Bảng 12-5

Dựa vào bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng vào ra, chú ý vẽ đầy đủ 1 chu kỳ

12.3.4.2 Mạch đèn điều khiển đèn giao thông

Hãy kết nối mạch theo sơ đồ Hình 12-11, chú ý sử dụng các led xanh vàng đỏ

Hãy cho biết 1 chu kỳ hoạt động 12 clk

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

Quan sát các đèn và điền vào Bảng 12-6, sau đó vẽ các dạng sóng vào clk và các đèn

Bảng 12-6

Clk Xanh 1 Vàng 1 Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2 Đỏ 2

Hình 12-12 Dạng sóng vào ra mạch đèn giao thông

Hãy cho biết đèn xanh, vàng và đỏ sáng bao nhiêu xung ck?

Xanh: 4

Vàng: 1

Đỏ: 5

Nếu muốn thay đổi thời gian làm việc của mạch thì phải thực hiện như thế nào? Nếu muốn điều khiển bóng đèn công suất lớn sử dụng nguồn 220V thì phải làm gì?

=> Nếu muốn thay đổi thời gian làm việc của mạch thì phải thay đổi xung clock

12.3.4.3 Mạch sáng hết rồi tắt dần

Hãy kết nối mạch theo Hình 12-13

Vẽ dạng sóng các ngõ vào ra và cho biết chu kỳ làm việc của mạch, chức năng của

mạch

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

12.4 Tổng kết

Bài này thực hiện khảo sát IC đếm 1047 và ứng dụng thực hành các mạch đếm số thập phân rồi dừng lại Tiếp đó là thực hiện các mạch ứng dụng như mạch tạo tín hiệu lệch pha

180 độ, mạch đèn điều khiển giao thông, mạch điều khiển led sáng dần rồi tắt hết để ứng dụng cho các mạch led chạy chữ quảng cáo

12.5 Câu hỏi ôn tập

1 Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch tạo 3 tín hiệu lệnh pha 180 độ.

- Q0 = 1 và Q1, Q2,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 và LED8 sáng LED9 tắt

- Q1 = 1 và Q0,Q2,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 sáng, LED 8 và LED9 tắt

- Q2 = 1 và Q0,Q1,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 sáng, LED9 sáng, LED 8 tắt

- Q3 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q4,Q5 = 0 thì LED9 sáng, LED10 và LED8 tắt

- Q4 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q3,Q5 = 0 thì LED9 sáng, LED8 sáng, LED10 tắt

- Q5 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q3,Q4 = 0 thì LED8 sáng, LED9 và LED10 tắt

2 Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển đèn giao thông.

- Do đèn XANH1 = ((Q0 + Q1) + Q2) + Q3 nên khi một trong các Q0, Q1, Q2, Q3 bằng 1 thì đèn XANH1 sẽ sáng DO2 sáng

- Khi Q4 = 1 thì đèn VANG1 sáng Đèn DO2 sáng do DO2 = XANH1 + Q4

- Khi Q5 =1 thì XANH2 sáng Do XANH2 = ((Q5 + Q6) + Q7) + Q8

Đồng thời, khi lần lượt Q6, Q7, Q8 bằng 1 thì đèn XANH2 sáng DO1 sáng

- Khi Q9 = 1 thì VANG2 sáng, và DO1 sáng do DO1 = XANH2 + Q9

3 Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch sáng hết và tắt dần.

- Q0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 = 1 thì tất cả các đèn đều sáng

- Qua chu kì xung clock tiếp thì Q0 = 0, các Q còn lại là 1 Q0 OR Q1 là 1 nên Led

7 sáng

- Qua chu kì xung clock tiếp thì Q0 = 0, Q1 = 0, các Q còn lại là 1 Q0 OR Q1 là 0 nên Led 7 tắt

- Cứ tiếp tục qua các chu kì xung clock tiếp thì các Led sẽ tắt dần cho đến Led 0

4 Hãy thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông với đèn xanh sáng 10 xung clk, vàng sáng 5 xung clk, đỏ sáng 20 xung clk Cho xung clk có tần số 1Hz.

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12

5 Thiết kế mạch đèn quảng cáo có 8 Led hiển thị với 4 chương trình như sau:

a Điểm sáng chạy từ trái sang phải

b Điểm sáng chạy từ phải sang trái

c Hai điểm sáng chạy song - song vào từ hai hướng

d Hai điểm sáng chạy song - song từ chính giữa ra ngoài, sau đó chạy vào