TOPICA bài 10 điểm, là bài tập nhóm khó khó, Kỹ thuật điền tử số EG023 PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.1 MUX (Multiplexer)1.2 LED 7 đoạnPHẦN 2: MẠCH GIẢI MÃ BCD SANG LED 7 ĐOẠN2.1 Khảo sát IC 74LS482.2 Khảo sát IC 45117PHẦN 3: XÂY DỰNG MẠCH3.1 Sơ đồ khối3.2 Thiết kế mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn cathode chung3.3 Sơ đồ nguyên lý dùng MUX (IC 74LS157) giải mã BCD thành LED 7 đoạn cathode chung (IC 74LS48)3.4 Ứng dụng mạch giải mã BCD thành Led 7 đoạn K chung.
MỤC LỤC 3.4 Ứng dụng mạch giải mã BCD thành Led 7 đoạn K chung 11 Trang 2/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như đời sống xã hội. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chóng. Một trong những bài toán thường gặp trong kỹ thuật là mạch dồn kênh, việc này ngày nay có thể thực hiện dễ dàng bằng các loại vi mạch điều khiển. Ở để tài này ta sẽ thực hiện mạch dồn kênh giải mã BCD thành LED 7 đoạn dùng cathode chung, ta khảo sát một số IC cơ bản. PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 MUX (Multiplexer) Mạch dồn kênh hay còn gọi là mạch ghép kênh, đa hợp (Multiplexer-MUX) là 1 dạng mạch tổ hợp cho phép chọn 1 trong nhiều đường ngõ vào song song (các kênh vào) để đưa tới 1 ngõ ra (gọi là kênh truyền nối tiếp). Việc chọn đường nào trong các đường ngõ vào do các ngõ chọn quyết định. Ta thấy MUX hoạt động như 1 công tắc nhiều vị trí được điều khiển bởi mã số. Mã số này là dạng số nhị phân, tuỳ tổ hợp số nhị phân này mà ở bất kì thời điểm nào chỉ có 1 ngõ vào được chọn và cho phép đưa tới ngõ ra. Các mạch dồn kênh thường gặp là 2 sang 1, 4 sang 1, 8 sang 1… Nói chung là từ 2 n sang 1. Một số IC dồn kênh hay dùng Hình 1.1.1 Kí hiệu khối của một số IC dồn kênh hay dùng 74LS151 có 8 ngõ vào dữ liệu, 1 ngõ vào cho phép G tác động ở mức thấp, 3 ngõ vào chọn C B A, ngõ ra Y còn có ngõ đảo của nó: Y . Khi G ở mức thấp nó cho phép hoạt động ghép kênh mã chọn CBA sẽ quyết định 1 trong 8 đường dữ liệu được đưa ra ngõ Y. Ngược lại khi G ở mức cao, mạch không được phép nên Y = 0 bất chấp các ngõ chọn và ngõ vào dữ liệu. Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 3/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 74LS153 gồm 2 bộ ghép kênh 4:1 có 2 ngõ vào chọn chung BA mỗi bộ có ngõ cho phép riêng, ngõ vào và ngõ ra riêng. Tương tự chỉ khi G ở mức 0 ngõ Y mới giống 1 trong các ngõ vào tuỳ mã chọn. 74LS157 gồm 4 bộ ghép kênh 2:1 có chung ngõ vào cho phép G tác động ở mức thấp, chung ngõ chọn A. Ngõ vào dữ liệu 1I0, 1I1 có ngõ ra tương ứng là 1Y, ngõ vào dữ liệu 2I0, 2I1 có ngõ ra tương ứng là 2Y, … Khi G ở thấp và A ở thấp sẽ cho dữ liệu vào ở ngõ nI0 ra ở nY (n = 1,2,3,4) còn khi A ở cao sẽ cho dữ liệu vào ở nI1 ra ở nY. Khi G = 1 thì Y = 0. Khảo sát với IC 74LS157, kí hiệu khối, chân ra, bảng trạng thái và cấu tạo logic được minh họa ở những hình dưới (hình 1.1.2), với những IC khác cũng tương tự Hình 1.1.2 1.2 LED 7 đoạn Đây là loại đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đoạn a, b, c, d, e, f, g, bên dưới mỗi đoạn là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn). Qui ước các đoạn cho bởi như hình 1.2.1 Hình 1.2.1 Khi một tổ hợp các đoạn cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9. Hình dưới cho thấy các đoạn nào cháy để thể hiện các số từ 0 đến 9: Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 4/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 Hình 1.2.2 Đèn 7 đoạn cũng hiển thị được một số chữ cái và một số ký hiệu đặc biệt. Có hai loại đèn 7 đoạn: - Loại catod chung (Hình 1.2.3), dùng cho mạch giải mã có ngã ra tác động cao. - Loại anod chung (Hình 1.2.4), dùng cho mạch giải mã có ngã ra tác động thấp. Hình 1.2.3 Hình 1.2.4 PHẦN 2: MẠCH GIẢI MÃ BCD SANG LED 7 ĐOẠN Một dạng mạch giải mã rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này cho ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự. Hình 2.1 2.1 Khảo sát IC 74LS48 IC 74LS48 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn loại cathode chung. Hình dạng và sơ đồ chân: Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Đầu ra Đầu vào Trang 5/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 6/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 Hình 2.5 2.2 Khảo sát IC 4511 IC 4511 thuộc họ CMOS, là IC giải mã thúc led 7 đoạn loại cathode chung. - 4511 có khả năng thúc, giải mã và chốt dữ liệu cùng 1 lúc. Các ngõ ra đều tác động mức cao nên 4511 dùng cho giải mã led 7 đoạn loại K chung. Vì cấu trúc có sẵn mạch thúc 8421 trong nó nên 4511 còn có thể thức trực tiếp thúc hay thúc được tải lớn hơn như đèn khí nóng sáng, tinh thể lỏng, huỳnh quang chân không… Những ứng dụng chính của nó là mạch thúc hiển thị trong các bộ đếm, đồng hồ DVM…, thúc hiển thị tính toán máy tính, thúc giải mã trong các bộ định thời, đồng hồ khác nhau. Hình 2.6 Kí hiệu khối và chân ra của 4511 Bảng hoạt động của 4511 như dưới đây: Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 7/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 Hình 2.7 Riêng các IC hoạt động ở mức logic cao, dùng LED Katot chung có quy luật hiển thị số thập phân cũng giống các IC hoạt động ở mức logic thấp, chỉ khác đôi chút là số 6 không dùng thanh a và số 9 không dùng thanh d. Ví dụ: Hãy xem một ứng dụng của mạch giải mã led 7 đoạn: Mạch giải mã sẽ giải mã BCD sang led 7 đoạn để hiển thị số đếm thập phân Bây giờ ta có thể thay mạch dao động bằng 1 bộ cảm biến chẳng hạn dùng bộ thu phát led đặt ở cửa vào nếu mỗi lần có 1 người vào thì bộ cảm biến sẽ tạo 1 xung kích kích cho mạch đếm. Như vậy với ứng dụng này ta đã có hệ thống đếm số người vào cổng cũng có thể đếm sản phẩm qua băng truyền… tất nhiên chỉ hạn chế ở số người vào nhiều nhất là 9. Hình 2.8 - Mạch dao động tạo ra xung kích cho mạch đếm, ta có thể điều chỉnh chu kì xung để mạch đếm nhanh hay chậm Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Dao động Đếm BCD Giải mã Trang 8/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 - Mạch đếm tạo ra mã số đếm BCD một cách tự động đưa tới mạch giải mã có thể là cho đếm lên hay đếm xuống PHẦN 3: XÂY DỰNG MẠCH 3.1 Sơ đồ khối Sử dụng MUX giải mã BCD thành Led 7 đoạn cathode chung: Hình 3.1.1 3.2 Thiết kế mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn cathode chung Như đã nói trong phần giới thiệu LED 7 đoạn việc hiển thị cho đúng vị trí đèn từ 0 đến 9, ta sẽ thiết kế một mạch giải mã với 4 đầu vào D, C, B, A là mã BCD trong đó 6 trạng thái 1010 đến 1111 không được sử dụng, nhưng ta cần phải nhớ để xử lý tối thiểu hóa hàm và 7 đầu ra tương ứng với các ngã vào a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn, sao cho các đoạn cháy sáng tạo được số thập phân đúng với mã BCD ở ngõ vào. * Bước 1: - Tại sao lại có 4 đầu vào? Vì các chữ số từ 0 đến 9, ta cần ít nhất 4 bit để biểu thị chúng trong hệ nhị phân. - 7 đầu ra tương ứng với 7 đèn được đánh chữ từ a đến g như hình vẽ. Hình 3.2.1 * Bước 2: Dựa vào số đèn và vị trí sáng ta lập bảng sự thật của mạch giải mã led 7 đoạn, có ngõ ra tác động cao (Khảo sát IC 74LS48 dùng cho giải mã Led 7 đoạn Cathode chung). Bảng sự thật: D C B A a b c d e f g Số được hiển thị Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E MUX GIẢI MÃ BCD LED 7 ĐOẠN Trang 9/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 * Bước 3: Từ bảng sự thật ta lập bảng Karnaugh và tìm các biểu thức tối thiểu của các hàm a, b, c, d, e, f, g của LED 7 đoạn. - Tìm a: BA DC 00 01 11 10 00 1 0 1 1 01 0 1 1 0 11 X X X X 10 1 1 X X - Tìm b: BA DC 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 0 1 0 11 X X X X 10 1 1 X X - Tìm c: - Tìm d: BA DC 00 01 11 10 00 1 0 1 1 01 0 1 0 1 11 X X X X 10 1 0 X X - Tìm e: BA DC 00 01 11 10 00 1 0 0 1 01 0 0 0 1 11 X X X X 10 1 0 X X - Tìm f: BA DC 00 01 11 10 00 1 0 0 0 01 1 1 0 1 11 X X X X 10 1 1 X X Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E BA DC 00 01 11 10 00 1 1 1 0 01 1 1 1 0 11 X X X X 10 1 1 X X Trang 10/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 - Tìm g: BA DC 00 01 11 10 00 0 0 1 1 01 1 1 0 1 11 X X X X 10 1 1 X X * Bước 4: Từ các biểu thức rút gọn ta vẽ sơ đồ mạch logic (mạch logic giải mã BCD sang LED 7 đoạn cathode chung _Dùng phần mềm Microsoft Office Visio 2007 để vẽ) Hình 3.2.2 3.3 Sơ đồ nguyên lý dùng MUX (IC 74LS157) giải mã BCD thành LED 7 đoạn cathode chung (IC 74LS48) Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E [...]... EG023 KPD1 KPD2 6 9 4321 4321 U2 74 LS1 57 S I1a I0a I1b I0b I1c I0c I1d I0d E Gnd Ya Yb abcdefg Yc Yd V1 5V 74 LS48 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO Hình 3.2.3 (Dùng phần mềm CircuitMaker 2000 để vẽ và thực thi) 3.4 Ứng dụng mạch giải mã BCD thành Led 7 đoạn K chung Mạch đo tần số bằng IC 4511 IC 4511 là loại IC giải mã với các ngõ ra sử dụng cho LED cathode chung và có mạch chốt dữ liệu ở ngõ vào sao... Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 12/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 KẾT LUẬN Đề tài: Sử dụng MUX thiết kế mạch giải mã BCD thành led 7 đoạn Cathode chung Qua đề tài giúp chúng ta nắm vững thêm một số kiến thức của môn học Kỹ thuật điện tử số về cách xây dựng, bố trí và hoàn thành 1 mạch thiết kế Đề tài của nhóm đã hoàn thành nhưng không thể tránh khỏi những sai sót, mong thầy cô... (xoá ngõ vào) = 1 và LT (lamp test) thì các giá trị hiển thị trên LED 7 đoạn phụ thuộc và thay đổi theo các bit ngõ vào Mạch dưới đây cho thấy ứng dụng cơ bản của IC 4511 được sử dụng để thiết kế mạch đếm tần số: Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 11/13 Bài tập nhóm Môn: Kỹ thuật điện tử số - EG023 Nguyên tắc hoạt động của mạch đếm tần số rất đơn giản là bằng cách đếm số xung dao động của... ‘trượt’ liên tục theo kết quả đếm được Để kiểm soát được giá trị đếm được trong các khoảng thời gian 1 giây đồng hồ thì phải reset bộ đếm sau các khoảng thời gian 1 giây và sau khi IC Giải mã 4511 đã được nhập dữ liệu vào để hiển thị Vì vậy, trong thiết kế trên đây cần phải tạo ra một bộ dao động chuẩn với thời gian 1 giây bằng cách sử dụng mạch dao động thạch anh có tần số 32 ,76 8 KHz và chia tần số... Thanh Toàn - Tư liệu được tham khảo từ các website: 1 http://luanvan.net.vn/ 2 https://www.scribd.com 3 http://doc.edu.vn/ 4 http://tailieu.tv/ 5 http://laptrinhvnc.com/ 6 http://vinacel.hcmute.edu.vn/ 7 http://www.huongnghiepviet.com/ 8 http://3-heroes.com/ Nhóm 1 Lớp ICD1E – IKD1E – SD1E – HD1E Trang 13/13 . cho mạch giải mã có ngã ra tác động thấp. Hình 1.2.3 Hình 1.2.4 PHẦN 2: MẠCH GIẢI MÃ BCD SANG LED 7 ĐOẠN Một dạng mạch giải mã rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch giải mã BCD sang. 3.1.1 3.2 Thiết kế mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn cathode chung Như đã nói trong phần giới thiệu LED 7 đoạn việc hiển thị cho đúng vị trí đèn từ 0 đến 9, ta sẽ thiết kế một mạch giải mã với 4. mạch logic (mạch logic giải mã BCD sang LED 7 đoạn cathode chung _Dùng phần mềm Microsoft Office Visio 20 07 để vẽ) Hình 3.2.2 3.3 Sơ đồ nguyên lý dùng MUX (IC 74 LS1 57) giải mã BCD thành LED 7