Báo cáo thực tập điện tử số

Báo cáo thực tập điện tử số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



BÁO CÁO THỰC TẬP ĐIỆN TỬ SỐ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

Th.S HOÀNG VĂN ĐÔNG

HÀ NỘI 05/2013

NHÓM 10:

BÀI 1: GIỚI THIỆU BÀI 1: CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN

 IC 7408

1A Vcc Bảng chân lí 1B 4A

1Y 4B

2A 4Y 2B 3A 2Y 3B GND 3Y

 IC 7408 là mạch AND

 IC 7404

1A Vcc Bảng chân lí 1Y 6A

2A 6Y

2Y 5A 3A 5Y 3Y 4A GND 4Y

 IC 7402 là mạch NOR

2 THIẾT KẾ MẠCH BỎ PHIẾU 3 ĐẦU VÀO:

Thiết kế mạch logic tổ hợp bỏ phiếu,mạch có 3 đầu vào A,B,C và 1 đầu ra Y.kết quả được thông qua khi có đa số phiếu được bỏ

a- Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch sử dụng các phần tử logic cơ bản

b- Tổng kết và lắp mạch chỉ sử dụng NAND 2 đầu vào

Ánh xạ vào bìa Các-nô:

Y= AB+ AC+BC´ = AB+ AC ´´ ´ BC= AB ´´ ´AC ´´ BC

Vậy ta có mạch dung NAND 2 đầu vào:

BÀI 3: MUX VÀ DEMUX

I CHỨC NĂNG :

● MUX(multiplexer):

- Tạo hàm logic ở hệ tổ hợp

- Dồn kênh để tạo ra một kênh thông tin mới(ghép kênh)

- Phân đường ,cho phép từng luồng thông tin đi qua Sơ đồ nguyên lý như sau:

Đây là loại MUX 2-1 tức là có 2 tín hiệu đầu vào và 1 tín hiệu đầu ra, ngoài ra còn nhiều loại MUX khác như MUX 4-1, MUX 8-1…

● DEMUX kết hợp giữa bộ giải mã,bộ đếm.Có nhiệm vụ:

- Phân kênh, hay từ một tín hiêu chung phân kênh truyền tới một đầu ra theo yêu cầu dựa vào tín hiệu điều khiển Sơ đồ nguyên lý như sau:

Đây là sơ đồ mạch DEMUX 1-2 với 1 tín hiệu đầu vào và 2 tín hiệu đầu ra.

● Sự kết hợp giữa MUX –DEMUX:

MUX và DEMUX là các bộ ghép kênh và phân kênh sao cho +MUX : khi s=0 thì y=S0 khi s=1 thì y=S1

+DEMUX : tương tự có tín hiệu ra S’0=S0 và S’1=S1

+ Sơ đồ mạch

Vậy với S=0 cho ra tín hiệu là S0

với S=1 cho ra tín hiệu là S1

=> thực hiện chức năng MUX

Tương tự tại 74083 và 74084

-Khi tín hiệu Select S=0

tại 74084 : tín hiệu ra là S0 (hay S’0 = S0 )

tại 74084 : tín hiệu ra là 0

-Khi tín hiệu Select S=1

tại 74083 : tín hiệu ra là 0

tại 74084 : tín hiệu ra là S1 ( hay S’1 = S1 )

=> thực hiện chức năng DEMUX

BÀI 4: GIẢI MÃ LED 7 THANH

LED 7 thanh và IC 7447

IC này dùng để điều khiển việc hiển thị Led 7 đoạn theo mã BCD Bên trong IC là các cổng NAND, các bộ đệm ngõ vào , và 7 cổng chuyển đổi AND-OR 7 cổng NAND kết hợp với bộ lái để tao ra mã BCD cho việc giải mã 7 cổng chuyển đổi AND-OR IC này chỉ dùng cho việc giải mã , nếu không phải sẽ không giải mã và số sẽ hiển thị không đúng.

+Rút gọn bìa Kacno

Sơ đồ nguyên lý

- Khi R = 0 & S = 1 hoặc R = 1 & S = 0 thì ta có hai đầu ra trái ngược nhau như mong muốn.

- Khi R = 1 & S = 1 ra bằng 0, do khi lắp mạch 2 đầu ra phải trái ngược nhau nên đây

là trạng thái không mong muốn Vì vậy trạng thái này được gọi là trạng thái cấm

3 NHẬN XÉT

Trigơ RS là một trong những thành phần cơ bản cấu thành lên các mạch tuần tự Mạch tuần tự là mạch có trạng thái ngõ ra không những phụ thuộc vào tổ hợp các ngã vào mà còn phụ thuộc trạng thái ngõ ra trước đó Ta nói mạch tuần tự có tính nhớ

JK là loại Trigơ có 2 lối vào điều khiển J, K

JK có đầu vào đồng bộ C Trigơ có thể lập hay xóa trong khoảng thời gian ứng với

sườn âm hoặc sườn dương ứng với xung đồng bộ C

2 THIẾT KẾ

Thiết kế mạch đếm sử dụng 7493 và 7447

Sơ đồ nguyên lý

- Do mạch chỉ sử dung một LED 7 thanh nên chỉ có thể hiển thị được các giá trị từ 0đến 9 mặc dù mạch có thể đếm từ 0 đến 15

- Ngoài việc đếm từ 0 đến 9 ta còn có thể điều khiển mạch đến từ 0 đến 1 giá trị bất

kì ( trong khoảng 1 đến 9 ) bằng cách kết nối 2 chân R0(1) & R0(2) của 7493 tới các chân A B C D hay Vcc ( vì khi cả R1 & R2 cùng bằng 1 thì mạch đếm sẽ được Reset ) dựa vào bảng sau:

Ví dụ: để cho mạch chỉ đếm từ 0 đến 4 thì có nghĩa là khi đến 5 thì 2 chân R0(1) & R0(2)phải bằng 1 Theo bảng trên ta thấy giá trị 5 tương ứng với:A = 1, B = 0, C = 1, D = 0

Vì vậy ta chi cần cho R1 nối với A & R2 nối với C như hình dưới đây:

Còn với trường hợp mà giá trị để Reset chỉ có 1 trong 4 chân A B C hoặc D bằng 1 như khi cho mạch đếm từ 0 đến 3, khi đó giá trị 4 tương ứng chỉ có C = 1 thì ta chỉ việc cho R1 hoặc R2 nối với C còn chân còn lại nối với Vcc là được

3 NHẬN XÉT

Mạch có ứng dụng lớn trong việc thiết kế các bộ đếm, đồng hồ đếm….với việc sử dụng nhiều IC 7493 và Led 7 thanh hơn

BÀI 7: BỘ ĐẾM ( 00 ÷ 33 )

Cũng như bộ đếm từ 00 đến 99 thì bộ đếm từ 00 đến 33 cũng có cấu trúc tương tự, nhưngcần thêm 3 mạch nhân AND và 1 mạch OR để tạo tín hiệu điều khiển cho U1 (7493) hàng chục quay về 0 khi lên đến 3 Và hàng đơn vị vẫn chạy từ 0 đến 9 khi hàng chục từ

0 đến 2 Và hàng đơn vị chạy từ 0 đến 3 khi hàng chục là 3

Nguyên lý:

Khi hàng chục (0-2) thì tại chân QA và QB của 7493 đếm hàng chục vẫn là tín hiệu 0 do

đó thì ở chân 2 và 3 của U1(7493) vẫn chưa có tín hiệu reset cho chân MR1,2 nó

Khi hàng chục là 3 thì tại chân QA và QB của U1 (7493)có tín hiệu là 1, khi tín hiệu ở chân QC của U2 (7493) hàng đơn vị bằng 1 tức là giá trị là 4 thì sẽ có tín hiệu tại chân 2

và chân 3 của của U1(7493) hàng chục và U2 (7493) hàng đơn vị cũng là 1 Do đó cả hai chân 2 và chân 3 của 7494 hàng chục và hàng đơn vị đều ở mức cao và đều được reset về

00 Từ đó tạo được bộ đếm 34 (các bộ đếm khác tương tự thế)

Mạch OR ở đây dùng để reset 7493 hàng đơn vị khi đếm đến 9 thì về 0 ( khi hàng chục từ

0 đến 2)

(0-Đặc biệt 2 LED 5 6 sẽ biểu diễn h đến 24 => có 2 trạng thái dừng (chuyển về 0) là 10 của LED 5 và 24 của LED 5 và 6 để chuyển về 0h (LED 5 là 4 và LED 6 là 2) Để làm được điều này ta phải chia trường hợp cho 2 con LED 1 là khi LED 5 nhảy đến 10 thì Reset và 2 là khi LED 6 nhảy đến 2 cùng với LED 5 nhảy tới 4 thì sẽ Reset Như vậy cần

1 ic 7432 (OR) để xác định khi gặp trường hợp 1 hoặc 2 thì sẽ Reset 2 LED 5, 6 và 2 ic

7408 (AND) với mỗi 1 con AND sẽ dung để biểu diễn 2 trường hợp đã nêu ở trên và đầu

ra 2 ic sẽ là 2 đầu vào của ic 7432 ở trên, đầu ra ic 7432 sẽ đi vào 2 chân R1 và R2 của IC9 (7493) của LED 5 để cho cả 2 chân lên trạng thái 1 mỗi khi có 1 trường hợp xuất hiện để RESET bộ đếm

AND2 biểu diễn giá trị 10 của LED 5 (nói cách khác là bộ đếm 10) và 2 chân sẽ được nối với chân B,D của IC9 (10 = 1010) để RESET con LED 5.AND1 sẽ biểu diễn giá trị 24h (tức là 2 của LED 6 và 4 của LED 5) thì sẽ RESET về 0h, chân 1 được nối với B (2

= 0010) của IC11 (LED 6) và chân 2 nối với C (4 = 0100) của IC9 (LED5) để RESET LED 5,6 về 0h khi lên 24h Rơi vào trường hợp nào thì đầu ra tương ứng của AND sẽ ra

là 1 và làm cho OR = 1 dẫn đến cả 2 chân R1, R2 = 1 dẫn đến RESET 2 chip AND sẽ k

có trường hợp đồng thời = 1 do AND2 và chân 2 của AND1 biểu diễn giá trị của LED 5 luôn biểu diễn giá trị khác nhau

Chú ý: 2 LED 5 và 6 cũng chính là cách để thiết kế 1 bộ đếm bất kỳ 2 chữ số riêng (ví dụnhư bộ đếm 32, 45,… được thiết kế theo cách này

Ta có mô phỏng trên proteus tương tự:

BÀI 9: MẠCH ỨNG DỤNG ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG THU PHÁT HỒNG NGOẠI

I Các linh kiện dùng trong mạch:

1 Led 7 thanh

Là 7 con led sắp xếp lại theo hình mẫu Một chân của các con led được nối chung với nhau (Anod chung hoặc Katod chung), các chân con lại được đưa ra ngoài để phân cực các con led

2 IC 7493

+) IC 7493 là IC đêm không đồng bộ gồm 4 trigơ JK , gồm 2 bộ đếm không đồng bộ mod 2 và mod 8 độc lập.

+) Lối vào xung nhịp CP0 và lối ra Q0 là của bộ đếm Mod 2

+) Lối vào xung nhịp CP1 và các lối ra Q1, Q2, Q3 là của bộ đếm Mod 8

Trigơ JK

JK là loại Trigơ có 2 lối vào điều khiển J, K

JK có đầu vào đồng bộ C Trigơ có thể lập hay xóa trong khoảng thời gian ứng với

sườn âm hoặc sườn dương ứng với xung đồng bộ C

Sơ đồ mạch và sơ đồ chân:

+) Chân 1 (CP1) là đầu xung nhịp của bộ đếm Mod 8

Chân 2, 3 là chân reset bộ đếm, khi cả 2 chân 2 và 3 đều ở mức cao (mức 1) thì các ngõ

ra Q0, Q1, Q2, Q3 được reset về 0

Ta có bảng cấu hình 7493:

Nhìn vào bảng ta thấy với 7493 khi cả chân 2 và 3 đều ở mức cao thì các ngõ ra mới được reset, các trường hợp còn lại để cấu hình đếm

Chân 4, 6, 7, 13 là các chân không kết nối ( No connecter)

Chân 5 và chân 10 là chân cấp nguồn cho IC hoạt động

Chân 8, 9, 11, 12 là các trạng thái đầu ra của bộ đếm

Chân 14 CP là đầu vào xung nhịp của bộ đếm Mod 2

Muốn cấu hình bộ đếm 10 đến 16 với 7493 ta lấy đầu ra của bộ đếm mod 2 nối với đầu vào của bộ đếm mod 8 và chọn mức reset hợp lý.

3 IC 7447

Là IC giải mã từ mã nhị phân ra mã LED 7 thanh loại A chung, như vậy đầu vào có 4 bit

và đ ầu ra có 7 bit.

Sơ đồ chân:

AO-A3: chân đầu vào mã BCD với trọng số bit tăng dần từ AO-A3

RBI: Ripple Blanking Input

RBO: Ripple Blanking Output

LT: Lamp Test

a-f: Đầu ra của mã 7 đoạn

Nhìn vào bảng ta thấy nhận thấy các ngõ ra mạch giải mã tác động ở mức thấp (0) thì led tương ứng sáng.

Ngoài 10 số từ 0 đến 9 được giải mã, mạch cũng còn giải mã được 6 trạng thái khác, ở đây không dùng đến (Note 2)

Để hoạt động giải mã xảy ra bình thường thì chân LT và BI/RBO phải ở mức cao Muốn thử đèn led để các led đều sáng hết thì kéo chân LT xuống thấp (ghi chú 5) Muốn xoá các số (tắt hết led) thì kéo chân BI xuống thấp (Note 3)

Khi cần giải mã nhiều led 7 đoạn ta cũng có thể ghép nhiều tầng IC, muốn xoá số 0 vô nghĩa ở trước thì nối chân RBI của tầng đầu xuống thấp, khi này chân ra RBO cũng xuống thấp và được nối tới tầng sau nếu muốn xoá tiếp số 0 vô nghĩa của tầng đó (Note 4) Riêng tầng cuối cũng thì RBI để trống hay để mức cao để vẫn hiển thị số 0 cuối cùng

Sơ đồ chân:

Bảng sự thật:

6 Một số linh kiện khác

- Led phát hồng ngoại dùng để phát ra tín hiệu hồng ngoại ra môi trường, LED thu hồng ngoại để thu tín hiệu hồng ngoại từ LED phát

- Nút bấm reset để reset bộ đếm, tụ điện, điện trở

II Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm dùng hồng ngoại

Sơ lược về nguyên lý hoạt đợng :

Nguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa trên nguyên tắt phát và thusóng hồng ngoại từ led phát và led thu tạo ra tín hiệu xung với 2 mức thấp ( 0v ) vàmức cao ( 5v ) để cấp cho chân nhận xung clock của IC đếm ( IC 7493 ) IC 7493 cónhiệm vụ đếm số xung clock ở ngõ vào và chuyển đổi thành tín hiệu số thuộc hệ sốnhị phân ở ngõ ra và cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 7447 ), IC 7447 có chứcnăng chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân tại ngõ ra và cấp choLed 7 đoạn hiển thị số thập phân

Phân tích nguyên lý hoạt đợng từng phần:

Mạch phát tín hiệu hồng ngoại:

Điện trở R3 có giá trị 100 ohm có tác dụng hạng dòng cấp cho led phát hồngngoại

Led phát D3 2 chân là led phát hồng ngoại, khi có dòng điện chạy qua thì phát

ra tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ra ngoài không gian theo hướng nhất định Ởmạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra từ led phát đi thẳngtrực tiếp đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại

Mạch thu tín hiệu hơng ngoại:

Led thu IR1 2 chân là led thu hồng ngoại, led sẽ cho dòng điện đi qua nếu nónhận được tín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh sao cho led thu hướngvề tín hiệu từ led phát

Điện trở R4 có giá trị 10K có chức năng hạng dòng chạy qua led thu, đồng thờiphân thế cho anod của tụ C1

Bình thường thì led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục, led thudẫn dòng điện từ nguồn qua R 10K và xuống mass Khi đó điện áp tại anod của tụ C1coi như gần bằng 0v

Khi có sản phẩm đi ngang qua và ngăn cảng đường tín hiệu hồng ngoại từ ledphát đến led thu, lúc này led thu không nhận được tín hiệu hồng ngoại sẽ không dẫnđiện xuống mass và điện thế tại anod của tụ C1 nâng cao lên gần bằng Vcc và tụ nạpđiện, điện áp tại catod của tụ cũng tăng lên ở mức cao, lúc này tại ngõ vào cổng đảomức cao nên ngõ ra mức thấp

Khi sản phẩm đã đi qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫnđiện, điện áp tại anod của tụ mức thấp tụ xả điện, lúc này điện áp tại catod giảmmạnh khiến áp mức vào của cổng đảo là thấp nên ngõ ra là mức cao Sự thay đổi điệnáp tại ngõ ra của cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo ra một xung clockcung cấp cho bộ đếm

Điện trở R5 có giá trị từ vài chục Ohm đến vài trăm Ohm có tác dụng hạngdòng điện cung cấp cho đèn led D4, D4 là led báo xung giúp ta có thể dễ dàng nhận

biết được mức áp của xung ra, nếu là mức thấp thì led tắt, mức cao thì led sáng ( trongmạch đếm sản phẩm sử dụng R5 có giá trị 100 Ohm ).

Khới đếm và giải mã hiển thị:

Khối này cĩ nhiệm vụ đếm xung từ khối thu hồng ngoại thơng qua 7493 là IC đếm khơngđồng bộ và xuất ra 4 bit nhị phân đưa qua 7447 để giải mã sang 7 bit hiển thị LED 7thanh Vì ở đây chỉ dùng 2 LED 7 thanh nên mạch chỉ cĩ thể đếm được từ 00 đến 99

Hai mạch AND trong hình dùng để reset 7493 hàng chục và hàng đơn vị về 0 khi đếmđến 9 (tức là đến 10 thì reset về 0)

Hai diode và nút bấm dùng để reset bộ đếm về 00 bằng cách đưa đồng thời hai chân 2 vàchân 3 của IC 7493 lên mức cao, diode trong mạch cĩ tác dụng chống hiện tượng “dội”ngược do chuyển mạch cơ khí của nút bấm tạo ra

Nguyên lý tởng quát:

Khi có một sản phẩm đi ngang qua và che mất tín hiệu hồng ngoại từ led phátđến led thu, mạch thu sẽ cho ra một xung clock cấp vào chân số 14 của IC 7493, lúcnày IC 7493 có nhiệm vụ đếm lên một đơn vị thuộc hệ số BCD, số BCD này xuất rabởi các chân 3, 4, 5, 6 tương ứng Q0, Q1, Q2, Q3 Các chân này nối trực tiếp lên cácchân D1, D2, D3, D4 của IC giải mã 7447 IC 7447 có nhiệm vụ giải mã từ hệ sốBCD sang hệ số thập phân và xuất ra trên các chân từ Qa đến Qg được nối với cácchân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn Xung clock từ mạch thu hồng ngoại chỉ cấp chophần đếm hàng đơn vị của mạch Để hiển thị được con số hàng trăm ta chỉ việc nốichân 11 của IC 7493 với chân 14 tương ứng Q3 của ngõ ra hệ số BCD của hàng đơn

vị Tại vì nếu có 9 sản phẩm đã được đếm ở hàng đơn vị, lúc này số BCD tương ứngvới Q3, Q2, Q1, Q0 là 1001; Q3 tương ứng với 1 là mức cao, nếu sản phẩm thứ 10 điqua thì IC đếm với mã BCD không thể hiển thị số 1010 mà trở về trạng thái lúc đầulà 0000, vậy Q3 từ mức cao về mức thấp đã tạo ra một xung clock cấp cho bộ đếmhàng chục và bộ đếm hàng chục đếm lên một đơn vị

Để mở rộng con số sản phẩm được đếm ta chỉ việc nối Q3 của bộ đếm hàngtrước đó với ngõ vào xung clock của bộ đếm cho hàng tiếp theo

Trong mạch còn có một nút nhấn Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu củamạch tức là số 00