MẠCH PHÂN TẦN VÀ DỒN KÊNH DÙNG IC 4017 VÀ IC 47HC393

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ —–¯—– BÁO CÁO ỨNG DỤNG KĨ THUẬT SỐ TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MẠCH PHÂN TẦN VÀ DỒN KÊNH DÙNG IC 4017 VÀ IC 47HC393 GVHD : Ths LÊ VĂN BẠN SVTH : Trần Đức Bảo LỚP : DH12TD MSSV : 12138017 Tháng 10 năm 2014 A CẤU TẠO, CHỨC NĂNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Bộ tạo xung : IC555 - Dựa vào chế độ tạo xung vuông IC555 ta xây dựng tạo xung cho mạch đếm - Công nghệ chế tạo: TTL-transistor-transistor logic - Lí do: IC555 phỗ biến đơn giản - Chức : tạo xung vuông đễ cấp cho mạch đếm -Sơ đồ chân : Hình 1: Sơ đồ chân IC 555 + Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC + Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào tần so áp, mạch so áp dụng transistor PNP Mức áp chuẩn 2*Vcc/3 + Chân số 3(OUTPUT): Ngõ trạng thái ngõ xác định theo mức điện áp cao (gần mức áp chân 8) thấp (gần mức áp chân 1) + Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối mase Tuy nhiên hầu hết mạch ứngdụng chân số nối masse qua tụ từ 0.01uFà 0.1uF, tụ cótác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : ngõ vào tầng so áp khác mạch so sánh dùng transistor NPN mức chuẩn Vcc/3 + Chân số 7(DISCHAGER) : xem khóa điện chịu điều khiển bỡi tầng logic chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạchR-C lúc IC 555 dùng tầng dao động + Chân số (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555 khoảng từ +5và +15v mức tối đa +18v -Cấu tạo: Hình 2: Cấu tạo IC 555 □ Về chất IC 555 mạch kết hợp Opamp , điện trở , transistor, Fipflop(ở dùng FFRS ) - OP-amp có tác dụng so sánh điện áp - Transistor để xả điện - Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành3 phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset - Nguyên lí hoạt động : Hình 3: Nguyên lý hoạt động IC 555 +Ký hiệu mức thấp (L) 0V, mức cao (H) gần VCC Mạch FF loại RS Flip-flop, +Khi S = [1] Q = [1] Q-= [ 0] +Sau đó, S = [0] Q = [1] Q-= [0] +Khi R = [1] thìQ- = [1] Q = [0] +Tóm lại, S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] Q- = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset +Khi đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời (Ra+Rb)C □ Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3: + Lúc V+1(V+ Opamp1) > V-1 Do O1 (ngõ Opamp1) có mức logic 1(H) + V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = 0(L) + R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = + Q = > Ngõ = +Q = > Transistor hồi tiếp không dẫn □ Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3: + Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = + V+2 < V-2 Do O2 = + R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=1, /Q=0) + Transistor ko dẫn * Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3: + Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = + V+2 > V-2 Do O2 = + R = 1, S = > Q=0, /Q = + Q = > Ngõ đảo trạng thái = + Q = > Transistor dẫn, điện áp chân xuống 0V + Tụ C xả qua Rb Với thời Rb.C + Điện áp tụ C giảm xuống tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống 2Vcc/3.4 □ Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3: + Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = + V+2 < V-2 Do O2 = + R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=0, /Q=1) + Transistor dẫn + Lúc V+1 > V-1 Do O1 = + V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = + R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = + Q = > Ngõ = +Q = > Transistor không dẫn -> chân không = 0V tụ C lại nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3 □ Quá trình lại lặp lại Kết quả: Ngõ OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định Bộ phân tần: IC CD4017 a Giới thiệu IC CD4017 số hình ảnh: IC 4017 IC dòng CMOS dùng đếm xung thập phân Nó đếm xung sườn dương sườn âm kết thúc chu kỳ đếm tự động Reset Và ứng dụng nhìu ứng dụng như: điều khiển tự động, làm công cụ âm nhạc, điện tử y sinh,hệ thống cảnh báp, điện tử công nghiệp thiết bị đo từ xa… Hình 4: IC CD4017 b Sơ đồ kiểu chân tác dụng chân: Hình 5: Sơ đồ chân IC CD4017 Từ hình vẽ ta thấy: + Từ chân 1,2,3,4,5,6,7,9,10,11 tương ứng với 10 xung đầu CD4017 Các chân xuất mức số xung đếm tương ứng với thứ tự chân đầu + Chân 15 chân Reset Khi chân tác động ỡ mức đém bị Reset đầu + Chân 14 chân xung đầu vào đếm ỡ sườn dương + Chân 13 chân xung đầu vào đếm ỡ sườn âm + Chân 12 chân xung báo hiệu đém xong chu kì đém ( có nghĩa CD4017 đếm từ đến chân 12 mức CD4017 đếm từ đén 10 chân 12 mức 0) + Chân 16 chân nguồn c Xung clock sơ đồ nguyên lý làm việc CD4017: Hình 6: Cổng logic sử dụng IC CD4017 Hình 7: Xung clock IC CD4017 IC đếm thập phân 4017 có 10 ngõ mức cao liên tục hình trên.Chỉ có ngõ kích mức cao thời điểm Có thể thấy ngõ ÷10 output mức cao cho lượt đếm > mức thấp đếm > Khi xung đầu vào ỡ mức dương xung đém xung đầu vào mức âm tì chân giữ mức Khi xung đầu vào đếm sườn dương thứ ngây xung thứ đém xung bị trạng thái xuống âm Và đếm đến 10 kết thúc chu kỳ đếm quay trỡ chu kỳ Chú ý: IC4017 đếm ỡ mức: đém sườn âm đếm sườn dương + Nếu đém sườn dương: Clock vào chân 14 chân 13 nối đất + Nếu đếm sườn âm: Clock vào chân 13 chân 14 nối với Vcc Sơ đồ nguyên lí làm việc: Hình 8: Sơ đồ nguyên lý làm việc IC CD4017 Dùng 10 Led để hiển thị số xung đém Mỗi xung tương ứng với Led sáng d Một số ứng dụng CD4017: +Điều khiễn tự động +Công cụ âm nhạc +Điện tử y sinh +Hệ thống cảnh báo +Thiết bị đo từ xa…vv Bộ dồn kênh: IC 74HC393 a Giới thiệu IC 74HC393 số hình ảnh: IC đếm 74393 thuộc họ 74xx loại IC có chứa mạch đếm Bit độc lập IC có ngõ vào Clock tác động sườn Xung âm (tức Xung chuyển từ mức cao xuống mức thấp) Ngõ vào tầng sau hoàn toàn ghép trực tiếp với Ngõ cuối tầng trước Hình 9: IC 74HC393 b Sơ đồ kiểu chân tác dụng chân: Hình 10: Sơ đồ kiễu chân IC 74HC393 Từ hình vẽ ta thấy : + Chân 3,4,5,6,8,9,10,11 tương ứng với xung đầu 74HC393 + Chân 2,12 chân Reset + Chân 1,13 chân xung đầu vào + Chân 7,14 nối nguồn c Xung clock 74HC393: Hình 11: Cổng logic sử dụng IC 74HC393 10 Hình 12: Xung clock IC 74HC393 B THIẾT KẾ: Mạch nguyên lý: Hình 13: Sơ đồ mạch nguyên lý 11 Mạch layout: Hình 14: Sơ đồ mạch layout Mạch in: 12 Hình 15: Sơ đồ mạch in C NHẬN XÉT: Ưa điểm: + Mạch có ứng dụng rộng rãi sống + Dễ thiết kế chế tạo + Sữ dụng nhìu IC thông dụng,dễ mua.nhanh gọn + Phù hợp học tập, trau dồi kiến thức làm quen dần với kỹ thuật số Nhược điểm: + Mạch dạng mô hình nhỏ + Ít ứng dụng vào thực tế + Không đáp ứng cho người có nhu cầu cao 13 [...]... clock của IC 74HC393 B THIẾT KẾ: 1 Mạch nguyên lý: Hình 13: Sơ đồ mạch nguyên lý 11 2 Mạch layout: Hình 14: Sơ đồ mạch layout 3 Mạch in: 12 Hình 15: Sơ đồ mạch in C NHẬN XÉT: 1 Ưa điểm: + Mạch có ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống + Dễ thiết kế và chế tạo + Sữ dụng nhìu IC thông dụng,dễ mua.nhanh gọn + Phù hợp trong học tập, trau dồi kiến thức và làm quen dần với kỹ thuật số 2 Nhược điểm: + Mạch chỉ... Dễ thiết kế và chế tạo + Sữ dụng nhìu IC thông dụng,dễ mua.nhanh gọn + Phù hợp trong học tập, trau dồi kiến thức và làm quen dần với kỹ thuật số 2 Nhược điểm: + Mạch chỉ dạng mô hình nhỏ + Ít ứng dụng vào thực tế + Không đáp ứng cho những người có nhu cầu cao 13 ... Do O1 = + V +2 < V -2 Do O2 = + R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=1, /Q=0) + Transistor ko dẫn * Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3: + Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = + V +2 > V -2 Do O2 = + R = 1,... logic 1(H) + V +2 < V -2 (V -2 = 2Vcc/3) Do O2 = 0(L) + R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = + Q = > Ngõ = +Q = > Transistor hồi tiếp không dẫn □ Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3: + Lúc... xuống tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống 2Vcc/3.4 □ Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3: + Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = + V +2 < V -2 Do O2 = + R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước