Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 30 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
30
Dung lượng
1,16 MB
Nội dung
LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ vũ bão KHCN có nhiều sản phẩm mới, công nghệ đại đời nhằm phục vụ cho sống người.Để có thành tựu không phủ nhận vai trò quan trọng ngành kỹ thuật ĐIỆN-ĐIỆN TỬđược phát triển dựa tiến ngành vật liệu điện tử máy tính điện tử Để góp phần nhỏ công chạy đua với sản phẩm lĩnh vực điện tử, sau thời gian học tập nghiên cứu khoa dạy bảo tận tình thầy cô khoa đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy ………… nhóm chúng em “Thiết kế chế tạo mạch đếm từ 00 đến 24” Đây đề tài có tính ứng dụng cao thực tiễn có tính hiệu Vì với hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo nỗ lực không ngừng thân với thành viên nhóm chúng em hoàn thành đồ án.Dokiến thức hạn chế nên nhiều thiếu sót.Vì vậy, chúng em mong nhận góp ý chân thành thầy cô giáo bạn đọc để chỉnh sửa bổ sung cho hoàn thiện phát triển đề tài nên mức cao Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng .năm 2015 Giáo viên hướng dẫn CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Điện trở 1.1.1 Khái niệm Điện trở linh kiện thụ động thiếu mạch điện điện tử, chúng có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sụt áp để thực chức tuỳ theo vị trí điện trở mạch.Ta hiểu cách đơn giản điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện,nếu vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ,dẫn điện điện trở lớn cách điện điện trở vô Ký hiệu: R R = Biểu thức xác định: U I Đơn vị tính:Ω(Ohm) 1.1.2 Phân loại Các điện trở chia làm hai loại điện trở cố định điện trở biến đổi Có loại điện trở thường chế tạo sử dụng: Điện trở màng than (Carbon-Film) Điện trở màng kim loại (Metal-Film) Điện trở dây quấn 1.1.3 Đặc điểm điện trở - Đặc tính cần thiết điện trở khả chịu tải hệ số nhiệt độ - Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ nó, trị số thay đổi có dòng chảy qua có tượng biến đổi lượng điện thành lượng nhiệt thân điện trở - Giá trị điện trở thay đổi theo thời gian hay điều kiện đặc biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên - Giá trị giới hạn :Công suất cực đại cho phép (Pmax ) - Điện áp làm việc cực đại cho phép (Umax )Nhiệt độ cực đại cho phép - Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2, , Rn mắc nối tiếp giá trị điện trở tổng cộng tổng điện trở thành phần : R=++ + - Khi mắc hai hay nhiều điện trở R1,R2, , Rn song song điện trở tương đương chúng tính bởi: Cấu tạo quy ước giá trị 1 1 = + + + R R1 R Rn 1.1.4 Cấu tạo điện trở: Điện trở màng than: Than ép thành lớp mỏng bên thân gốm hình trụ phẳng Điện trở màng kim loại: Một lớp vỏ mỏng kim loại bay kết tụ thân gốm vật liệu có điện trở Điện trở dây quấn: Dây kim loại hợp kim uốn quanh ống sứ nối vào mũ bịt đầu ống sứ,chân nối hàn vào mũ bịt đầu Quy ước giá trị điện trở Hình 1.1.1 : Bảng quy ước giá trị điện trở chuẩn quốc tế Hình 1.1.2 : Phương pháp xác định giá trị điện trở dựa quy ước 1.2 Tụ điện 1.2.1 Khái niệm Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động Hình 1.2.1a: Tụ hóa Hình 1.2.1c Tụ xoay Hình 1.2.1b: Tụ gốm 1.2.2 Phân loại cấu tạo Phân loại Đối với tụ điện có nhiều loại thực tế người ta phân thành hai loại tụ không phân cực tụ phân cực - Tụ không phân cực: Gồm kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng, giá trị thường từ 1,8pF - 1μF Còn giá trị tụ lớn có kích thước lớn không tiện chế tạo - Tụ phân cực: Có cấu tạo gồm cực điện cách ly nhờ lớp chất điện phân mỏng làm điện môi Lớp điện môi mỏng trị số điện dung cao Loại tụ có phân cực ghi thân tụ, nối nhầm cực tính lớp điện môi bị phá hủy làm hư hỏng tụ - Trong thực tế thường gặp loại tụ sau: + Tụ gốm: Điện môi gốm thường có kích thước nhỏ, dạng ống dạng đĩa có tráng kim loại lên bề mặt, trị số từ 1pF - 1μF có điện áp làm việc tương đối cao + Tụ mica: Điện môi làm mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF thường làm việc tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền + Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ, có trị số từ 1nF - 1μF + Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo nhôm bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt vỏ nhôm, loại có điện áp làm việc thấp, kích thước sai số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF – 4700 μF + Tụ tan tang: Loại tụ chế tạo hai dạng hình trụ có đầu dọc theo trục dạng hình tan tan Tụ có kích thước nhỏ trị số điện dung lớn khoảng 0,1 μF - 100 μF + Tụ biến đổi: Là tụ xoay radio tụ tinh chỉnh Cấu tạo - Cấu tạo tụ điện: Tụ điện cấu tạo hai điện cực băng kim loại Khi ta cung cấp cho hai cực điện không gian hai kim loại xuất điện trường cực tích điện dương, cực tích điện âm Tụ diện tích lũy lượng dạng điện trường Khi tăng điện áp tác dụng vào tụ điện Lúc lượng điện trường hai cực tăng lên Lúc tụ điện hoạt động với vai trò linh kiện mạch điện, tích lũy lượng ngược lại, điện áp tác dụng nên tụ điện giảm tụ điện lại cung cấp mạch điện áp cho mạch Lúc tụ điện hoạt động nguồn điện trình xảy trình phóng điện tụ điện.Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi này: tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa… Điện dung: Là đại lượng nói nên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ phụ thuộc vào điện tích cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách hai cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách hai cực Đơn vị tụ điện: Fara (F), MicroFra (μF), NanoFara (nF), PicrôFara (pF) 1.2.3 Ý nghĩa giá trị điện áp tụ - Tính chất quan trọng tụ điện tính phóng nạp tụ, nhờ tính chất mà tụ có khả dẫn điện xoay chiều - Tụ điện phóng điện từ dương cực sang âm cực, phóng điện qua tải sau cực âm tụ điện Điện dung tụ lớn thời gian tích điện lâu - Ta thấy tụ điện ghi trị số điện áp sau giá trị điện dung Đây giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, điện áp tụ bị đánh thủng - Khi lắp tụ vào mạch điện có điện áp U người ta lắp tụ điện có giá trị điện áp max cao gấp khoảng 1,4 lần 1.2.4 Trạng thái hư hỏng, kiểm tra, thay Tụ điện bị chập cực: Đo ôn kế, ôm kế có giá trị nhỏ, R gần 0, đổi dầu que đo không thấy thay đổi nhiều, tụ không phóng nạp Tụ điện bị đánh thủng: Kiểm tra ôm kế Tụ bị đứt: tượng phóng nạp, R lớn, kiểm tra ôm kế có độ nhạy cao, không nhúc nhích tụ bị đứt, tụ không khả dẫn tín hiệu Tụ bị rò: Không tích điện lâu có dòng rò hai cực dòng rò nhỏ khó phát Nếu đo ôm kế đặt que đo vào cực tụ nạp ôm kế không trở vị trí vô Trong mạch để phát tụ rò thường xác định thông qua việc xác định điện áp bị giảm Có nhiều tụ rò điện áp cao điện môi bị ion hóa dùng ôm kế không phát được, tượng rò gần giống với tượng chập 1.2.5 Ứng dụng -Tụ điện sử dụng nhiều kỹ thuật điện điện tử, thiết bị điện tử mạch điện tụ có công dụng định như: truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động… -Cho điện áp xoay chiều qua ngăn điện áp chiều lại, tụ sử dụng để truyền tín hiệu tầng khuếch đại có chênh lệch điện áp chiều Lọc điện áp xoay chiều sau chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện áp chiều phẳng, nguyên lý tụ lọc nguồn -Với điện áp xoay chiều tụ dẫn điện với điện áp chiều tụ lại thành tụ lọc -Tụ giấy tụ gốm thường lắp mạch cao tần tụ hóa thường lắp mạch âm tần lọc nguồn điện có tần số thấp Led thường 3.1 Hình dạng led LED (viết tắt Light Emitting Diode, có nghĩa điốt phát quang) làcác điốt có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũnggiống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với mộtkhối bán dẫn Hình dáng thực tế led 1.3.2Hoạt động Hoạt động LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự mang điện tích dươngnên ghép với khối bán dẫn n (chứa điện tử tự do) lỗ trống nàycó xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhậnthêm điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết khối p tíchđiện âm (thiếu hụt lỗ trống dư thừa điện tử) khối n tích điệndương (thiếu hụt điện tử dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếpgiáp, số điện tử bị lỗ trống thu hút chúng tiến lại gần nhau, chúngcó xu hướng kết hợp với tạo thành nguyên tử trung hòa Quá trìnhnày giải phóng lượng dạng ánh sáng (hay xạ điện từ có bước sóng gần đó) 1.3.3.ứng dụng LED dùng để làm phận hiển thị thiết bị điện, điện tử,đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông.Có nghiên cứu loại LED có độ sáng tương đương với bóng đènbằng khí neon.Đèn chiếu sáng LED cho có ưu điểm gọn nhẹ, bền,tiết kiệm lượng Các LED phát tia hồng ngoại dùng thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng 1.4 Led Được dùng nhiều mạch thông báo, hiển thị số, kí tự đơn giản LED cấu tạo từ LED đơn xếp theo nét để biểu diễn chữ số kí tự đơn giản từ số đến A đến F chả hạn LED dùng để số đẹp dễ nhìn Tùy vào kích thước số kí tự mà cấu tạo hay nhiều LED đơn Các LED đơn ghép đặt tên chữ a g có dấu chấm dot ( dấu chấm sáng tắt tùy theo yêu cầu) cấu tạo LED đơn Qua người ta cần bit tương ứng với LED đơn để điều khiển thị số từ đến kí tự từ A đến F 10 Lúc điện áp tụ lại giảm dần từ 2/3Vcc xuống 0V Khi điện áp tụ giảm tới mức điện áp chân so sánh thứ so sánh thứ lối trạng thái nhớ OUT mức thấp Khi điện áp tụ giảm đến mức điện áp chân so sánh thứ điện áp chân so sánh thứ hai lối chuyển trạng thái từ lối mức thấp sang lối mức cao Lúc transistor chân trạng thái cấm tụ bắt đầu nạp điện Quá trình lặp lặp lại mạch tự dao động Điện áp tụ nạp từ đến (trừ chu kỳ đóng mạch tụ nạp từ 0V đến ), tụ phóng điện từ điện áp xuống Thời gian tụ nạp điện là: Thời gian tụ phóng điện là: = Chu kỳ dao động mạch: = 1.6 IC nguồn ổn áp 1.6.1.Kí hiệu Hình 1.7.1: Kí hiệu IC 78XX Cách đơn giản để tạo nguồn +05V dùng IC nguồn 7805.Nhược điểm lớn họ 78XX tỏa nhiệt nhiều, điện áp thừa cắt bỏ chuyển thành nhiệt tỏa IC 16 Lưu ý điện áp đầu vào cho 7805 nên cao 2V-3V so với điện áp đầu ra, họ 78XX họ IC nguồn tạo điện áp dương tùy theo loại IC ta chọn.Ví dụ 7812 cho điện áp +12V 1.6.2 Các tham số Bảng1.2 Các tham số 7805 1.7 Ic 7400 IC chứa cổng logic NAND hai đầu vào chức chân hình Cổng logic có n đầu vào biến đầu thực phép nhân phủ định logic f(x1, xn) = x1 * x2 * * xn Ký hiệu 17 & & đầu vào n đầu vào đầu vào n đầu vào Sơ đồ chân IC Bảng trạng thái B A F B A F 0 L L H L H L 0 H L L 1 H H L L B K1 K1 A K2 F F N NOR cửa vào Cổng NAND biến đổi thành3 cổng logic khác Cổng OR: 18 Cổng NOT: Cổng AND: 1.8 IC 74HC192 Là IC đếm thập nhị phân thực nhiệm vụ đếm lên/xuống có xung tác động vào chân up/down Hình 1.10.1 Sơ đồ chân ic 74hc192 19 Bảng 1.4 Chức chân ic 74hc192 Bảng trạng thái Bảng 1.5 Bảng trạng thái ic 74hc192 20 1.9.IC 74LS247 Là IC chuyển từ mã nhị phân sang số hiển thị Led IC có ngõ tích cực mức thấp Để thực chức giải mã BCD sang Led phải nối chân LT RBO nên mức cao Để tắt số Led hàng chục đếm chưa tới hàng chục IC giải mã hàng chục phải nối với chân RBO IC với chân RBI IC giải mã hàng đơn vị Hình 1.11 Sơ đồ chân ic 74ls247 21 Bảng trạng thái IC 22 PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THỰC NGHIỆM 2.1.Thiết kế sơ đồ khối Sơ đồ khối mạch Mạch gồm khối: khối nguồn, khối thu phát, khối đếm giải mã, khối hiển thị Khối báo đèn khối dừng Sơ đồ khối mạch 1.Khối nguồn: Dùng IC 7805 tạo nguồn + 5V để cấp nguồn cho toàn mạch 2.Khối phát xung : Dùng NE 555 để cấp tín hiệu cho khối đếm khối hiển thị 3.Khối đếm giải mã: Thực đếm dựa vào xung cấp từ khối phát xung, đếm mã BCD sau qua 74LS247 để giải mã hiển thị Led 4.Khối hiển thị:Hiển thị tín hiệu vừa giải mã lên Led 5.Khối dừng: Có nhiệm vụ dừng đếm khối hiển thị 100 23 2.2.Thiết kế mạch nguyên lý 2.2.1.Khối nguồn Hình 2.2.1: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Nguồn cấp vào điện áp xoay chiều,vì ta phải lắp cầu diode để chuyển điện áp xoay chiều sang điện áp chiều,ngoài ra,có thể thay cầu diode diot thường Kế tiếp chân vào(chân số 1)của IC nguồn 7805 để cấp nguồn +05V ổn định,chân IC chân vào nối từ đầu mạch chỉnh lưu,chân nối mát,chân chân lối tụ gốm 104 tụ hóa 1000uF.Ngoài ra,ta nắp thêm Led báo nguồn để nhận biết hoạt động mạch nguồn điện trở để hạn dòng cho Led thực cần thiết =12V, =30mA -> R=400 Ω Vậy ta chọn điện trở 330 Ω để hạn dòng cho Led tương đối hợp lý 24 2.2.2 Khối phát xung 2.2.2 Sơ đồ khối phát xung 25 2.2.3 Khối đếm,giải mã khối hiển thị Hình 2.2.3.Sơ đồ nguyên lý khối đếm hiển thị Tín hiệu từ khối phát xung tới chân đếm IC2 74HC192 IC thực chức đếm kết đưa thông qua đầu 3,2,6,7 đầu đưa trực tiếp tới đầu vào 74LS247, sau IC giải mã hiển thị kết Led 26 2.2.5 Nguyên lý hoạt động toàn mạch 2.2.5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 27 Nguyên lý hoạt động Sau chân IC9 74192 nhận xung, thực chức đếm đưa kết thông qua đầu 3,2,6,7 sau đưa qua IC 74LS247 giải mã BCD sang để hiển thị led Nếu số xung hiển thị tới 100 đầu 74HC192 thứ ba 0001 nên ta lấy đầu QA ic qua cổng NAND,đầu cổng NAND nối vào chân cổng NAND mà lúc đầu ta dùng nối vão chân ic 74ls192 thứ nhất,đây khối dừng để đảm bảo khối hiển thị hiển thị tớ 100 dừng lại tiếp tục có tín hiệu xung vào xung vào tín hiệu vào chân 74HC192 mức cao Không có nhảy tín hiệu lên khối đếm không đếm 2.2.6 Sơ đồ 28 board Hướng phát triển đề tài Có thể ứng dụng mạch đếm để đếm số lượng sản phẩm,xe vào,số người xe buyt Nếu số lượng nhiều hay ítthì ta việc tăng thêm IC hay giảm đi, IC giải mã led Còn số khác phải cần thêm vài cổng NAND tùy thuộc vào trường hợp cụ thể KẾT LUẬN Đề tài thiết kế chế tạo mô hình đếm xe gara ô tô đề tài hay thực tiễn Được hướng dẫn bảo nhiệt tình thầy Đoàn Văn Tuấn nỗ lực thành viên nhóm chúng em nghiên cứu hoàn thành xong đồ án.Nhìn chung mạch chạy tương đối ổn định nhiều ic số nên dôi lúc bị nhiễu.Hiện chúng em chưa khắc phục triệt để vấn đề Vì chúng em mong nhận góp ý chân thành từ phía thầy cô giáo hoàn thiện phát triển đề tài lên mức cao Sau thời gian làm đồ án khoa, chúng em học hỏi nhiều kinh nghiệm kiến thức, thầy cô giáo nhiệt tình bảo đặc biệt thầy Đoàn Văn Tuấn giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên ngày 20 tháng 11 năm 2012 Nhóm sinh viên thực đồ án Hoàng Văn Chính Vũ Thị Chung Phạm Văn Duẩn 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Thành Long-Điện tử bản-Trường ĐHSPKT Hưng Yên-2010 2.Đỗ Xuân Thụ-Kỹ thuật điện tử-Trường ĐH Bách Khoa-2006 3.http://lqv 77.com/2009/02/15/co-ban-dien-tro/ 4.http//blog dientu.com/doc-dien-tro/ 5.http://hoiquandientu.com/read/php?292 http://tusach.thuvienkhoahoc.com http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=74192 http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27410/TI/74247.html http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27375/TI/7414.html 10 http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/12608/ONSEMI/7400.html 11 http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/7/4/0/2/7402.shtml 30 ... logic NAND hai đầu vào chức chân hình Cổng logic có n đầu vào biến đầu thực phép nhân phủ định logic f(x1, xn) = x1 * x2 * * xn Ký hiệu 17 & & đầu vào n đầu vào đầu vào n đầu vào Sơ đồ chân... đưa kết thông qua đầu 3,2,6,7 sau đưa qua IC 74LS247 giải mã BCD sang để hiển thị led Nếu số xung hiển thị tới 100 đầu 74HC192 thứ ba 0001 nên ta lấy đầu QA ic qua cổng NAND ,đầu cổng NAND nối... từ khối phát xung tới chân đếm IC2 74HC192 IC thực chức đếm kết đưa thông qua đầu 3,2,6,7 đầu đưa trực tiếp tới đầu vào 74LS247, sau IC giải mã hiển thị kết Led 26 2.2.5 Nguyên lý hoạt động toàn