Báo cáo đồ án thiết kế đồng hồ số hiển thị thứ ngày tháng dùng IC số

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC DỰ ÁN KĨ THUẬT ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ HIỂN THỊ THỨ VÀ NGÀY Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Khiết Nhóm thực : Nhóm Lớp: DHDTMT14A TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC DỰ ÁN KĨ THUẬT ĐỀ TÀI: MẠCH HẸN GIỜ BƠM NƯỚC VÀ CHỐNG TRỘM Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Khiết Danh sách thành viên : Phạm Hồng Thái MSSV: 18061511 Đoàn Bá Tiên MSSV: 18084351 Phạm Hữu Thẩm MSSV: 18067001 Tạ Hoàng Hồng Lộc MSSV: 18055721 Lớp: DHDTMT14A MỤC LỤC DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT Vcc: Nguồn cấp cho ic R: kí hiệu cho điện trở P: Công suất A: đơn vị Ampe dịng C: Kí hiệu cho tụ điện T: chu kì hoạt động s: giây 1/0 : Mức điện áp ( mức điện áp cao, mức điện áp thấp) CLK : xung Clock BCD : Binary-coded Decimal – lớp mã hóa nhị phân số thập phân VAC : Điện áp xoay chiều VDC: Điện áp chiều PCB : Print Circuit Board – mạch in DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH I Danh sách bảng Bảng 2.3.1 Sơ đồ chân Ic 74LS90……………………………………………………… Bảng 2.3.2 Bảng thật Ic 74LS9……………………………………………………….10 Bảng 2.3.3 Bảng trạng thái IC74LS47………………………………………………… 12 Bảng 2.3.4 Bảng trạng thái led đoạn………………………………………………… 13 Bảng 2.3.5 Bảng thật IC7400 ……………………………………………………… 14 Bảng 2.3.6 Bảng thật IC7408 ……………………………………………………… 15 Bảng 2.3.7 Kí hiệu tụ điện……………………………………………………………….16 Bảng 2.4.1 Bảng thật khối điều khiển……………………………………………… 23 II Danh sách hình Hình 2.2.1 Sơ đồ khối mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày ……………………………… Hình 2.2.2 Sơ đồ khối nguồn………… ……………………………………………… Hình 2.3.1 Sơ đồ chân IC NE555……………………………………………………… Hình 2.3.2 Sơ đồ cấu trúc IC NE555…………………………………………………….8 Hình 2.3.3 IC 74LS90……………………………………………………………………9 Hình 2.3.4 Sơ đồ chân IC 74LS90……………………………………………………….10 Hình 2.3.5 Sơ đồ chân IC 7447………………………………………………………… 11 Hình 2.3.6 Led đoạn………………………………………………………………… 12 Hình 2.3.7 Sơ đồ chân led đoạn……………………………………………………… 13 Hình 2.3.8 IC 7400………………………………………………………………… .13 Hình 2.3.9 IC74HC192……………………………………… ……………………… 13 Hình 2.3.10 IC7408………………………………………………………………………14 Hình 2.3.11 Các loại điện trở……………… ………………………………………… 15 Hình 2.3.12 Các loại tụ điện……………………………… … ……………………….15 Hình 2.3.13 IC LM7805……………………………………………………………… 15 Hình 2.4.1 Sơ đồ khối tạo xung IC NE555…………………………………………… 17 Hình 2.4.2 Sơ đồ đếm dùng IC 74LS90………………………………………………18 Hình 2.4.3 Sơ đồ ngun lí khối hiển thị……………………………………………… 18 Hình 2.4.4 Sơ đồ ngun lí khối điều khiển…………………………………………… 19 Hình 3.1 Testboard mạch đồng hồ… ………………………………………….……… 26 Hình 3.2 Pcb mạch đồng hồ……………………………………………….…………… 26 Hình 3.3 Mạch đồng hồ hồn thành………………………….………………………26 Hình 3.4 Testboard mạch hồng ngoại chống trộm……….…………………………… 27 Hình 3.5 Pcb mạch hồng ngoại chống trộm…….……………………………………… 27 Hình 3.6 Mạch chống trộm thực tế hoàn thành 27 Hình 3.7 PCB Mạch cảm biến mức nước 27 Hình 3.8 Mạch cảm biến mức nước thực tế hoàn thành………………………….….28 Hình 3.9 PCB mạch ổn áp 5v…………………………………………………………….28 Hình 3.10 Mạch ổn áp 5v thực tế hoàn thành… ………………………………… 28 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU Với phát triển điện tử nay, ứng dụng kỹ thuật số vào đời sống người ngày nhiều , ví dụ : mạch hẹn , mạch đóng cắt thiết bị xoay chiều , mạch chống trộm , mạch cảnh báo ánh sáng , Có thể thấy vai trị điện tử nói chung hay kỹ thuật số nói riêng với sống người vô to lớn Từ , xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, kiến thức học trường tìm tịi học hỏi, chúng em thực đề tài “Mạch Đồng Hồ Số Hiển Thị Thứ Và Ngày với mong muốn áp dụng vào thực tiễn củng cố kiến thức cho Các kiến thức cần có để thiết kế sản phẩm theo đồ án : Điện tử , kỹ thuật xung số , nắm datasheet nguyên lý hoạt động ic số sử dụng đề tài CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày gồm nhiều phận liên kết với tạo tính nặng cần thiết như: hiển thị phút giây , hiển thị ngày thứ để tạo thiết bị cần ghép nhiều khối lại với : khối nguồn, khối đếm thứ , ngày, , phút , giây , khối giải mã khối hiển thị II.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Hình 2.2.1 Sơ đồ khối mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày             Khối điều chỉnh : Có tác dụng điều chỉnh khối đếm Khối đếm giây (đơn vị): Đếm giây hàng đơn vị đồng hồ Khối đếm giây(chục) : Đếm giầy hàng phút đồng hồ Khối đếm phút (đơn vị) : Đếm phút hàng đơn vị đồng hồ Khối đếm phút chục) : Đếm phút hàng chục đồng hồ Khối đếm (đơn vị) : Đếm hàng đơn vị đồng hồ Khối đếm giờ( chục) : Đếm hàng chục đồng hồ Khối đếm ngày (đơn vị) : Đếm ngày hàng đơn vị đồng hồ Khối đếm ngày chục) : Đếm ngày hàng chục đồng hồ Khối giải mã: Có chức chuyển số xung đếm thành mã led đoạn Khối hiển thị: Hiển thị mã led dạng số thập phân Nguồn: Cung cấp điện áp cho tồn mạch Hình 2.2.2 Sơ đồ khối khối nguồn Nhiệm vụ khối: Biến áp : Biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều Chỉnh lưu : Có tác dụng biến đổi dịng điện xoay chiều thành chiều Lọc : Loại bỏ yếu tố nhiễu xáo động dòng điện Ổn áp : Ổn định điện áp đầu 2.3 KHẢO SÁT LINH KIỆN 2.3.1 IC NE555 Về bản, NE555 mạch định thời nguyên khối tạo độ trễ dao động thời gian xác ổn định     NE555 2.3.3 IC 74LS47 IC 74LS47 IC giải mã giành riêng cho LED đoạn anode chung IC 74LS47 chuyển đổi từ mã BCD sang mã LED đoạn anode chung Hình 2.3.5 Sơ đồ chân IC 74LS47 Vcc: Nguồn 5V GND: Nguồn 0V A, B, C, D: Ngõ vào BCD a, b, c, d, e, f, g: Ngõ mã đoạn LT: Chân kiểm tra đoạn LED IC 74LS47 : thường sử dụng chế độ • Sáng bình thường đủ trạng thái từ ÷ (thường dùng nhất) Chân BI/RBO phải bỏ trống nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống nối lên mức cao, chân LT phải bỏ trống nối lên mức cao • Chân BI/RBO nối xuống mức thấp tất các đoạn LED không sáng bất chấp trạng thái ngõ vào cịn lại • Bỏ trạng thái số (khi giá trị BCD ngõ vào tất đoạn LED đoạn tắt) Chân RBI mức thấp chân BI/RBO phải bỏ trống (và đóng vai trị ngõ ra) • Chân BI/RBO phải bỏ trống nối lên mức cao chân LT phải nối xuống mức thấp Tất LED đoạn sáng, bất chấp ngõ vào BCD Dùng để Kiểm tra đoạn LED đoạn (còn sáng hay chết) Bảng 2.3.3 Bảng trạng thái IC74LS47 2.3.4 LED đoạn Hình 2.3.6 Led đoạn Led đoạn đèn led xếp thành hình chữ nhật hình 2.3.7 Mỗi led đoạn Khi đoạn chiếu sáng phần chữ số (hệ thập phân thập lục phân) hiển thị Đơi có thêm led thứ để biểu thị dấu thập phân có nhiều led đoạn nối với để hiển thị số lớn 10 Mỗi đèn led đoạn có chân đưa khỏi hộp hình vuông Mỗi chân gán cho chữ từ a đến g tương ứng với led Những chân khác nối lại với thành chân chung Chân chung sử dụng để phân loại led đoạn Vì đèn led có chân, chân anode chân cathode nên có loại led đoạn cathode chung (CC) anode chung Loại CC (common cathode): Tất chân cathode nối với nối đất, hay logic Mỗi phân đoạn chiếu sáng cách sử dụng điện trở đặt tín hiệu logic (hay mức cao) để phân cực thuận cực anode (từ a đến g) Loại CA (common anode): Tất chân anode nối với với logic Mỗi phân đoạn chiếu sáng cách sử dụng điện trở tín hiệu logic (hay low) vào cực cathode (từ a đến g) Chúng ta chọn led đoạn loại CA (common anode) chân IC 74LS47 tích cực mức thấp phù hợp để điều khiển Hình 2.3.7 Sơ đồ chân led đoạn Bảng 2.3.4 Bảng trạng thái led đoạn 2.3.5 IC 7400 IC 7400 cổng logic tạo đầu sai tất đầu vào ; đầu phần bù cho cổng AND Kết đầu Thấp (0) cho kết tất đầu vào cổng Cao(1) , đầu vào Thấp (0) , kết đầu Cao(1) • Dải điện áp hoạt động: 4.75 - 5.25VDC • Điện áp đầu vào mức cao: 2VDC • Điện áp đầu vào mức thấp: 0.8VDC Hình 2.3.8 IC 7400 Bảng 2.3.5 Bảng thật IC7400 2.3.6 IC74HC192 IC 74HC192 • Tốc độ cao : fMAX=54Mhz VCC=5V • Khả miễn ồn cao : VNIH=VNIL=28% • Điện áp đầu vào mức cao: 2.5/4/6 VCC • Điện áp đầu vào mức thấp : 2.5/4/6 VCC • Điện áp đầu mức cao/thấp : 2.5/4/4.5/6 VCC Hình 2.3.9 IC74HC192 2.3.7 IC7408 Thông số kỹ thuật: Điện áp cung cấp: 4.75V ~ 5.25V Dải nhiệt độ hoạt động: ~ 70oC Dòng điện mức cao: IOH = -0.4mA Dòng điện mức thấp: IOL = 8mA Cấu tạo bên IC 74LS08 có bốn cổng logic AND, cổng có ngõ vào ngõ Hình 2.3.10 IC7408 Bảng 2.3.6 Bảng thật IC7408 2.3.8 Điện trở biến trở - Dùng để hạn dòng cho led - Phân cực cho BJT - Có loại điện trở: điện trở thường điện trở dán Ngoài cịn có điện trở cơng suất - Giá trị điện trở thể vòng màu thân điện trở thường, hay số thân điện trở dán - Biến trở thiết bị có điện trở biến đổi theo ý muốn Chúng sử dụng mạch điện để điều chỉnh hoạt động mạch điện Điện trở thiết bị thay đổi cách thay đổi chiều dài dây dẫn điện thiết bị, tác động khác nhiệt độ thay đổi, ánh sáng xạ điện từ, Hình 2.3.11 Các loại biến trở 2.3.9 Tụ điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động cấu tạo hai cực đặt song song ngăn cách lớp điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu Tụ điện có tính chất cách điện chiều cho dịng điện xoay chiều qua nhờ ngun lý phóng nạp Bảng 2.3.7 Kí hiệu tụ điện Hình 2.3.12 Các loại tụ điện 2.3.10 IC7805 Hình 2.3.13 LM7805 Là loại IC cung cấp điện áp ngõ với giá trị ổn định lúc điện áp ngõ vào IC thay đổi liên tục thiếu ổn định IC 7805 phân loại loại IC điều chế điện áp DC dương ngõ IC ln có mức điện áp dương so với mức điện áp nối mass (GND) 2.3.11 Diode Diode linh kiện điện tử bán dẫn chế tạo hợp chất Silic, Photpho Bori nguyên tố pha tạp với tạo hai lớp bán dẫn loại P loại N tiếp xúc với Một cực diode đấu với lớp P gọi Anot, cực lại đấu với lớp N gọi Katot Đặc tính diode cho phép dịng điện từ A sang K Hình 2.3.14 Diode 1N4007 2.4 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ 2.4.1 Khối tạo xung 1s Khối tạo xung 1s có chức tạo xung 1hz cung cấp cho khối xử lí Khối xử dụng ic NE 555 Hình 2.4.1 Sơ đồ khối tạo xung IC NE555 Cơng thức tính tần số chu kỳ: ln2=0.693 T=ln2*(R1+2R2)*C (1.1) T chu kì xung NE 555 (Giây) R1,R2 điện trở (Ohm) C tụ điện (Fara) Dựa vào công thức (1.1) ta có T=1s =0.693*(R1+2R2)*C Chọn C = 1uf = f R1= 1M Thế vào T => R2=221500Ω Vậy ta sử dụng biến trở 500kΩ 2.4.2 Khối đếm - Các mạch đếm thường sử dụng ic đếm BCD 74LS90, 74LS192… ic74ls90 ic đếm có chức đếm từ đến quay khơng cần sử dụng cổng logic nên làm trễ xung Hình 2.4.2 Sơ đồ đếm dùng IC 74LS90 Thời gian đếm đếm giây 60, ta cần đếm từ đến 59 Ta lấy số hàng chục để reset giây tiếp tục đếm lên Ta làm tương tự với đếm phút, đếm ta đếm từ đến 23 nên ta đưa số hàng đơn vị đưa vào chân reset khối 2.4.3 Khối giải mã hiển thị Mạch giải mã có chức chuyển đổi mã nhị phân từ ic7490 thành mã led đoạn Có nhiều loại ic giải mã ta sử dụng ic 74LS47 có giá rẻ dễ sử dụng Hình 2.4.3 Sơ đồ nguyên lí khối giải mã hiển thị Các chân led đoạn nối với chân IC74LS47 tương ứng Ta nối thêm điện trở để hạn dòng cho led Áp rơi đoạn từ 1,8÷2.3V với dịng 30mA Do cần phải có điện trở hạn dòng cho LED Để cho hiển thị tốt ta chọn dịng 10mA Ta có: VR= VCC – Vled = – = (V) (1.2) => R = 310.10-3= 300 (Ω) => Chọn R = 330 (Ω) 2.4.4 Khối điều khiển Khối điều khiển có chức cài đặt theo ý muốn sử dụng cổng xor Quy ước: - Khi nhấn nút trả mức cổng xor cho mức thả nút đưa mức tạo xung đưa vào khối khối phút để tăng giá trị khối - Chân lại cổng xor nối với chân khối đếm dùng để tăng giá trị hàng chục khối phút lên tương tự khối giây ` Hình 2.4.4 Sơ đồ nguyên lí khối điều chỉnh ck 0 1 Button Out 0 1 1 Bảng 2.4.1 Bảng thật khối điều chỉnh CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG THỰC NGHIỆM 3.1 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG 3.1.1 Mạch TestBoard Hình 3.1 Testboard mạch đồng hồ Hình 3.2: Pcb mạch đồng hồ 3.2 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3.2.1 Kết quả, hạn chế Đề tài Mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày hồn thành cịn nhiều thiếu sót : • Mạch đồng hồ có phần sáng mờ vừa cấp nguồn phải chỉnh lại nút nhấn • Phần phút cịn sai 3.2.2 Hướng phát triển Sản phẩm cần phải nhỏ gọn nên ta IC dán để thực tốt ta sử dụng vi xử lý để thực mạch cách xác, hiển thị nhiều thông tin ngày tháng, năm cịn có nhiều chức cho người sử dụng Ta cần thêm hộp để bảo vệ cho mạch, chống oxy hóa mạch điện CHƯƠNG KẾT LUẬN Qua môn dự án kĩ thuật chúng em thực đề tài “ Mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày” cịn nhiều thiếu sót chúng em rút nhiều học cho thân Qua đề tài chúng em hiểu quan trọng việc lập kế hoạch để hồn thành dự án đề Khơng tìm hiểu thiết kế phần mạch giúp chúng em có nhìn tổng quát chuyên ngành điện tử sâu xử thuật xử lý tín hiệu số vi mạch nhiều ic linh kiện rời Thực đề tài cịn giúp chúng em có thêm kinh nghiệm cách thức trình bày báo cáo bố cục nội dung Nhóm chúng em xin cảm ơn Thầy Nguyễn Thanh Khiết đồng hành hướng dẫn chúng em suốt môn học Tài liệu tham khảo Tài Liệu Tiếng Việt: [1] Dương Minh Trí (1998), Sơ đồ chân Linh kiện bán dẫn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tp.HCM [2] Giáo trình Linh kiện điện tử, biên soạn: Lê Thị Hồng Thắm [3] Giáo trình Thí nghiệm kĩ thuật số, biên soạn: Trương Năng Toàn, Bùi Thư Cao, Nguyễn Thanh Hải Tài Liệu Internet: [1] Google [2] Youtube [3] ALLDATASHEET.COM [4] thegioiic.com Phụ lục ... Mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày gồm nhiều phận liên kết với tạo tính nặng cần thiết như: hiển thị phút giây , hiển thị ngày thứ để tạo thiết bị cần ghép nhiều khối lại với : khối nguồn, khối đếm thứ. .. vị đồng hồ Khối đếm giờ( chục) : Đếm hàng chục đồng hồ Khối đếm ngày (đơn vị) : Đếm ngày hàng đơn vị đồng hồ Khối đếm ngày chục) : Đếm ngày hàng chục đồng hồ Khối giải mã: Có chức chuyển số xung... lại với : khối nguồn, khối đếm thứ , ngày, , phút , giây , khối giải mã khối hiển thị II.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Hình 2.2.1 Sơ đồ khối mạch đồng hồ hiển thị thứ ngày             Khối điều