6-Nguyễn Thanh Nam-2018604712

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ LỚP: CƠ ĐIỆN TỬ – K13 NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Duy Minh - 2018602030 Nguyễn Thanh Nam - 2018604712 Lương Văn Ngân - 2018604551 Hà Nội - 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở lựa chọn đề tài 1.2 ứng dụng mạch đếm 1.2.1 Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp 1.2.2 Mạch đếm kiện 1.2.3 Mạch đếm tần .4 1.2.4 Đồng hồ số CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ PHỎNG .8 2.1 tổng quát mạch đếm .8 2.1.1 Khái quát đề tài 2.1.2 Các linh kiện sử dụng mạch 2.2 Nguyên lý chức khối 2.2.1 Khối nguồn 2.2.2 Khối tạo dao động 10 2.2.3 Khối đếm mã BCD 12 2.3 thiết kế mạch nguyên lý 18 2.3.1 Thiết kế nguồn xung cho mạch dùng IC 555 18 2.3.2 Thiết kế khối đếm thuận nhị phân đồng Kđ=8 20 2.3.3 Thiết kế khối mạch báo xung sử dụng D-FF 23 2.3.4 Thiết kế khối hiển thị số đếm LED 25 2.3.5 Mạch nguyên lý 26 CHƯƠNG CHẾ TẠO LẮP RÁP THỬ NGHIỆM 29 3.1 Thiết kế mạch điện tử sử dụng phần mềm Altium 29 3.2 lắp ráp hoàn thiện sẩn phẩm .31 CHƯƠNG KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mạch đếm hàng Hình 1.2 Hình minh hoạ mạch đếm kiện Hình 1.3 Các khối mạch đếm tần .5 Hình 1.4 Khối đồng hồ số (kiểu cũ) Hình 2.1 sơ đồ nguồn Hình 2.2 cục sạc điện thoại Hình 2.3 sơ đồ nguyên lý IC555 .10 Hình 2.4 sơ đồ chân IC555 11 Hình 2.5 Mạch giải mã 7447 .14 Hình 2.6 sơ đồ chân mạch giải mã 7447 15 Hình 2.7 Sơ đồ LED 7thanh 16 Hình 2.8 Các loại bóng đèn LED kích thước bóng đèn LED 18 Hình 2.9 sơ đồ nguyên lý IC 555 18 Hình 2.10 Mã hóa đồ hình trạng thái 20 Hình 2.11 Đồ hình trạng thái 23 Hình 2.12 Sơ đồ kết nối BCD LED 25 Hình 2.13 Mạch tạo xung sử dụng IC 555 26 Hình 2.14 Mạch đếm thuận nhị phân Kđ=8 sử dụng IC7474 , IC7486, IC7481 27 Hình 2.15 Mạch đếm xung sử dụng IC 7474, IC 7486, LED 27 Hình 2.16 Mạch hiển thị kết đếm .28 Hình 2.17 Mạch mơ nguyên lý .28 Hình 3.1 mạch nguyên lý phần mềm Altium .29 Hình 3.2 sơ đồ mạch in .30 Hình 3.3 Mạch 3D mơ 31 Hình 3.4 Mạch sau lắp ráp .31 Hình 4.1 mạch đếm hồn thiện 32 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng linh kiện sử dụng mạch mô Bảng phần tử logic AND – IC 4081 .12 Bảng Phần tử XOR – IC7486 .13 Bảng Bảng chân lý LED 17 Bảng Bảng chuyển đổi trạng thái giá trị đầu vào kích với mạch đếm thuận nhị phân Kđ=8 21 Bảng Tối thiểu DA bảng karnaugh 22 Bảng Tối thiểu DB bảng karnaugh 22 Bảng Tối thiểu DC bảng karnaugh 23 Bảng Bảng chuyển đổi trạng thái giá trị đầu vào kích 23 Bảng 10 Sơ đồ kết nối cổng vào BCD 25 Bảng 11 Các linh kiện cần dùng cho mạch thực tế 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ Họ tên sinh viên : Nguyễn Duy Minh Mã sinh viên: 2018602030 Nguyễn Thanh Nam Mã sinh viên: 2018604712 Lương Văn Ngân Mã sinh viên: 2018604551 Lớp: 20202FE6021002 Khoá: 13 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm thuận, nhị phân, đồng Kđ = 8, sử dụng D-FF hiển thị kết đếm LED thanh, có đầu báo đếm xung NỘI DUNG THỰC HIỆN Nội dung cần thực TT CĐR Lập kế hoạch làm việc Phân tích lựa chọn ý tưởng tốt khả thi L1.2; L1.3 Tính tốn thiết kế, xây dựng phân tích mơ hình L1.2; L1.3 Chế tạo lắp ráp L1.2; L1.3 Thử nghiệm hiệu chỉnh L1.2; L1.3 Viết thuyết minh chuẩn bị báo cáo L1.2; L1.3 Báo cáo L1.2; L1.3 L1.3 I Yêu cầu thực hiện: Phần thuyết minh: * Trình bày đầy đủ nội dung đồ án, bao gồm: - Chương Tổng quan (Nêu sở lựa chọn đề tài đồ án, ứng dụng thực tiễn …); - Chương Tính tốn, thiết kế mô phỏng; - Chương Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh; - Phụ lục (nếu có) * Quyển báo cáo trình bày từ 10 đến 15 trang giấy A4 với định dạng theo định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019: Sản phẩm đồ án mơn TT Tên sản phẩm Mơ hình (mạch điện) Quyển báo cáo Slide thuyết minh đồ án Định dạng Số lượng 01 Theo định 815/QĐ-ĐHCN 01 01 Phạm vi lựa chọn đề tài - Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử phạm vi kỹ thuật xung số - Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài nhóm), linh kiện điện tử bản… - Đảm bảo an toàn lao động Ngày giao: 13/04/2021 Ngày hoàn thành: 15/05/2021 Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2021 Trưởng môn Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Thị Thu Hà CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số trở thành quen thuộc với nhiều người, phát triển ngành kỹ thuật số có ảnh hưởng lớn đến ngành kinh tế tồn cầu Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời đại “ kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm xử lý số độ tin cậy truyền dẫn, tính đa thích nghi kinh tế nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi điều khiển khai thác mạng Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều lĩnh vực kỹ thuật kinh tế khác Không lĩnh vục thông tin liên lạc tin học Ngày nay, kỹ thật số thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát truyền hình, y tế, nông nghiệp dụng cụ sinh hoạt gia đình Ngay từ ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng ngành điện tử nói chung tạo nhiều bước đột phá mẽ cho ngàng kinh tế khác đảm bảo yêu cầu người dùng chất lượng dịch vụ Đồng thời kiến thức kỹ thuật số thiếu sinh viên Cơng nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi thực tế, với nhiều ứng dụng tiện ích sử dụng kĩ thuật, dời sống, cơng nghiệp nhà máy xí nghiệp sản xuất tiện nghi nhà Một ứng dụng tiện ích kĩ thuật số chức đếm với mạch đếm đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe vào cổng ứng dụng thực tế 1.2 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH ĐẾM Mạch đếm chia hay không chia ( đếm chia 10, đếm chia 6, đếm chia cho 12), không đồng hay đồng bộ, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Ỡ ứng dụng mạch đếm dùng kết hợp với nhiều loại mạch khác dao động, so sánh , giải mã, Phần nêu số loại mạch ứng dụng mạch đếm để đơn giản, chúng trình bày dạng sở đồ khối Hơn nữa, ngày có nhiều IC tích hợp quy mơ lớn hay lớn (LSI, VLSI) kết hợp nhiều chức khiến mạch trở nên đơn giản hơn, dùng IC rời dễ trình bày ngun lí 1.2.1 Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp Khi đếm số lượng để hiển thị số thập phân thường phải dùng nhiều mạch đếm chia 10, chẳng hạn 7490 Mạch đếm nơi có xung đếm vào hàng đơn vị, mạch đếm hàng chục, hàng trăm Ta nói mạch đếm có nhiều số, số có giá trị thấp LSD số có giá trị cao MSD Ví dụ để đếm từ lên đến 999 cần mạch đếm mắc nối tiếp Với số đếm tối đa 999 tuỳ theo dấu thập phân nằm đâu mà có trị số 999, 99.9, 9.99, Số đếm mạch đếm đưa vào khối hiển thị gồm mạch giải mã đèn hiển thị (xem chừng 9) Ở mạch hình mạch đếm 7490 thứ đếm đầy tức đạt đến số đếm 1001 = 910, có thêm xung vào mạch đếm tự động reset tức ngõ QD từ xuống tạo cạnh xuống đến ngõ vào CLKB mạch đếm 7490 thứ làm ngõ mạch đếm 0001 = Số đếm lúc mạch đếm 1010 Tiếp tục mạch đếm lên 11 … 19 20 , 21 ….29, 30, 31… Hình 1.1 Mạch đếm hàng Các chân IC đếm, nối mạch xung vào phải thực đồng mạch hoạt động Ngồi ra, cịn phải xếp ngõ xố để xố mạch cần Ở hình vẽ cách : mở điện tụ chưa nạp điện nên ngõ xoá cao để xoá mạch 5đếm, sau thời gian ngắn (vài us), tụ nạp gần đủ điện khiến ngõ xoá xuống thấp cho phép mạch lên, cần xoá mạch ấn nút để đưa ngõ xố lên cao chốc lát Mặt khác mạch đếm mạch chia tần nên nhiều ứng dụng mạch 5đếm dùng mạch 5chia tần Ví dụ với hai mạch đếm thập giải mắc nối tiếp hình tần số ngõ QD 7490 thứ 1/100 tần số xung vào Dùng ngõ khác thay QD hay dùng IC đếm thập giai (như 7493, 7492…) ta có chia tần mong muốn 1.2.2 Mạch đếm kiện Các IC đếm thường coi trung tâm mạch đếm biến cố hay kiện chẳng hạn đếm số xe vào bãi, số người qua cửa, số sản phẩm băng truyền đóng gói Hình minh hoạ cho mạch đếm Ta phải cần mạch phát hay cảm biến để chuyển đổi thay đổi tượng thành xung điện kích cho mạch đếm Nếu cần, thêm mạch lọc nhiễu, khuếch đại chuyển đổi để phù hợp với ngõ vào IC đếm Khi nhận xung kích vào chân ck, IC đếm đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số xung vào mà ta nối chồng thêm nhiều IC đếm số đếm lớn Mạch giải mã hiển thị biết cho phép biết số người vào cổng Giả sử yêu cầu đề cho phép 99 người vào, cần thêm mạch báo tràn để số người vượt số đếm mạch (mạch reset) led sáng hình vẽ ta lấy mức tín hiệu tràn để điều khiển mở nguồn cho 1động để đóng cửa lại Ơ thiết kế tới số đếm 99 bạn thiết kế số đếm tuỳ ý, phải dùng mạch đếm phù hợp, cổng logic thêm vào cho phép báo tràn số tuỳ ý (thiết kế tổ hợp ngõ ra) Hình 1.2 Hình minh hoạ mạch đếm kiện 1.2.3 Mạch đếm tần Máy đếm kiện (đếm tích luỹ) thêm số mạch điện để trở thành máy đếm tần số (frequency counter) Máy đếm tần số đầy đủ phức tạp Ở trình bày ngun lí máy đếm tần số đơn giản Hình sơ đồ khối mà phần trung tâm gần giống máy đếm kiện Trước tiên mạch dao động, ví dụ dao động cổng logic mà ta biết, chia tần số xuống để có tín hiệu TTL đối xứng tần số 0,5Hz Đây tín hiệu điều khiển có chu kỳ 2s với thời gian cao 1w thấp 1s Ở đầu chu kỳ tín hiệu xung mở cổng(từ mạch dao động chia tần) lên cao mở cổng And cho xung vào khối đếm (sau xử lí khuếch đại, lọc, nắn dạng mạch giao tiếp) mạch đếm đếm lên sau 1s xung mở cổng xuống thấp ngăn không cho xung vào khối đếm Đồng thời xung mở cổng vừa xuống thấp mạch tạo xung chốt tạo xung hướng dương hẹp để chốt số đếm khối đếm vào khối chốt (khối chốt FF D), số đếm lưu giữ số đếm chốt vào ... giải mã 7447 .14 Hình 2.6 sơ đồ chân mạch giải mã 7447 15 Hình 2.7 Sơ đồ LED 7thanh 16 Hình 2.8 Các loại bóng đèn LED kích thước bóng đèn LED 18 Hình 2.9 sơ đồ nguyên... ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ Họ tên sinh viên : Nguyễn Duy Minh Mã sinh viên: 2018602030 Nguyễn Thanh Nam Mã sinh viên: 2018604712 Lương Văn Ngân Mã sinh viên: 2018604551 Lớp: 20202FE6021002 Khoá:... Hà Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm thuận, nhị phân, đồng Kđ = 8, sử dụng D-FF hiển thị kết đếm LED thanh, có đầu báo đếm xung NỘI DUNG THỰC HIỆN Nội dung cần thực TT CĐR Lập kế hoạch làm việc Phân