đồ án điện điện tử Dem 00 991

§å ¸n kü thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Lời Nói Đầu - - Trải qua trình học tập nghiên cứu môn học kĩ thuật số truong chúng em đà có nhìn sâu môn học kĩ thuật xung số qua trình làm đồ án đợc giúp đỡ cô giúp cho chúng em hiểu tích luỹ kiến thức môn nhiều đồng thời biết cách vận dụng môn học vào thực tế Xuất phát từ nhận định thực tế làm đồ án môn học Kỹ Thuật Số : Thiết kế mạch đếm xung giải mà từ 00 đến 99 hiển thị kết LED đoạn sử dụng IC đếm bit Trong trình làm đồ án chúng em đà cố gắng nhng không tránh khái thiÕu xãt v× thiÕu kinh nghiƯm cịng nh kiÕn thức chuyên môn, mong đợc giúp đỡ bảo thầy cô giáo đóng góp ý kiến bạn Em xin chân thành cảm ơn cô Hoang Thị Phơng đà tận tình hớng dẫn chúng em hoàn thành thiết kế Nam định,ngày tháng năm 2011 Sinh viên thực Phm Vn Quang SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thị Phương Ngô Cao Cường SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngụ Cao Cng Lp : CK Đồ án kỹ thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Ch¬ng 1: C¬ sở lý thuyết 1.1 Các cổng logic 1.1.1 Cổng Đảo (Inverter gate) a Định nghĩa: NOT thực thuật toàn lôgíc phủ định biến Cổng đảo gọi cổng n số đầu vào tức Y = b Kí hiệu : Kí hiệu cổng NOT trình bày nh hình vẽ cổng not có đầu vào đầu U1 NOT c Bảng thật: A Y Cổng not hoạt động theo bảng chân lý d Biểu diễn cổng not mạch điện mạch bán dẫn đơn giản C Uv SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường A L1 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương e D¹ng xung cỉng NOT: 1.1.2.Cổng (OR gate) a Định nghĩa : Cổng cổng lôgic thực phép tính tổng biến số đầu vào tức : Y = A+ B +.+ N Với A,B.N biến số đầu vào , Y hàm số hay kết đầu b Kí hiệu : Cổng OR hai đầu vào cổng OR đầu vào đợc biểu diễn nh hình vẽ: A B A B C Y Cổng OR hai đầu vào Y Cổng OR ba đầu vào c Bảng thật : Các đầu Đầu vào A 0 1 Y 1 B 1 d Biểu diễn cổng OR mạch điện thay đơn giản: SV: Phm Vn Quang T14 Ngụ Cao Cng Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương e D¹ng xung cđa cỉng OR: SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phng 1.1.3.Cổng Và (AND gate): a Định nghĩa : Cổng and cổng lôgíc thực phép tính lôgíc biến số đầu vào tức Y= A.B N Với A,B N biến số đầu vào Y đầu Một cổng AND có nhiều đầu vào nhng thông thờng có từ đến đầu vào b Kí hiệu : Cổng AND có đầu vào đầu vào có kí hiệu nh hình vẽ : A B A B C Y Y Cæng AND đầu vào Cổng AND đầu vào c Bảng sù thËt: A 0 1 B 1 Y 0 d BiĨu diƠn cổng and mạch điện, bán dẫn đơn giản : Biểu diễn mạch điện đơn giản Biểu dễn mạch bán dẫn đơn giản Vcc Vcc B SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường A DA DB : CK Lớp R1 Ur Y = A.B §å ¸n kü thuËt sè SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phương D¹ng xung cđa cỉng AND: D¹ng sãng cđa cỉng and đợc thể nh hình vẽ Ta biểu diễn dạng sóng cổng and nh hình với A,B dạng sóng đầu vào Y dạng sóng đầu Chỉ đầu vào A,B mức cao đầu Y mức cao 1.1.4.Cổng Và Đảo(NAND gate): a Định nghĩa : Cổng nand cổng lôgíc thực thuật toán phủ định tích lôgíc biến số đầu vào tức : Y= A B b Kí hiƯu: Y Cỉng nand cã thĨ cã hay nhiỊu đầu vào c Bảng thật: d Biểu diễn mạch b¸n dÉn C A 0 1 A Uv L1 B Vcc1 Y 1 mạch điện Vcc đơn giản: B DA A DB B SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường Rc R1 Ur Rb Q2 NPN Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phương e D¹ng xung cđa cỉng NAND : 1.1.5 Cỉng Hoặc Đảo(NOR gate) a Định nghĩa : Cổng NOR cổng lôgíc thực thuật toán phủ định tổng lôgíc biến số đầu vào Tøc lµ Y= b KÝ hiƯu : A B Y Cổng NOR có nhiều đầu vào c B¶ng sù thËt A 1 B 0 1 Y 0 Cæng NOR đầu vào hoat dộng theo bảng chân lý hai đầu vào mức thấp đầu mức cao lại tất trờng hợp lại đầu ®Ịu ë møc thÊp d BiĨu diƠn cỉng NOR b»ng mạch điện mach bán dẫn đơn giản Vcc Vcc C Uv A B SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường L1 B DA A DB Rc R1 Ur Rb Lớp : CK Q2 NPN §å ¸n kü thuËt sè SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương 10 Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phng + Ngõ vào xoá BI đợc để không hay nối lên mức cho hoạt động giải mà bình thờng Nếu nối lên mức ngõ bất chấp trạng thái ngõ + Ngõ vào xoá dợn sóng RBI đợc để không hay nối lên mức 1dùng để xoá số (số thừa phÝa sau dÊu thËp ph©n hay sè tríc sè có nghĩa) Khi RBI ngõ A, B, C, D ë møc nhng ngâ vµo LT ë møc ngõ tắt ngõ vào xoá dợn sóng RBO xuống mức thấp + Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức LT mức ngõ sáng - Khi cần giải mà nhiều led đoạn ta ghép nhiều tầng IC, muốn xoá số vô nghĩa trớc nối chân RBI tầng đầu xuống thấp, chân RBO xuống thấp đợc nối với tầng sau muốn xoá tiếp số vô nghĩa tầng Riêng tầng cuối RBI để trống hay để mức cao để hiển thị số cuối b Những IC giải mà led đoạn khỏc Ngoài 74LS47 có số IC làm chức giải mà led đoạn đợc kể đây: SV: Phm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 50 Lớp : CK §å ¸n kü thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Tác Dòng động Ngõ 7446A mức Thấp Thu để 40mA 30V 320m 7447A ThÊp hë 40mA 15V W 74LS4 ThÊp Thu ®Ĩ 24mA 15V 320m Cao hë 8mA 5,5V W nhận áp max Ptiêu IC tán 74LS4 Thu để 35mW hở 40mV Thu để hở 2.5.2.Bảng trạng thái giải mà IC 74LS47 STT Mã BCD đầu vào Q0 Q1 Q2 Q3 A B 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 Các Trạng Thái Đầu Ra C D E F 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 G 1 0 0 0 0 2.6 Khèi hiĨn thÞ Hệ thống hiển thị hệ thống điều khiển logic nhằm làm hiển thị kí tự hình ảnh mong muốn (chữ số, chữ ) hệ thống hiển thị bao gồm phần tử hiển thị vi mạch điều khiển chúng SV: Phm Vn Quang T14 Ngụ Cao Cng 51 Lp : CK Đồ án kü thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Trong c¸c thiết bị để báo trạng thái hoạt động thiết bị ngời ta sử dụng với thông số dÃy số đơn thuần, theo yêu cầu đề chúng em, hiển thị led đoạn Khảo sát led đoạn led đoạn đợc sử dụng dÃy số không đòi hỏi phức tạp, cần hiển thị số đợc, chẳng hạn led đoạn đợc dùng để hiển thị nhiệt độ phòng đồng hồ treo tờng điện tử, hiển thị số lợng sản phẩm đợc kiểm tra sau công đoạn Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng xếp theo hình có thêm led đơn hình tròn thể dấu chấm tròn góc dới bên phải led đoạn SV: Phm Vn Quang T14 Ngụ Cao Cng 52 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phng Vì led đoạn chứa bên led đơn, kết nối cần đảm bảo dòng qua led đơn khoảng 10mA20mA để bảo vệ led Nếu kết nối với nguồn 5V hạn dòng điện trở 180-390ohm trớc chân nhận tín hiệu điều khiểu Để đèn led hiển thị số các led tơng ứng phải sáng lên, chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tơng tự với chân led lại IC giải mà nhiệm vụ nối chân a, b g led xuèng mass hay lªn nguån (tuú thuéc led A chung hay K chung) 2.7 Phần IC đếm chung giải mà BCD Do toán toán đếm thun nghch nờn phải sử dụng IC đếm thun nghch 2.7.1.Bài toán dùng IC đếm 74LS190 74LS190 IC dòng TTL dùng để đếm lên đếm xuống 10 hay gọi vi phân mạch thuận nghịch thập phân (MOD10).Khi có chân vào xung đếm 74LS190 điều kiện mà cấu hình đếm nên hay đếm xuống IC sờn nên xung đầu giải m· m· BCD 15 D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 Nếu đếm xuống đếm giải mà kiểu này: Xung vào thứ có10giải mà BCD (0001) tức số tơng tự nh xung thứ9 giải mà BCD (1000)tức số thứ 13 đếm lên ngợc nh đến xung thứ BCD RCO số Còn 14 lại CLK E đồ chân 74LS190: 2.7.2.Hình dạng sơ 11 SV: Phm Vn Quang T14 Ngụ Cao Cường D/U PL 53 TC 74LS190 12 Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số SV: Phm Vn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương 54 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phng Chức chân nh sau: +Vcc chân cấp nguồn 5V +GND chân cấp nguồn Mass +Q0 đến Q3 đầu ®Õm m· BCD +CP lµ ngâ vµo cÊp xung Clock cho mạch đếm +CE ngõ vào cho tích cực đặt logic +U/D : Chân cấu hình cho đếm nên hay đếm xuống.Nếu đếm nên đếm lùi +PL ngõ đầu vào thiết lập trạng thái cho mạch đếm : PL =0 ;Qi = Ai (i = 0,1,2,3) +A0 đến A3 đầu vào cho liệu +TC RC ngõ dùng để kết nối liên tầng 74LS190 Để IC đếm chạy phải cần ý đặt mức cho chân đầu vào 2.7.3 Phần hiển thị nên LED Do đầu 74LS190 mà BCD để hiển thị nên LED cần phải mà hóa mà LED thanh.Do ®ã ta dïng IC m· hãa 74LS47 lo¹i IC đơn giản dễ tác dụng vào đầu vào BCD sau giải mà LED7 tơng ứng Sơ đồ để cấu hình chân bảng chân lý nh sau: SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 55 Lớp : CK Đồ án kỹ thuật số SV: Phm Vn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương 56 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoang Thi Phng -Cấu tạo chung: gồm diode phát quang đợc đấu chung đầu anode cathode lại với đợc xếp theo hình số đầu lại đợc đa làm đầu vào Đối với loại Cathode chung chân Cathode nối xuống mass (0V), chân a, b, c, d, e, f, g, dp ®iỊu khiĨn cho: nÕu đầu mức thấp tối đầu mức cao sáng Đối với loại Anode chung chân Anode nối lên VCC, chân a, b, c, d, e, f, g, dp điều khiển cho: đầu mức cao tối đầu mức thấp c¸c s¸ng SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngơ Cao Cng 57 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương 2.8 PhÝm Start/Stop VCC S¬ ®å nguyªn lý CLOCK R1 Q Q U2:A 4013 7408 Out FLIP FLOP D CLK D S BUTTON R 10k GROUND Bảng trạng thái Up/down CK = U CKL + D.CKx Lên CK lên X Xuống X CK xuống Nguyên lý hoạt động: Mạch quy ước ấn star mạch hoạt động ấn stop mạch dừng chân up/down thực chạy mạch hai chế độ Chân UP đếm lên Chân down thực đếm xuống SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 58 Lp : CK Đồ án kỹ thuật số GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Ch¬ng 3: MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ Lí HOT NG Theo yờu cầu đề Thiết kế mạch đếm xung thị số thập phân từ 00-99 cã Start/Stop, Up/Down,hiện thị led đoạn Anode chung dùng IC bit 3.1 Sơ đồ nguyên lý 3.1.1 Viết hàm cho chân star/stop và up/down Chân PL ngõ đầu vào thiết lập cho chân đầu vào Do D1 D2 D3 PL mức khơng tích cực nên PL chân phải nối nên với +Vcc UP/DOWN UPD = đếm lên UPD = đếm xuống Do D/ U nên trình đếm ngược lại Bảng trạng thái đếm lên: STT Q3 0 0 0 0 1 Q2 0 0 1 1 0 Q1 0 1 0 1 0 Q0 1 1 Bảng trạng thái đếm xuống: STT Q3 1 0 0 0 0 Q2 0 1 1 0 0 Q1 0 1 0 1 0 Q0 1 1 SĐ Từ bảng trạng thái ta có: CKđv = CK mạch tạo xung IC 555 SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 59 Lớp : CK §å ¸n kü thuËt sè Q Up + Q3 Down COM CKch = GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương U3 U1 C3 2000u 0u D1 1k QA QB QC QD QE QF QG 13 12 10 15 14 A B C D E F G 74LS47 LED DOAN doan R5 10 R4 TR TH NE555 COM 100 U4 D2 R3 10k U6 15 D0 Q0 D1 Q1 10 D2 Q2 D3 Q3 13 RCO 14 CLK E D/U PL 12 TC LED-RED LED-RED A B C D BI/RBO RBI LT C1 74LS190 10 R2 CV 2W005G R1 CONN-SIL2 R Q DC J1 VCC CHINH LUU VO GND VI GND 15 D0 Q0 D1 Q1 10 D2 Q2 D3 Q3 13 RCO 14 CLK E D/U PL 12 TC U2 7805 U5 C2 50uf A B C D BI/RBO RBI LT 74LS47 QA QB QC QD QE QF QG 13 12 10 15 14 A B C D E F G LED 74LS190 NUTBAM SW1 SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 60 SW-SPDT Lớp : CK §å ¸n kü thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương 3.2 Nguyờn lý hot ng Khi cấp nguồn cho mạch thông qua phÝm Ên Start/ Stop Mạch thực hiÖn viÖc thay đổi chu trình đếm lên hay đếm xuống thông qua công tắc Swith Khi muốn thực viêc đếm lên hay đếm xuống ta cần gạt công tắc : gạt công tắc nối với dơng nguồn,đầu thông qua cổng đảo Not cho ta chu trình đếm lên , ngợc lại gạt công t¾c nèi víi mass, qua cỉng Not ta sÏ cã chu trình đếm ngợc 1.Chu trình đếm lên Khi cha có xung kích vào.trạng thái đếm không xác định, đầu thị 0000.khi có xung kích vào, trạng thái đếm xác định,bộ đếm hàng đơn vị thực đếm từ 0-9,khi xung thứ 10 vào bé ®Õm tù ®éng reset ( bé ®Õm ®ång bé) ®ång thêi sÏ cÊp xung cho bé ®Õm hµng chơc tăng lên thông qua cổng AND Y= Q3* Q1.mỗi lần hàng đơn vị quay trở lại đếm nh cũ hàng chục tăng lên giá trị, hoạt ®éng ®Õm b×nh thêng bé ®Õm sÏ ®Õm ®Õn 99 3.3.Mô protus Từ sơ đồ nguyên lý thực cho mạch chạy ta nhấn nút play sau ấn nut nhấn button xuống,nếu nut swish nối với dương nguồn đếm lên.Ta nhả nút button mạch dừng đếm giá trị đếm,sau muốn đếm xuống ta gạt nut ấn swish nối với dương nguồn sau ấn nút button.Nếu muốn đếm lại từ đầu thi ấn nút stop SV: Phạm Văn Quang T14 Ngụ Cao Cng 61 Lp : CK Đồ án kü thuËt sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Ch¬ng 4: KT LUN Trong trình thực đồ án, đà rút đuợc số kết nh sau : Khả vận dụng kiến thức lý thuyết thực hành Nâng cao phơng pháp nghiên cứu tài liệu cách có hiểu quả, đồng thời nâng cao tinh thần làm việc theo nhóm Hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch đếm,và øng dơng cđa nã Sinh viªn thùc hiƯn Phạm Văn Quang Ngô Cao Cường SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cng 62 Lp : CK Đồ án kỹ thuật sè SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường GVHD: Th.s Hoang Thi Phng 63 Lp : CK Đồ án kü tht sè GVHD: Th.s Hoàng Thị Phương Tµi liƯu tham khảo Giáo trình kü thuËt sè Kü thuËt xung Kü thuËt số Trần Văn Hào Nguyễn Tấn Phớc Nguyễn Thuý Văn NSB :Quèc Gia NSB :TPHCM NSB :Khoa Häc vµ KÜ Thuật Linh kiện bán dẫn vi mạch Hồ Văn Sung NSB : Giao Dục Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn Dơng Minh Trí NSB : Khoa Häc vµ KÜ ThuËt http://giaoducvn.net/codientu/ki_thuat_cdt/dien_tu/vi_mac h_so/ http://datasheetcatalog.com SV: Phạm Văn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường 64 Lớp : CK ... tăng tụ C đợc nạp điện từ : + nguồn tụ Cmass + Từ t1 t2 điện áp sau chỉnh lu giảm tụ c phóng điện qua tải: + C Rtmass-c + Từ t2 t3 điện áp lớn điện áp tụ, tụ C lại đợc nạp điện kết điện áp tụ có... cấu trúc bao gồm khối tạo điện áp chuẩn lấy mẫu, khuyếch đại so sánh, phần tử điều chỉnh, phần tử bảo vệ tải + Sơ đồ ổn áp có điện áp cố định dùng IC 7805 IC 7805 cho điện áp ổn định 5v có cực... cỉng and mạch điện, bán dẫn đơn giản : Biểu diễn mạch điện đơn giản Biểu dễn mạch bán dẫn đơn giản Vcc Vcc B SV: Phm Vn Quang ĐĐT14 Ngô Cao Cường A DA DB : CK Lp R1 Ur Y = A.B Đồ án kỹ thuËt sè