Vi mạch và ứng dụng

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG MẠCH NGUYÊN LÝ 1.1 Khối tạo xung vuông IC- 555 - IC 555 là một Ic tạo xung rất đa năng , về cấu tạo nó gồm có 2 con khuếch đại thuật toán cộng với 1 bộ fiflop. -Trong thức tế IC 555 Có nhiều loại nhưng chúng ta thường dùng loại NE 555. - Nó là một loại IC tạo xung với các mức tần số khác nhau . nhưng về cơ bản nó tường tạo ra xung vuông . - Chân số 8 là chân dùng để đưa nguồn Vcc vào , Vcc này dòng 1 chiều và chúng ta có thể dùng nó ở mức 9 v hoặc 5 v hoặc 12v .ở đây chúng ta dùng v, qua nhiều giai đoạn cường độ 5 vôn này sẽ giảm dần còn khoản 3v khi vào đến led của seg 7 vạch => rất phùp hợp . - Chân số 1 nối đất ,chúng ta cho qua một con R nhằm hạn dòng điện về đất . - Chân số 5 mặc định là nối với 1 tụ thường cỡ 0.1 u F và đưa về đất (vì khi tạo xung ứng dụng vốn có của nó không sử dụng đến ) - Chân số 3 là chân ra . - Chân số 6 và chân số 2 là 2 chân đầu vào , (ngõ vào của một tầng so sánh điện áp với mức áp tương ứng là Vcc/3và 2*Vcc/3) vì thế chúng ta mới nối nó với 1 điện trở và một biến trở ,2 linh kiện này sẽ chia Vcc đầu vào làm 3 phần . để thực hiện quá trình so sánh đầu và thực hiện giao động ,chúng ta thấy , sử dụng biến trở nhằm điều chỉnh điện áp không nhất thiết phải là 1/3 hay 2/3 có thể chênh nhau không sao .vì thế chúng thấy xung tạo ra là xung nhưng không hẳn là dạng vuông ,tức là thời gian tồn tại của xung lên không nhất thiết bằng thời gian tồn tại của xung suống . biến trở giúp ta thực hiện việc này . - Chân 4 là chân reset, chân 7 là khoá điện nhằm điều khiển lên xuống của xung là đảm bảo . • Nguyên lý hoạt động chi tiết quá trình tạo xung của 555 chúng ta có thể xem lại trong tài liệu mạch tao xung sử dụng Ic 555,trên mạng rất nhiều .Về cơ bản chúng ta hiểu cứ thiết kế mạch như trên ,là chúng ta sẽ có 1 xung đầu ra ,còn việc nó thế nào là do chúng ta quyết định • Tất nhiên sự quyết định đó là do chúng ta , chúng ta cần sử dụng đến công thức tính tần số cho mạch dạo động . • Tần số được tính bằng nghịch đảo của chu kỳ ,ta có công thức tính chu kỳ như sau : T = 0.693+(RV1+2*R1)*C2 . C2 là tụ nối với chân số 5. R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở . - Việc tính toán chu kỳ hợp lý sẽ cho ta được 1 xung vuông như ý . -Vậy đến đây chúng ta hiểu là tại chân số 3 của NE 555 là tạo ra một xung dạng vuông . -Đèn Led đấu song song với chân số 3 của 555 nó sẽ nhấp nháy lên dùng để báo hiệu . -Vôn kế dùng để đo giá trị điến áp tại đầu ra của 555 .(có thể không cần hoặc chỉ cần như một thao tác tức thời ). 1.2 IC đếm 74LS190. Đây là IC đếm thập giai đồng bộ,có khả năng đếm lên hoặc xuống, có một ngõ vào ENABLE tác động ở mức thấp. Có một chân U/ D. Ngõ RC ( Ripple cary hay Ripple clock) bình thường ở cao và xuống thấp khi số đếm đạt đến giá trị Max hay Min và đồng hồ CK ở thấp. Load EnG U/D CK Chế độ X 1 X X Dừng dếm 0 0 X X Preset 1 0 0 ↑ Đếm lên 1 0 1 ↑ Đếm xuống Ngoài ra, IC này còn có 4 chân để load dữ liệu trước khi đếm và 4 chân đưa dữ liệu ra ngoài. Dưới đây là sơ đồ của 74190: Bảng chi tiết từng chân: Chân số Ký hiệu Chức năng 3, 2, 6, 7 Q 0 đếm Q 3 Output 4 ~(CE ) Enable input 5 ~U/D Đếm lên/ xuống 8 GND Ground 11 ~(PL) Load 12 TC Số cuối 13 ~(RC) Xung đồng hồ ra 14 CP Xung đồng hồ vào 15, 1, 10, 9 D 0 đến D 3 Dữ liệu vào 16 VCC Nguồn dương Ở đây, do yêu cầu của chúng ta là cần phải cho mạch đếm trong khoảng 0 đến 125, nhưng mỗi IC 74190 chỉ có thể đếm trong khoảng 0- 9 nên ta phải ghép chồng 3 IC 74190 lại với nhau. Một IC sẽ đảm nhận vai trò đếm hàng đơn vị, một sẽ đếm hàng chục và một đếm hàng trăm. Để đảm bảo yêu cầu này, ta lợi dụng ngõ ra RC của IC này nối đến ngõ của IC kia . Mỗi IC đếm đồng bộ, nhưng cả khối 3 IC đếm không đồng bộ vì xung đồng hồ đếm sóng từ IC này qua IC khác. 1.3 Khối giải mã – IC 4511. IC 4511 là một IC giải mã led 7 đoạn. nghĩa là IC4511 sẽ chuyển từ trạng thái logic sang hiển thị số thập phân trên led 7 đoạn(loại cathod chung). IC 4511 có 16 chân. chức năng từng chân như sau: - Các chân 7,6,2,1 là các chân đưa trạng thái logic cần chuyển sang dạng nhị phân từ 0 đến 9 trên led 7 đoạn. - Các chân từ 9 đến 15(theo thứ tự tương ứng với các đoạn trên led 7 đoan e,d,c,b,a,g,f) là các chân ngỏ ra nối với led 7 đoạn. - Chân 16 nối với cực dương nguồn, chân 8 nối với mass. - Chân 3 là chân khi ta khi ta kích vào đây mức logic 0 thì tất cả ngỏ ra đều ở mức logic 1(bất chấp mức logic của các ngỏ vào còn lại). chân này có tác dụng kiểm tra led 7 đoạn có bị hỏng hay không. - Chân 4 có tác dụng ngược lại chân 3. - Chân 5 điều khiển tế bào nhớ 4 bit trong IC4511. nếu chân này ở mức logic 0 thì IC hoạt động bình thường, khi ở mức logic 1 thì mức logic ở các ngỏ ra giữ nguyên trạng thái cho đến khi mức logic trở lại trạng thái 0 thì đầu ra lại tiếp tục hoạt động .(nếu hiểu sâu sa thì chúng ta hiểukhi IC hoạt động thì dữ liệu tại đầu ra sẽ luân phiên nhau được nhớ trong tế bào 4 bít ,vậykhi chân số 5 này ở mức 0 giả sự gọi là đóng cửa thì IC hoạt động bình thường khôngvấn đề gì ,nhưng khi nó = 1 tức là mở cửa thì dữ liệu trong tế bào nhớ trào ra và đẩy liên tục vào cửa ra nên giữ tại đầu ra một mức dữ liệu cố định ).- Trong sơ đồ mạch chúng ta nối nó với đất .- Chân số 3 nếu =0 thì tất cả đầu ra sẽ là mức logic 1.(dùng kiểm tra led 7 đoạn ,bất chấpđầu vào là thế nào .)- Chân số 4 thì có tác dụng ngược lại chân số 3. Bảng chân lý : 1.3 Khối hiển thị Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn. 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu led 7 đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0. Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1. Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led. Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các chân nhận tín hiệu điều khiển. Sơ đồ vị trí các led được trình bày như hình dưới: Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới hạn dòng điện qua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5V. Nhưng ở đây ta không cần điện trở 330Ω vì qua nhiều khâu thì điện áp đến led 7 vạch chỉ còn 3V, rất phù hợp cho led 7 vạch Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b. Tương tự với các chân và các led còn lại. 1.4 Khối phụ trợ Mạch AND Cổng AND là cổng logic cơ bản nó thực hiện thuật toán nhân logic của các biến số logic đầu vào . Y= A.B Trong đó A, B là các tham số đầu vào, Y là đầu ra của cổng AND. Một cổng AND thường có nhiều đầu vào, nhưng thông thường chỉ sử dụng từ 2 đến 10 đầu vào. Cổng AND 5 đầu vào Bảng chân lý của cổng A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Cổng AND có cấu trúc tương tự các công tắc cơ khí: BA . F và đưa về đất (vì khi tạo xung ứng dụng vốn có của nó không sử dụng đến ) - Chân số 3 là chân ra . - Chân số 6 và chân số 2 là 2 chân đầu vào , (ngõ vào. áp với mức áp tương ứng là Vcc/ 3và 2*Vcc/3) vì thế chúng ta mới nối nó với 1 điện trở và một biến trở ,2 linh kiện này sẽ chia Vcc đầu vào làm 3 phần . để