2.4. Thiết kế mạch đếm 154
2.4.2. Mạch đếm thuận nghịch 155
a. Linh kiện trong mạch :
- IC NE 5555. Dùng tạo dao động . -Điện trở 10k,100 Ω.
-Tụ điện (0.1 u. tụ thường) ,(100u .phân cực )
-LED , Vônkế (ko nhất thiết , sử dụng một cái dạng đồng hồ nhỏ chuyên dùng để đo vonkế). -Biến trở 10k -Button, SEG 7Vạch , - Ic 4510:4511. - Switch (Chuyển mạch 2 cổng , SW.) b. Sơ đồ nguyên lý
Mạch nguyên lý được vẽ trên Protues nên khi thiết kế mạch cần cấp nguồn vào các IC do nhiều IC trong Protues đã mặc định cấp nguồn nên khi thiết kế mạch cần chú ý điều này nhưng khi sang PCB trong Protues lại đầy đủ.
c. Phân tích mạch
- Để tiện cho quá trình nghiên cứu chúng ta sẽ phân tích theo từng khối một .
- Khối tạo xung vuông – IC 555 .
- IC 555 là một Ic tạo xung rất đanăng. Tạo xung vuông rất đơn giản.
+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung.
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .
+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .
+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)
• Tần số được tính như sau :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
C2 là tụ nối với chân số 5. R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở .
- 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 5555 .(có thể không cần hoặc chỉ cần như một thao tác tức thời ).
- Khối giải mã – IC 4511
- Đây là một IC giải mã , nó làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logic (dạng 0,1) sang mã của led 7 vạch để xuất ra led 7 vạch .về cấu tạo nó là một tập hợp các mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic như các cổng and , or ,..việc thiết kế một mạch như vậy không hẳn là quá khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp lả chúng ta hoàn toàn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời gian ,không đảm bảo chất lượng sử dụng , =>dùng IC tích hợp cho tiện .
- Chúng ta tìm hiểu sơ đồ chân của nó như sau :
-Chú ý là loại này dùng cho seg 7 vạch loại cathot chung có nghĩa là tất cả cathot của led nốí chung với nhau và nối với đất ,như vậy dữ liệu đẩy vào led sẽ tích cực ở mức cao tức là mức 1 thì mới làm led sáng .
- 4511 Có 16 chân .
- Chân 1,2,7,6 là chân đưa dữ liệu đầu vào ,chúng ta có thể chọn dữ liệu loại này là dữ liệu logic tức là dạng 1,0,1,0…
- 7 chân đầu ra là chân 9 ,10,11,12,13,14,15.sẽ xuất ra dữ liệu của dạng 7 vạch .
- Chân số 5 là chân dùng để điều khỉên tế bào nhớ ,chần này = 0 thì IC hoạt động bình thường , còn = 1 thì dữ nguyên trạng thái ở các đầu ra ,và dữ cho đến khi nó trở về chân này được chuyển về 0 thì đầu ra lại tiếp tục hoạt động .(nếu hiểu sâu sa thì chúng ta hiểu khi IC hoạt động thì dữ liệu tại đầu ra sẽ luân phiên nhau được nhớ trong tế bào 4 bít ,vậy khi chân số 5 này ở mức 0 giả sự gọi là đóng cửa thì IC hoạt động bình thường không vấn 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 chấp đầu vào là thế nào .)
- Chân số 4 thì có tác dụng ngược lại chân số 3.
- Khối xử lý IC 4510
4 Chân đầu ra là 4 chân 2,6,11,14
- Chân 16 nối với dương nguồn ,chân số 8 nối với âm nguồn .
- Chân số 1 với chân số 9 nối đất để tích cực mức 0 để Ic mới hoạt động . - Chân số 15 là chân đầu vào để chúng ta đưa xung vào .
Chân số 5 là chân Cary in , chân này=0 thì Ic hoạt động , còn khi để hở ,thì nó sẽ giữ nguyên trạng thái của dữ liệu đầu ra .
- Chân 3,4,12,13 là dùng cho ứng dụng khác , trong phần này chúng ta chưa cần nói đến .
- Chân số 10 là chân dùng để đảo trạng thái đầu ra khi nó luân phiên tích cực mức thấp và mức cao
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Mạch điện tử trong công nghiệp
Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP. HCM, 2003
[2] Kĩ thuật điện tử 1 Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003
[3] Giáo trình kĩ thuật mạch điện tử
Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003. [4] Điện tử công suất Nguyễn Bính - NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội,
1996.
[5] Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005.
[6] Phân tích mạch tranzito
Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống kê, Hà Nội, 2002.