thiẾt kẾ mẠch ĐỒng hỒ sỐ ĐiỀu khiỂn tỪ xa cÓ bÁo thỨc & hiỂn thỊ...
DESCRIPTION
Ngày nay , với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật , việc ứngdụng các linh kiện bán dẫn đã phần nào giảm bớt giá thành sản phẩm bằng cáclinh kiện rời .Ứng dụng môn kỹ thuật số vào thiết kế các bộ phận thiết thựchàng ngày giúp chúng ta hiểu đƣợc môn kỹ thuật số làm gì và đƣợc ứng dụngvào đâu. Đồng hồ là một thiết rất cần thiết mà hầu nhƣ bất cứ ai cũng phải dùng tớinó. Một chiếc đồng hồ cơ , xem bằng cách nhìn vào kim chỉ ở vạch chia thờigian sẽ gây khó khăn cho ngƣời mới bắt đầu sử dụng . nhƣng đối với đồng hốsố , thời gian đƣợc hiển thị rõ ràng bằng các chữ số sẽ dễ dàng sử dụng hơn. Bởi vậy , sau đây nhóm em sẽ thiết kế một mạch đồng hố số dùng IC74ls90,rất thông dụng trong kỹ thuật số, Bộ báo thức, Bộ thiết bị điều khiển tf xa .Đảmbảo yêu cầu kỹ thuật của môn học và yêu cầu của thầy cô đề ra, Trong đề tài cũng còn nhiều thiếu sót rất mong sự góp ý của quý thầy cô vàcác bạn đọc để đƣợc hoàn thiện hơn.TRANSCRIPT
BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TP.HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SỐ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
CÓ BÁO THỨC & HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ
GVHG: ĐÀO VĂN PHƢỢNG
NHÓM SVTH: NGUYỄN VĂN BẢO
PHẠM XUÂN TRUNG
LÊ QUỐC LƢU
VÕ THỊ THU HƢƠNG
LÊ VĂN ANH SÁCH
Tp .HỒ CHÍ MINH ngày 19 tháng 5 năm 2015
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỠNG DẪN........................................................................ 3
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................................. 4
CHƢƠNG 1: KHỐI TẠO DAO ĐỘNG: ............................................................................... 4
1.1.1 Tìm hiểu IC dao dộng :IC 555 ............................................................................. 4
1.1.2 Nguyên lý hoạt động: ........................................................................................... 5
1.3. Nguyên tắc hoạt động ................................................................................................. 5
1.1.3 Thiết kế và tính toán mạch tạo dao động tần số 1Hz . ......................................... 6
CHƢƠNG 2: KHỐI ĐẾM ................................................................................................... 8
2.1 Các mạch logic cơ bản. .............................................................................................. 8
2.1.1 Giới thiệu. ............................................................................................................. 8
1.1.3.1 2.1.2 Các cổng logic: ....................................................................................... 9
2.2 Mạch FLIP-FLOP (FF) .............................................................................................. 14
2.2.1 Khái niệm: ........................................................................................................... 14
2.3 Mạch đếm: .................................................................................................................. 17
2.4 MẠCH GHI. : ............................................................................................................ 21
2.5 Tìm hiểu IC 7490: ...................................................................................................... 21
. .1 u tạo c nh h nh u .................................................................. 22
. . đ ch n c .................................................................................... 22
2.5.3 Đặc điểm.. ...................................................................................................... 22
2.5.4 Nguyên ly hoạt dộng ......................................................................................... 23
CHƢƠNG 3: KHỐI GIẢI MÃ ........................................................................................... 25
3.1. Giới thiệu chung. ....................................................................................................... 25
3.2.Tìm hiểu IC giải mã 7 đoạn 74LS47. ......................................................................... 26
3.2.1 Sơ đồ chân và chức năng các chân. ..................................................................... 26
3.2.2. Nguyên lý hoạt động. ......................................................................................... 27
CHƢƠNG 4 : KHỐI HIỂN THỊ......................................................................................... 28
4.1. Tìm hiểu Led 7 thanh. ............................................................................................... 28
4.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân. ........................................................................... 29
4.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................................ 29
CHƢƠNG 5 :KHỐI SO SÁNH ............................................................................................ 33
5.1. Giới thiệu: ................................................................................................................. 33
5.2. Tìm hiểu IC 74ls85: ................................................................................................... 34
5.3. Sơ đồ chân và chức năng các chân. ........................................................................... 34
5.4. Nguyên lý hoạt dộng: ................................................................................................ 35
CHƢƠNG 6: KHỐI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ................................................................... 37
6.1 GIỚI THIỆU: .............................................................................................................. 37
6.1.1 Tổng quan qua về hệ thống thu phát hồng ngoại. ............................................... 37
6.2 Cấu tạo linh kiện ....................................................................................................... 39
6.3 Tìm hiểu IC phát hồng ngoại PT2248: ..................................................................... 39
6.3.1 Sơ đồ và chức năng các chân của IC: .......................................................... 40
6.4 Tìm hiểu IC thu hồng ngoại PT2249: ................................................................. 43
6.4.1 Sơ đồ và chức năng các chân của IC: ............................................................. 43
6.5. Tìm hiểu về led thu phát hồng ngoại: ................................................................. 45
6.5.1 LED phát: ...................................................................................................... 45
6.5.2 Mắt thu: ......................................................................................................... 45
PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH .................................................................. 47
CHƢƠNG I: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC
KHỐI ................................................................................................................................... 47
1.1. Khối tạo dao động 1Hz: ...................................................................................... 47
1.2. Khối giây: .............................................................................................................. 47
1.3. Khối phút: ............................................................................................................. 49
1.4. Khối giờ: ................................................................................................................ 50
1.5. Khối cài đặt báo thức: .......................................................................................... 52
1.6. Khối so sánh và chuông. ...................................................................................... 52
1.7. Khối điều khiển từ xa. .......................................................................................... 53
1.8. Khối hiển thị nhiệt độ: ......................................................................................... 55
CHƢƠNG II: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN ............................... 58
2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: .............................................................................................. 58
2.2. Sơ đồ mạch in: ........................................................................................................... 60
2.2.1 mạch in khối thời gian( giờ-phút-giây) và khối nguồn: ...................................... 60
2.2.2 mạch in khối cài đạt báo thức và khối thu hồng ngoại: ...................................... 60
2.2.3 mạch in khối so sánh và chuông: ......................................................................... 61
2.2.4 mạch in mạch phát hồng ngoại: ........................................................................... 61
2.2.5 mạch in khối nhiệt độ: ......................................................................................... 61
PHẦN III: TỔNG KẾT ....................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 64
Đồ án: kỹ thuật số Page 1
LỜI GIỚI THIỆU
Ngày nay , với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật , việc ứng
dụng các linh kiện bán dẫn đã phần nào giảm bớt giá thành sản phẩm bằng các
linh kiện rời .Ứng dụng môn kỹ thuật số vào thiết kế các bộ phận thiết thực
hàng ngày giúp chúng ta hiểu đƣợc môn kỹ thuật số làm gì và đƣợc ứng dụng
vào đâu.
Đồng hồ là một thiết rất cần thiết mà hầu nhƣ bất cứ ai cũng phải dùng tới
nó. Một chiếc đồng hồ cơ , xem bằng cách nhìn vào kim chỉ ở vạch chia thời
gian sẽ gây khó khăn cho ngƣời mới bắt đầu sử dụng . nhƣng đối với đồng hố
số , thời gian đƣợc hiển thị rõ ràng bằng các chữ số sẽ dễ dàng sử dụng hơn.
Bởi vậy , sau đây nhóm em sẽ thiết kế một mạch đồng hố số dùng IC74ls90,
rất thông dụng trong kỹ thuật số, Bộ báo thức, Bộ thiết bị điều khiển tf xa .Đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật của môn học và yêu cầu của thầy cô đề ra,
Trong đề tài cũng còn nhiều thiếu sót rất mong sự góp ý của quý thầy cô và
các bạn đọc để đƣợc hoàn thiện hơn.
Đồ án: kỹ thuật số Page 2
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự
hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy
ĐÀO VĂN PHƢỢNG đã tận tâm hƣớng dẫn nhóm chúng em trong quá trình
thực hiện đồ án này cùng quý thầy cô ở Khoa Điện –điện tử– Trƣờng Cao Đẳng
Công Thƣơng TP.HCM với tri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt kiến
thức quý báu cho chúng em trong quá trình học tập. Nếu không có những lời
hƣớng dẫn, dạy bảo của quý thầy thì đồ án của nhóm em rất khó có thể hoàn
thiện đƣợc.
Sau cùng, nhóm em xin kính chúc quý thầy cô thật dồi dào sức khỏe, niềm
tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho
thế hệ mai sau.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn
Đồ án: kỹ thuật số Page 3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỠNG DẪN.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Tp.Hồ Chí Minh, ngày ….tháng 05 năm2015
Giáo viên hƣỡng dẫn
ĐÀO VĂN PHƢỢNG
Đồ án: kỹ thuật số Page 4
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƢƠNG 1: KHỐI TẠO DAO ĐỘNG:
1.1.1 Tìm hiểu IC dao dộng :IC 555
Đây là loại IC đƣợc sử dụng rất phổ biến để làm: mạch đơn ổn, mạch dao
động đa hài , bộ chia tần, mạch rễ,…Nhƣng trong mạch này, IC 555 đƣợc sử
dụng làm bộ phát xung.
Thời gian đƣợc xác lập theo mạch định thời R, C bên ngoài. Dãy thời gian
tác động hữu hiệu từ vài micro giây đến vài giờ.
IC này có thể nối trực tiếp với các loại IC: TTL/CMOS/DTL.
Sơ đày có thể nối trực tiếp với các
ơ chân :
hức năng từng chân của :
*Chân 1: nối ra mass để náy dòng cung cấp cho IC.
*Chân 2: chân kích thích.
*Chân 3: đầu ra.
*Chân 4: Xóa - Reset. Khi chân 4 nối mass thì ngõ ra ở mức thấp, còn khi chân
4 nôi vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tu theo mức áp ở chân 2 và 6.
*Chân 5: diện áp điều khiển, dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trg IC theo VR
hay R ngoài cho nối mass. Tuy nhiên trg các mạch ứng dụng chân số 5 nối mass
qua 1 tụ điện 10nF --> 100nF tác dụng lọc bỏ nhiễu cho mức áp chuẩn ổn định.
*Chân 6: chân ngƣỡng, ngõ vào của 1 tần so áp khác, mạch so sánh dùng các
Transistor ngƣợc Vcc/3.
*Chân 7: đầu phóng điện, có thể xem nhƣ 1 khoá điện.
*Chân 8: Cấp nguồn nuôi cho IC, nguồn nuôi cho IC khoảng từ +5V +15V,
tối đa là 18V.
Đồ án: kỹ thuật số Page 5
1.1.2 Nguyên lý hoạt động:
đ nguyên lý c
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để
xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhƣng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện trở
mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn.
Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dƣơng của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối
vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S =
[1] và FF đƣợc kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF =
[1] và FF đƣợc reset.
1.3. Nguyên tắc hoạt động
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại
RS Flip-flop,
Khi S = [1] thì Q = [1] và = [ 0].
Đồ án: kỹ thuật số Page 6
Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0].
Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0].
Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1],
transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở
chân 6 không vƣợt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
Giai đoạn đầu ra ở mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S
= [1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi
nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp
1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2,
FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.
Giai đoạn đầu ra ở mức 0:
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và
= [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2
ở mức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor.
K t quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu k ổn định.
1.1.3 Thi t k và tính toán mạch tạo dao động tần số 1Hz .
Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung.
+ Tần số của tín hiệu đầu ra là:
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
Đồ án: kỹ thuật số Page 7
+ Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f
+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì :
t1 = ln2 .(R1 + R2).C
+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì :
t2 = ln2.R2.C
Ta chọn C1 = 100uF, R1 = 10K, R2 = 2,2K. Vậy ta có xung ra với chu kì:
T = ln(2). 100. 10-6
.(10. 103+2. 2,2. 10
3) ~ 1(s).
Đồ án: kỹ thuật số Page 8
CHƢƠNG 2: KHỐI ĐẾM
2.1 Các mạch logic cơ bản.
2.1.1 Giới thiệu.
Các cổng logic cơ bản là các phần tử đóng vai trò chủ yếu thực hiện các
chức năng logic đơn giản nhất trong các sơ đồ logic (là các sơ đồ thực hiện một
hàm logic nào đó). Các cổng logic cơ bản thƣờng có một hoặc nhiều đầu vào và
một đầu ra. Từ các cổng logic cơ bản, ta có thể kết hợp lại để tạo ra nhiều mạch
logic thực hiện các hàm logic phức tạp hơn. Những dữ liệu ngõ vào, ra chỉ nhận
các giá trị logic là Đúng (mức 1) và sai (mức 0). Vì các cổng logic hoạt động với
các số nhị phân (0, 1) nên có đôi khi còn đƣợc mang tên là cổng logic nhị phân.
Ngƣời ta thƣờng dùng tín hiệu điện để biểu diễn dữ liệu vào ra của các cổng
logic nói riêng và của các mạch logic nói chung. Chúng có thể là tín hiệu xung
và tín hiệu thế.
* Biểu diễn bằng tín hiệu th :
Dùng hai mức điện thế khác nhau để biểu diễn hai gaí trị (mức 1) và sai
(mức 0) có hai phƣơng pháp biểu diễn hai giá trị này:
+ Phƣơng pháp logic dƣơng (hình 1.a)
Điện thế dƣơng hơn là mức 1
Điện thế âm hơn là mức 0
(Hình 1.a)
+ Phƣơng pháp logic âm ( hình 1.b)
Điện thế âm hơn là mức 1
Điện thế dƣơng hơn là mức 0
1
0
1
0
1
0
t
u
Đồ án: kỹ thuật số Page 9
(Hình b)
Hình 1.1a, b : Biểu diễn dữ liệu bằng tín hiệu thế
* Biểu diễn bằng tín hiệu xung:
Hai giá trị logic 1 và 0 tƣơng ứng với sự xuất hiện hay không xuất của xung
trong dãy tín hiệu theo một chu k T nhất định (Hình 1,1c)
Trong các mạch logic sử dụng dữ liệu là tín hiệu xung, các xung thƣờng có
độ rộng sƣờn và biên độ ở trong một giới hạn cho phép nào đó tùy từng trƣờng
hợp cụ thể
1.1.3.1 2.1.2 ác cổng logic:
a. Cổng Not.
- Một số IC chứa cổng XNOR. 7404,4051..
b. Cổng AND.
0
1
0
1
0
1
t
u
Đồ án: kỹ thuật số Page 10
-Với cổng AND có nhiều ngõ vào,ngõ ra sẽ là 1 nếu tất cả đều là 1.
Bảng trạng thái
+ x,y: ngõ vào tín hiệu logic
+ 0: mức logic thấp
+ 1: mức logic cao
+ z: đáp ứng ngõ ra
Một số IC chứa cổng AND: 4081, 74LS08, 4073, 74HC11.
C . Cổng OR.
- với cổng OR có nhiều ngõ vào, ngõ ra sẽ là 0 nếu tất cả ngõ vào đều là 0.
Đồ án: kỹ thuật số Page 11
Bảng trạng thái.
- Một số IC chứa cổng OR: 74HC32, 74HC4075.
D . Cổng NAND.
Bảng trạng thái.
- Với cổng NAND có nhiều ngõ vào, ngõ ra sẽ là 0 nếu tất cả ngõ vào đều
là 1.
- Một số IC chứa cổng NAND. 7400; 4071...
Đồ án: kỹ thuật số Page 12
E .CỔNG NOR.
- Với cổng NOR có nhiều ngõ vào, ngõ ra sẽ là 1 nếu tất cả ngõ vào đều là 0.
- Một số IC chứa cổng NOR: 74LS25 , 74LS33 , 74LS27.
Bảng trạng thái:
F. Cổng XOR.
Đồ án: kỹ thuật số Page 13
Bảng trạng thái:
- Với cổng XOR có nhiều ngõ vào ,ngõ ra se là 1 nếu tổng số bit 1 ở các ngõ
vào là số lẻ.
- Một số IC chứa cổng XOR:74136, 4030...
G . Cổng XNOR.
- với cổng XNOR có nhiều ngõ vào,ngõ ra sẽ là 1, nếu tổng số bít 1 ở
các ngõ vào là số chẵn
Bảng trạng thái.
Đồ án: kỹ thuật số Page 14
2.2 Mạch FLIP-FLOP (FF)
. .1 Khái niệm:
Flip-flop đƣơc cấu tạo từ các cổng logic , có thể nói flip-flop là tổ hợp các
cổng logic hoạt động theo một quy luật định trƣớc.
Mạch flipflop (FF) là mạch dao động đa hài lƣỡng ổn tức mạch tạo ra sóng
vuông và có hai trạng thái ổn định. Trạng thái của FF chỉ thay đổi khi có xung
đồng hồ tác động.
Một FF thƣờng có:
- Một hoặc hai ngõ vào dữ liệu, một ngõ vào xung CK và có thể có các ngõ vào
với các chức năng khác.
- Hai ngõ ra, thƣờng đƣợc ký hiệu là Q (ngõ ra chính) và (ngõ ra phụ). Ngƣời
ta
thƣờng dùng trạng thái của ngõ ra chính để chỉ trạng thái của FF. Nếu hai ngõ ra
có trạng thái giống nhau ta nói FF ở trạng thái cấm.
Flip flop có thể đƣợc tạo nên từ mạch chốt (latch)
Điểm khác biệt giữa một mạch chốt và một FF là: FF chịu tác động của xung
đồng hồ còn mạch chốt thì không.
Ngƣời ta gọi tên các FF khác nhau bằng cách dựa vào tên các ngõ vào dữ liệu
của
chúng.
-Ngoài ra FF còn có 2 chân: Clr (clear); và chân Pre ( Preset ). Khi tác đông vào
chân Clr sẽ xóa FF lam Q=0, =1. Khi tác động vào chân Pre sẽ đặt FF làm
Q=1, =0.
2.2.2 Phân loại
Có nhiều cách phân loại FF
Theo chức năng làm việc của các đầu vào điều khiển : FF một đầu vào
điều khiển D.FF, T. FF; EF hai đầu vào điều khiển RS, FF, JK, FF.
- Theo cách làm việc ta có loại FF đồng bộ và không đồng bộ FF đồng bộ
lại gồm loại thƣờng và loại chủ tớ. Đối với loại không đồng bộ các tín hiệu điều
khiển vẫn điều khiển đƣợc hoạt động của FF mà không cần tín hiệu đồng bộ.
Hình . Sơ đồ khối phân loại FF
Chủ tớ
FF
Thƣờng
FF-T FF-D FF-JK Đồng
boÄ FF-RS Không
đồng bộ
Đồ án: kỹ thuật số Page 15
a. FF dạng chủ tớ ( MS)
FF dạng chủ tớ là FF xung nhịp rất phổ biến đối với các FF chế tạo theo
phƣơng pháp mạch tích hợp. Mạch của FF này gồm 2 phần là 2 khối FF có khối
điều khiển riêng nhƣng lại có quan hệ với nhau. Một FF gọi là FF chủ tớ (M:
master), một FF gọi là FF tớ (S : Slave) FF chủ thực hiện chức năng logic của hệ
còn FF tớ dùng để nhớ trạng thái của hệ sau hệ đã hồn thành việc ghi thông tin.
Đầu vào của hệ là đầu vào FF chủ, đầu ra của hệ là đầu ra FF tớ. Cả 2 FF đều
đƣợc điều khiển theo xung nhịp Ck. Dƣới sự điều khiển của xung nhịp, việc ghi
thông tin vào FF “chủ tớ” thực hiện qua A bƣớc:
+ Bƣớc 1 : Cách ly giữa 2 FF “ chủ tớ”
+ Bƣớc 2 : Ghi thông tin vào FF chủ
+ Bƣớc 3 : Cách ly giữa đầu vào và FF chủ
+ Bƣớc 4 : Chuyển thông tin từ FF chủ sang FF tớ.
Sơ đờ trên hình 1.3.2.a đáp ứng việc ghi thông tin theo 4 bƣớc trên. Vì
dƣới tác dụng của của xung nhịp Cx, thông tin đƣợc đƣa vào FF chủ nhƣng đồng
thời qua cổng NOT đầu vào khối điều khiên FF tớ không có xung đồng bộ nên
tạo sự cách ly giữa FF chủ và tớ. Sau khi kết thúc xung đồng bộ Ck không còn
nên giữa đầu vào và FF chủ đƣợc cách ly đồng thời qua cổng NOT đầu vào khối
điều khiển FF tớ có xung đời bộ nên hệ chuyển thông tin từ FF chủ tớ sang FF
tớ. Quá trình ghi thông tin vào FF “chủ tớ” khá phức tạp và đòi hỏi xung nhịp Ck
chính xác cấu trúc sơ đồ khá phức tạp nên gây trễ khá lớn. Nhƣng FF “ chủ tớ”
có ƣu điểm là chống nhiểu tố, khả năng đồng bộ tốt.
b. FF - RS :
FF - RS là FF có 2 đầu vào điều khiển R,S. Đầu vào (set) là đầu vào đặt, đầu vào
R ( Rerset) là đầu vào xóa ( Hình 1.3.2.1)
Mạch không có đầu vào điều khiển và xung nhịp Cx.
Bảng trạng thái của FF - RS : Bảng 1.3.2.1.
- S luôn đƣa Q về 1, về 0
- R luôn đƣa Q về 0, về 1
Ký hiệu và bảng trạng thái
b. FF – JK:
FF - JK là loại FF 2 đầu vào điều khiển J và K, 2 đầu kích thích trực tiếp SD và
RD - FF - JK đƣợc dùng rất nhiều trong các mạch số.
Về cấu tạo FF JK phức tạp hơn FF - RS và FF - RST nhƣng có khả năng hoạt
động rộng lớn vì:
Đồ án: kỹ thuật số Page 16
+ Vẫn điều khiển trực tiếp qua SD, RD
+ Các đầu J,K có đặc tính nhƣ S,R
- Tuy nhiên khi J = K = 1 thì mạch hoạt động bình thƣờng, không có trạng thái
cấm, ngõ ba luôn lật trạng thái.
Ký hiệu và bảng hoạt động FF-JK
c. FF.T
FF.T là loại FF có đầu vào điều khiển I FF thƣờng không có các đầu vào đồng
bộ mà chỉ có SD và RD
Hình 1.3.2.9. Ký hiệu và bảng chân lý FF-T
Nhƣ vậy FF-T tuần tự thay đổi trạng thái Q mỗi lần có xung kích. Nhƣ vậy với
kích thích liên tục của Ck thì Q và Q cũng liên tục thay đổi trạng thái.
f. FF- D
FF - D là FF có một đầu vào dữ liệu
Ký hiệu và bảng hoạt động FF-D Clk tác động cạnh lên.
Đồ án: kỹ thuật số Page 17
Ký hiệu và bảng hoạt động FF-D có CLK tác động cạnh xuống.
Ta nhận thấy rằng trạng thái đầu ra của FF - D lặp lại trạng thái đầu vào D
tại thời điểm trƣớc đó. Nghĩa là tín hiệu ra bị trễ so với tín hiệu vào một khoảng
thời gian nào đó. Đối với FF-D không đồng bộ thời gian trễ do thông số của
mạch quyết định. Còn đồi với FF - D đồng bộ thì thời gian trễ đúng bằng chu k
của xung nhịp Ck. Do tính chất này của FF-D mà ngƣời ta thƣờng dùng chúng để
làm trể tín logic .
* Tóm lại: FF là phần tử cơ bản để chế tạo các mạch ứng dụng quan trọng
trong hệ thống số nhƣ mạch đếm, mạch ghi, bộ nhớ ... Nhƣng thực tế cac FF
đƣợc chế tạo từ các logic chỉ là lý thuyết cơ bản, thực tế, chúng đã đƣợc tích hợp
trong các IC. Các IC chứa FF nhƣ :
FF: JK : 740, 7472, 7473, 7476,7478,74301,74102,4027
FF: RS : 7471
FF: D : 7474, 74171, 74175, 4013
2.3 Mạch đếm:
Mạch đếm là mạch dãy đƣợc xây dựng từ các phần tử nhớ và FF và các
phần tử tổ hợp. Mạch có một đầu vào cho xung đến và nhiều đầu ra, những điều
kiện thƣờng là đầu ra Q của các FF. Điều kiện để một mạch gọi là mạch đếm là
nó có các trạng thái khác nhau mỗi khi có xung nhịp vào. Nhƣng vì số FF là có
giới hạn nên số trạng thái khác nhau tối đa của mạch cũng bị giới hạn số xung
đếm tối đa đƣợc gọi là dung lƣợng của mạch đếm. Nếu cứ tiếp tục kích thích khi
đã tới giới hạn mạch thƣờng trở về trạng thái khởi đầu, tức là mạch có tính chất
tuần hồn.
Mạch đếm là thành phần cơ bản của hệ thống số, chúng đƣợc sử dụng để
đếm thời gian, chia tần số, điều khiển các mạch khác. Mạch đếm dùng rất nhiều
trong máy tính, trong thông tin. Để xây dựng mạch đếm, ngƣời ta dùng mã nhị
phân hoặc các mã khác nhƣ mã BCD, mã vòng ...
2.3.1 phân loại
Có nhiều phƣơng pháp kết nối các FF trong mạch đếm nên có các tình
huống chuyển đổi các FF khác nhau. Dựa vào sự khác biệt của tình huống
chuyển đổi trạng thái của FF ngƣời ta phân bộ đếm thành đếm đồng boộ và
không đồng bộ.
+ Trong bộ đếm đồng bộ, các FF chịu tác động của một xung nhịp Ck duy
nhất đó đếm đầu vào nên sự chuyển đổi trạng thái là đồng bộ.
Đồ án: kỹ thuật số Page 18
+ Trọng bộ đếm không đồng bộ, chỉ có một FF nhận xung nhịp Ck nối các
FF tự kích thích lẩn nhau (Xung nhịp cho FF này là đầu ra của FF kia). Vậy sự
chuyển đổi các trạng thái không cùng lúc tức là không đồng bộ.
Dựa vào sự khác nhau giữa các hệ số đếm ngƣời ta phân thành các loại :
+ Mạch đếm hệ 2 : (mạch đếm nhị phân) là mạch đếm trong đó các trạng
thái của mạch đƣợc trình bày dƣới dạng hệ số 2 tự nhiện. Mạch đếm sử dụng n
FF sẽ có dung lƣợng là 2n.
+ Mạch đếm BCD : thƣờng dùng 1FF nhƣng chỉ có 10 trạng thái khác
nhau để biểu diển các trạng thái từ 0 - 9. Trạng thái của mạch đƣợc trình bày
dƣới dạng mả BCD.
+ Mạch đếm MOD M (Moudulo M): có dung lƣợng là M với M là số
nguyên dƣơng bất k . Mạch thƣờng dùng cổng logic với FF và các cổng hồi tiếp
đặc biệt để trình bày dƣới các dạng mã khác nhau.
Dựa vào tác động của xung đếm ta phân thành các loại.
+ Đếm lên (Up - Counter) : còn gọi là mạch đếm thuận.
+ Đếm xuống (Up - Down Couter) : Còn gọi là mạch đếm thuận nghịch,
đếm hỗ hợp.
+ Đếm vòng (Ring - Counter)
(a)
(b)
Hình . Sơ đồ mạch đếm (a) đồng bộ, (b) không đồng bộ
FF2
FF1
FFn Ck
Q1 Q2 Qn
FF2
FFn
FF1 Ck
Q1 Q2 Qn
Đồ án: kỹ thuật số Page 19
Xung số
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
8 0 0 0
(c)
Hình . Mạch đếm lên hệ 2
(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái
(a)
J
Q
FF2
K
J
Q
FF3
K
J
Q
FF1
K
J Q
FF4
K
Ck
Q1 Q2 Q3 Q4
Q
FF2
Q\
Q
FF3
Q\
Q
FF1
Q\
Ck
Q1 Q2 Q3
1 2 3 4 5 6 7 8
Ck
Q1
Q2
Q3
(a)
(b)
Đồ án: kỹ thuật số Page 20
(b)
Hình 1.2.2.3. Mạch đếm BCD (a)
Sơ đồ mạch, (b) Giản đồ thời gian
(a)
(b)
Xung số Q3 Q2 Q1
0 0 0 0
1 1 1 1
2 1 1 0
3 1 0 1
4 1 0 1
5 0 0 0
6 1 1 1
(c)
Hình 1.2.2.2. Mạch đếm xuống MOD 5
(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 Ck
Q1
Q2
Q3
1 2 3 4 5
6 Ck
Q1
Q1\
Q2
Q2\
FF2 FF3 FF1
Ck
Q1 Q2 Q3
Đồ án: kỹ thuật số Page 21
* Các mạch đếm bên trên chỉ trình bày dạng cơ bản. Thực tế, các mạch
đếm này đã đƣợc tích hợp trong các IC, gọn, dễ sử dụng, ta chỉ dùng xung kích
đúng, dùng các cổng logic để giới hạn MOD đếm...
2.4 MẠCH GHI. :
Mỗi FF có 2 trạng thái ổn định và ta có thể kích thích để tạo ra ac1c trạng
thái nhƣ ý muốn. Sau khi kích thích FF sẽ giữ trạng thái này cho đến khi nó bị
buộc phải thay đổi. Vì vậy ta bảo FF là mạch có tính nhớ hay mạch nhớ. Nếu
dùng nhiều FF ta có thể ghi vào đó nhiều dữ liệu đã đƣợc mã hóa nhân FF nhƣ
vậy gọi là thanh ghi. Để ghi n bịt thông tin, ngƣời ta dùng n FF, thanh ghi nhƣ
vậy gọi là thanh ghi n bit.
Dựa vào phƣơng pháp đƣa dữ liệu vào mạch ta có các mạch ghi nối //.
+ Mạch ghi nối tiếp : Dữ liệu n bịt sẽ đƣợc dịch chuyển hồn tồn vào thanh
ghi sau n xung nhịp, mỗi xung nhịp sẽ ghi 1 bit vào thanh ghi. Thanh ghi m bịt
chỉ chứa đƣợc m bit của một hay nhiều dữ liệu nối tiếp nhau.
+ Mạch ghi song song : Các bit của một dữ liệu đƣợc đƣa vào các FF
cùng lúc kiểu này thƣờng phải dùng đầu vào điều khiển trực tiếp SD, RD.
Dựa vào các thức dịch chuyển sữ liệu trong thanh ghi ta có mạch ghi dịch
phải và mạch ghi dịch trái.
Mạch ghi dịch là phần tử quan trọng trong các thiết bị số. Ngồi nhiệm vụ
ghi đã dữ liệu chúng còn thực hiện một số chức năng khác nhƣ mạch đếm đặc
biệt, mạch tạo sóng dùng cho điều khiển mạch số...
Các thanh ghi đã đƣợc tích hợp các IC.
- 74164 <-> 4034 : thanh ghi độc lập 8 bit.
- 74165 <-> 4021 : thanh ghi dịch 8 bit.
- 74166<-> 4014 : thanh ghi dich 8 bit.
- 74194 <-> 40194 : thanh ghi dịch 4 bit.
2.5 Tìm hiểu IC 7490:
Trong các mạch số ứng dụng, ứng dụng đếm chiếm một phần tƣơng đối lớn. IC
7490 là IC đếm thƣờng đƣợc dùng trong các mạch số ứng dụng đếm 10 và trong
các mạch chia tần số.
Đồ án: kỹ thuật số Page 22
. .1 u tạo c nh h nh u
2.5.2 đ ch n c
Trong cấu tạo của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9.
Bảng giá trị của IC 7490 theo các ngõ vào Reset nhƣ sau:
2.5.3 Đặc điểm..
- 7490 là bộ đếm thập phân gồm 2 bộ đếm: 1 bộ đếm 2(bộ đếm A) và 1 bộ đếm
5 (3 bộ đếm B, C, D). Qa,Qb,Qc,Qd là các đầu ra.
Đồ án: kỹ thuật số Page 23
- Vi mạch gồm 14 chân, các kí hiệu NC là các chân không dùng đến.
- Bốn chân thiết lập: R0(1), R0(2), R9(1), R9(2) làm việc nhƣ sau:
+ Khi R0(1) = R0(2) = „1‟ thì bộ đếm đƣợc xóa về 0 và các đầu ra ở mức thấp.
Vì vậy 2 chân này sẽ dùng để Reset bộ đếm về giá trị đếm ban đầu.
+ Khi R9(1) = R9(2) = „1‟ thì bộ đếm sẽ đƣợc thiết lập ở trạng thái “9”, 2 đầu
này phải có 1 đầu ở mức thấp và 2 đầu R0(1) và R0(2) không cùng ở mức cao
thì bộ đếm mới hoạt động đếm.
-Các chân QA, QB, QC, QD: là các chân đầu ra của bộ đếm.
- Ain (CLKA): dùng để đƣa tín hiệu vào bộ đếm 2.
- Bin (CLKB): dùng để đƣa tín hiệu vào bộ đếm 5.
- Khi nối QA vào Bin (CLKB) và tín hiệu vào Ain(CLKA) thì có bộ đếm 10.
- Các ngõ ra câ bộ đếm thay đổi khi có một sƣờn âm của xung tín hiệu đƣa vào
của chân đếm bộ đếm hay bộ đếm này chỉ đếm các sƣờn âm của xung tín hiệu
2.5.4 Nguyên ly hoạt dộng
Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu k đếm 10, tức là tần số
tín hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng 1/10 tần số xung CK, nhƣng dạng tín hiệu ra
khác nhau.
*Mạch đếm 2x5: nối ngõ ra QA với ngõ vào B, xung clock (CK) nối với ngõ
vào A.
*Mạch đếm 5x2: nối ngõ ra QD với ngõ vào A, xung clock (CK) nối với ngõ
vào B.
Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:
Dạng sóng ngõ ra sau cùng trong 2 trƣờng hợp trên:
Đồ án: kỹ thuật số Page 24
Theo nhƣ hình, ta thấy dạng sóng ở các ngõ ra của 2 mạch cùng đếm 10 nhƣng khác
nhau:
*Kiểu đếm 2x5 cho tín hiệu ra ở QD không đối xứng.
*Kiểu đếm 5x2 cho tín hiệu ra ở QA đối xứng.
Đồ án: kỹ thuật số Page 25
CHƢƠNG 3: KHỐI GIẢI MÃ
3.1. Giới thiệu chung.
Khối này có chức năng ngƣợc với bộ mã hóa, nghĩa là bộ bit n bit hệ 2 cần
tìm lại đƣợc trong N ký hiệu hoặc lệnh tƣơng ứng.
-Bộ giải mã B D ng thập ph n.
Bộ giải mã BCD sang hệ thập phân là một mạch tổ hợp có 4 đầu vào nhị
phân và 10 đầu ra thập phân. Đầu vào là mã BCD và sẽ kích hoạt đầu ra tƣơng
ứng với đầu vào.
-Bộ giải mã B D ng vạch.
Đèn 7 vạch đƣợc sử dụng để hiển thị dữ liệu đƣợc xử lý bởi thiết bị điện tử
số. Chúng có thể hiển thị các số từ 0-9 và các chữ cái từ A-F và một vài ký tự
khác.
Thiết bị hiển thị này có thể đƣợc điều khiển bởi bộ giải mã mà sẽ chiếu sáng
các vạch (đoạn- segment) của đèn phụ tuộc vào số BCD tại đầu vào.Các bộ giải
mã này cũng chứa các bộ đệm công suất để cấp dòng cho đèn , do vậy, nó còn
đƣợc gọi là bộ điều khiển- giải mã.
Bộ mã hóa này có 4 đầu vào tƣơng ứng với 4 bit mã BCD và 7 đầu ra, mỗi
đầu sẽ điều khiển một vạch của đèn 7 vạch. Đèn hiển thị 7 vạch bao gồm các
vạch (đoạn sáng) nhỏ.
Các mã đầu vào từ 0-9 hiển thị các chữ số của hệ thập phân. Các mã đầu từ 9-
14 ứng với các ký hiệu đặc biệt nhƣ đã nêu, còn mã 15 sẽ tắ tất cả các vạch.
Đoạn sáng thứ 8 của đèn hiển thị là dấu chấm thập phân (dp). Các thiết bị hiển
thị này có nhiều kiểu với màu sắc, kích thƣớc khác nhau và có đặc tính phát
sáng rất tốt.
Về mặt điện, các LED hoạt động nhƣ diode chuẩn, chỉ khác khi phân cực
thuận đòi hỏi điện áp giữa Anode và Cathode cao hơn. Để cƣờng độ sáng không
đổi, thiết bị hiển thị phải đƣợc nâng cấp đủ dòng.
Các thiết bị hiển thị 7 vạch có thể có cực tính:
- Với kiểu Cathode chung, điều khiển bởi mức logic dƣơng.
Đồ án: kỹ thuật số Page 26
- Vói kiểu Anode chung,điều khiển bởi mức logic âm.
3.2.Tìm hiểu IC giải mã 7 đoạn 74LS47.
Vi mạch TTL 74LS47 là một bộ điều khiển – hiển thị đƣợc dùng phổ biến.
Vi mạch này có các đầu ra đảo do đó sử dụng với LED Anode chung.
Vi mạch giải mã 7 đoạn 74LS47 là loại IC có 16 chân dùng để giải mã từ mã
BCD sang mã 7 đoạn để hiển thị đƣợc trên led 7 đoạn.
Hình 3.2: Sơ đồ chân IC giải mã 74LS47
3. .1 đ ch n và chức năng các ch n.
Chức năng của các chân IC 74LS47 nhƣ sau:
+ Chân số 8 là chân nối đất (0V).
+ Chân số 16 là chân nguồn cung cấp (Vcc).
+ Chân 1,2,6,7 là các chân tín hiệu vào BCD.
+ Chân 9,10,11,12,13,14,15 là các chân đầu ra.
+ Chân 3,4,5 là các chân kiểm tra IC.
Chân LT (Lamp Test) đƣợc dụng để kiểm tra tình hoạt động (sống
hay chết) của các vạch; trong khi chân RB (Ripper Blanking) đƣợc dùng để tắt
tất cả các vạch khi yêu cầu ở trạng thái không hiển thị số.
Đồ án: kỹ thuật số Page 27
3. . . Nguyên lý hoạt động.
IC 74LS47 là IC tác động mức thấp nên các ngõ ra mức 1 là tắt và mức 0 là
sáng tƣơng ứng với các thanh a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn loại Anode chung,
trạng thái ngõ ra tƣơng ứng với các số thập phân (các số từ 10 đến 15 không
dùng tới).
Ngõ vào xóa BI đƣợc để không hay nối lên mức 1 cho hoạt động giải mã
bình thƣờng. Nếu nối lên mức 0 thì các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái các
ngõ ra.
Ngõ vào xóa RBI đƣợc để không hay nối lên mức 1 dùng để xóa số 0 ( số 0
thừa phía sau dấu thập phân hay số 0 trƣớc số có nghĩa). Khi RBI và các ngõ
vào D,C,B,A ở mức 0 nhƣng ngõ vào LT ở mức các ngõ ra đều tắt và ngõ vào
RBO xuống mức thấp.
Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 thì ngõ ra đều sáng
Bảng trạng thái của IC 74LS47.
Inputs: Các ngõ vào. ON: Mở.
Outputs: Các ngõ ra. OFF: Tắt.
L: Mức logic thấp.
H: Mức logic cao.
s
Đồ án: kỹ thuật số Page 28
CHƢƠNG 4 : KHỐI HIỂN THỊ
4.1. Tìm hiểu Led 7 thanh.
Trong các thiết bị, để báo cáo trạng thái hoạt động của thiết bị cho với
thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thƣờng ngƣời ta sử dụng “Led 7
đoạn”. Led 7 đoạn đƣợc sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức
tạp, chỉ cần hiện thị số là đủ, chẳng hạn Led 7 đoạn đƣợc dùng để hiện thị
nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treo tƣờng bằng điện tử, hiển thị số
lƣợng sản phẩm đƣợc kiểm tra sau một công đoạn nào đó….
Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình
4.1 và có them một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc
dƣới bên phải của Led 7 đoạn.
8 led đơn trên Led 7 đoạn có Anode (cực dƣơng) hoặc Cathode (cực âm)
đƣợc nối chung với nhau vào một điểm, và đƣợc đƣa chân ra ngoài để kết
nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn đƣợc đƣa thành 8 chân
riêng, cũng đƣợc đƣa ra ngoài để nối với mạch điện . Nếu Led 7 đoạn có
Anode chung, đầu chung này đƣợc 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 chung, đầu chung
này đƣợc nối xuống GND (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.
Hình 4.1: Dạng chữ và số hiện thị đƣợc trên Led 7 thanh
Đồ án: kỹ thuật số Page 29
4.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân.
Hình : Sở đồ cấu trúc Led 7 thanh loại Cathode chung và Anode chung
Chức năng các chân.
+ GND, Vcc là các chân cấp nguồn chung.
+ Các chân a,b,c,d,e,f,g,dp là các chân cấp nguồn cho các thanh
tƣơng ứng a,b,c,d,e,f,dp.
4.3 Nguyên lý hoạt động.
-Led Anode chung.
Hình 4.3: Led 7 đoạn loại Anode chung
Đối với dạng Led Anode chung, chân COM phải có mức logic 1 và muốn sáng Led
thì tƣơng ứng các chân a-f,dp sẽ ở mức logic 0.
Đồ án: kỹ thuật số Page 30
Bảng mã cho Led Anode chung (a là MSB,dp là LSB)
Bảng mã cho Led Anode chung (a là LSB, dp là MSB)
-Led Cathode chung.
Led 7 đoạn loại Cathode chung
Đối với dạng Led Cathode chung, chân COM phải ở mức logic 0 và muốn
sáng Led thì tƣơng ứng các chân a-f, dp sẽ ở mức logic 1.
Đồ án: kỹ thuật số Page 31
Bảng mã cho Led Anode chung (a là MSB,dp là LSB)
Bảng mã cho Led Anode chung (a là MSB,dp là LSB)
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 trƣớc các chân nhận tín hiệu
điều khiển.
Do led 7 thanh không phải lúc nào cũng sáng đủ cả 7 thanh nên dẫn tới hiện
tƣợng Led sang không đều .
- Nếu chỉ mắc điện trở ở cực chung:
Ở đây ta chọn điện trở 220 do dòng qua Led mA< I<25mA, và ở mức
14mA thì Led sẽ sáng đẹp:
Đồ án: kỹ thuật số Page 32
- Nếu chỉ có 1 thanh sáng thì dòng qua thanh sẽ là I=14mA,
- Nếu cả 7 thanh đều sáng thì dòng qua mỗi led I=14mA/7=2mA . Do đó
Led 7 thanh sẽ sáng không đều . nếu ta giảm điện trở thì dòng qua led khi
cả 7 thanh sáng cũng tăng theo nhƣng khi 1 thanh sáng thì nó sẽ quá sáng.
Do đó ta mắc điện trở 220 vào tất cả các chân của led 7 thanh khi đó dòng
qua mỗi thanh sẽ bang nhau và led 7 thanh sẽ sáng đều.
Đồ án: kỹ thuật số Page 33
CHƢƠNG 5 :KHỐI SO SÁNH
5.1. Giới thiệu:
Ngày nay chúng ta đã rất quen thuộc với máy vi tính, đó là 1 hệ thống vi xử
lí hoàn hảo. Trong cấu trúc của VXL có 1 thành phần rất quan trọng là
ALU (Arithmetic logic unit : bộ logic và số học). Nó có thể tính toán
hàng ngàn, triệu phép tính trong 1s. Cấu tạo nên VXL lại gồm các mạch
đếm, thanh ghi, cổng logic và cả các mạch so sánh cộng trừ nhân chia
số học gọi là các mạch làm toán. Không những thế các mạch làm toán
còn đƣợc sử dụng trong điện tử nói chung kể cả điều khiển tự động, truyển
dữ liệu chẳng hạn nhƣ khi thu nhận dữ liệu từ bên ngoài thì cần phải có
mạch tính toán, so sánh để cho tín hiệu phản hồi. Phần này sẽ tìm hiểu về
các mạch làm toán cơ bản và giới thiệu qua về ALU. Đây không chỉ là
kiến thức cần biết khi học mạch số mà còn là nền tảng để có thể tiếp cận
lĩnh vực máy tính và VXL mà ta sẽ gặp khi học hay tìm hiểu các môn
VXL, vi điều khiển, cấu trúc máy tính, truyền số liệu...
*Tổngquát
Để đơn giản, giả sử tín hiệu đƣa về là A, chỉ có 2 mức logic là cao và
thấp (tín hiệu
số 1 bit). Tín hiệu đem so sánh là B (tín hiệu cài đặt)
Sẽ có 3 trƣờng hợp xảy ra cho ngõ ra :
A > B khi A = 1 và B = 0
A < B khi A = 0 và B = 1
A = B khi A = 1 = B hay A = 0 = B
Từ đây xây dựng bảng sự thật cho 3 trƣờng hợp ngõ ra từ tổ hợp trạng
thái 2 ngõ
vào ra nhƣ sau :
Nhận thấy
Trƣờng hợp A = B là ngõ ra của 1 cổng EXNOR 2 ngõ vào A và B
Trƣờng hợp A < B là ngõ ra của 1 cổng AND 2 ngõ vào A v
Trƣờng hợp A > B là ngõ ra của 1 cổng AND 2 ngõ vàoĠ và B
Đồ án: kỹ thuật số Page 34
Đây đƣợc gọi là mạch so sánh độ lớn 1 bit.
Cấu trúc mạch sẽ nhƣ sau :
Bây giờ dạng tín hiệu vào mạch so sánh không phải chỉ có mức cao
hay mức thấp (1 bit) mà là một chuỗi các xung vuông thì mạch khi này
phải là mạch so sánh độ lớn nhiều bít.
Hình thức so sánh của mạch 4 bit cũng giống nhƣ mạch 1 bit và rõ ràng
là phải so sánh bit MSB trƣớc rồi mới lùi dần.
5.2. Tìm hiểu IC 74ls85:
7485/LS85 là 1 IC tiêu biểu có chứa mạch so sánh 4 bit :
Hình : Mạch so sánh độ lớn 4 bit 74LS85
5.3. Sơ đồ chân và chức năng các chân.
Đồ án: kỹ thuật số Page 35
- chân 1,14,11,9, là các chân dữ liệu so sánh vào B. (từ B0-B3)
- Chân 10,12,13,15 là các chân dữ liệu so sánh vao A(từ A0-A3)
- Chân 2,3,4 là các chân ngõ vào nối chồng.(A<BI;A=BI;A>BI)
- Chân 5,6,7 là các chân ngõ ra so sánh(A>B0;A=B0;A<B0)
5.4. Nguyên lý hoạt dộng:
Bảng 2.3.2 Bảng sự thật của 74LS85
Nhìn vào bảng sự thật của IC ta có thể thấy đƣợc hoạt động của mạch
Ở 8 trƣờng hợp đầu mạch so sánh bình thƣờng, lần lƣợt so sánh từ
bít cao trƣớc. Khi tất cả các bit của 2 ngõ vào đều bằng nhau thì phải xét
đến logic của các ngõ vào nối chồng (đƣợc dùng khi ghép chồng nhiều IC
để có số bit so sánh lớn hơn). Logic ở các ngõ vào này thực ra là của
các ngõ ra tầng so sánh các bit thấp (nếu có). Trƣờng hợp ngõ vào nối
chồng nào lên cao thì ngõ ra tƣơng ứng cũng lên cao.Trƣờng hợp các bít
trƣớc không so sánh đƣợc thì các ngõ ra sau cùng đều thấp. Trƣờng hợp
không có tín hiệu ngõ vào nối chồng thì tức là dữ liệu ngõ vào A và B
khác nhau nên ngõ ra A < B và A> B đểu ở mức cao. Vậy để mạch
so sánh đúng 4 bit thì nên nối ngõ nối chống A = B ở mức cao.
Đồ án: kỹ thuật số Page 36
Hình sau đây cho cách hiểu dễ hơn với các ngõ vào nối chồng khi
ghép 2 IC 74LS85.
Đồ án: kỹ thuật số Page 37
CHƢƠNG 6: KHỐI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
6.1 GIỚI THIỆU:
Mạch thu phát hồng ngoại là mạch khá là phổ biến mà ta thƣờng hay thấy
trong tivi hay các thiết bị điều khiển từxa với khoảng cách ngắn. Sóng hồng
ngoại dùng trong đây thì nó it bịnhiễu và tín hiệu ổn định. Để thu phát hồng
ngoại ngƣời ta thƣờng dùng 1 đôi IC PT2248 và PT2249 hoặc 9148 va 9149 để
tạo mạch phát và mạch thu hồng ngoại.
6.1.1 Tổng quan qua về hệ thống thu phát h ng ngoại.
a) Khái niệm tia hồng ngoại.
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy đƣợc
bằng mắt thƣờng , có bƣớc sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm . Tia hồng
ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng .
- Tia hồng ngoại có thể truyền đi đƣợc nhiều kênh tín hiệu. Nó đƣợc ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp.Lƣợng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s .Lƣợng
thông tin đƣợc truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng
điện từ mà ngƣời ta vẫn dùng .
- Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả năng xuyên thấu kém . Trong điều khiển từ
xa bằng tia hồng ngoại , chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp , có hƣớng , do đó khi
thu phải đúng hƣớng
b) Nguyên tắc thu phát hồng ngoại.
* ) Nguyên tắc phát tín hiệu.
Sơ đồ khối của mạch phát.
+ Giải thích sơ đồ.
Đồ án: kỹ thuật số Page 38
- Khối chọn chức năng và khối mã hóa : Khi ngƣời sử dụng bấm vào các phím
chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình , mổĩ phím chức năng tƣơng ứng với
một số thập phân . Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị
phân tƣơng ứng dƣới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bít 0 và 1 . Số bit trong
mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit … tùy theo số lƣợng các phím chức
năng nhiều hay ít.
- Khối dao động có điều kiện : Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi
động mạch dao động tạo xung đồng hồ , tần số xung đồng hồ xác định thời gian
chuẩn của mỗi bit .
- Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp : Mã nhị phân tại
mạch mã hóa sẽ đƣợc chốt để đƣa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối
tiếp . Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp đƣợc điều khiển bởi xung
đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ
số bit của
một mã lệnh .
- Khối điều chế và phát FM : mã lệnh dƣới dạng nối tiếp sẽ đƣợc đƣa qua mạch
điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến
100Khz , nhờ sóng mang cao tần tín hiệu đƣợc truyền đi xa hơn ,
nghĩa là tăng cự ly phát .
- Khối thiết bị phát : là một LED hồng ngoại . Khi mã lệnh có giá trị bit =‟1‟ thì
LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó . Khi mã lệnh có giá
trị bit=‟0‟ thì LED không sáng . Do đó bên thu không nhận đƣợc tín hiệu xem
nhƣ bit = „0‟ .
* Nguyên tắc thu tín hiệu.
Sơ đồ khối:
+ Giải thích sơ đồ:
- Khối thiết bị thu : Tia hồng ngoại từ phần phát đƣợc tiếp nhận bởi LED thu
hồng ngoại hay các linh kiện quang khác .
- Khối khuếch đại và Tách sóng : trƣớc tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồi đƣa
qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã
lệnh .
Đồ án: kỹ thuật số Page 39
- Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã : mã lệnh đƣợc đƣa
vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đƣa tiếp qua khối giải mã ra
thành số thập phân tƣơng ứng dƣới dạng một xung kích tại ngõ ra tƣơng ứng để
kích mở mạch điều khiển .
- Tần số sóng mang còn đƣợc dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu
giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ , đảm bảo cho mạch tách sóng và
mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác.
6.2 Cấu tạo linh kiện
* Tổng quan IC LOGIC CMOS:
a. Khái niệm:
CMOS đƣợc viết từ Complementary-Metal-Oxide-Silicon. Đầu tiên, CMOS
đƣợc nghiên cứu để sử dụng trong kỹ thuật hàng không vũ trụ. Với các dặc tính
nhƣ không bị lệ thuộc vào lƣới điện , miễn nhiễu .... Ngày nay CMOS đƣợc sử
dụng rộng rãi trong điện tử công nghiệp , điện tử y khoa , kỹ thuật xe hơi và kỹ
thuật máy tính điện tử.
b. Một số đặc tính quan trọng :
Đ iện áp:
CMOS có thể hoạt động từ điện áp 3V đến 15V. Tuy nhiên với điện áp nhỏ
hơn 4.5V thời gian trễ sẽ gia tăng (vận tốc làm việc sẽ chậm lại), tổng trở ra
cũng sẽ lớn hơn và đòng thời tính chống nhiễu sẽ giảm. Tuy nhiên điện áp lớn
15 V cũng sẽ gặp bất lợi :
+ công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động cao.
+ với những xung nhiễu từ nguồn vƣợt quá điện áp đánh thủng (20V) , tạo ra
hiệu ứng SCR –latch_up và làm hỏng IC nếu dòng không đƣợc hạn chế từ bên
ngoài. Nếu dùng điện áp lớn 15V thì cần phải có điện trở hạn dòng .
Thời gian trễ :
Điện áp cao thì CMOS hoạt động càng nhanh. Thời gian trễ gia tăng với nhiệt
độ và tải điện dung.
Tính miễn nhiễu : CMOS chống nhiễu rất tốt , thƣờng là 45% điện áp cấp: 2.25V với điện áp
5V; 4,5V với điện áp 10V . thời gian trễ CMOS đóng vai trò nhƣ một bộ lọc
nhiễu. Xung 10ns biến mất sau một chuỗi các cổng CMOS. Vì tính chất đặc biệt
này, CMOS đƣợc dung động động trong môi trƣờng đầy nhiễu điện và điện từ .
với điện áp cấp +5V , CMOS vẫn làm việc bình thƣờng với sự bất ổn định của
điện áp cấp hay điện áp nhiễu điện đến 1V.
6.3 Tìm hiểu IC phát hồng ngoại PT2248:
IC PT2248 là IC truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng cổng CMOS .
Đồ án: kỹ thuật số Page 40
Đặc tính:
Đƣợc sản xuất theo công nghệ CMOS.
Tiêu thụ công suất thấp.
Vùng điện áp hoạt động :2.2V-5V.
It thành phần ngoài.
Ứng dụng :
Bộ phát hồng ngoại dùng trong các thiết bị điện tử nhƣ:
Television, Video Casette Recoder.
6.3.1 Sơ đồ và chức năng các chân của IC:
Chân 1 (Vss): Là chân mass đƣợc nối với cực âm của nguồn điện
+ Chân 2 và 3 : là hai đầu nối với thạnh anh bên ngoài cho bộ dao động ở bên
trong IC .
+ Chân 4 đến 9(k1-k6): la đầu vào của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân
từ K1 đến K6 là kết hợp các chân 10 đến chân 12(T1-T3) để tạo thành ma trận
18 phím.
+ Chân 13(CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1-T2 để tạo
ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu.
+ Chân 14(TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát , bình thƣờng
khi không sử dụng có thể bỏ trống.
+ Chân 15 (TXout): là đầu ra của tín hiệu dã đƣợc điều chế FM.
+ Chân 16 (Vcc): chân cấp nguồn dƣơng.
Đồ án: kỹ thuật số Page 41
sơ đồ khối:
Bộ dao động và bộ phân tần : để có thể phát đƣợc di xa, ta phần có một
xung có tần số 38Khz ở nơi nhận nhƣng trên thị trƣờng khó tìm đƣợc
thạnh anh đúng tần số nên ta chọn tần số của thạch anh là 455Khz cho bộ
tạo dao động. Sau đó tấn số sẽ đƣợc đƣa qua bộ phân tần để chia nó ra
thành 12 lần.
o Vì IC thu PT2249 , chỉ có 2 mã bit mã( CODE2,CODE3), nên
chân T1 của PT2248 sẽ luôn ở mức 1.
o C1,C2,C3: mã ngƣời dùng.
o H : mã tín hiệu liên tục
o S1,S2: mã tín hiệu không liên tụcD1-D6 mã ngõ vào.
Dạng sóng truyền:
Đồ án: kỹ thuật số Page 42
Thời gian của bit “a” phụ thuôc vào tần số dao động và đƣợc tính bởi công thức:
a=
o tín hiệu không liên tục
khi nhấn bất ký một phím không liên tục, tín hiệu không liên tục chỉ
truyền 2 từ lệnh đến ngõ ra.
o Tin hiệu liên tục
Khi nhấn bất k 1 phím liên tục , tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu ky sau
khi truyền 2 từ lệnh và thời gian dừng cho đến khi phím không đƣợc
nhấn nữa.
Tham số cực hạn:
Đặc trƣng Biểu tƣợng Tham số Đơn vị
Nguốn cung cấp Vcc 5.5 V
Điện áp vào/ra Vin Vss-0.5->vcc+0.5 V
Tiêu tán điện năng Pd 200 mV
Nhiệt độ hoạt động Topr 0-700 C
Nhiệt độ lƣu trữ Tstg -40->125 C
Dòng điện ngõ ra Iout -5 mA
Đồ án: kỹ thuật số Page 43
6.4 Tìm hiểu IC thu hồng ngoại PT2249:
* tổng quan:
PT2249 cũng đƣợc chế tạo bởi công nghệ CMOS. Nó có thể điều khiển tối đa
10 thiết bị.
- Đặc tính:
+ Tiêu tán công suất thấp.
Khả năng chống nhiễu rất cao.
Nhận đƣợc đồng thời 5 chức năng từ IC phát BL9148
Cung cấp bộ dao động RC.
Bộ lọc số và bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn
sáng khác nhau nhƣ đèn PL. Do đó không ảnh hƣởng đến độ nhạy
của mắt thu.
6.4.1 Sơ đồ và chức năng các chân của IC:
Chân 1(Vss): là chân mass đƣợc nối với cực âm của nguồn điện.
Chân 2(Rxin): là đầu vào của tín hiệu thu.
Các chân 3-7 (HP1-HP5): Là đầu ra tín hiệu liên tục. Chỉ cần thu
đƣợc tín hiệu tƣơng ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì
ở mức logic 1.
Chân 8-12(SP5-SP1) : Là đầu ra tín hiệu không liên tục. Chỉ cần
thu đƣợc tín hiệu tƣơng ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy tri ở
mức logic 1 trong khoảng thời gian là 107 ms.
Chân 14 và chân 13 (code2 và code3 ): để tạo ra tổ hợp mã hệ
thống giữa phần phát và phần thu. Mã số của hai chân này phải
giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu đƣợc tin hiệu.
Chân 15 (OSC) : dùng để với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo dao
động cho mạch
Chân 16(vcc): là chân đƣợc nối với cực dƣơng của nguồn cung cấp.
Đồ án: kỹ thuật số Page 44
Sơ đồ khối:
*giải thích sơ đồ khối:
Sau khi IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu k ) đi, tín hiệu sẽ đƣợc mắt
thu tiếp nhận rồi đƣa nó đến chânRXin . chân RXin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại
dạng sóng của tín hiệu cho chuẩn. sau đó , tín hiệu đƣợc đƣa tới bọ lọc số. bộ lọc
số có nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đƣa đến thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên đƣợc
lƣu vào thanh ghi 12 bit. Tiếp đến , dữ liệu thứ 2 sẽ đƣợc nạp vào thanh ghi . dữ
liệu đầu tiên sẽ đƣơc đƣa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của
phần phát . trƣờng hợp ,mã của dữ liệu không khớp với mã của phần phát thì quá
trình sẽ đƣợc lặp lại . khi các dữ liệu nhận đã đƣợc thông qua , ngõ ra sẽ chuyển
từ múc thấp lên mức cao.
Tín hiệu nhận
12 BITS
C1 C2 C3 T1 T2 T3 K1 K2 K3 K4 K5 K6
Dữ liệu đầu tiên
12 BITS
C1 C2 C3 T1 T2 T3 K1 K2 K3 K4 K5 K6
Dữ liệu đầu thứ 2
*tổ hợp mã hệ thống giữa IC phát 2248 và 2249
Bảng hệ thống
PT2248 PT2249
C1 C2 C3 C2 C3
1 1 0 1 0
1 0 1 0 1
Đồ án: kỹ thuật số Page 45
1 1 1 1 1
- Các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic 1 nếu một tụ giữa chân Cn (n=2,3) và
mass. Ngƣợc lại , các chân C2,C3 sẽ ở mức logic 0 nếu nối xuống mass.
6.5. Tìm hiểu về led thu phát hồng ngoại:
6.5.1 LED phát:
Cấu tạo của LED hồng ngoại cơ bản là giống các LED chỉ thị. Để
bức xạ ánh sáng hồng ngoại, LED hồng ngoại đƣợc chế tạo từ vật liệu
Galium Asenit (GaAs) với độ rộng vùng cấm EG = 1,43 eV tƣơng ứng
với bức xạ bƣớc sóng khoảng 900nm.
Hình ảnh led phát hồng ngoại:
6.5.2 Mắt thu: Đối với modul mắt thu trên thì trƣờng có 2 loại module mắt thu tín hiệu
hồng ngoại . Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa. Dùng loại module
này chống đƣợc nhiễu bên ngoài và thu đƣợc tín hiệu xung quang nó.
Các xác định chân rất đơn giản là
Đồ án: kỹ thuật số Page 46
Nhìn trên hình ảnh đó thì :
Thứ tự chân từ trái qua phải
- Chân 1 là chân tín hiệu out
- Chân 2 là chân GND
-Chân 3 là chân VCC.
Đồ án: kỹ thuật số Page 47
PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
CHƢƠNG I: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC CÁC KHỐI
1.1. Khối tạo dao động 1Hz:
IC 555 có nhiệm vụ tạo tần số 1Hz tại chân số3 , để cấp cho khối giây
của đồng hồ thời gian thực. xung đầu ra có dạng xung vuông ổn định và
cứ mỗi chu k xung thì tƣơng ứng với 1 giây.
1.2. Khối giây:
Khối giây có nhiệm vụ hiển thị từ “00” đến “59”.Khi khối giây đếm tới
“59” và sau đó một chu k xung tiếp theo thì giá trị tự động reset về “00”, và
đồng thời cấp xung cho khối phút đếm phút.
Tần số 1Hz tại đầu ra của IC tạo dao động 555 đƣợc cấp cho khối giây
để đếm. Hàng đơn vị sẽ đếm giá trị từ “0” đến “9”, còn hang chục đếm giá trị
từ “0” đến “5”. Cứ sau một chu k xung đƣợ cấp thì khối giây tăng thêm một
giá trị. Ở đây ta phải sử dụng bộ đếm 10 cho hàng chục và hàng đơn vị. Các
chân Q1, Q2, Q3 tạo thành một bộ đếm lần lƣợt tƣơng ứng với bộ đếm A, B,
C, D. Khi hàng chục đếm tới giá trị “6” (DCBA= “0110”) thì có mức điện áp
logic tƣơng ứng với giá trị “6” (C=D= “1”)đƣợc đƣa về từng chân R0(1) và
R0(2) của IC đếm hàng chục để reset giá trị đếm về “0” đồng thời cấp xung
Clock cho khối phút.
Đồ án: kỹ thuật số Page 48
Bảng mã khối giây.
Sơ đồ khối giây.
Đồ án: kỹ thuật số Page 49
1.3. Khối phút:
Khối phút cũng tƣơng tự khối giây có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00”
đến “59” và sau khi đếm tới “59”, và sau một chu k xung tiếp theo giá trị
đếm cũng tự động reset về “00” đồng thời cấp xung cho khối giờ đếm giờ.
Xung đƣợc cấp cho khối phút thì giá khi khối giây đếm giá trị “59” reset
về “00”. Vì vậy cứ sau khi khối giây đếm hết 60 giây thì khối phút tăng 1 giá
trị. Hàng đơn vị sẽ đếm từ “0” đến “9”, còn hàng chục sẽ đếm từ “0” đến
“5”. Ta cũng sử dụng bộ đếm 10 cho cả hàng chục và hàng đơn vị và quá
trình reset cũng tƣơng tự nhƣ khối giây.
Bảng mã khối phút.
Đồ án: kỹ thuật số Page 50
Sơ đồ khối phút.
1.4. Khối giờ:
Khối giờ có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “23”. Khi khối giờ đếm
đến giá trị “23” và sau 1 chu k xung tiếp theo thì giá trị đếm tụ động reset về
“00” .
Xung cấp cho khối giờ đƣợc cấp từ khối phút .Cứ sau khi khối phút đếm hết
60 phút thì khối giờ tăng 1 giá trị. Hàng đơnvị sẽ hiển thị từ “0” đến “9”. Còn
hàng chục sẽ hiển thị từ “0” đến “1”. Ta sử dụng bộ đếm 4 (B và C) cho hàng
chục và bộ đếm 10 cho hàng đơn vị. Khi hàng chục đếm đƣợc giá trị “2” (CB=
“10”) và hàng đơn vị đếm tới giá trị 4 (DCBA= “0100”) thì có mức điện áp
logic tƣơng ứng giá trị 24 đƣợc đƣa về từng chân R0(1) và R0(2) của IC đếm
hàng chục và IC đếm hàng đơn vị để reset giá trị đếm về “00”.
Đồ án: kỹ thuật số Page 51
bảng mã khối giờ.
Sơ đồ khối giờ.
Đồ án: kỹ thuật số Page 52
1.5. Khối cài đặt báo thức:
Mạch cài đặt báo thức là sự kết hợp của hai khối phút và khối giờ. Và
hoạt động tƣơng tự nhƣ khối phút và khối giờ, chỉ khác là không có “clk” của
khối giây tác động. Mà sử dụng sự tác động bằng các nút nhấn tích cực mức cao.
Cứ sau thời gian nhấn nút nhấn cấp cho khối một “clk” tích cực mức cao
ở khối phút cài đặt báo thức thì khối phút tăng 1 giá trị. Hàng đơn vị sẽ đếm từ
“0” đến “9”, còn hàng chục sẽ đếm từ “0” đến “5”. Rồi reset cấp “clk” cho
khối cài đặt giờ báo thức.
Cứ sau thời gian nhấn nút nhấn cấp cho khối một “clk” tích cực mức cao
ở khối giờ cài đặt báo thức thì khối giờ tăng 1 giá trị. Hàng đơn vị sẽ hiển thị từ
“0” đến “9”. Còn hàng chục sẽ hiển thị từ “0” đến “1”. Ta sử dụng bộ đếm 4 (B
và C) cho hàng chục và bộ đếm 10 cho hàng đơn vị. Khi hàng chục đếm đƣợc
giá trị “2” (CB= “10”) và hàng đơn vị đếm tới giá trị 4 (DCBA= “0100”) thì có
mức điện áp logic tƣơng ứng giá trị 24 đƣợc đƣa về từng chân R0(1) và R0(2)
của IC đếm hàng chục và IC đếm hàng đơn vị để reset giá trị đếm về “00”.
Sơ đồ khối cài đặt báo thức giống nhƣ khối phút và khối giờ trên:
1.6. Khối so sánh và chuông.
Mạch so sánh nhận tín hiệu so sánh từ các khối thời gian và khối khối cài đặt
báo thức khi các bit ở khối thời gian bằng với các bit ở khối cài đặt thì mạch so
sánh cho ra mức cao.
Đầu tiên ta so sánh ở khối giờ trƣớc, nếu bít ở khối thời gian bằng ở khối cài
đặt thì ta tiếp tục so sánh ở khối đơn vị giờ. Khi cả 4 khối bằng nhau thì ngõ ra
cuối cùng của mạch so sánh sẽ lên mức 1. Đồng thời khi ta nhấn nút đặt chế độ
báo thức kết hợp với ngõ ra mạch so sánh lên mức 1 thì chuông sẽ reo lên.
Chuông reo lên cho đến khi khối thời gian hết bằng khối cài đặt thì chuông sẽ
tắt. nếu hai khối không bằng nhau thi chuông sẽ không reo.
Đồ án: kỹ thuật số Page 53
Sơ đồ mạch so sánh và chuông:
1.7. Khối điều khiển từ xa.
a. Mạch phát:
Khi một phím trên bàn phím đƣợc nhấn ( VD phím số 1), thì chân 10(T1)
và chân 4 (K1) thông mạch vói nhau ( các chân T1,K1 trên IC 22499) , lúc này
ngõ ra của IC 2249 trên chân 15 ( Txout) sẽ phát liên tục một chuổi xung điện đi
vào R1 vào cực B của cặp tran sistor Q1 (A1015), Q2 (C1815) ghép theo kiểu
Dalintor ( tăng dòng cho led phát hồng ngoại) nhằm điều khiển cho 1 con led
hồng ngoại D1 phát chuổi xung điện này thành chuỗi ánh sáng hồng ngoại (
tƣơng ứng với chuỗi tín hiệu điện trên) thông qua không gian đến IC thu hồng
ngoại trên mạch thu.
Để IC 2249 của mạch phát làm việc đƣợc cần phải có bộ tạo dao động gồm
thạch anh 455Khz và 2 tụ 102 C1 và C2.
Đồ án: kỹ thuật số Page 54
Sơ đồ mạch phát:
b. Mạch thu:
Từ mắt hồng ngoại nhận đƣợc chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ mạch
phát thì mắt thu hồng ngoại sẽ chuyển thành chuỗi tín hiệu điện đƣa ra
chân 2 ( Do chuỗi tín hiệu điện từ chân 2 của led thu hồng ngoại là ngƣợc
với chuỗi tín hiệu điện tại ngõ ra của IC 2249 trên mạch phát : Chân 15 IC
2249 lên mức 1 thì ngõ ra trên chân số 2 led thu hồng ngoại lại là mức
logic 0).
Để có thể khôi phục lại đúng chuỗi tín hiệu nhƣ ban đầu thì từ chân 2
của IC thu hồng ngoại cần phải có mạch đảo chuỗi tín hiệu lại, thông qua
transistor Q3 C1815 đƣợc lấy ra từ cực C . tại đây chuỗi tín hiệu đã đƣợc
khôi phục và khuếch đại lên đúng với chuỗi tín hiệu ban đầu, sau đó đƣợc
đƣa vào chân số 2 ( Rxin) của IC 2248 để điều khiển mạch chấp hành.
Từ Ic 22488 trên mạch thu khi nhận đƣợc tín hiệu tƣơng ứng với
phím số 1 trên mạch phát , IC 2248 sẽ điều khiển chân số 3 (HP1) lên
mức logic 1 đƣa vào chân điều khiển cấp xung cho thiết bị.
Đồ án: kỹ thuật số Page 55
Sơ đồ khối thu:
Sơ đồ khối thu hồng ngoại
1.8. Khối hiển thị nhiệt độ:
Chƣơng trình nhiệt độ :
/*****************************************************
Project : chuong trinh hien thi nhiet do tren led 7 doan.
Chip type : ATmega16
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 256
*****************************************************/
#include <mega16.h>
#include <delay.h>
#define ADC_VREF_TYPE
0xE0
unsigned char flash
maled[10]=0xc0,0xf9,0xa4,0
xb0,0x99,
0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;
unsigned char i,donvi,chuc;
unsigned char
read_adc(unsigned char
adc_input)
ADMUX=adc_input |
(ADC_VREF_TYPE & 0xff);
delay_us(10);
ADCSRA|=0x40;
while ((ADCSRA &
0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCH;
void giaima()
donvi=i%10;
chuc=i/10;
Đồ án: kỹ thuật số Page 56
void hienthi()
PORTB=0xFE;
PORTD=maled[chuc];
delay_us(20);
PORTD=0xFF;
PORTB=0xFD;
PORTD=maled[donvi];
delay_us(20);
PORTD=0xFF;
PORTB=0xFB;
PORTD=0x9c;
delay_us(200);
PORTD=0xff;
PORTB=0xF7;
PORTD=0xc6;
delay_us(200);
PORTD=0xff;
void main(void)
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
PORTB=0x00;
DDRB=0x0F;
PORTD=0x00;
DDRD=0xFF;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency:
1000.000 kHz
// ADC Voltage Reference:
Int., cap. on AREF
// ADC Auto Trigger Source:
Free Running
// Only the 8 most significant
bits of
// the AD conversion result are
used
ADMUX=ADC_VREF_TYP
E & 0xff;
ADCSRA=0xA3;
SFIOR&=0x1F;
SPCR=0x00;
while (1)
i=read_adc(0);
hienthi();
giaima();
Đồ án: kỹ thuật số Page 57
Sơ đồ mạch nhiệt độ.
Đồ án: kỹ thuật số Page 58
CHƢƠNG II: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN
2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
Đồ án: kỹ thuật số Page 59
PD
1
J134
HE
AD
ER
2X2
3412
R7
330
R9330
C16
CA
P N
P
12
PD
4
VC
C
U22
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
S34
PB
4
VC
C
U6LE
D7S
EG
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
J44'
HE
AD
ER
4
1234
PD
7
R14
330
R28
330
J4'
HE
AD
ER
4
1234
XTAL1
R31
330
S1
nut nhan
C5102
PD
5
Q2
NP
N B
CE
J4HE
AD
ER
4
1 2 3 4
J11'
HE
AD
ER
4
1234
R22
330
KH
OI
GIO
Q8
R34
330
VC
C
R10
330
R110
RE
S
R31
10K
PB
2
U16
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
R109
RE
S
R111
RE
S
L7_1
VC
C
R2330
PD
1
R3
330
R12
330
Q2
NP
N B
CE
VC
C
VC
C
R24
330
U1
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R3
330
R25
330
Q6PN
P B
CE
PB
3
R38
330
U774LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
SPE
AK
ER
R19
330
Q3
VC
C
U14
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
R4
330
J33'
HE
AD
ER
4
1234
RS
T
U874LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
R25
330
Q7
NP
N B
CE
PA
0
D8LE
D báo hi?u
Q1
VC
C
U20B
7408 4
56
147
U24A
74LS08
1
23
147
R5
330
J84
HE
AD
ER
8X2
246810121416
13579111315
R19
330
PO
WE
R
VC
C
VC
C
VC
C
U874LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
U20A
7408 1
23
147
U974LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
R48
R
XTAL1
VC
C
VC
C
R2330
C12
47uF
KH
OI T
HO
I GIA
N
R32
330
R13
330
R47
220
Q6
C36
104
R21
330
Q2
NP
N B
CE
PB
6
KH
ÔI N
HIÊ
TD
ÔK
HO
I PH
AT
HO
NG
NG
OA
I
R28
330
PB
1
U21
LM7805
1
2
3V
I
GND
VO
S32
J2'
HE
AD
ER
4
1234
PB
5
VC
C
D3
DIO
DE
1 2
R15
330
R1
10k
R11
330
J1HE
AD
ER
4
1 2 3 4
U13
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
PB
0
U3LE
D7S
EG
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R16330
VC
C
VC
C
VC
C
R36
330
J104
HE
AD
ER
8X2
246810121416
13579111315
U20
74LS85
10121315
911141
168
765
234
A0A1A2A3
B0B1B2B3
VC
CG
ND
A<BOA=BOA>BO
A<BIA=BIA>BI
VC
C
R45
4k7
S33
PD
7
U774LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
R43
1k
R5339K
VC
C3V
R56
10k
R55
R
XTAL2
U17
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
D8
LED
Q3
VC
C
VC
C
R37330
U19
74LS85
10121315
911141
168
765
234
A0A1A2A3
B0B1B2B3
VC
CG
ND
A<BOA=BOA>BO
A<BIA=BIA>BI
L7_3
J21
JAC
K D
C
21
3
C1
22P
12
tu xa 1
R114
220
BT1
tu xa 1
R26
2.2k
PB
7
VC
C
R4
330
J4HE
AD
ER
4
1 2 3 4
VC
C
R43
1k
R6
330
XTAL2
R29
330
U1ATM
ega16L
123456789
1011 12131415161718192021
2223242526272829 3031
32 4039383736353433
PB
0 (XCK
/T0)P
B1 (T1)
PB
2(INT2/A
IN0)
PB
3(OC
0/AIN
1)P
B4(S
S)
PB
5(MO
SI)
PB
6(MIS
O)
PB
7(SC
K)
RE
SE
T
VC
CG
ND
XTAL2
XTAL1
PD
0 (RXD
)P
D1 (TXD
)P
D2 (IN
T0)P
D3 (IN
T1)P
D4 (O
C1B
)P
D5 (O
C1A
)P
D6 (IC
P1)
(OC
2) PD
7
(SC
L) PC
0(S
DA
) PC
1(TC
K) P
C2
(TMS
) PC
3(TD
O) P
C4
(TDI) P
C5
(TOS
C1) P
C6
(TOS
C2) P
C7
AV
CC
GN
D1
AV
EF
(AD
C0) P
A0
(AD
C1) P
A1
(AD
C2) P
A2
(AD
C3) P
A3
(AD
C4) P
A4
(AD
C5) P
A5
(AD
C6) P
A6
(AD
C7) P
A7
S2
nut nhan
PWM
L7_2
VC
C
J105
HE
AD
ER
8X2
246810121416
13579111315C2
22P
12
S35
PD
2
C2100uF
PT2248
U25
123456789 10 11 12 13
14
15
16
GN
DXT1
XT2K
1K
2K
3K
4K
5K
6 T1 T2 T3C
OD
E
TEST
TXOU
T
VCC
R44
4k7
PB
3
19NE
555
34
81
526 7
OU
TR
ST
VCCGND
CV
TRG
THR
DS
CH
G
Q4
A1015
Q1
NP
N B
CE
VC
C
U2
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R108
RE
S
S31
IR LED
1
3
2
data (O)
+5v
gnd
PD
2
R17
330
C14
102
D7LE
D
Q5
R45
4k7
R461k
Q2
A1015
R16330
U15
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
U18
74LS85
10121315
911141
168
765
234
A0A1A2A3
B0B1B2B3
VC
CG
ND
A<BOA=BOA>BO
A<BIA=BIA>BI
tu xa 3
VC
C
D3
DIO
DE
Q1
CR
YS
TAL
R8
330
KH
OI T
AO
XU
NG
L7_3
R52
2.2k
VC
C
J3
HE
AD
ER
4
1 2 3 4
L7_1
tu xa 2
tu xa 5
C34
1000uF
R112
RE
S
R22
330
U14
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
R15
330
PD
0
VC
C
U1
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R20
330
U23
PT2249A
12
3456 7 8910
1112
1314
15 16G
ND
RXIN
HP
1H
P2
HP
3H
P4
HP
5S
P5
SP
4S
P3
SP
2S
P1
CODE3CODE2
OS
CV
CC
R12
330
U20C
7408 9
108
147
VC
C
Q3
A1015
R18
330
L7_2
tu xa 3
J2HE
AD
ER
4
1 2 3 4
R461k
PD
3
U5
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R1
330
VC
C
U13
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
R127
RE
S
KH
OI C
AI D
AT
BÁ
O T
HU
C
RS
T
R13
330
R113
RE
S
Q4
VC
C
R33
330
VC
C
VC
C
U15
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
J3'
HE
AD
ER
4
1234
C35
104
PD
6 U18
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
C24
CA
P N
P
12
J85
HE
AD
ER
8X2
246810121416
13579111315
R23330
C6102
PB
7
VC
C
VC
C
3v
RR
26
330
U4LE
D7S
EG
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
U22A
4013
5
3
1
2
146
74
D
CLK
Q
Q
VD
DS
VS
S
R
PB
5
R23330
U16
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
PB
2
R1
330
J1HE
AD
ER
4
1 2 3 4
C3
22P
12
Q7
R121
330
J22'
HE
AD
ER
4
1234
PB
0
tu xa 4
VC
C
VC
C
VC
C
R35
330
S1
nut nhan
VC
C
R8
330
R461k
Q1
VC
C
VC
C
LM35
RR
26
330
L7_4
VC
C
U11
74LS47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
Q5
A1015
U21
74LS85
10121315
911141
168
765
234
A0A1A2A3
B0B1B2B3
VC
CG
ND
A<BOA=BOA>BO
A<BIA=BIA>BI
PD
3
U12
74LS47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
U23
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R27
330
clk
Q2
R125
RE
S
R5
330
D5LE
D hong ngoai
tu xa 4
D4
clk
KH
ÔI SO
SAN
H
R30330
KH
OI
PH
UT
VC
C
U4
LM35/TO
1 2 3
VS
+
VO
UT
GN
D
D4
1 2
PD
4
R42220
PB
4
VC
C
S2
nut nhan
S30
S1
nut nhan
KH
OI
PH
UT
PB
1
D11
LED
R21
330
R128
RE
S
Q4
R20
330
S3
RE
SE
T
12
R27
330
U18
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
VC
C
C10.1u
R54
1K
kh
oi thu
hon
gn
goai
R18
330
C10
104
12
U10
74LS47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
R40
330
R39
330
R10
330
C15
102
clk
KH
OI
GIO
PD
5
R6
330
Q3
NP
N B
CE
R17
330
R9330
R44
4k7
Q1
455 KH
Z
KH
OI
GIA
Y
Q2
tu xa 5
U17
74LS90
141
1298112
367
CLKACLKB
QAQBQCQDR01
R02R91R92
R126
RE
S
LS1
5W
PD
0
U4LE
D7S
EG
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
J2HE
AD
ER
4
1 2 3 4
U20B
7408 4
56
147
VC
C
U3LE
D7S
EG
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
C32
100uF
PB
6
tu xa 2
U2
LED
7SE
G
764219105
83
abcdefgp
ANODEA*
R24
330
S30
SW
SP
ST
12
J3
HE
AD
ER
4
1 2 3 4
R11
330
J1'
HE
AD
ER
4
1234
R7
330
PD
6
VC
C
VC
C
U20C
7408 9
108
147
R107
RE
S
VC
C
U10
74LS47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
U974LS
47
7126453
1312111091514
816
1248BI_RBORBILT
ABCDEFG
gndv
cc
D4
clk
L7_4
Q1
NP
N B
CE
Q1
NP
N B
CE
VC
C
R41
330
R44
4k7
R14
330
Đồ án: kỹ thuật số Page 60
2.2. Sơ đồ mạch in:
2.2.1 mạch in khối thời gian( giờ-phút-giây) và khối ngu n:
2.2.2 mạch in khối cài ạt báo thức và khối thu h ng ngoại:
Đồ án: kỹ thuật số Page 61
2.2.3 mạch in khối so sánh và chuông:
2.2.4 mạch in mạch phát h ng ngoại:
2.2.5 mạch in khối nhiệt ộ:
Đồ án: kỹ thuật số Page 62
Đồ án: kỹ thuật số Page 63
PHẦN III: TỔNG KẾT
Ngày nay, đồng hồ số đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống. Để thiết
kế và thi công mạch đồng hồ số có nhiều cách khác nhau. Chúng em áp dụng
một trong những phƣơng pháp đó là sử dụng kiến thức Bộ môn Kỹ thuật số đề
hoàn thành đồ án này. Trong quá trình thiết kế và thi công đồ án chúng em đã
rút ra đƣợc rất nhiều kinh nghiệm và kiến thức bổ ích cho quá trình làm việc sau
này đó là:
+ Làm việc nhóm hiệu quả.
+ Biết rõ hơn về nhƣng IC số và nguyên lý hoạt động của chúng.
+ Có khà năng phân tích , thiết kế và thi công mạch đề tạo ra sản phẩm hoàn
chỉnh.
+Biết phát hiện lỗi và chỉnh sửa lại.
……
Bên cạnh đó chúng em còn có nhiều lỗi mà cả nhóm vẫn chƣa tìm ra cách
giải quyết đó là:
+ Chƣa thiết kế đƣợc khối ngày tháng năm dƣơng lịch và âm lịch.
+Thực hiện phần cảm biến nhiệt độ chƣa đƣợc tốt vì còn sử dụng IC Atmega16.
+Đồ án không đƣợc gọn vì còn sử dụng nhiều dây bus để lien kết các khối lại
với nhau.
Chúng em chân thành cảm ơn thầy ĐàoVăn Phƣợng đã chỉ bảo tận tình các
thắc mắc cũng nhƣ hƣớng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Chúng em
cũng cảm ơn tất cả các thầy ,cô đã xem qua đồ án và đã ho chúng em những góp
ý để rút kinh nghiệm.
Nhóm SV thực hiện:
NGUYỄN VĂN BẢO
PHẠM XUÂN TRUNG
LÊ QUỐC LƢU
VÕ THỊ THU HƢƠNG
LÊ VĂN ANH SÁCH.
Đồ án: kỹ thuật số Page 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình kỹ thuật số,
2. Giáo trình thực hành kỹ thuật số,trƣờng cao đẳng Công Thƣơng tp.Hồ Chí
Minh.
3. Website: - http:// www.google.com.vn
-http://www.alldatasheet.com
-http://www.dientuvietnam.net