Tải bản đầy đủ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM TỪ 00 – 88

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do- Hạnh phúc
------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM TỪ 00 – 88
SỬ DỤNG LED HỒNG NGOẠI
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
LỚP
MSV

:
:

Hưng Yên, Ngày.....Tháng....Năm 2017


Page 1


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Hưng Yên, Ngày.....Tháng....Năm 2017
Giảng viên hướng dẫn

Page 2


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………..4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN..............................................................7
1.1.Điện trở............................................................................................................7
1.2. Tụ điện...............................................................................................................8
1.3. IC 7805...............................................................................................................8


1.4. Biến áp..........................................................................................................10
Cấu tao:...............................................................................................................10
1.6. IC 74LS192......................................................................................................12
1.7. IC 74LS47........................................................................................................13
1.8. IC 7414.............................................................................................................14
1.9 IC 7408..........................................................................................................17
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO..........................................................18
2.1 Sơ đồ khối toàn mạch...................................................................................18
2.2. Khối nguồn......................................................................................................18
2.4 Khối mã hóa..................................................................................................20
2.6 Khối hiện thị - Led 7 thanh.........................................................................21
2.8 Chế tạo...........................................................................................................25
CHƯƠNG III: KẾT LUẬN..................................................................................28
3.1. Kết quả.........................................................................................................28
3.2. Hạn chế.........................................................................................................28
3.3. Hướng phát triển đề tài...............................................................................28
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................29

Page 3


LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, trên con đường công
nghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành điện –điện tử nói chung, hay điện tửnói
riêng đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể cho xã
hội và đất nước. Làm theo lời Bác học phải đi đôi với làm, bên cạnh những giờ lý
thuyết trên lớp vẫn cần chau dồi thêm kiến thức thực tế bằng cách thực tập tự học
tự tìm tòi thêm.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng
em kiểm chứng được lý thuyết đã được học trên lớp và cũng là chau dồi thêm kiến
thức thực tế.
Trong đồ án lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Thiết kế - chế tạo mạch
đếm 00-88 sử dụng LED hồng ngoại”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã
chế tạo thành công đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về
lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận
được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô NguyễnVăn Vĩnh, cùng với sự góp
ý của các thầy cô trong khoa và các bạn trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin
chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo
của cô giáo và các bạn trong các đồ án sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
Page 4


1.1.Điện trở
a) khái niệm ,cấu tạo ,kí hiệu
Khái niệm:
Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để cản trở dòng điện.
Ký hiệu và hình dạng:

Ký hiệu

hình dạng

Hình 1.1: ký hiệu và hình dạng của điện trở
Cấu tạo :
Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điển trở suất cao như làm bằng than,
magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn.
b)Phân loại
Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ
0,125W đến 0,5W.
Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở
này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt.
Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên lõi than và có
1 lớp cách điện thường bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có giá trị
nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn. Thường được sử dụng trong các mạch
cung cấp điện của các thiết bị điện.
Điện trở điều chỉnh: hay còn gọi là biến trở, giá trị điện trở có thể thay đổi
được tùy ý.

1.2. Tụ điện
a) Khái niệm
Page 5


Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có khả năng tích và giải phóng năng lương
lượng dưới dạng điện trường.
Khái niệm và hình dạng:

Ký hiệu

Hình dạng
Hình 1.2: ký hiệu và hình dạng của tụ điện
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sửdụng rất rộng rãi trong các mạch điện
tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu
xoay chiều, mạch tạo dao động.
b) Cấu tạo
Cẩu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện
gọi là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi
và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụ
giấy, tụ gốm, tụ hoá.
1.3. IC 7805
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn
áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Các loại ổn áp
thường được sử dụng là IC 78xx,79xx, với xx là điện áp cần ổn áp.
VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.
Việc dùng các loại IC ổn áp họ 78xx tương tự nhau.
Page 6


Hình 1.3: sơ đồ chân ic7805
Sơ đồ chân của IC 7805:
 Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)
 Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)
 Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)
Một số thông số kĩ thuật:
Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
Dòng đỉnh 2.2A.
Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W.
Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy.
Thực tế ta nên chỉ dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên. Các giá trị cũng không
nên dùng gần giá trị max của các thông số trên. Tốt nhất nên dùng ≤ 2/3 max. Hơn
nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C.
1.4. Biến áp
Cấu tao:
Bộ phận chính của máy biến áp là một khung sắt non (có pha silic) gồm nhiều lá
sắt mỏng ghép cách điện lại với nhau để hạn chế dòng điện Fu-cô (Foucalt). Hai
đầu có hai cuộn dây. Cuộn thứ nhất có N1 vòng dây nối với nguồn phát điện gọi
Page 7


là cuộn sơ cấp, cuộn thứ 2 có N2 vòng dây nối với các thiết bị tiêu thụ điện năng
gọi là cuộn thứ cấp.

Hình 1.4: Mô hình

máy biến áp
với khung sắt,cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp

Hình 1.5: Ký hiệu máy biến áp trong mạch điện

Nguyên lý của biến áp:
Một điện áp hàm sin sẽ tạo ra dòng điện hàm sin trong cuộn dây sơ cấp, dòng điện
này sẽ tạo ra một từ trường biến đổi luân phiên theo quy luật hàm sin. Trong biến
áp, từ trường biến thiên này được cảm ứng tới một cuộn dây thứ hai qua một lõi sắt
từ. Điện áp hàm sin được tạo ra trong cuộn dây thứ hai bởi sự thay đổi của từ
thông.
Tùy theo số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp mà quyết định biến áp là tăng áp
hay hạ áp.

Page 8


1.5 Diode
Diodelà một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một
chiều mà không theo chiều ngược lại.
Cấu tạo:

Hình 1.6: Cấu tạo của diode
Diode được cấu tạo từ là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại
N. Diode có hai cực là Anot (A) và Katot (K), nó chỉ cho dòng một chiều từ A sang
K và nó được coi như van một chiều trong mạch điện và được ứng dụng rộng rãi
trong các máy thu thanh thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp.
Phân loại:
Có nhiều loại diode,như diode chỉnh lưu thông thường,điode Zener, diode phát
quang (LED)…
Một ứng dụng cực kỳ rộng rãi của diode là diode phát quang (led). Led lại có
nhiều loại khác nhau như led đơn, 7 led đơn được ghép nối đặc biệt lại với nhau lại
trở thành led 7 thanh dùng để hiển thị các số thập phân.
Một loại diode cúng rất đặc biệt khác là photodiode và led hồng ngoại. Led hồng
ngoại là loại led mà bề ngoài giống với các loại led khác nhưng nó phát ra ánh sáng
hồng ngoại mà mắt thường không nhìn thấy được. Còn photo diode lại là loại led
khi nhận được tín hiệu là ánh sáng hồng ngoại thì sẽ dẫn còn không thì sẽ không
dẫn, ta dễ dàng nhận biết được loại led này vì chúng thường có màu đen.

Page 9


1.6. IC 74LS192
74LS192 là một IC đếm đầu ra là mã BCD8421. Đầu vào tại 2 chân 4,5, nếu ta
cấp xung vào chân 5 thì IC đếm tiến còn cấp xung vào chân 4 sẽ đếm lùi và cả 2
chân này đều tích cực tại xườn âm của xung khi tín hiệu từ cao xuống thấp thì bộ
đếm sẽ tăng lên hoặc giảm đi một.
Các chân 15,1,9,10 là các chân cho phép đặt giá trị bắt đầu của bộ đếm.

Hình 1.7: Sơ đồ chân IC74LS192
Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC, chân 8 nối mass, chân 16 nối lên dương
nguồn.
Chân 4,5 là 2 chân nhận xung từ bộ đếm giao động chuyển sang, chân 4 đếm
ngược, chân 5 đếm thuận.
Chân 11 là chân đều khiển IC làm việc ở đầu ra tích cực mức thấp.
Chân 14 là chân xóa làm việc ở mức mức tích cực cao, để IC đếm ta nỗi chân này
xuống mass.
Chân 15,1,10,9 là các chân đặt dữ liệu đầu vào.
Chân 12 là dữ liệu chuyển tiếp đếm thuận.
Chân 13 là dữ liệu chuyển tiếp đếm ngược.
Chân3,2,6,7 (Qa,Qb,Qc,Qd) là các đầu ra của bộ đếm.

Page 10


1.7. IC 74LS47
IC 7447 hoạt động ở mức tích cực thấp.
IC 7447 giải mã led 7 đoạn có nghĩa đầu vào là mã BCD đầu ra là hiện thị led 7
đoạn. 7447 là IC giải mã led 7 đoạn có Anot chung.
Sơ đồ các chân và chức năng các chân

Hình 1.8 Sơ đồ chân IC 7447
Các chân 1,2,6,7 :là đầu vào của tín hiệu BCD.
Chân số 3: để kiểm tra led 7 đoạn cũng như các ngõ ra của IC.
Chân 4 : chân cho phép đầu ra .
Chân 5: cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở bộ hiện thị.
Chân 9,10,11,12,13,14,15: các ngõ ra nối với led 7 đoạn.
Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC.

Page 11


Trạng thái đầu vào của IC 7447:

1.8. IC 7414
7414 là IC chứa trong nó 6 cổng NOT. Khi đầu vào là A thì đầu ra là A đảo.
Bên trong 7414 còn tích hợp thêm phần khử nhiễu cho tín hiệu.
Dưới đây là thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp:

Page 12


Page 13


Page 14


1.9 IC 7408

Hình 1.9 Sơ đồ chân của ic 7408

Đây là mạch tích hợp của 4 cổng AND gồm có các chân như hình ở trên .
Một số loại cổng AND thường gập như : 7408 , 74LS08 và 74S08 trong đó 7408
có cấu tạo đơn giản nhất và được sữ dụng rộng rãi nhất.

Page 15


CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
2.1 Sơ đồ khối toàn mạch

Khối
tạo tín
hiệu

Khối mã
hóa

Khối
giải mã

Khối
hiển thị

Khối Nguồn
Hình 2.1: Sờ đồ khối toàn mạch
2.2.Khối nguồn

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Nguồn cũng cấp cho toàn mạch là nguồn 5V 1 chiều. Nguồn ta dùng ở đây có tính
ổn định cao để mạch đếm chính xác nếu ta dùng nguồn không ổn định như pin, khi
hết pin thì mạch đếm sẽ bị gián đoạn.
Điện áp đầu vào sau khi đi qua biến áp ha áp xuống từ 220V AC-50Hz xuống còn
12V AC.Tiếp theo được đi qua cầu diode để chuyển từ điện áp xoay chiều thành
một chiều.

Page 16


Hình 2.3: Dạng sóng điện áp trước và sau chỉnh lưu
Điện áp hiện tại là 12V DC mà yêu cầu điện áp của mạch là 5V DC lên ta cho qua
IC ổn áp 7805 để ổn định điện áp về 5V DC cấp cho mạch hoạt động.
Sau chỉnh lưu và ổn áp điện áp còn nhấp nhô ta cho qua tụ để san phẳng điện áp.
Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng. cùng với tụ phân cực
ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần.

Hình 2.4: Dạng sóng điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện
2.3Khối tạo tín hiệu
Khối tạo tín hiệu ở đây là một cặp led hồng ngoại thu phát. Khi ta không tác động
led phát, phát tín hiệu là ánh sang hồng ngoại. Led thu nhận tín hiệu hồng ngoại
dẫn mạnh từ đó đưa điện áp chảy từ vcc xuống mass dẫn tới tín hiệu tại đầu vào
cổng NOT là mức thấp đi qua cổng NOT đảo lên mức cao đưa tới đầu vào của bộ
đếm .

Page 17


Khi có tác động led thu không nhận được tín hiệu hồng từ đó ngưng dẫn, điện áp
chảy từ vcc lúc này chảy vào đầu vào cổng NOT đưa nó lên mức cao qua cổng
NOT đảo xuống mức thấp cấp xung cho bộ đếm hoạt động.

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý khối tạo tín hiệu
2.4Khối mã hóa
Tín hiệu cấp vào là ở dạng xung, cấp tín hiệu cho bộ đếm từ tín hiệu này được mã
hóa thành các bit của bộ đếm. Sau khi được mã hóa ta được tín hiệu ra là mã
BCD8421.
Ở đây khối mã hóa của chúng ta là IC 74192. Các chân không dùng ta nối lên
dương nguồn.

Hình 2.6: Sơ đồ nối chân của IC 74LS192

Page 18


2.5 Khối giải mã
Từ tín hiệu được mã hóa là mã BCD chúng ta không thể đưa ra hiển thị ngay
được mà phải qua khối giải mã để có thể hiển thị được.
Mã BCD8421 tương tự như mã nhị phân 4 bit ta đưa vào khối giải mã.
Khối giải mã có nhiệm vụ giải mã BCD ra mã thập phân hiển thị trên led 7 thanh.
Vì led 7seg của chúng ta sử dụng là loại anot chung lên ta sử dụng IC giải mã là IC
7447 có các ngõ ra là ở mức thấp.
- Sơ đồ khối

Hình 2.7: Sơ đồ khối giải mã
2.6Khối hiện thị - Led 7 thanh
Sau khối giải mã tín hiệu đã được giải mã được đưa ra hiển thị.
Cấu tạo của led 7 đoạn gồm 7 diode phát quang hay được nối chung anot với nhau.
Mỗi bit được thể hiện bằng việc sáng led a,led b .... đến led g.
Có 2 loại led là anot chung và katot chung
Nhờ 7 đoạn led này ta có thể hiển thị số từ 0 đến 9.

Page 19


Hình 2.8: Sơ đồ giải mã và hiển thị
Để hiển thị cả hàng chục và hàng đơn vị ta sử dụng 2 bộ đếm, 2 bộ giải mã và 2 led
7seg để hiển thị.
2.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Page 20


Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
Nguyên tắc hoạt động toàn mạch:
Khi ta bắt đầu cấp nguồn cho mạch. IC bắt đầu hoạt động nhưng chưa đếm bộ hiển
thì số 0. Khi không có tác động led hồng ngoại phát ra hồng ngoại cho led thu, led
thu nhận được tín hiệu hồng ngoại dẫn mạnh đưa điện áp từ nguồn xuống mass, lúc
này tín hiệu ở đầu vào của cổng NOT là ở mức thấp qua cổng NOT đảo lên mức
cao do vậy IC không đếm và giữ nguyên trạng thái. Khi có tác động led thu không
nhận được tín hiệu hồng ngoại từ led phát, điện trở trong led thu tăng lên dòng điện
đi từ VCC qua điện trở chảy vào đầu vào cổng NOT đưa nó lên mức cao, tín hiệu
qua cổng NOT đảo xuống mức thấp đưa vào chân 5 của IC 74192 khiến bộ đếm
hoạt động đếm tiến lên 1. Tín hiệu được mã hóa truyền sang bộ giải mã 7447 tiếp
tục tín hiệu đã được giải mã được đưa ra hiển thị trên led 7 đoạn.
Ta sử dụng thêm 2 cổng AND tích hợp trong IC 7408 để đặt giá trị đếm đến 88 thì
bộ đếm sẽ tự động reset về 00. Số 8 trong mã BCD có giá trị là 1000 cho lên tại ic
đếm hàng chục ta đặt QD đưa vào đầu vào cổng AND thứ nhất, tại ic đếm hàng
Page 21


đơn vị số 9 trong mã BCD có giá trị là 1001 cho lên ta đưa QA và QD vào đầu vào
của cổng AND thứ 2 khi mạch đếm đến giá trị là 89 tất cả các đầu vào cổng AND
sẽ lên mức cao từ đó đưa 1 xung tín hiệu mức cao về chân reset của 2 IC từ đó đưa
bộ đếm về giá trị 00.
Ta nối thêm một nút nhấn tích cực mức cao vào chân số 14 để reset IC về mức 0
mỗi khi nhấn nút.

Page 22


2.8 Chế tạo

Hình 2.10: Sơ đồ mạch boar
Tim hiểu chúc năng của tưng linh kiên có trong mạch
Thiết kế mạch nguyên lý, mạch in trên phân mềm eagle

Page 23


Hình 2.11: Sơ đồ bố tri linh kiện
Tiến hanh làm mạch lên phíp đồng dựa trên sơ đồ mạch in đã vẽ
+ Khoan vị trí các chân linh kiện trên bo mạch
+ Cắm linh kiện lên bo mạch
+ Hàn chân các linh kiện với bord mạch.

Page 24


2.9 Hình ảnh thực tế

Hình 2.12: Hình ảnh thực tế của mạch
CHƯƠNG III: KẾT LUẬN

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×