thiẾt kẾ mẠch ĐỒng hỒ sỐ ĐiỀu khiỂn tỪ xa cÓ bÁo thỨc & hiỂn thỊ...

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.


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


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỠNG DẪN.

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

Tp.Hồ Chí Minh, ngày ….tháng 05 năm2015

Giáo viên hƣỡng dẫn

ĐÀO VĂN PHƢỢNG


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.


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].


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))


+ 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).


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


(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


-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.


Bảng trạng thái.

- Một số IC chứa cổng OR: 74HC32, 74HC4075.

D . Cổng NAND.


- 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...


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.


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



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


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:


+ 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.


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.


+ 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


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)


(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


* 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.


. .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.


- 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:


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.


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.


- 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.


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


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


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.


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.




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:


- 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.


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


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.


- 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.


Hình sau đây cho cách hiểu dễ hơn với các ngõ vào nối chồng khi

ghép 2 IC 74LS85.


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.


- 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 .


- 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 .


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.


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:


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


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.


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


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


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.


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.


Bảng mã khối giây.

Sơ đồ khối giây.


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.


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”.


bảng mã khối giờ.

Sơ đồ khối giờ.


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.


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.


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.


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;


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();


Sơ đồ mạch nhiệt độ.


CHƢƠNG II: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN

2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:


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


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:


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:


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.


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

http://www.google.com.vn/

thiẾt kẾ mẠch ĐỒng hỒ sỐ ĐiỀu khiỂn tỪ xa cÓ bÁo thỨc & hiỂn thỊ...

Documents