Đồ án Thiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn sử dụng các cổng lôgic

Với yêu cầu sau : -Chỉ sử dụng các cổng lôgic. -Mạch tương thích với cả led 7 đoạn loại anode va catoth chung. -Có các công tắc để thay đổi loại led. ¬-Có mạch đếm BCD dùng IC để test mạch giải mã đã thiết kế. -Nếu nhập sai mạch sẽ báo động

doc62 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 13/06/2013 | Lượt xem: 19258 | Lượt tải: 37download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn sử dụng các cổng lôgic, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
FĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ........................................................ ®å ¸n kü thuËt sè Tên đề tài: Thiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn Với yêu cầu sau : -Chỉ sử dụng các cổng lôgic. -Mạch tương thích với cả led 7 đoạn loại anode va catoth chung. -Có các công tắc để thay đổi loại led. -Có mạch đếm BCD dùng IC để test mạch giải mã đã thiết kế. -Nếu nhập sai mạch sẽ báo động. Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện : Lớp : Khoa : NhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn -----—˜{™–----- Nam §Þnh, Ngµy......th¸ng.....n¨m 2010 NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn -----—˜{™–----- Nam §Þnh, Ngµy......th¸ng.....n¨m 2010 MỤC LỤC Lêi më ®Çu ----˜š{›™---- Trong thế kỷ XX nhân loại có những bước phát triển vượt bậc về khoa học kỹ thuật và đóng góp không nhỏ vào sự phát triển đó là sự ra đời của các thiết bị bán dẫn. Các IC đó đã giải quyết được nhiều khó khăn trong lĩnh vực công nghệ và đã mở ra một kỷ nguyên mới của công nghệ , kỷ nguyên “kĩ thuật số”. Bước sang thế kỷ XXI xã hội ngày càng phát triển con người ngày càng có nhu cầu cao trong đời sống. Đòi hỏi đời sống phục vụ con người ngày càng có nhu cầu cao trong cuộc sống. đòi hỏi các phương tiện phục vụ đời sống con người ngày càng phát triển mà cũng vì thế lĩnh vực kỹ thuật số ngày càng phát triển với những ưu điểm vượt trội như các linh kiện nhỏ gọn. Tính tương thích, cao giá thành rẻ. Nên các thiết bị sử dụng kỹ thuật số đã và đang được xã hội đón nhận và sử dụng đặc biệt trong những nghành công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao. Trong lĩnh quân sự và công nghệ thông tin đang dần đưa con người vào cuộc sống mới “cuộc sống số”. Chính vì thế mà môn học “kỹ thuật số” đang được giảng dạy trong các trường ĐH-CĐ, các trung tâm dạy nghề được coi là môn học có vai trò hết sức quan trọng giúp cho các sinh viên có thể tự tin bước vào cuộc sống mới “cuộc sông số”. Môn học kỹ thuật số là một môn khoa học nó đã giúp cho các sinh viên có được những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật số. Về những phần tử bán dẫn những con IC, giúp cho sinh viên hiểu và nắm giữ được những nguyên lý cơ bản của thiết bị số qua đó có thể thiết kế, sửa chữa được những thiết bị số đơn giản. Giúp sinh viên có năng lực và tự tin bước vào cuộc sống. Là sinh viên khoa Điện-Điện Tử trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định đang được theo học môn học kỹ thuật số với kiến thức đã được học em đang thực hiện đề tài: “ Thiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn chỉ sử dụng các cổng lôgic”. Với sự hướng dẫn của giáo viên Phạm Văn Phi Do khả năng và kiến thức về môn học còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện em đã gặp nhiều khó khăn nhưng với nhưng với lòng quyết tâm và sự giúp đỡ của thầy cô giáo và các bạn em đã hoàn thành được đề tài của mình song chắc vẫn còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và các bạn để bài viết em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Nam Định.... , ngày .... tháng ...năm2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Ch­¬ng 1: Giíi thiÖu chung 1.1. Giíi thiÖu Ngµy nay khoa häc kü thuËt ph¸t triÓn m¹nh mÏ, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc ®iÖn tö ®· gãp phÇn n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m nhÑ søc lao ®éng ch©n tay cho con ng­êi vµ gãp phÇn n©ng cao ®êi sèng vËt chÊt còng nh­ tinh thÇn cho con ng­êi. §Ó ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®iÒu khiÓn qu¹t bµn vµ hiÓn thÞ hÑn giê th× cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p thùc hiÖn, nghiªn cøu kh¶o s¸t vi ®iÒu khiÓn 8051 nhãm thùc hiÖn thÊy r»ng: øng dông vi ®iÒu khiÓn 8051 vµo viÖc ®iÒu khiÓn qu¹t bµn lµ ph­¬ng ph¸p tèi ­u nhÊt. XuÊt ph¸t tõ nhu cÇu phôc vô ®êi sèng con ng­êi ngµy cµng tèt h¬n, ®­îc sù ®ång ý cña khoa §iÖn- §iÖn tö tr­êng §¹i häc S­ Ph¹m Kü ThuËt Nam §Þnh. Nhãm chóng em quyÕt ®Þnh chän ®Ò tµi “ThiÕt kÕ m¹ch gi¶i m· led 7 do¹n”. 1.2. Giíi h¹n ®å ¸n - chØ sö dông c¸c cæng logic - m¹ch t­¬ng thÝc víi c¶ led 7 ®o¹n dïng Anode chung vµ catoth chung - m¹ch cã c¸c c«ng t¾c ®Ó thay ®æi lo¹i led - cã m¹ch ®Õm dïng BCD sö dông IC ®Ó test m¹ch gi¶i m· d· thiÕt kÕ - nÕu nhËp sai m¹ch sÏ bao ®éng 1.3. Môc ®Ých nghiªn cøu ®Ò tµi“ThiÕt kÕ m¹ch gi¶i m· led 7 ®o¹n”. nh»m gióp nh÷ng ng­êi thùc hiÖn ®Ò tµi n¾m b¾t ®­îc nh÷ng vÊn ®Ò sau: - Th«ng qua viÖc thùc hiÖn ®Ò tµi gióp cho nh÷ng ng­êi thùc hiÖn ®å ¸n m«n häc «n l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµ lÜnh héi thªm ®­îc nh÷ng kiÕn thøc míi tõ gi¸o viªn h­íng dÉn, tõ c¸c b¹n sinh viªn vµ còng lµ kho¶ng thêi gian ®Ó rÌn luyÖn tay nghÒ tõ ®ã hiÓu râ h¬n c¸ch ho¹t ®éng cña c¸c c«ng logic. - Qua qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho nh÷ng ng­êi thùc hiÖn ®å ¸n m«n häc cã nh÷ng ý t­ëng míi vµ gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò ph¸t sinh mét c¸ch cã hiÖu qu¶. - gióp cho nh÷ng ng­êi thùc hiÖn ®Ò tµi biÕt vËn dông viÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÖn gi÷a lý thuyÕt vµ thùc tÕ, sao cho m¹ch ho¹t ®éng æn ®Þnh, kÕt cÊu ®¬n gi¶n vµ chi phÝ thÊp. Do nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸ch quan còng nh­ chñ quan cña nh÷ng ng­êi lµm ®å ¸n mµ s¶n phÈm lµm ra cã thÓ ch­a cã tÝnh thùc tiÔn cao nh­ng nÕu ®­îc nghiªn cøu ®i s©u h¬n th× cã thÓ øng dông vµo trong c¸c øng dông thùc tÕ. Ch­¬ng 2. Giíi thiÖu c¸c linh kiÖn 2.1 M¹ch l«gic - Lµ m¹ch ®­îc cÊu t¹o bëi mét tæ hîp c¸c cæng logic (AND, OR, …) d­íi d¹ng sè nhÞ ph©n 0 vµ 1, tæ hîp c¸c cæng nµy phôc vô thuËt to¸n cña ®Ò tµi ®­a ra. Ph­¬ng ph¸p ®¬n gi¶n ë ®©y lµ dïng ®¹i sè Boolean vµ c¸ch rót gän nhanh chãng b»ng b×a Karnaugh. - §Çu ra lµ c¸c møc logic: + NÕu ta biÓu diÔn møc logic 1 cã møc ®iÖn thÕ cao h¬n møc logic 0 ta cã møc logic d­¬ng (+). + NÕu ta biÓu diÔn møc logic 1 cã møc ®iÖn thÕ thÊp h¬n møc logic 0 ta cã møc logic ©m (-). Møc cao Møc thÊp Thêi gian tån t¹i cña mét bit t Lv Møc logic d­¬ng (+) 2.2. Các Cổng lôgic 2.2.1. Cæng OR ( Cæng hoÆc – ORGATE ) *Định nghĩa: cổng OR là cổng logic thực hiện thuật toán cộng hai biến đầu vào -Hàm quan hệ: Tổng quát: Y=A+B+.....+N 2 biến: Y=A+B 3 biến:Y=A+B+C Trong đó:A,B,N là các biến đầu vào Y biến đầu ra +Ký hiệu: 2 biến: : +Bảng chân lý: A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 3 biÕn : +KÝ hiÖu: A B C Y +B¶ng ch©n lÝ: A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 - ý nghÜa: NÕu gäi A,B lµ c¸c c«ng t¾c: C«ng t¾c kÝn A=B=1 C«ng t¾c hë A=B=0 Y lµ ®Ìn: Y=1 ®Ìn s¸ng Y=0 ®Ìn t¾t Cæng OR t­¬ng ®­¬ng víi m¹ch sau: A B Y U A kÝn ®Ìn s¸ng B kÝn ®Ìn s¸ng A,B kÝn ®Ìn s¸ng A,B hë ®Ìn kh«ng s¸ng ý nghÜa: Cæng OR lµ cæng logic cã ®Çu ra ë møc thÊpTÊt c¶ c¸c ®Çu vµo cïng ë møc thÊp -Dạng xung: A B Y 2.2.2. Cæng NOT ( Cæng ®¶o – NOTGATE ) *Định nghĩa:Cổng not là cổng logic cơ bản thực hiện phép tính phủ định bieens số đầu vào - Hàm quan hệ: - Ký hiệu: A Y - Bảng chân lý: A Y 0 1 1 0 - ý nghĩa: Coi A là một công tắc: A=1 Công tắc kín A=0 Công tắ hở Y là đèn: Y=1 đèn sáng Y=0 đèn tắt Ta có mạch sau: Y A u - Dạng xung: A Y 2.2.3. Cæng AND (Cæng vµ - AND GATE) *§Þnh nghÜa: Cæng AND lµ cæng logic c¬ b¶n thùc hiÖn thuËt to¸n logic tÝch c¸c biÕn sè ë ®Çu vµo - Tæng qu¸t: Y= A.B.C.N 2 biÕn: Y=A.B 3 biÕn: Y=A.B.C KÝ hiÖu: 2 biÕn : A B Y B¶ng ch©n lý: A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 3 BiÕn: A B C Y KÝ hiÖu: B¶ng ch©n lý: A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 - ý nghÜa:NÕu coi A,B lµ 2 c«ng t¾c: A=B=1 C«ng t¾c kÝn A=B=0 C«ng t¾c hë Y lµ ®Ìn: Y=1 ®Ìn s¸ng Y=0 ®Ìn t¾t Ta thÊy 2 c«ng t¾c A,B ®èi víi cæng AND ®­îc m¾c nèi tiÕp nhau nh­ h×nh vÏ: u Y §Ìn Y chØ s¸ng c¶ 2 c«ng t¾c A,B cïng kÝn , Cã 1 c«ng t¾c hë ®Ìn t¾t Cæng AND lµ cæng logic cã ®Çu ra ë møc cao tÊt c¶ ®Çu vµo cïng ë møc cao - D¹ng xung: A B Y 2.2.4. Cæng vµ ®¶o (NAND gate) a. §Þnh nghÜa: - Cæng NAND lµ cæng logic tæ hîp, nã thùc hiÖn thuËt to¸n logic phñ ®Þnh tÝch c¸c biÕn sè ë ®Çu vµo. - Tøc lµ: Y = b. Ký hiÖu: c. B¶ng tr¹ng th¸i: A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 2.2.5. Cæng hoÆc ®¶o (NOR gate) a. §Þnh nghÜa: - Cæng NOR lµ cæng logic tæ hîp, nã thùc hiÖn thuËt to¸n logic phñ ®Þnh tæng c¸c biÕn sè ë ®Çu vµo. -Tøc lµ: Y = b. Ký hiÖu: - Cæng NOR cã thÓ cã 2 hay nhiÒu ®Çu vµo. c. B¶ng tr¹ng th¸i: A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 - Cæng NOR 2 ®Çu vµo ho¹t ®éng theo b¶ng tr¹ng th¸i trªn, chØ khi nµo c¶ 2 ®Çu vµo ë møc thÊp th× ®Çu ra ë møc cao, cßn l¹i tÊt c¶ c¸c tr­êng hîp cßn l¹i th× ®Çu ra ®Òu ë møc thÊp. 2.2.6. Cæng hoặc loại trừ (EXOR gate) a. Định nghĩa: - Cổng EXOR là cổng logic tổ hợp, nó thực hiện thuật toán logic cộng khác dấu các biến số ở đầu vào. -Tức là: Y = AB b. Ký hiệu: c. Bảng trạng thái: A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 d. Biểu diễn sự hoạt động của cổng EXOR bằng một mạch đơn giản e. Dạng sóng của cổng EXOR Dạng sóng của cổng được thể hiện như hình vẽ. Qua đó ta thấy chỉ khi nào 2 đầu vào có mức lôgíc đối nhau thì đầu ra mới ở mức cao còn khi 2 đầu vào có cùng một mức lôgíc thì đầu ra ở mức thấp. 2.2.7. Cæng hoÆc lo¹i trõ ®¶o (EXNOR gate) a. §Þnh nghÜa: - Cæng EXNOR lµ cæng logic tæ hîp, nã thùc hiÖn thuËt to¸n logic phñ ®Þnh tÝch lo¹i trõ c¸c dÊu c¸c biÕn sè ë ®Çu vµo. - Tøc lµ: Y = b. Ký hiÖu: A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 c. B¶ng tr¹ng th¸i: - Khi c¶ 2 ®Çu vµo ë møc cao hoÆc møc thÊp th× ®Çu ra ë møc cao, cßn khi 1 trong 2 ®Çu vµo ë møc thÊp hoÆc ë møc cao th× ®Çu ra ë møc thÊp. 2.2.8. Cæng ®Öm (BUFFER gate) a. §Þnh nghÜa: - Cæng ®Öm cã t¸c dông cho tÝn hiÖu ®i qua mµ kh«ng lµm thay ®æi d¹ng sãng cña tÝn hiÖu truyÒn qua nã. - Tøc lµ: Y = A - Cæng ®Öm dïng trong tr­êng hîp khi ta cÇn mét dßng ®iÖn thóc cho t¶i t­¬ng ®èi lín, trÞ sè cña nã v­ît qua kh¶ n¨ng t¶i dßng cña IC logic th× ta cÇn ph¶i l¾p thªm mét cæng ®Öm lµm trung gian. b. Ký hiÖu: c. B¶ng tr¹ng th¸i: A Y 0 0 1 1 Cæng ®Öm ho¹t ®éng theo b¶ng ch©n lý trªn, khi ®Çu vµo = 1 th× ®Çu ra = 1 vµ khi ®Çu vµo = 0 th× Y = 0. 2.3 Giíi thiÖu led 7 ®o¹n LED 7 thanh lµ mét lo¹i ®Ìn hiÓn thÞ. Trong thùc tÕ, LED 7 thanh dïng lµm c¬ cÊu quan s¸t hiÓn thÞ c¸c con sè trong hÖ thËp ph©n.Trong mét sè tr­êng hîp ®Æc biÖt cã thÓ dïng ®Ó hiÓn thÞ c¸c hÖ HEX vµ c¸c kÝ tù. CÊu t¹o cña LED 7 thanh bao gåm 8 LED ph¸t quang ®­îc gäi lµ c¸c thanh, lÇn l­ît lµ a, b, c, d, e, f, g, dp ( dÊu chÊm). LED 7 thanh cã 2 loai lµ Anodechung vµ Cathode chung. LED 7 thanh cßn ®­îc ph©n biÖt bëi m»u s¾c vµ kÝch cì cña c¸c ®o¹n hiÓn thÞ a. S¬ ®å, vÞ trÝ C¸c thanh LED 7 thanh a f b g e c d dp *C¸c d¹ng c¸c LED 7 thanh + D¹ng anode chung (®Çu vµo t¸c ®éng møc thÊp) + D¹ng cathode chung (®Çu vµo t¸c ®éng møc cao) * CÊu t¹o chung: gåm c¸c diode ph¸t quang ®­îc ®Êu chung c¸c ®Çu anode hoÆc cathode l¹i víi nhau vµ ®­îc s¾p xÕp theo h×nh sè 8. c¸c ®Çu cßn l¹i ®­îc ®­a ra ngoµi lµm c¸c ®Çu vµo. §èi víi lo¹i Cathode chung th× ch©n Cathode nèi xuèng mass (0V), cßn c¸c ch©n a, b, c, d, e, f, g, dp ®iÒu khiÓn sao cho: + NÕu = 0 th× c¸c thanh tèi: NÕu = 1 th× c¸c thanh s¸ng. * ThiÕt kÕ m¹ch. - M¹ch gi¶i m· bao giê còng ®­îc ®Æt sau m¹ch ®Õm nhÞ ph©n vµ ®Æt tr­íc khèi hiÓn thÞ. - C¸c ®Çu vµo lµ m· nhÞ ph©n 4bit cã 6 tæ hîp (1010 -> 1111) kh«ng ®­îc sö dông nh­ng ta cÇn ph¶i nhí ®Ó tèi thiÓu ho¸ hµm Boolean tÝn hiÖu ra cña bé gi¶i m· lµ c¸c bit: a, b, c, d, e, f, g dïng ®Ó kÝch thÝch LED 7 thanh ho¹t ®éng 2.4. Giới thiệu chung về IC 2.4.1. IC tạo xung vuông Để các IC số hoạt động được thì việc cấp xung Clock ở đầu vào cũng là một yếu tố không thể thiếu. Trong thực tế người ta đã sử dụng rất nhiều mạch tạo xung vuông với nhiều linh kiện khác nhau như mạch tạo xung vuông dùng Transistor, dùng các cổng logic cơ bản, dùng IC555 ,….nhưng mạch tạo xung vuông dùng IC 555 có nhiều ưu điểm hơn nên nó được dùng rất nhiều trong các mạch điện. *Khảo sát IC 555 : - Sơ đồ chân của IC 555 : - Tác dụng các chân của IC 555 : Chân 1 : Nối mas Chân 2 : Chân nảy hay đầu vào kích khởi (trigger),dùng để đặt xung kích thích bên ngoài khi mạch làm việc ở chế độ đa hài đơn ổn Chân 3 : Là đầu ra của IC Chân 4 : Chân đặt lại hay chân xoá (Reset). Nó có thể điều khiển xoá điện áp đầu ra khi điện áp đặt vào chân này từ 0,7 V trở xuống.Vì vậy để có thể phát ra xung ở đầu ra chân 4 phải đặt ở mức cao. Chân 5 : Chân điện áp điều khiển (Control Voltage). Ta có thể đưa một điện áp ngoài vào chân này để làm thay đổi việc định thời của mạch, nghĩa là làm thay đổi tần số dãy xung phát ra. Khi không được sử dụng thì chân 5 nối xuống mass thông qua một tụ khoảng 0,01mF. Chân 6 : Là chân thềm (Thres hold) Chân 7 : Là chân xả (Discharrge) Chân 8 : Là chân cấp nguồn, Ucc = 5 ¸ 15 V T1 : TZT switch T2 : Cổng đảo O1, O2 : Là 2 IC OPAM khuếch đại FF : Là Flip – Flop loại RS Các điện trở R tạo thành một mạng phân áp sao cho : VI = 2B+/3 , VJ = B+/3 - Sơ đồ cấu trúc IC 555 : Sơ đồ mạch điện dùng IC 555 Như vậy cấu trúc của IC 555 bao gồm FF RS và 2 IC OPAM, 1TZT, 1 cổng đảo, 3 điện trở có trị số bằng nhau tích hợp lại. 2.4. 2 IC đếm ( IC 74LS90 ) IC đếm thập phân là IC đếm từ 00002 đến 10012 tương ứng với số từ 0 đến 9 của hệ thập phân.Tức là mạch thực hiện 10 lần đếm đối với IC đếm 74ls90 khi đã đếm đến 9 thì nó sẽ tự động trở về 0 để đếm lại từ đầu các chân dữ liệu ra của là chân 12 : Q0 , 9:Q1 , 8:Q2 , Q3:11 Chân 2 và chân 3 là 2 chân reset Chân 6 và chân 7 là 2 chân cấp nguồn Chân 1 và chân 14 là 2 chân cấp xung -Sơ đồ chân và chức năng của IC 74LS90 -S¬ ®å cÊu tróc IC 74LS90 -Các thông số của IC 74LS90 -IC 74LS90 hoạt động theo bảng trạng thái sau : Số xung vào Số nhị phân ra số thập phân QD Qc QB QA RS 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 2 3 0 0 1 1 3 4 0 1 0 0 4 5 0 1 0 1 5 6 0 1 1 0 6 7 0 1 1 1 7 -Thành lập dạng sóng : 2.4.3. IC giải mã (IC 74LS47) - IC 74LS47 chuyển đổi mã BCD thành khuông dạng phù hợp với theo hệ 10 bằng LED 7 thanh có A chung. Khi đầu vào LAMP TEST thấp tất cả các đầu ra đều thấp. Khi đầu vào RB OUTPUT thấp tất cả các đầu ra đều cao. Khi các đầu vào D, C, B ,A, là thấp (số 0 hệ 10) và RB INPUT thấp tất cả các đầu ra đều cao. Điều này cho phép xoá bỏ tất cả các trạng thái 0 không mong muốn theo trong một dãy các digit. - Sơ đồ chân : - Chức năng các chân : Chân 16: Vcc nối +5V Chân 8: GND nối Mass Chân 7,6,1,2 Các chân đầu vào mã nhị phân BDC. Chân 13,12,11,10,9,15,14 là 7 chân đầu ra tích cực mức thấp tương ứng với các thanh a,b,c,d,e,f,g của Led 7 đoạn. Chân 3 LT_L ( Lamp Test input): Kiểm tra Led Chân 4 BI/RBO_L (Blanking Input or Ripple-Blanking Output): Xóa ngâ vào Chân 5 RBI_L (Ripple-Blanking Input): Xóa gợn sóng ngã vào - Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC 74ls47: 2.4.4. IC æn ¸p M¹ch ®iÖn chØ sö dông nguån 5V DC víi yªu cÇu nguån æn ®Þnh nªn ta chän IC æn ¸p hä 78xx. 78xx lµ dßng IC dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p d­¬ng ®Çu ra víi ®iÒu kiÖn ®Çu vµo lu«n lu«n lín h¬n ®Çu ra 3V. Tuú lo¹i IC 78xx mµ nã æn ¸p ®Çu ra lµ bao nhiªu, gi¸ trÞ ®iÖn ¸p mµ nã æn ¸p lµ gi¸ trÞ ghi xx cña mçi IC VÝ dô: 7805, 7812… th× gi¸ trÞ æn ¸p t­¬ng øng lµ +5V, +12V DC… Hä IC æn ¸p gåm 3 ch©n: Ch©n 1: Vin ch©n nguån ®Çu vµo Ch©n 2: GND ch©n nèi mass Ch©n 3: Vout ch©n nguån ®Çu ra B¶ng th«ng sè IC 7805 * Sơ đồ cấu trúc IC7805 : M¹ch æn ¸p dïng IC æn ¸p ®¬n gi¶n vµ hiÖu qu¶ nªn ®­îc sö dông rÊt réng r·i vµ ng­êi ta ®· s¶n xuÊt c¸c lo¹i IC hä LM78xx.. ®Ó thuËn tiÖn trong viÖc sö dông. * Nh÷ng d¹ng seri cña 78xx LA7805 IC æn ¸p 5V LA7808 IC æn ¸p 8V LA7809 IC æn ¸p 9V LA7812 IC æn ¸p 12V §©y lµ dßng cho ®iÖn ¸p ra t­¬ng øng víi dßng lµ 1A Ch­¬ng 3. X©y dùng m¹ch 3.1. Mạch Nguồn 3.1.1 Khái niệm về mạch nguồn cung cấp Nhiệm vụ của mạch cung cấp nguồn là tạo ra năng lượng cần thiết để cung cấp cho các thiết bị làm việc. Thông thường nguồn năng lượng do bộ nguồn tạo ra là nguồn một chiều lấy từ nguồn xoay chiều hoặc từ pin acquy R1 Biến áp Mạch Chỉnh lưu bộ lọc Ổn Áp Dòng U1 ~ U2 ~ Ut U01 Ur It Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh Sơ đồ khối mạch ổn áp Biến áp:biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành U2 có giá trị phù hợp với tải. - Mạch chỉnh lưu:có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay thành điện áp một chiều. Bộ lọc:san bằng điện áp một chiều nhấp nhô thành bằng phẳng Bộ ổn áp:tạo ra điện áp một chiều ổn định. 3.1.2 Mạch chỉnh lưu cầu Mạch chỉnh lưu cầu U2 Ung Ungm p 2p 3p Ut 3p 2p p t t t U2m U21 0 0 0 Đồ thị mạch chỉnh lưu cầu - Mạch chỉnh lưu dùng 4 diot D1, D2, D3, D4 Biến áp nguồn không có điểm giữa *Nguyên lý làm việc Ở ½ chu kỳ đầu của điện áp vào U2 có chiều dương trên âm dướí D1 và D3 dẫn D2 và D4 khoá có dòng qua tải: +U2® D1®Rt® D3®-U2 Ở ½ chu kỳ sau ngược lại Ta có là điện áp trung bingf trên tải được xác định U0 = I0 = IDmax= Ungmax =U2m= =>tạn dụng được của biến tần số cao hơn do đó yêu cầu lọc thấp hơn điện áp ngược đặt lên diode thấp hơn 3.1.3. M¸y biÕn ¸p M¸y biÕn ¸p cã nhiÖm vô biÕn ®æi nguån diÖn ¸p AC 220V xuèng nguån ®iÖn ¸p AC víi møc biªn ®é thÊp h¬n tuú thuéc vµo tõng yªu cÇu cô thÓ. M¸y biÕn ¸p cã thÓ dïng lo¹i lâi s¾t tõ hoÆc lo¹i lâi s¾t ferit, th«ng th­êng víi lo¹i biÕn ¸p nguån ©m tÇn ta th­êng sö dông lo¹i biÕn ¸p cã lâi lµ s¾t tõ. H×nh vÏ cÊu t¹o vµ ký hiÖu cña biÕn ¸p nguån ©m tÇn ®­îc m« t¶ nh­ trªn h×nh vÏ: H×nh d¸ng m¸y biÕn ¸p c¶m øng PhÇn s¬ cÊp vµ phÇn thø cÊp cña biÕn ¸p cã quan hÖ vÒ hiÖu ®iÖn thÕ theo c«ng thøc sau: Víi Us lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén thø cÊp, Up ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén s¬ cÊp, Ns lµ sè vßng cña cuén thø cÊp, Np lµ sè vßng cña cuén s¬ cÊp. Mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ®Çu vµo- ra vµ sè vßng d©y cña biÕn ¸p tu©n theo c«ng thøc sau: C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: P=Us.Is Nh­ng do cã tæn hao vÒ tõ trong quÊ tr×nh truyÒn (lµm nãng m¸y biÕn ¸p khi ho¹t ®éng) nªn hiÖu suÊt sö dông cña biÕn ¸p bÞ suy gi¶m. hiÖu suÊt thùc tÕ cña biÕn ¸p sÏ lµ: Víi biÕn ¸p ©m tÇn ta cã hÖ sè truyÒn ®¹t = 0,85. cã nghÜa lµ 85% n¨ng l­îng sÏ ®­îc truyÒn t¶i tõ s¬ cÊp sang thø cÊp cßn l¹i 15% n¨ng l­îng sÏ bÞ tiªu t¸n d­íi d¹ng nhiÖt. 3.1.4. CÇu n¾n §iÖn ¸p sau khi ®i qua biÕn ¸p vÉn lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu v× vËy ta ph¶i biÕn ®æi thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu. Muèn vËy ta f¶i dïng diode ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh n¾n ®iÖn xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu. Dùa vµo ®Æc tÝnh dÉn ®iÖn cña 2 líp chÊt b¸n dÉn P- N (diode) mµ ta cã thÓ n¾n ®iÖn ¸p tõ xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. 3..2. X©y dùng m¹ch 3.2.1 S¬ ®å khèi 3.2.2. Khèi nguån. 1. Kh¸i niÖm : - NhiÖm vô cña m¹ch cung cÊp nguån lµ t¹o ra n¨ng l­îng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, ®iÖn tö lµm viÖc. Th«ng th­êng nguån n¨ng l­îng do bé nguån t¹o ra lµ nguån 1 chiÒu lÊy tõ nguån xoay chiÒu. - S¬ ®å khèi nguån : BiÕn ¸p ChØnh l­u Bé läc Bé æn ¸p AC 220VC - BiÕn ¸p : BiÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu cao thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu thÊp. - M¹ch chØnh l­u : BiÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu nhÊp nh«. - Bé läc : Läc ®iÖn ¸p 1 chiÒu nhÊp nh« thµnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu b»ng ph¼ng. - Bé æn ¸p : T¹o ra ®iÖn ¸p 1 chiÒu æn ®Þnh. 2. TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn cho phÇn nguån AC vµ DC Nguån DC : ViÖc t¹o ra c¸c nguån mét chiÒu ®­îc tiÕn hµnh theo tr×nh tù h¹ ¸p ®iÖn ¸p l­íi xuèng møc ®iÖn ¸p xoay chiÒu b»ng víi møc ®iÖn ¸p mét chiÒu cÇn lÊy sau ®ã tiÕn hµnh chØnh l­u biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu. Tuy nhiªn ®Ó cã ®­îc nguån mét chiÒu cã th«ng sè æn ®Þnh kh«ng bÞ nhiÔu th× ta ph¶i tiÕn hµnh läc vµ ®­a ®iÖn ¸p qua kh©u æn ¸p. ViÖc chØnh l­u ®iÖn ¸p xoay chiÒu th× cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau nh­ chØnh l­u 1/2 chu kú, chØnh l­u c¶ chu kú, chØnh l­u cÇu, trong nh÷ng lo¹i ®ã laÞ cã chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn vµ chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn. Ph­¬ng ph¸p ®­îc chän lµ chØnh l­u mét pha cÇu kh«ng ®iÒu khiÓn: CÇu diode. Víi m¹ch läc : sö dông tô ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn dung lín. Vd: 2200uF. Víi m¹ch æn ¸p th× ta còng cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p :æn ¸p bï, æn ¸p dïng IC chuyªn dông…trong ®ã cã æn ¸p nguån ©m, nguån d­¬ng, nguån ®èi xøng…ë ®©y ta chän ph­¬ng ph¸p æn ¸p nguån d­¬ng b»ng IC chuyªn dông: 78xx trong ®ã xx lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña IC. Tuú theo gi¸ trÞ cô thÓ cña tõng m¹ch mµ ®iÖn ¸p mét chiÒu lµ kh¸c nhau, tuy nhiªn gi¸ tri ®iÖn ¸p th­êng dïng trong c¸c m¹ch lµ 5V, 9V, 12V nªn IC æn ¸p sÏ lµ 7805, 7809, 7812. Sau ®©y ta sÏ tiÕn hµnh kh¶o s¸t viÖc t¹o ra c¸c nguån nµy: a) TÝnh ®iÖn ¸p MBA: *) Nguån 5 VDC( chuÈn TTL ). Th«ng sè cña mba còng ®­îc tÝnh: Gi¸ trÞ U ®­îc ®­a vµo IC æn ¸p 7805 lµ ®iÖn ¸p trung b×nh cña m¹ch chØnh l­u cÇu U, gi¸ trÞ nµy vµo kho¶ng tõ 6 ®Õn 10 V, ta chän b»ng 9V. U= dt =Usind (u=U lµ ®iÖn ¸p thø cÊp cña mba) Thay sè vµo ta cã : 9V = U=10u=10sin (V) Nh­ vËy m¸y biÕn ¸p nµy cã ®iÖn ¸p s¬ cÊp vµ thø cÊp lÇn l­ît lµ : u=220sin(V) , u=10sin (V) b) TÝnh dßng ®iÖn MBA ( tÝnh víi m¹ch t¹o nguån 5VDC ) : ta cã: u=220sin(t)(V) u=10sin (V) HÖ sè MBA2 lµ : K= ==16 Ta cã dßng ®iÖn xoay chiÒu nguån 220V lµ: i=7.071 sin(t)(A) §©y chÝnh lµ dßng ®iÖn s¬ cÊp cña MBA2 : i=7.071sin(t)(A) Dßng ®iÖn hiÖu dông phÝa thø cÊp MBA2 lµ: I=K I= 16x 5=80(A) Dßng tøc thêi bªn thø cÊp MBA2 lµ: i=80 sin(t)(A) 3.2.3 Thiªt kÕ m¹ch gi¶i m· Mçi ch÷ sè ®­îc hiÓn thÞ dùa vµo vi trÝ s¸ng cña led ViÖc hiÓn thÞ c¸c led cho ®óng vÞ trÝ ®Ìn tõ 0 ®Õn 9 , ta thiÕt kÕ m¹ch gi¶i ma 4 ®Çu vµo vµ 7 ®Çu ra *. B­íc 1 -t¹i sao l¹i cÇn 4 ®©u vµo.v× c¸c ch÷ sè tõ 0 ®Õn 9 ta cÇn Ýt nhÊt 4 byte trong hÖ nhÞ ph©n -7 ®Çu ra t­¬ng øng ®­îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 6 nh­ h×nh vÏ *.B­íc 2 lËp b¶ng ch©n lÝ theo sè ®Ìn vµ vÞ trÝ s¸ng - sè 0 :c¸c ®Ìn 0-1-3-4-5-6 s¸ng - sè 1 :c¸c ®Ìn 3-6 s¸ng - sè 2 : c¸c ®Ìn 0-2-3-4-5 s¸ng - sè 3 : c¸c ®Ìn 0-2-3-6 s¸ng - sè 4 : c¸c ®Ìn 1-2-3-6 s¸ng - sè 5 : c¸c ®Ìn 0-1-2-5-6 s¸ng - sè 6 : c¸c ®Ìn 0-1-2-4-5-6 s¸ng - sè 7 : c¸c ®Ìn 0-3-6 s¸ng - sè 8 : c¸c ®Ìn ®Òu s¸ng - sè 9 : c¸c ®Ìn 0-1-2-3-5-6 s¸ng => chuyÓn ®æi kÝ hiÖu : => a => f => g => b => e => d => c Bảng trạng thái a. Anot chung Bien Vao Ham Ra D C B A a b c d e f g So 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 2 0 0 0 0 0 1 1 3 1 1 1 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 1 1 5 0 0 0 0 0 1 0 6 1 1 1 1 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 1 9 Từ bảng trạng thái ta lập bảng karnaugh + Tìm a BA DC 00 01 11 10 00 0 1 0 0 01 1 0 0 0 11 X X X X 10 0 0 X X a =D+B +CA+C A +Tìm b BA DC 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 0 1 11 X X X X 10 0 0 X X b = C+BA+B A + Tìm c BA DC 00 01 11 10 00 1 1 1 0 01 1 1 1 1 11 X X X X 10 1 1 X X c = C+B+A BA DC 00 01 11 10 00 0 1 0 0 01 1 0 1 0 11 X X X X 10 0 0 X X + Tìm d d=D+C B+B A +C A+ CAB +Tìm e BA DC 00 00 11 10 00 0 1 1 0 01 1 1 1 0 11 X X X X 10 0 1 X X e =C A +BA BA DC 00 00 11 10 00 0 1 1 1 01 0 0 1 0 11 X X X X 10 0 1 X X + Tìm f f=D+CB+CA+A B +Tìm g BA DC 00 00 11 10 00 0 1 1 1 01 0 0 1 0 11 X X X X 10 0 1 X X g=D+CB+CB+BA b. Cathot chung Bien Vao Ham Ra D C B A a b c d e f g So 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 2 1 1 1 1 1 0 0 3 0 0 0 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 0 0 5 1 1 1 1 1 0 1 6 0 0 0 0 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 0 9 Từ bảng trạng thái ta lập bảng karnaugh Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 1 0 1 1 01 0 1 1 1 11 X X X X 10 1 1 X X + Tìm a a =D+B +CA+C A + Tìm b Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 0 1 0 11 X X X X 10 1 1 X X b = C+BA+B A + Tìm c Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 1 1 1 0 01 1 1 1 1 11 X X X X 10 1 1 X X c = C+B+A + Tìm d Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 1 0 1 1 01 0 1 0 1 11 X X X X 10 1 1 X X d=D+C B+B A +C A+ CAB +Tìm e Q1Q0 Q3Q2 00 00 11 10 00 1 0 0 1 01 0 0 0 1 11 X X X X 10 1 0 X X e =C A +BA +Tìm f BA DC 00 00 11 10 00 1 0 0 0 01 1 1 0 1 11 X X X X 10 1 0 X X f=D+CB+CA+A B +Tìm g BA DC 00 00 11 10 00 1 0 0 0 01 1 1 0 1 11 X X X X 10 1 0 X X g=D+CB+C B+B A Tõ b¶ng karnaugh ta thiÕt kÕ m¹ch anot sau: Giao tiếp giữa mạch giải ma và phím bấm Xét mạch hình 2.1.3 Mạch gồm bàn phím 10 phím nhấn từ SW0 đến SW9. Các phím thường hở để các đường I0 đến I9 ở thấp do có điện trở khoảng nối xuống mass. Trong 1 thời điểm chỉ có 1 phím được nhấn để đường đó lên cao, các đường khác đều ở thấp. Khi 1 phím nào đó được nhấn thì sẽ tạo ra 1 mã nhị phân tương ứng và sẽ làm sáng led nào nối với bit 1 của mã số ra đó. Mã này có thể được bộ giải mã sang led 7 đoạn để hiển thị. Ví dụ khi nhấn phím SW2 mã sẽ tạo ra là 0010 và led hiển thị số 2. Như vậy mạch đã sử dụng 1 bộ mã hoá 10 đường sang 4 đường hay còn gọi là mạch chuyển đổi mã thập phân sang BCD. Mạch mã hoá 10 sang 4 và đèn led hiển thị Rõ ràng với 10 ngõ vào, 4 ngõ ra; đây là 1 bài toán thiết kế mạch logic tổ hợp đơn giản sử dụng các cổng nand như hình dưới đây : Cấu trúc mạch mã hoá 10 sang 4 Và đây là bảng sự thật của mạch mã hoá 10 đường sang 4 đường Trong thực tế hệ thống số cần sử dụng rất nhiều loại mã khác nhau như mã hex,nạp cho vi điều khiển, mã ASCII mã hoá từ bàn phím máy tính dạng in kí tự rồi đến các mã phức tạp khác dùng cho truyền số liệu trên mạng máy tính, dùng trong viễn thông, quân sự. Tất cả chúng đều tuân theo quy trình chuyển đổi bởi 1 bộ mã hoá tương đương.  Với mạch mã hoá được cấu tạo bởi các cổng logic như ở hình trên ta có nhận xét rằng trong trường hợp nhiều phím được nhấn cùng 1 lúc thì sẽ không thể biết được mã số sẽ ra là bao nhiêu. Do đó để đảm bảo rằng khi 2 hay nhiều phím hơn được nhấn, mã số ra chỉ tương ứng với ngõ vào có số cao nhất được nhấn, người ta đã sử dụng mạch mã hoá ưu tiên. Rõ ràng trong cấu tạo logic sẽ phải thêm 1 số cổng logic phức tạp hơn, IC 74LS147 là mạch mã hoá ưu tiên 10 đường  sang 4 đường, nó đã được tích hợp sẵn tất cả các cổng logic trong nó. Kí hiệu khối của 74LS147 như hình 2.1.5 ở bên dưới: IC74LS147  Bảng sự thật của 74LS147 Nhìn vào bảng sự thật ta thấy thứ tự ưu tiên giảm từ ngõ vào 9 xuống ngõ vào 0. Chẳng hạn khi ngõ vào 9 đang là 0 thì bất chấp các ngõ khác (X) số BCD ra vẫn là 1001 (qua cổng đảo nữa). Chỉ khi ngõ vào 9 ở mức 1 (mức không tích cực) thì các ngõ vào khác mới có thể được chấp nhận, cụ thể là ngõ vào 8 sẽ ưu tiên trước nếu nó ở mức thấp. 2.4 Giải mã BCD sang led 7 đoạn : Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch giải mã BCD sang thập phân đã nói ở phần trước bởi vì mạch khi này phải cho ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự. Led 7 đoạn Trước hết hãy xem qua cấu trúc và loại đèn led 7 đoạn của một số đèn được cấu tạo bởi 7 đoạn led có chung anode (AC) hay cathode (KC); được sắp xếp hình số 8 vuông (như hình trên) ngoài ra còn có 1 led con được đặt làm dấu phẩy thập phân cho số hiện thị; nó được điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã. Các chân ra của led được sắp xếp thành 2 hàng chân ở giữa mỗi hàng chân là A chung hay K chung. Thứ tự sắp xếp cho 2 loại như trình bày ở dưới đây. Cấu trúc và chân ra của 1 dạng led 7 đoạn Led 7 đoạn loại anode chung và cathod chung cùng với mạch thúc giải mã Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V. IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân a, b,.. g của led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung)  Với mạch giải mã ở trên ta có thể dùng 74LS47. Đây là IC giải mã đồng thời thúc trực tiếp led 7 đoạn loại Anode chung luôn vì nó có các ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ lớn. Sơ đồ chân của IC như sau : Kí hiệu khối và chân ra 74LS47 Trong đó A, B, C, D là các ngõ vào mã BCD RBI là ngõ vào xoá dợn sóng LT là ngõ thử đèn BI/RBO là ngõ vào xoá hay ngõ ra xoá rợn a tới g là các ngõ ra (cực thu để hở) Nhận thấy các ngõ ra mạch giải mã tác động ở mức thấp (0) thì led tương ứng sáng Ngoài 10 số từ 0 đến 9 được giải mã, mạch cũng còn giải mã được 6 trạng thái khác, ở đây không dùng đến (ghi chú 2) Để hoạt động giải mã xảy ra bình thường thì chân LT và BI/RBO phải ở mức cao Muốn thử đèn led để các led đều sáng hết thì kéo chân LT xuống thấp (ghi chú 5) Muốn xoá các số (tắt hết led) thì kéo chân BI xuống thấp (ghi chú 3) Ví dụ : Hãy xem một ứng dụng của mạch giải mã led 7 đoạn : Ứng dụng mạch giải mã 74LS47 Mạch dao động tạo ra xung kích cho mạch đếm, ta có thể điều chỉnh chu kì xung để mạch đếm nhanh hay chậm Mạch đếm tạo ra mã số đếm BCD một cách tự động đưa tới  mạch giải mã có thể là cho đếm lên hay đếm xuống Mạch giải mã sẽ giải mã BCD sang led 7 đoạn để hiển thị số đếm thập phân Bây giờ ta có thể thay mạch dao động bằng 1 bộ cảm biến chẳng hạn dùng bộ thu phát led đặt  ở cửa vào nếu mỗi lần có 1 người vào thì bộ cảm biến sẽ tạo 1 xung kích kích cho mạch đếm. Lưu ý rằng IC 7490 là IC đếm chia 10 không đồng bộ mà ta sẽ học ở chương sau Như vậy với ứng dụng này ta đã có hệ thống đếm số người vào cổng cũng có thể đếm sản phẩm qua băng truyền,… tất nhiên chỉ hạn chế ở số người vào nhiều nhất là 9. Khi này hình trên được trình bày ở dạng mạch cụ thể như sau : Minh hoạ ứng dụng 74LS47 trong mạch hiển thị led 7 đoạn Những IC giải mã thúc led 7 đoạn khác Ngoài 74LS47 ra còn có một số IC cũng làm chức năng giải mã thúc led 7 đoạn được kể ra ở đây : Một số IC còn có khả năng tổng hợp mạch đếm, chốt và giả mã thúc trong cùng 1 vỏ như 74142, 74143, 74144 thậm chỉ bao gồm cả led trong đó như HP5082, TIL308.  IC giải mã thúc loại CMOS Họ CMOS cũng có các IC giải mã thúc led 7 đoạn tương ứng, ở đây giới thiệu qua về 4511 Kí hiệu khối và chân ra của  4511 4511 có khả năng thúc, giải mã và chốt dữ liệu cùng 1 lúc. Các ngõ ra như đã thấy ở trên đều tác động mức cao nên  4511 dùng cho giải mã led 7 đoạn loại K chung. Các chân BI,  LT cũng có chức năng tương tự như bên 74LS47. Đặc biệt chân LE cho phép chốt dữ liệu lại khi nó ở cao. Vì cấu trúc có sẵn mạch thúc 8421 trong nó nên 4511 còn có thể thức trực tiếp thúc hay thúc được tải lớn hơn như đèn khí nóng sáng, tinh thể lỏng, huỳnh quang chân không … Những ứng dụng chính của nó là mạch thúc hiển thị trong các bộ đếm, đồng hồ DVM…, thúc hiển thị tính toán máy tính, thúc giải mã trong các bộ định thời, đồng hồ khác nhau Bảng hoạt động của 4511 như dưới đây, chi tiết về nó bạn có thể xem trong phần datasheet. 3.2.5 M¹ch kiÓm tra va b¸o ®éng 1. so s¸nh hai mach gi¶i m· dïng cæng logic va gi¶i ma BCD . Cấu trúc mạch sẽ như sau : Khối so sánh 1 bit        Mạch so sánh 1 bit 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 như mạch 1 bit và rõ ràng là phải so sánh bit MSB trước rồi mới lùi dần. 7485/LS85 là 1 IC tiêu biểu có chứa mạch so sánh 4 bit  Kí hiệu khối của IC như hình, còn sơ đồ chân có thể xem trong phần datasheet Mạch so sánh độ lớn 4 bit 74LS85 Bảng sự thật của 74LS85 Nhìn vào bảng sự thật của IC ta có thể thấy được hoạt động của mạch Ở 8 trường hợp đầu mạch so sánh bình thường, lần lượt so sánh từ bít cao trước. Khi tất cả các bit của 2 ngõ vào đều bằng nhau thì phải xét đến logic của các ngõ vào nối chồng (được 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). Trường hợp ngõ vào nối chồng nào lên cao thì ngõ ra tương ứng cũng lên cao.Trường hợp các bít trước không so sánh được thì các ngõ ra sau cùng đều thấp. Trường 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 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. Nối chồng 2 IC 74LS85 để có mạch so sánh độ lớn 8 bit 2. mach t¹o giao ®éng ra loa Bạn hãy mua một IC họ 555 và tự lắp cho mình một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như trên. Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua ( không lắp cũng được ) Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức. T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 (R1 + 2R2) × C1 T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz) R1 = Điện trở tính bằng ohm (W ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( W ) T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm và thời gian có điện mức thấp Ts Từ các công thức trên ta có thể tạo ra một dao động xung vuông có độ rộng Tm và Ts bất kỳ. Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts và f = 1/ T 3.2.6 Mạch hoàn chỉnh * T¸c dông linh kiÖn -IC 74 LS 90 lµ IC ®Õm -gåm 16 cæng AND ,9 cæng OR , 7 cæng NOR vµ 3 cæng NOT . - LED 7 ®o¹n anode chung -LED 7 ®o¹n cathode -c«ng t¾c chuyÓn ®æi tõ A sang K * Nguyªn lý ho¹t ®éng -M¹ch ho¹t ®éng nhê nguån cÊp t¸c ®éng vµo IC ®Õm 74LS90, vµ cã bé kÝch xung ®ång bé cña hÖ thèng cã T=1s, ®­îc ®­a tíi ch©n CP0 cña IC 74LS90 - M¹ch cã mét c«ng t¾c (S) dïng ®Ó thay ®æi lo¹i Led khi ta cho c«ng t¾c vÒ “0” th× Led 7 ®o¹n lo¹i Anode chung sÏ thùc hiÖn hiÓn thÞ, cßn Led Kathode chung kh«ng ®Õm do tÝn hiÖu kÝch vµo c¸c thanh cña Led Kathode chung lu«n gi÷ mét møc kh«ng ®æi => Led Kathode chung kh«ng thùc hiÖn hiÓn thÞ. -Khi ®ãng c«ng t¾c lªn møc “1” th× chØ Led 7 ®o¹n lo¹i Kathode chung thùc hiÖn hiÓn thÞ, cßn Led Anode chung kh«ng hiÓn thÞ do tÝn hiÖu ®­a vµo c¸c thanh Led cña Anode chung lu«n gi÷ mét møc (møc cao). Khi cã xung t¸c ®éng lÇn thø nhÊt th× c¸c ®Çu ra cña IC 74LS90 lµ: Q0= 0, Q1= 0, Q2= 0, Q3= 0 t­¬ng øng víi A = 0, B = 0, C = 0, D = 0. * Gi¶ sö ®Æt c«ng t¾c (S) ë møc “0” => Led Anode chung sÏ hiÓn thÞ sè thËp ph©n t­¬ng øng. VËy ®Çu ra thanh a cña Led Anode lµ: S and B = 0 S and D = 0 S and C = 0 S and A and C and D = 1 => a= 0 + 0 + 0 + 1 = 0 => thanh a cña Led Anode chung s¸ng - T­¬ng tù cã c¸c ®Çu ra cßn l¹i lµ b = 0, c = 0, d = 0, e = 0, f = 0, g = 1 VËy Led Anode chung s¸ng sè 0 * Gi¶ sö c«ng t¾c (S) ë møc “1” => Led Kathode chung sÏ hiÓn thÞ sè thËp ph©n t­¬ng øng. VËy ®Çu ra thanh a cña Led KC lµ: S and A and B and C = 0 S and A and B and C and D = 0 => a = 0 + 0 = 1 => thanh a cña Led Kathode chung s¸ng T­¬ng tù cã c¸c ®Çu ra cßn l¹i lµ b = 1, c = 1, d = 1, e = 1, f = 1, g = 0 VËy Led Kathode chung s¸ng sè 0 . C¸c tr­êng hîp kh¸c ph©n tÝch t­¬ng tù. 3.2.7 Sơ đồ mạch đã thiết kế KẾT LUẬN I . NHẬN XÉT CHUNG * Ưu nhược điểm của mạch điện + Ưu điểm: - Mạch gọn nhẹ ,dễ lắp đặt,độ chính xác và độ nhạy cao,dễ thay thế,có tính kinh tế cao. -Mạch điện dơn giản dễ thiết kế và tính toán -Sự thay đổi của đầu vào và sự thay đổi trạng thái của đầu ra là tương thích nên mạch hoạt động chính xác. + Nhược điểm. Do mạch sử dụng IC nên mạch có tính chống nhiễu không cao (rất nhạy với nhiễu). Mạch còn sử dụng khá nhiều cổng. Ứng dụng của IC nên cũng gây tốn kém. * Hướng phát triển của đề tài : Bài tập của em là chủ yếu tận dụng những kiến thức cơ bản của môn kỹ thuật xung-số để thiết kế một mạch đếm nên ít nhiều vẫn còn mang tính lý thuyết. Theo em để phù hợp với những đòi hỏi của thực tế hiện nay là phải gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, tính mỹ thuật và tính kinh tế. Em sẽ nâng cao tốc độ hoạt động của mạch và giảm công suất tiêu tốn bằng cách thay các IC số họ TTL bằng các IC số họ CMOS. Lợi dụng các ưu điểm của họ CMOS là có giải điện áp và nhiệt độ làm việc rộng, công suất tiêu tán nhỏ chỉ khoảng nW, khả năng giao tiếp tải điện dung tốt, khả năng ghép nối được nhiều (khả năng điều khiển thêm nhiều cổng), đặc biệt là có khả năng chống nhiễu tốt rất phù hợp cho môi trường có nhiều nhiễu điện và điện từ như ngày nay. Thêm nữa là cần tận dụng hết khả năng ứng dụng của các IC số để thiết kế thêm nhiều chu trình khác làm cho mạchđược phong phú và hỗ trợ tốn kém hơn. Hoặc có thể sử dụng kết hợp với các IC vi xử lý để mạch điện thêm đơn giản hơn rất nhiều, và trạng thái hoạ động được chính xác hơn… II. KẾT LUẬN : Trong những phần trên em đã trình bày trong phần bài tập của mình. Quá trình thực hiện không dài nhưng đã giúp em hệ thống lại được những kiến về môn học cũng như những ứng dụng của mạch điện trong thực tiễn cuộc sống. Đây cũng là hành trang quan trọng để em vững tin hơn khi bước ra cuộc sống lập nghiệp. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Phạm Văn Phi đã giúp đỡ em rất nhiều quá trình làm bài tập. Do thời gian gấp và lượng kiến thức, khả năng còn hạn chế nên bài tập còn những thiếu sót không thể tránh khỏi. Em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo thêm của các thầy, cô trong khoa cũng như trong bộ môn để bài tập của em được hoàn thiện hơn, được áp dụng thực tế hơn vào cuộc sống. KiÕN NGHÞ Chóng em rÊt mong c¸c thÇy c« trong khoa §iÖn- §iÖn tö, c¸c thÇy c« trong ban l·nh ®¹o cña nhµ tr­êng sÏ tæ chøc nhiÒu h¬n n÷a c¸c buæi sinh ho¹t trao ®æi vÒ kÜ thuËt ®Ó chóng em cã c¬ héi häc hái thªm nh÷ng ®iÒu míi mÎ còng nh­ tæ chøc nhiÒu cuéc thi s¸ng t¹o vÒ kÜ thuËt. §Æc biÖt, khi häc m«n chuyªn nghµnh nµo ®ã sÏ cã kÕ ho¹ch øng dông ngay vµo thùc tÕ. Nh­ thÕ sÏ t¹o cho chóng em hiÓu s©u vµ nhí l©u h¬n c¸c kiÕn thøc mét c¸ch hÖ thèng. Sau cïng chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« trong khoa §iÖn- §iÖn tö, thÇy Phạm Văn Phi ®· gióp ®ì chóng em thùc hiÖn ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Nam ®Þnh, ngµy th¸ng n¨m 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Kỹ Thuật Số – Trần Văn Hào Giáo trình Kỹ Thuật Điện tử - Đinh Gia Huân Giáo trình Vật liệu và linh kiện điện tử – Nguyễn Đức Hỗ Giáo trình Thực tập Điện tử cơ bản – Nghiêm Thuý Nga Giáo trình Kỹ Thuật xung số – Lương Ngọc Hải Giáo trình Kỹ Thuật Số – Nguyễn Viết Nguyên Kỹ Thuật Số ứng dụng - Đố Thanh Hải Sơ đồ chân tra cứu chân IC – Dương Minh Trí Kỹ Thuật xung – Vương Cộng Kỹ Thuật xung căn bản và nâng cao – Nguyễn Tấn Phước Thiết kế mạch Logic số – Nguyễn Thuý Vân Vi mạch và mạch tạo sóng – Tống Văn On Một số trang Web: - - -

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docĐồ ánThiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn sử dụng các cổng lôgic.doc