Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiện thị trên led 7 đoạn

Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiện thị trên led 7 đoạn , Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiện thị trên led 7 đoạn , tài liệu hay dành cho sinh viên các trường đại học cao đẳng, Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiện thị trên led 7 đoạn Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiện thị trên led 7 đoạn

LỜI CẢM ƠN



Sau một khoảng thời gian thực hiện đề tài, và cuối cùng đồ án 1 của em đã hoàn thành Ngoài sự cố gắng của bản thân, em cũng đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ bạn bè, thầy cô bộ môn khoa Điện, đặc biệt là sự tận tình của thầy

Hà A Thồi Thầy đã tận tình chỉ dẫn cho em hướng đi và hướng dẫn cụ thể từng yêu cầu của đề tài, đồng thời cũng truyền đạt rất nhiều kinh nghiệm của thầy cho em để em có thể hoàn thành bài tập lớn này

Và do kiến thức còn rất hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án em không tránh khỏi những sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và hướng dẫn em chỉnh sửa những sai sót để em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình

LỜI MỞ ĐẦU



Thế hệ trẻ chúng ta nếu không ngừng phấn đấu học hỏi thì chúng ta sẽ

nhanh chóng lạc hậu và thụt lùi Chính vì nhận ra điều đó Trường Đại học SƯ

PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH đã chú trọng đào tạo

sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập và kiểm tra lại kiến thức của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Điện nói riêng, nhà trường đã tổ chức cho sinh viên làm các đồ án môn học nhằm tạo nền tảng kiến thức cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm Chính vì vậy,

em đã chọn đề tài:” Mạch điều chỉnh âm lượng từ xa 16 bước có hiển thị

trên LED 7 đoạn”

Hiện nay, như chúng ta thường thấy các thiết bị âm thanh thường được điều khiển âm lượng bằng những núm vặn hay những thanh trượt để tăng độ to nhỏ của âm thanh, tăng độ Streble, Bass, Echo….chính vì thế rất bất tiện khi sử dụng Để tài này sẽ giúp chúng ta giải quyết được khó khăn trên, dùng nút nhấn

để điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

Sinh viên thực hiện Trần Hữu Hưng

MỤC LỤC

Chương 1: Thiết lập sơ đồ khối và giải thích

nguyên lí làm việc tổng quát 4

Chương 2: Giới thiệu về thu phát hồng ngoại 5

Tia hồng ngoại 5

Kết cấu hệ thống 5

Giới thiệu IC PT2248 6

Giới thiệu IC PT2249 7

Giới thiệu IC nhận hồng ngoại 8

Chương 3: Chức năng nhiệm vụ và phương án thực hiện từng khối 9

Khối remote điều khiển 9

Khối thu ,giải mã và tạo xung 12

Khối mạch đếm 14

Khối chia áp 16

Khối giải mã và hiển thị 18

Khối nguồn 23

Một số linh kiện sử dụng trong mạch 26

Chương 4: Sơ đồ nguyên lí và hoạt động chi tiết 28

Sơ đồ nguyên lí 28

Giải thích hoạt động chi tiết 29

Sơ đồ bố trí linh kiện 31

Chương 5: Báo cáo kết quả thi công 32

CHƯƠNG I: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ KHỐI VÀ GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ

LÀM VIỆC TỔNG QUÁT

I Sơ đồ khối

II Chức năng và nhiệm vụ từng khối

1 Khối remote điều khiển: Tạo và phát mã với từng nút được nhấn

2 Khối thu, giải mã và tạo xung: Tách sóng mang , giải mã và đưa ra tín hiệu

xung để điều khiển mạch đếm

3 Khối mạch đếm: Nhận xung từ mạch thu ,giải mã va tao xung để tiến hành

đếm lên hoặc đếm xuống số nhị phân 4 bit

4 Khối chia áp: Nhận các giá trị các số nhị phân từ mạch đếm, tiến hành lựa

chọn mức điện áp của tín hiệu ngõ ra

5 Khối giải mã và hiển thị: Chuyển số nhị phân từ mạch đếm sang số BCD và

tiến hành giải mã để hiển thị ra led 7 đoạn mức điện áp thu được ở ngõ ra của

mạch chia áp

6 Khối nguồn: Tạo ra dòng ổn định cung cấp cho toàn mạch

III Nguyên lí làm việc tổng quát

Mạch hoạt động dựa trên nguyên lí chung là lựa chọn mức điện áp tín hiệu ngõ

ra dựa vào tín hiệu số Tín hiệu đầu vào sẽ được đưa qua 1 dãy điện trở thông

qua cầu phân áp để tạo ra các mức điện áp khác nhau tạo thành các nấc tín hiệu

Sau đó được lựa chọn đưa tới ngõ ra dựa vào các số nhị phân tương ứng với

các mức ,các số nhị phân hoạt động tương tự như các Switch

MẠCH ĐẾM

CHIA ÁP KHỐI GIẢI

MÃ & HIỂN THỊ

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI

2.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại) :

Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 400.000nm đến 760nm, dài hơn bước sóng ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba Tên “hồng ngoại” có nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0OK đều phát ra tia hồng ngoại Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… )

2.2 Kết cấu hệ thống :

Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên chúng

ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng Đây là sơ đồ kết cấu hệ thống:

Sơ đồ kết cấu hệ thống

- Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi

- Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu

- Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành

2.3 Giới thiệu IC PT2248 (Mạch phát ):

Chức năng các chân:

Hình 7:IC PT 2248

 Chân 1 (GND): là chân cấp nguồn âm

 Chân 2 (XT) và chân 3(/XT): là đầu vào và đầu ra của bộ dao động bên trong 2 chân này kết nối với thạch anh 455kHz

 Chân 4 đến chân 9(K1->k6) kết hợp với chân 10 đến chân 12(T1->T3):

là các đầu vào tín hiệu của ma trận phím 18 phím nhấn Chia làm 3 nhóm phím tương ứng với T1 , T2 ,T3:

1 Nhóm phím T1:goi là nhóm phím liên tục Khi nhấn phím chuỗi

mã sẽ được phát liên tục, bên nhận ứng với nhóm phím T1 sẽ giứ được mức tích cực khi buông phím.Trong nhóm này sẽ không có thứ tự ưu tiên , ta có thể nhấn 2 phím cùng một lúc

2 Nhóm phím T2 và T3: khi nhấn những phím này chuỗi mã sẽ chí được phát đi một lần cho dù phím đó có được giữ hay không Nhóm này cũng không có thứ tụ ưu tiên

3 Khi có nhấn phím thuộc nhóm T1 và T2 (T3) được nhấn cùng lúc thì ngõ ra sẽ phát chuỗi mã T2(T3) liên tục theo từng chu kỳ

 Chân 13 (code): Chân tạo mã người dung, mã này dung để phân biệt đối tượng phát và nhận khi có nhiều nguồn phát và nguồn nhận

Ở PT2248: có 3 bit mã người dung C1, C2 , C3 Để bên phát và bên nhận hiểu nhau thì mã này 2 bên phải giống nhau Cách tạo mã : “1” nối diode , “0” không nối

 Chân 14 (Test): là chân đo thử ,bình thường khi sử dụng có thể bỏ trống

 Chân 15 (Out): là đầu ra tín hiệu truyền tải

 Chân 16 (Vcc):là chân cấp nguồn dương

2.4 Giới thiệu IC PT2249 (Mạch thu) :

Chức năng các chân:

Hình 11: IC PT 2249

 Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

 Chân 2 (Rxin): là đầu vào tín hiệu thu

 Các chân 3 – 7 (HP1 - HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic “1”

 Các chân 8 – 12 (SP5 – SP1): là đầu ra tín hiệu không liên tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1” trong khoảng thời gian là 107ms

 Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu Mã số của 2 chân này phải giống tổ hợp

mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu

 Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho mạch

 Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp

2.5 IC nhận hồng ngoại

Hình 15 Mắt thu hồng ngoại Đối với modul mắt thu trên thì trường 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 được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quanh nó Các xác định chân rất đơn giản là:

-Chân 1 là chân tín hiệu out

-Chân 2 là chân GND

- Chân 3 là chân VCC

-Ở mạch này em dùng mắt thu tín hiệu hồng ngoại có tên là KSM-603LM Mắt nhận hồng ngoại thực chất là 1 IC tích hợp được dùng để thu và tách sóng hồng ngoại Bởi vì sóng hồng ngoại truyền đi đã được điều chế với song mang , vì vậy cần có mạch tách song để thu được tín hiệu cần thiết cho IC giải

mã

CHƯƠNG III: CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC

HIỆN TỪNG KHỐI

1 Khối remote điều khiển

Sử dụng IC chuyên dụng là PT2248

Chọn mã người dung là C1=C2=C3=1

Mạch phát có 3 nút điều khiển ,yêu cầu ở mạch này chỉ cần có xung kích trong thời gian ngắn để cấp cho mạch đếm , nên ta sẽ chọn ngõ ra nhóm điều khiển T2

Để hiểu rõ hơn nguyên lý của mạch phát ta xem xét sơ đồ sau :

Giải thích sơ đồ :

 Khối chọn chức năng và khối mã hóa : khi ta nhấn một phím để phát lện yêu cầu của mình, mối phím chức năng ứng 1 số thập phân.Mạch mã hóa sẽ chuyển thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bit o và 1

 Khối dao động có điều kiện : Khi ta nhán 1 phím thì đồng thời mạch động sẽ 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 được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu được điều khiển bởi

xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bí của mã lệnh

 Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào song mang tần số song mang truyền là tần số sau khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao dộng của bộ cộng hướng thạch anh được đấu ở bên ngoài Cho nên mức độ ổn định tần số này phụ thuộc vào chất lượng của thạch anh Đối với mạch phát trên thì ta chọn tần số của thạch anh là 455kHz Nên tần số song mang là fsc=455/12=38kHz

 Khối thiết bị phát : là 1 LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit “1” thì LED hồng ngoại phát trong hkoangr thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit “0” thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit “0” Chú ý rằng ngõ ra của PT2248 có dòng tải tối đa là 5mA vì thế không đủ kéo dòng cho LED phát hồng ngoại , nên ta dung thêm 2 transistor mắc theo kẻo darlington để kéo đủ dòng phát cho LED

2 Khối thu ,giải mã và tạo xung

Sử dụng IC chuyên dùng là PT2249

Chọn mã người dung là C1=C2=C3=1

Có 3 ngõ ra tương ứng với 3 nút nhấn bên phát

Ngõ vào tính hiệu được lấy từ IC thu hông ngoại IC thu hồng ngoại có nhiệm

vụ thu và tách sóng mang

Ngõ ra IC bình thường mức 1 khi có tín hiệu xuống mức không Trong khi đó mức tích cực ngõ vào IC PT2249 tích cực mức cao Vì vậy IC thu PT2249 phải qua 1 công NOT

Để hiểu rõ hơn nguyên lý của mạch thu ta xem xét sơ đồ sau :

Giải thích sơ đồ :

 Khối thiết bị thu và tách song mang: tia hồng ngoại thu được và đưa qua mạch tách tín hiệu triệt song 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 được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã thành ra số thập phân tương dưới dạng 1 xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mạch điều khiển

3 Khối mạch đếm

Chức năng khối này như đã được trình bày ở trên là đếm lên, đếm xuống nhị phân 4 bit Ở mạch này ta lựa chọn sử dụng IC 74193 : IC này có chức năng là đếm lên ,đếm xuống nhị phân 4 bit , thỏa mãn yêu cầu của đề tài

Dựa vào sơ đồ khối mạch đếm ở trên thì ta thấy rằng IC 74193 sẽ nhận xung kích từ khối thu , giải mã và tạo xung và tiến hành đếm lên đếm xuống số nhị phân 4 bit tương ứng với ngõ vào cấp xung

Ta có 3 tín hiệu xung , đó là : CKU , CKD và RESET Tương ứng với 3 chức năng đếm lên , đếm xuống và reset các ngõ ra của mạch đếm Ta chú ý 1 điều rằng IC 74193 khi đếm lên mà ngõ ra nó là “ 1111” thì khi cấp xung cho đếm lên thì các ngõ ra của nó sẽ về lại “0000” bắt đầu 1 chu kỳ đếm lên mới , tương tự ta cũng có khi đếm xuống tới “0000” mà vẫn cấp xung cho đếm

xuống thì các ngõ ra của IC này sẽ lên “1111” bắt đầu 1 chu ky đếm xuống mới

Nhưng yêu cầu của mạch thì khi ta cấp xung CKU cho IC 74193 đếm lên tới

sô thập phân tương ứng là 15 thì ta phải ngắt nguồn xung cho IC74193, cho dù ngõ ra của mạch tạo xung có xung đến ngõ vào của mạch đếm Tương tự cũng như khi cấp CKD , thì khi đếm xuống khi tới số thập phân tương ứng là 0 thì ngắt việc cấp xung cho IC 74193 Để giải quyết được vần đề này , người thực hiện đề tài đã sử dụng 2 IC so sánh số nhị phân 4 bít đó là 7485 Các ngõ vào của số nhị phân thứ nhất của 2 IC này sẽ được nối đến các ngõ ra của mạch đếm ( ngõ ra IC 74193) Các ngõ vào còn lại của IC 7485 thứ nhất sẽ được nối xuống mass ( tương ứng với số thập phân tương ứng là số 0) , để nhằm thực hiện chức năng là ngắt xung ngõ vào khi mạch đếm xuống tới số 0 Tương tự ngõ vào còn lại của IC 7485 sẽ được nối lên nguồn ( tương ứng với

số thâp phân là 15 ), nhằm mục đích thực hiện chức năng ngắt xung ngõ vào mạch đếm khi mạch đếm lên tới số 15

Bảng trạng thái IC 74193

4 Khối chia áp

Chức năng chính khối này là chia mức điện áp ngõ vào của tín hiệu cần điều chỉnh để tạo các mức điện áp khác nhau tại ngõ ra của mạch Yêu cầu của mạch này là ta chia thành 16 mức ( từ 0 -> 15) Để thực hiện được chức năng này người làm đề tài đã chọn IC 4067 IC 4067 là một IC có chức năng như là một analog switch Các switch ở đây là các ngõ ra số lấy ra từ mạch đếm Ứng với 1 số nhị phân thì ngõ ra sẽ được nối đến 1 ngõ vào tương ứng đã được chia

áp ( ở đây ta có 16 ngõ vào ứng với 16 mức điện áp khác nhau của tín hiệu điều chỉnh )

Bảng trạng thái IC 4067

5 Khối giải mã và hiển thị

a Khối giải mã

Chức năng chính của khối này là chuyển đổi số nhị phân 4 bit thành số BCD để đưa đến các IC giải mã led 7 đoạn dung để hiển thị số thập phân tương ứng của mạch đếm

Như ta đã biết từ 0000->1001 , số nhị phân cũng là số BCD , nhưng từ 1010 đến 1111 thì nó không phải là sô BCD Vậy yêu cầu đặt ra ở đây là : từ số

0000 đến 1001 thì hiển thị ra led 7 đoạn số thập phân tương ứng bình thường , nhưng từ 1010 đến 1111 , ta phải chuyển số nhị phân này về các số BCD Theo kiến thức đã được tìm hiểu ở môn KỸ THUẬT SỐ , thì ta biết được là muốn chuyển các sô 1010 đến 1111 sang sô BCD tương ứng thì ta tiến hành công thêm nó với 0110 Số nhị phân thu được sẽ được chia thành tưng nhóm 4 bit :

4 bit thấp nhất sẽ tương ứng với phần đơn vị của số BCD đó , và 4 bit tiếp theo tương ứng là hang chục của số BCD đó

Vậy để giải quyết được vấn đề này ta phải có một biến trạng thái kiểm tra , nếu ngõ ra của mạch đếm từ 1010 đến 1111 thì ta sẽ tiến hành cộng nó với

0110 để chuyển về số BCD Ta gọi biến trang thái đó là Y , các ngõ ra mạch đếm là Q0 đến Q3 :

Ta có bảng trang thái như sau :

Từ bảng trang thái trên ta được : Y = (Q1+Q2)Q3

Nên ở sơ đồ mạch ta sẽ sử dụng 1 cổng OR và một cổng AND để thực làm mạch tác động mô tả trang thái của biến Y

Để thực hiện chức năng cộng các số nhị phân ( ở mạch này là số nhị phân 4 bit)

ta sử dụng IC 7483 là IC có chức năng cộng 2 số nhị phân 4 bit toàn phần Các ngõ ra của IC 7483 chính là các số BCD tương ứng Ta đưa các giá trị này đến