Chương 5 thiết kế và thi công

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 5.2.1 Khối nguồn: Trong một mạch điện tử thì bộ nguồn có vai trò rất quan trọng, nó quyết định sự hoạt động hay ngưng hoạt động của mạch.. Vì vậy bộ nguồn

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

5.2.1 Khối nguồn:

Trong một mạch điện tử thì bộ nguồn có vai trò rất quan trọng, nó quyết định sự hoạt động hay ngưng hoạt động của mạch Một bộ nguồn không tốt sẽ làm cho mạch hoạt động kém ổn định và dể làm hỏng linh kiện Vì vậy bộ nguồn ổn áp tốt sẽ rất cần thiết cho các mạch điện tử ( mạch dùng các IC số)

Mạch Quang Báo Giao Tiếp Với Máy Tính Dùng Pic16F877A

KHỐI GIAO TIẾP

MÁY TÍNH (RS232)

KHỐI NGUỒN MÁY TÍNH

KHỐI CÔNG SUẤT

KHỐI GIẢI MÃ KHỐI HIỂN THỊ

DAO

DỘNG

RESET

KHỐI XỬ LÝ

61

Khối nguồn trong mạch được thiết kế với 2ic 7805 với dòng max của mỗi con là 1A(ampe) Một con dùng để cấp cho khối xử lý và bàn phím, một con dùng

để cấp cho các khối còn lại để đảm bảo đủ dòng cho toàn mạch

Ngoài ra bộ nguồn dùng trong mạch được thiết kế với hệ thông lọc nhiễu và lọc nguồn nhờ các tụ lọc nguồn và tụ lọc nhiễu cao tầng, sau đó đươc qua ic

ổn áp 7805 nên làm cho bộ nguồn càng ổn định hơn

5.2.1.1.SƠ ĐỒ MẠCH

Do mạch nguồn được thiết kế gồm 2 IC ổn áp 7805 mà mỗi con có dòng max là

1A(ampe) 2con là 2A nên đảm bảo cung cấp đủ cho toàn mạch

5.2.1.2 THIẾT KẾ

Để an toàn IC 7805 cung cấp dòng cho tải là: 100mA - 1A

J 2 1 2

J 1 1 2

1 0 4

1 0 0 0 u f / 2 5 V

0

4

2

v a c

1

2

0

1 0 4 0

0

R 3

3 3 0

V C C = 5 V

V C C = 5 V

2 2 0 u f / 2 5 V

L E D

2 2 0 u f / 2 5 V

Điện áp ngõ vào tối thiểu phải cao hơn điện áp ngõ ra 2V để mạch hoạt động tốt Trong đó tụ 1000uf/25v dùng để lọc (nguồn DC chưa ổn định) để ổn định điện

áp ngõ vào, tụ 104 dùng để lọc nhiễu cao tần, tụ 220uf/25v làm cho áp được phẳng hơn

5.2.2.Khối Xử Lý:

1 0 0

P C

0 1 2 3 4 5 6 7

0

V C C = 5 V

L E D

2 3 4 5 6 7

3 3

3 4

3 5

3 6

3 7

3 8

3 9

4 0

1 5

1 6

1 7

1 8

2 3

2 4

2 5

2 6

1 9

2 0

2 1

2 2

2 7

2 8

2 9

3 0

1 3

1 4

3 2

1 1

3 1

1 2

1

8 9

1 0

R A 0 / A N 0

R A 1 / A N 1

R A 2 / A N 2 / V R E F - / C V R E F

R A 3 / A N 3 / V R E F +

R A 4 / T 0 C K I / C 1 O U T

R A 5 / A N 4 / S S * / C 2 O U T

R B 0 / I N T

R B 1

R B 2

R B 3 / P G M

R B 4

R B 5

R B 6 / P G C

R B 7 / P G D

R C 0 / T 1 O S O / T 1 C K I

R C 1 / T 1 O S I / C C P 2

R C 2 / C C P 1

R C 3 / S C K / S C L

R C 4 / S D I / S D A

R C 5 / S D O

R C 6 / T X / C K

R C 7 / R X / D T

R D 0 / P S P 0

R D 1 / P S P 1

R D 2 / P S P 2

R D 3 / P S P 3

R D 4 / P S P 4

R D 5 / P S P 5

R D 6 / P S P 6

R D 7 / P S P 7

O S C 1 / C L K I N

O S C 2 / C L K O U T

V D D

V D D

V S S

V S S

M C L R * / V P P

R E 0 / R D * / A N 5

R E 1 / W R * / A N 6

R E 2 / C S * / A N 7

3 3 p

P B

0 1 2 3 4 5 6 7

D 3

1 N 4 0 0 7

4 M

R E S E T

V C C = 5 V

1 0 4

P A

0 1 2 3

1 0 k

K H O I X U L Y

0

P D

0 1 2 3 4 5 6 7

0

C A P S L O C K

0

3 3 p

Khối xử lý: Do PIC 16F877A đảm nhiệm có nhiệm vụ xử lý tất cả các dữ liệu của chương trình. Điều khiển dữ liệu đưa qua ic giải mã để hiển thị. Khối xử lý

được kết nối với bàn phím Hex để Điều khiển xuất nhập dữ liệu Điều khiển truy xuất

dữ liệu và xử lý sau đó truyền đến các khối: công suất, giải mã và đệm để hiển thị trên Led ma trận

5.2.3.Khối Công Suất:

Khối công suất trong mạch dùng transistor A1015 có nhiệm vụ nâng dòng cho cột của led ma trận mỗi cột gồm 8 led đơn, tất cả gồm 32 cột nên cần dùng 32 transistor Các cột được quét với tần số 50Hz

Mạch Quang Báo Giao Tiếp Với Máy Tính Dùng Pic16F877A 63

5.2.3.1.Sơ đồ mạch

R B

L E D 2

V C C = 5 V

A 1 0 1 5

L E D 8

L E D 1

R E

0

Hình 5.1: Mạch kéo dòng

Về phương diện công suất chính là việc nâng dòng cho dữ liệu cột và hàng nhằm đảm bảo yêu cầu về dòng qua led ma trận

Mạch kéo dòng dùng Transistor để kéo dòng cho 4led ma trận được chia làm

32 cột, mỗi cột gồm 8 led đơn mắc song song

5.2.2.2 Tính toán

* Tính RE

Từ hiệu ứng sinh học của mắt tần số một Led chớp không nháy là:

40Hz<f<60Hz Chọn f=50Hz

Bảng Led thiết kế gồm 32 cột, vậy tần số quét toàn bảng Led là: fquet =

50x32=1600Hz

Với fquet = 1600Hz  chu kỳ quét:

us f

T quet

625 1600

1 1

=

=

=

 Thời gian sáng trung bình của mỗi hàng led là: ttb = 1 / 32

LED đã chọn để thiết kế, từ thực nghiệm cho thấy dòng qua led ở chế độ

thường trực là 5mA-25mA, chọn dòng trung bình qua led là 10mA

Mạch gồm 8 led đơn mắc song song cho mỗi cột nên:

Dòng IC cao nhất của A1015 là:

ICmax = 8 x 10 = 80 mA

Do dùng Led ma trận 2 màu (đỏ và xanh) nên chọn điện áp cho led đỏ là 2V và cho led xanh là 2.5V

+ Tính RE cho led đỏ:

RE = (Vcc-(VLed + Vce))/Ic =(5-2.2)/80mA =35(Ω)

+ Tính RE cho led xanh:

RE = (Vcc-(VLed + Vce))/Ic =(5-2.7)/80mA =28.75(Ω)

Chọn RE = 27(Ω)

* Tính RB:

Để transistor dẫn bảo hòa thì IB = k(Ic /β) (A1015 có β = 80 và 2≤ k ≤5)

Vậy IB = 2.5(80/80mA) =2.5mA

RB = (VB-VBE) / IB = (5-0.8) / 2.5mA =1.68k Chọn RB = 1k5

5.2.4.Khối hiển thị:

C C

1 2 3 4 5 6 8

M A X T R I X 2 M A U

M A U D O

M A U X A N H

K H O I H I E N T H I

H 2 1

H 2 3

H 2 5

H 2 7

1 2 3 4 5 6 81

3 5 7

R

3 3

R

C C C C

H 1 1

H 1 3

H 1 5

H 1 7

1 2 3 4 5 6 8 1

3 5 7

C C

1 2 3 4 5 6 8

2 2

Khối hiển thị được dùng trong mạch là gồm 4Led ma trận 8x8, được dùng

để hiển thị chữ, số, các ký tự đặc biệt Hiển thị được chạy chữ cố định (từ phải sang trái), chạy chữ nhập từ bàn phím, ngoài ra còn hiển thị được đồng hồ với thời gian thực.

5.2.5.Khối giải mã.

1 5 K

V C C = 5 V

U 6

7 4 H C 1 5 4

1 3 4 5 7 8 9 10 13 14 16

2 21 20 18

P D

0 2 3 4 5 7

0

U 5

7 4 H C 1 5 4

2 4

1 2

V C C

G N D

1 5 K

0

K H O I G I A I M A

Mạch Quang Báo Giao Tiếp Với Máy Tính Dùng Pic16F877A 65

Khối giải mã được dùng trong mạch là hai loai IC 74hc154 và 74hc540 + IC74hc154 là ic số với 4 ngõ vào và 16 ngõ ra dùng để quét cột cho Led

ma trận, do trong mạch dùng 4led ma trận nên dùng 2 ic74hc154

5.2.6 Khối giao tiếp máy tính

1 0 u F

T X

R X

P 1

C O N N E C T O R D B 9

5

9

4

8

3

7

2

6

1

U 1

M A X 2 3 2

1 3 4 5 2 6

1 2 9

1 1

1 0

1 3 8

1 4 7

C 1 +

C 1

-C 2 +

C 2

-V +

V

-R 1 O U T

R 2 O U T

T 1 I N

T 2 I N

R 1 I N

R 2 I N

T 1 O U T

T 2 O U T

V C C

C 3

C 4

C 2

C 1

1 0 u F

1 0 u F

1 0 u F

Nhiệm vụ của khối giao tiếp:

Làm nhiệm vụ giao tiếp giữ Vi Điều Khiển với máy vi tính khi cần nhập, thay đổi thông tin hiển thị Giao tiếp được dùng là thông qua cổng COM của máy tính.Dùng IC đệm là Max232

Khi ghép cổng COM máy tính với vi điều khiển hay mạch TTL cần phải có mạch chuyển mức TTL sang 232 và ngược lại Lí do là vi điện áp của cổng COM máy tính là mức 15V trong khi mức điện áp tham chiếu tín hiệu vủa vi điều khiển hay mạch TTL là 5V Các vi mạch thường dùng là MC1488, MC1489, MAX232, DS275…Loại MAX232 là thông dụng hơn cả vì chỉ cần nguồn 5v

5.2.7 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ