Bản mềm mạch đếm 00 59

bài mạch đếm từ 0059. cho sinh viên năm nhất khoa điện điện tử. cực kỳ hữu ích để kham khảo giúp sinh viên qua được đồ án mới của lăm nhất.ai có câu hỏi gì thì bình luận ở dưới nhớ , bài này tuy khá đơn giản nhưng rất cần cho người không hiểu sâu về tìm hiểu học hỏi hay sưu tầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên Đề Tài :Thiết kế,chế tạo mạch đếm từ 00-59

Giảng Viên Hướng Dẫn : Lý Văn Đạt

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Hậu

: Phạm Đình Tú

Hưng Yên,Ngày Tháng Năm 2019

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2019

Giảng viên hướng dẫn

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 5

1.1.Điện trở 5

1.2 Tụ điện 6

1.3 IC 7805 7

1.4 Biến áp 8

1.5 Diode 9

1.6 IC 74LS192 10

1.7 IC 74LS247 11

1.8 IC 7408 12

1.9 IC NE555 14

1.10 Kết luận chương 16

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 17

2.1 Sơ đồ khối toàn mạch 17

2.2 Khối nguồn 17

2.3 Khối tín hiệu 20

2.4 Khối giải mã 20

2.5 Khối hiện thị - Led 7 thanh 22

2.6 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 24

2.7 Chế tạo 26

2.8 Hình ảnh thực tế 27

2.9 Kết luận chương 27

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 28

3.1 Kết quả 28

3.2 Hạn chế 28

3.3 Hướng phát triển đề tài 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, trên con đườngcông nghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành điện –điện tử nói chung, hay điện tửnói riêng đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kểcho xã hội và đất nước Làm theo lời Bác học phải đi đôi với làm, bên cạnhnhững giờ lý thuyết trên lớp vẫn cần trau dồi thêm kiến thức thực tế bằng cáchthực tập tự học tự tìm tòi thêm.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điềukiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học trên lớp và cũng

là trau dồi thêm kiến thức thực tế

Trong đồán lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Thiết kế - chế tạo mạch đếm số xe ra, vào gara oto từ 00-50 sử dụng LED hồng ngoại” Sau

thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công đáp ứng được cơ bản yêucầu của đề tài

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc

về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã

nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy Nguyễn Tiến Dũng cùng

với sự góp ý của các thầy cô trong khoa và các bạn trong lớp Đựơc như vậychúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sựgiúp đỡ, chỉ bảo của thầy giáo và các bạn trong các đồán sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thanh ThiênNguyễn Văn Thế Giáp Xuân Tự

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng than,magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn

Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên lõi than và

có 1 lớp cách điện thường bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có

giá trị nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn Thường được sử dụng trongcác mạch cung cấp điện của các thiết bị điện.

Điện trở điều chỉnh: hay còn gọi là biến trở, giá trị điện trở có thể thay đổiđược tùy ý

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sửdụng rất rộng rãi trong các mạchđiện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyềntín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động

b) Cấu tạo

Cẩu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cáchđiện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điệnmôi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi nàynhư tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá.

1.3 IC 7805

Với những mạch điện không đòi hỏi độổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC

ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Các loại

ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx,79xx, với xx là điện áp cần ổn áp

VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.

Việc dùng các loại IC ổn áp họ78xx tương tự nhau

Hình 1.3: sơ đồ chân ic7805

Sơ đồ chân của IC 7805:

 Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)

 Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)

 Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)

Một số thông số kĩ thuật:

Dòng cực đại có thể duy trì 1A.

Dòng đỉnh 2.2A

Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W

Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W

Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy

Thực tế ta nên chỉ dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên Các giá trị cũng không nên dùng gần giá trị max của các thông số trên Tốt nhất nên dùng ≤ 2/3 max Hơn nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C

1.4 Biến áp

Cấu tao:

Bộ phận chính của máy biến áp là một khung sắt non (có pha silic) gồm nhiều lásắt mỏng ghép cách điện lại với nhau để hạn chế dòng điện Fu-cô (Foucalt) Hai đầu có hai cuộn dây.Cuộn thứ nhất có N1 vòng dây nối với nguồn phát điện gọi

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

Hình 1.4: Mô hình máy biến áp với khung sắt,cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp

Hình 1.5: Ký hiệu máy biến áp trong mạch điện

Nguyên lý của biến áp:

Một điện áp hàm sin sẽ tạo ra dòng điện hàm sin trong cuộn dây sơ cấp, dòngđiện này sẽ tạo ra một từ trường biến đổi luân phiên theo quy luật hàm sin.Trong biến áp, từ trường biến thiên này được cảm ứng tới một cuộn dây thứ haiqua một lõi sắt từ Điện áp hàm sin được tạo ra trong cuộn dây thứ hai bởi sựthay đổi của từ thông

Tùy theo số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp mà quyết định biến áp là tăng

Diode được cấu tạo từ là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫnloại N Diode có hai cực là Anot (A) và Katot (K), nó chỉ cho dòng một chiều từ

A sang K và nó được coi như van một chiều trong mạch điện và được ứng dụngrộng rãi trong các máy thu thanh thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp.Phân loại:

Có nhiều loại diode,như diode chỉnh lưu thông thường,điode Zener, diode phátquang (LED)…

Một ứng dụng cực kỳ rộng rãi của diode là diode phát quang (led) Led lại cónhiều loại khác nhau như led đơn, 7 led đơn được ghép nối đặc biệt lại với nhaulại trở thành led 7 thanh dùng để hiển thị các số thập phân

Một loại diode cũng rấtđặc biệt khác là photodiode và led hồng ngoại Led hồngngoại là loại led mà bề ngoài giống với các loại led khác nhưng nó phát ra ánhsáng hồng ngoại mà mắt thường không nhìn thấy được Còn photo diode lại làloại led khi nhận được tín hiệu là ánh sáng hồng ngoại thì sẽ dẫn còn không thì

sẽ không dẫn, ta dễ dàng nhận biết được loại led này vì chúng thường có màuđen

1.6 IC 74LS192

74LS192 là một IC đếm đầu ra là mã BCD8421 Đầu vào tại 2 chân 4,5, nếu tacấp xung vào chân 5 thì IC đếm tiến còn cấp xung vào chân 4 sẽ đếm lùi và cả 2chân này đều tích cực tại xườn âm của xung khi tín hiệu từ cao xuống thấp thì

bộ đếm sẽ tăng lên hoặc giảm đi một

Các chân 15,1,9,10 là các chân cho phép đặt giá trị bắt đầu của bộ đếm

Hình 1.7: Sơ đồ chân IC74LS192Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC, chân 8 nối mass, chân 16 nối lên dươngnguồn.

Chân 4,5 là 2 chân nhận xung từ bộ đếm giao động chuyển sang, chân 4 đếm ngược, chân 5 đếm thuận

Chân 11 là chân đều khiển IC làm việc ở đầu ra tích cực mức thấp

Chân 14 là chân xóa làm việc ở mức mức tích cực cao, để IC đếm ta nỗi chân này xuống mass

Chân 15,1,10,9 là các chân đặt dữ liệu đầu vào

Chân 12 là dữ liệu chuyển tiếp đếm thuận

Chân 13 là dữ liệu chuyển tiếp đếm ngược

Chân 3,2,6,7 (Qa,Qb,Qc,Qd) là các đầu ra của bộ đếm

1.7 IC 74LS247

IC 74LS247

- Mạch giải mã được sủ dụng phổ biến nhất là dùng để hiển thị kết quả ở dạngchữ số Do có nhiều loại đèn hiển thị và nhiều loại mã số khác nhau lên có nhiềumạch giải mã khác nhau

Ví dụ: giải mã 3 đường ra 8 đường, giải mã BCD ra thập phân

IC74LS247 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch giải mã BCD sangled 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc

xuống thấp( tùy vào loại đèn led là anod chung hoặc catot chung) để làm các đènsáng lên các số hoặc ký tự IC 74LS247 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ racực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp vào các đèn led 7đoạn loại anod chung

a. Hình dạng và kích thước chân ngoài thực tế:

Hình 1.7.a Hình ảnh thực tế

Hình 1.7.b Sơ đồ chân IC 74LS247

- Đây là IC giải mã từ BCD sang LED 7 đoạn với 4 chân đầu vào và 7 chân đầu ravới chức năng của các chân như sau:

- Chân 1, 2, 6, 7: chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC đếm

- Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: các chân ra mức tích cực thấp (0) và được nốivới LED 7 thanh Do đó phải dùng LED 7 thanh loại Anode chung

- Chân 16 chân nối Vcc = 5V

- Chân 8 chân nối GND

- Chân 4 RB OUT PUT (nối lên mức tích cực cao)

- Chân 3 LAMP TEST: kiểm tra LED 7 thanh, nối 0V LED sáng số 8, LED 7 thanh không hỏng dùng tốt (nối lên mức tích cực cao)

- Chân 5 RB IN PUT ngõ vào xóa gợn sóng RBI đặt ở mức tích cực thấp xóa số

0 (số 0 ở trước có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân), (nối lên mức tích cực cao)

b.Sơ đồ logic của 74LS247

c.Bảng trạng thái 74LS247

H = HIGH Level, L = Low level, X = Irrelevant

Nhìn bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào khi giải mã nó cho ra 15 giá trị của LED 7 thanh và hiển thị được trên LED 7 thanh

Hình 1.7: Chỉ định và hiển thị kết quả LED 7 thanh

Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu IC 74LS 247 thúc đèn LED 7 đoạn thì các đoạn a,

b, c, d, e, f, g sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của IC74LS247 là L hay

H nên do đó ta phải dùng LED anode chung

*Cách thức hoạt động:

- Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, trong đó:

+ A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số counter,…)

+ BI/RBO,RBI,LT ( chân điều khiển của 74247, tùy thuộc vào nhu cầu sẽ nối khác nhau), Chân QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG nối lần lượt với chân a,b,c,d,e,f,g của led 7 thanh anot chung

- Mô tả cách thức hoạt động như sau:

PORT A,B,C,D : đầu vào của 74247, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới 15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng

PORT QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với

QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA,B,C,D

1.8 IC 7408

Hình 1.8 Sơ đồ chân của ic 7408

Đây là mạch tích hợp của 4 cổng AND gồm có các chân như hình ởtrên

Một số loại cổng AND thường gặp như : 7408 , 74LS08 và 74S08 trong đó 7408

có cấu tạo đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất

1.9Ne555

a Sơ đồ chân và chức năng của từng chân

NE555 là một thiết bị hết sức ổn định cho sự dao động và tạo ra độ chính xác định thời Sự kết nối các chân và chức năng của từng chân

Sơ đồ chân:

- Chân 1 (Nối đất- Ground) Chân đất phần lớn có điện thế cung cấp là

âm, cái mà thường nối với mạch thông thường khi hoạt động từ nguồn dương cung cấp.

- Chân 2 (Chân khởi hành- Trigger) Chân này là chân ngõ vào là nguyên nhân làm ngõ ra cao hay bắt đầu chu kì định thời Chân khởi hành xuất hiện khi ngõ vào chân khởi hành đi từ điện áp trên 2/3 điện áp cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguồn cung cấp Ví dụ như khi ta cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguồn cung cấp một nguồn 12V, điện áp ngõ vào chân khởi hành phải bắt đầu từ trên 8V di chuyển xuống một nguồn áp thấp 4V để bắt đầu chu kìđịnh thời Hành động này thì ở mức nhạy cảm và điện áp chân khởi hành có thể thay đổi rất chậm để tránh khởi hành lại, điện áp chân khởi hành phải trở về mộtđiện áp trên 1/3 nguồn cung cấp trước khi kết thúc chu kì định thời tronh kiểu đơn ổn dòng ngõ vào chân cugng cấp trước khi kết thúc chu kì dịnh thời tronh kiểu đơn ổn Dòng ngõ vào chân khởi hành là khoảng 0,5μ

- Chân 3 (đầu ra - Output) Chân đầu ra của 555 di chuyển đến một mứccao là 1,7V thấp hơn nguồn cung cấp khi chu kì định thời bắt đầu Ngõ ra trở lại

ở một mức thấp gần 0 ở cuối mỗi chu kì Dòng tối đa từ ngõ ra vào khoảng200mA

- Chân 4 (chân khởi động lại- Reset) Một mức logic thấp trên chân này

sẽ khởi động lại thời gian và đưa ngõ ra trở về trạng thái thấp Nó thì thườngđược nối với nguồn dương nếu không sử dụng

- Chân 5 (Chân điều khiển – Control Voltage) Chân này cho phép thayđổi điện áp khởi hành và điện áp ngưỡng bằng cách cung cấp một điện áp ngoài.Khi NE555 thì đang vậ hành trong trạng thái không ổn định và dao động Ngõvào này có thể được sử dụng để thay đổi hay điều chỉnh tần số ngõ ra Nếukhông sử dụng, ta nên đặt một tụ điện nhỏ từ chân 5 đến đất để tránh sự xuấtphát sai hay bất thường khả dĩ từ những tiếng ồn hiệu ứng

- Chân 6 (Chân ngưỡng cửa- Threshold) Chân 6 thì được sử dụng để khởiđộng lại chốt cửa và gây cho ngõ ra trở về thấp Sự khởi động lại xuất hiện khiđiện áp trên chốt di chuyển từ điện áp dưới 2/3 của nguồn cung cấp đến điện áptrên 2/3 nguồn cung cấp Hoạt động thì ở mức nhạy cảm và có thể thay đổi chậmgiống điện áp chân khởi hành.

- Chân 7 (Chân thoát gỡ - Dícharge) Chân này là đầu ra thu nhận mở màpha ngõ ra chính trên chân 3 và có dòng chìm tương tự khả năng

- Chân 8 (V+) Đây là chân cho nguồn dương vào cung cấp cho IC NE555.Nguồn áp cung cấp có phạm vi nhỏ nhất là 4,5V cho đến cao nhất là 16V

B, Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC NE555.

Cấu tạo của NE555 gồm 2 con OP-amp so sánh điện áp, mạch lật vàtransistor để xả điện Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên tronggồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nênđiện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3VCC, chân S = [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn

2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset

Hình 1.9a Cấu tạo bên trong của NE555

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

-Khi thay đổi điẹn trỏ R1 và R2 ,giá trị C1 bạn sẽ thu được Dao động có tần số

và độ rộng xung theo công thức

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

2.1 Sơ đồ khối toàn mạch

Khối giải mã

Khối hiển thị

AC

Nguồn cũng cấp cho toàn mạch là nguồn 5V 1 chiều Nguồn ta dùng ở đây

có tính ổn định cao để mạch đếm chính xác nếu ta dùng nguồn không ổn địnhnhư pin, khi hết pin thì mạch đếm sẽ bị gián đoạn

Điện áp đầu vào sau khi đi qua biến áp hạ áp từ 220V AC-50Hz xuống còn 12VAC.Tiếp theo được đi qua cầu diode để chuyển từ điện áp xoay chiều thành mộtchiều

Hình 2.3: Dạng sóng điện áp trước và sau chỉnh lưuĐiện áp hiện tại là 12V DC mà yêu cầu điện áp của mạch là 5V DC lên ta choqua IC ổn áp 7805 đểổn định điện áp về 5V DC cấp cho mạch hoạt động

Sau chỉnh lưu và ổn áp điện áp còn nhấp nhô ta cho qua tụ để san phẳng điện áp

Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng.cùng với tụ phâncực ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần

Hình 2.4: Dạng sóng điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện

Mã BCD8421 tương tự như mã nhị phân 4 bit ta đưa vào khối giải mã.

Khối giải mã có nhiệm vụ giải mã BCD ra mã thập phân hiển thị trên led 7 thanh

Vì led 7seg của chúng ta sử dụng là loại anot chung lên ta sử dụng IC giải mã là

IC 7447 hoặc 74247 có các ngõ ra là ở mức thấp