Chương 2 - Linh kiện điên tử CDA Training

Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
1
Mục Lục
Mục Lục 1
I. Opto: 2
1. Công dụng: 2
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế Opto PC817: 2
3. Nguyên lý hoạt động: 2
4. Mô phỏng (Proteus): 2
II. Rơ-le: 3
1. Công dụng: 3
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế: 3
3. Nguyên lý hoạt động: 4
4. Mô phỏng (Proteus): 4
III. IC: 5
1. IC là gì: 5
2. Cách xác định chân IC: 5
3. Đế IC: 6
IV. Một số mạch ổn áp thông dụng: 7
1. Mạch ổn áp dùng Diode Zener: 7
2. Mạch ổn áp dùng IC họ 78xx: 7
3. Mạch ổn áp xung dùng IC LM2576 và 34063: 8
V. Opamp: 11
1. Công dụng: 11
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế: 11
3. Nguyên lý hoạt động: 11
4. Một mạch ứng dụng cơ bản: 11
5. Mô phỏng: 11
VI. Một số IC số thông dụng: 12

1. 74HC138: 12
2. 74HC595: 14
3. 74HC151: 16
4. 74HC165: 18
5. Một số IC Logic khác: 20
VII. Thạch anh: 21
1. Công dụng: 21
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế: 21
3. Mạch dao động thạch anh cơ bản: 22






Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
2
I. Opto:
1. Công dụng:
- Opto dùng để cách ly quang giữa module tín hiệu và module công suất hoặc
giữa module xử lý với các thiết bị ngoại vi.
- Opto cách ly hoàn toàn 2 nguồn giữa ngõ ra và ngõ vào nên tranh hư hỏng bộ
xử lý và tránh hiện tượng sụt áp module xử lý khi điều khiển mạch công suất.
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế Opto PC817:
U5
PC817
1
2

4
3
A
EK
C

Hình 1.1: Ký hiệu Hình 1.2: Hình dáng thực tế
3. Nguyên lý hoạt động:
- Khi có dòng điện qua diode quang làm transistor
kích dẫn làm Led sáng.
- Ngược lại, khi không có dòng điện qua diode quang,
transistor không được kích dẫn nên Led tắt.





Hình 1.3: Mạch kết nối đơn giản với Opto






4. Mô phỏng (Proteus):
U5
PC817
1
2
4

3
EK
C
D22
LED
12V5V
R48
270
R49
1k
SW13
A
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
3
II. Rơ-le:
1. Công dụng:
- Dùng một năng lượng nhỏ để điều khiển một năng lượng lớn.
Ví dụ: có thể dùng Rơ-le 5V với dòng 50mA để điều khiển dòng điện có
điện áp 220V-2A.
- Rơ-le điều khiển dễ dàng và ứng dụng rộng rãi trong điều khiển động cơ,
chiếu sáng và bật tắt thiết bị.
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế:
LS13
RELAY 12V/5CHAN
3
5
4
1

2

LS14
RELAY 12V/8CHAN
3
4
5
6
8
7
1
2

Hình 2.1: Rơ-le 12V 5 chân Hình 2.2: Rơ-le 12V 8 chân

Hình 2.3: Hình ảnh thực tế Rơ-le 5 chân loại hàn mạch.

Hình 2.4: Hình ảnh thực tế một số Rơ-le 8 chân loại hàn mạch
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
4

Hình 2.5: Hình ảnh thực tế Rơ-le loại cắm đế.

Hình 2.6: Đế cắm Rơ-le
3. Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.7: Cấu tạo Rơ-le
- Bình thường, khi cuộn coil Rơ-le không được cấp điện, chân COM và chân

NC (Normally Close) sẽ được nối với nhau và hở với NO (Normally Open).
- Khi cuộn coil Rơ-le có điện sẽ tạo thành nam châm điện, hút chân COM nối
với chân NO và hở chân NC.
4. Mô phỏng (Proteus):
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
5
III. IC:
1. IC là gì:
- IC (Chip) là một vi mạch điện tử bao gồm các linh kiện bán dẫn (transistor,
diode…) và các linh kiện thụ động (Điện trở) đươc kết nối với nhau với kích
cỡ nm đến mm và được đóng gói trong một kiểu chân nào đó.
- IC có loại chỉ có 1 chức năng nhất định như ổn áp nguồn họ 78xx, 79xx…
hay họ IC số 74xx, 40xx… Cũng có loại có Chức năng thay đổi được nhờ lập
trình như vi điều khiển (họ 8051, AVR, PIC, ARM…) hay vi xử lý.
2. Cách xác định chân IC:
- Đối với IC đóng gói kiểu như Transistor: đặt IC hướng mặt có chữ về phía
mình, chân hướng xuống đất thì thứ tự chân từ trái sang phải sẽ là 1, 2, 3.
- Đối với IC dạng DIP: thường sẽ có 1 chân ở góc của IC được đánh dấu bằng
hình tam giác hoặc chấm tròn thì chân đó là chân số 1. Đi theo chiều ngược
chiều kim đồng hồ sẽ là chân 2, 3,… đến chân cuối. Hoặc sẽ có 1 đầu IC đc
khoét hình bán nguyệt. Khi đó chân số 1 sẽ là chân bên trái hình bán nguyệt
đó.

Hình 3.1: IC đóng gói dạng DIP
- Đối với chân dạng SMD cũng đọc tương tự.

Hình 3.2: IC đóng gói dạng SMD
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training

Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
6
3. Đế IC:
Trong một số trường hợp, để đề phòng IC an toàn và không bị hỏng do nhiệt độ
cao của mỏ hàn và dễ dàng thay thế, ta cần sử dụng đến đế cắm.

Hình 3.3: Đế cắm IC dạng DIP

Hình 3.4: Đế IC dạng SMD



Hình 3.5: Đế gài IC dạng DIP.
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
7
IV. Một số mạch ổn áp thông dụng:
1. Mạch ổn áp dùng Diode Zener:
D23
5.1V
R50
R
VCC 5.1V
J17
IN
1
2
J18

OUT
1
2

Hình 4.1: Mạch ổn áp dung diode Zener

Hình 4.2: Diode Zener
- Ưu điểm:
o Mạch đơn giản
o Giá thành thấp
- Nhược điểm:
o Dòng ra nhỏ
o Công suất thấp
2. Mạch ổn áp dùng IC họ 78xx:
U6 LM7805C/TO
IN
1
OUT
3
GND
2
J19
IN
1
2
J20
OUT
1
2
C4

100uF/16V
R51
330
D24
LED
C5
1000uF/25V

Hình 4.3: Mạch ổn áp dùng 78xx
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
8

Hình 4.4: Hình ảnh 7805 thực tế
- Ưu điểm:
o Mạch đơn giản
o Giá thành rẻ
o Công suất vừa phải
- Nhược điểm:
o Tỏa nhiệt lớn
o Khi nóng dễ bị trôi áp
3. Mạch ổn áp xung dùng IC LM2576 và 34063:
J27
IN
1
2
24V_MCU
U19 LM2576ADJ
VIN

1
OUT
2
GND
3
FB
4
ON/OFF
5
C14
1000uF/50V D56
1N5822
L3
220uH
R56
10k
C15
330uF/50V
R57
3k
D57
RED LED
VCC
VCC
J23
OUT
1
2

Hình 4.5: Mạch nguồn sử dụng LM2576 ADJ

Điện áp ngõ ra điều chỉnh được
U27 LM2576
VIN
1
OUT
2
GND
3
FB
4
ON/OFF
5
5V
L1
100uH
D53
1N5408
C16
120uF
D54
1N5822
C17
1000uF
J8
CON2
1
2
R11
330
D3

LED

Hình 4.6: Mạch nguồn sử dụng LM2576 5V
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
9
U3 MC34063A
COMP
5
TCAP
3
VCC
6
GND
4
DC
8
PK
7
SWC
1
SWE
2
C5
330uF/35V
R3
3k
R4
1k

D4
SS14
L2
220uH
C6
221
R5 0.5
R6 0.5
5V
R7
1k
D5
GREEN LED
24V_MCU

Hình 4.7: Mạch nguồn sử dụng MC34063

Hình 4.8: LM2576 ADJ Hình 4.9: LM2576 5V

Hình 4.10: LM2576 ADJ SMD

Hình 4.11: 34063
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
10
- Ưu điểm:
o Hiệu suất cao
o Ít tỏa nhiệt
o Cho ra công suất lớn

o Điện áp ổn định
- Nhược điểm:
o Giá thành cao
o Mạch phức tạp
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
11
V. Opamp:
1. Công dụng:
Đối với mạch số:
- Chuyển đổi mức tín hiệu
- So sánh tín hiệu
- Chuẩn lại mức tín hiệu
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế:

Hình 5.1: Ký hiệu Opamp LM358

Hình 5.2: LM358 và LM324
3. Nguyên lý hoạt động:
- Nếu Vin+ > Vin- thì Vout ~ Vcc
- Nếu Vin+ < Vin- thì Vout = 0
4. Một mạch ứng dụng cơ bản:
R1
47k
R2
Quang Tro
R3
10k
-

+
U1A
LM358
3
2
1
8
4
R4 4k7
R5
4k7
R6
680
D1
LED
Q1
C1815
J1
Nguon
1
2
9V
OUT
IN+
IN-

Hình 5.3: Mạch tự động sáng khi trời tối
5. Mô phỏng:
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng

Biên Soạn: Trần Bảo An
12
VI. Một số IC số thông dụng:
1. 74HC138:
i. Cấu tạo:

Hình 6.1: Sơ đồ chân 74HC138

Hình 6.2: 74HC138 thực tế
Ký hiệu
Chân
Chức năng
A
1
Bit giải mã A0
B
2
Bit giải mã A1
C
3
Bit giải mã A2
\G2A
4
Thiết lập cho phép ngõ ra G2A (tích cực mức 0)
\G2B
5
Thiết lập cho phép ngõ ra G2B (tích cực mức 0)
G1
6
Thiết lập cho phép ngõ ra G1 (tích cực mức 1)

Y7
7
Ngõ ra 7
GND
8
Ground (0V)
Y6
9
Ngõ ra 6
Y5
10
Ngõ ra 5
Y4
11
Ngõ ra 4
Y3
12
Ngõ ra 3
Y2
13
Ngõ ra 2
Y1
14
Ngõ ra 1
Y0
15
Ngõ ra 0
Vcc
16
Nguồn cung cấp (Vcc)

Bảng 6.1: Chức năng các chân 74138
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
13

Hình 6.3: Bảng thông số tối đa mà 74HC138 chịu được

Hình 6.4: Bảng thông số lý tưởng để 74HC138 hoạt động
- Ngoài ra: cần xem thêm tốc độ đáp ứng của IC khi hoạt động ở tốc độ cao.
ii. Hoạt động:

Hình 6.5: Bảng hoạt động của 74HC138
Theo datasheet hãng ON Semiconductor
- 74138 là IC giải mã ngõ ra với 3 ngõ vào và 8 ngõ ra.
- 74138 được sử dụng trong quét Led 7 đoạn, Led mà trận và một số ứng dụng
khác.
iii. Mô phỏng:
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
14
2. 74HC595:
i. Cấu tạo:

Hình 6.6: Sơ đồ chân 74HC595

Hình 6.7: 74HC595 thực tế
Ký hiệu
Chân

Chức năng
Q1
1
Ngõ ra song song 1
Q2
2
Ngõ ra song song 2
Q3
3
Ngõ ra song song 3
Q4
4
Ngõ ra song song 4
Q5
5
Ngõ ra song song 5
Q6
6
Ngõ ra song song 6
Q7
7
Ngõ ra song song 7
GND
8
Ground (0V)
Q7’
9
Ngõ ra nối tiếp
\MR
10

Reset (tích cực mức 0)
SHCP
11
Xung dịch bit
STCP
12
Xung chốt dữ liệu
\OE
13
Cho phép ngõ ra (Tích cực mức 0)
DS
14
Ngõ vào nối tiếp
Q0
15
Ngõ ra song song 0
Vcc
16
Nguồn cung cấp (Vcc)
Bảng 6.2: Chức năng các chân 74595
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
15

Hình 6.8: Bảng thông số tối đa mà 74HC595 chịu được

Hình 6.9: Bảng thông số lý tưởng để 74HC595 hoạt động
Ngoài ra: Cần quan tâm đến tốc độ đáp ứng của IC khi hoạt động ở tần số cao
ii. Hoạt động:

Hình 6.10: Giản đồ xung của 74HC595
Sử dụng datasheet của NXP và TI.
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
16
- IC 74595 là IC ghi dịch, chuyển từ nối tiếp sang song song. Có chốt dữ liệu.
Sử dụng rộng rãi trong việc mở rộng chân vi điều khiển do có thể điều khiển
trạng thái từng chân độc lập. Như quét Led ma trận hoặc Led đơn…
- Sử dụng chân 14 để đưa dữ liệu và đưa 1 xung vào chân 11 để 74595 nhận dữ
liệu. Mỗi lần như vậy, 74595 nhận được 1 bit dữ liệu. Và Bit này được ẩn
dưới chân Q0. Nhưng vẫn chưa được xuất ra do chưa tạo xung chốt ở chân
12.
- Nếu đưa tiếp bit thứ 2 vào thì bit đưa vào trước đó sẽ dịch chuyển sang dưới
chân Q1 và bit đưa vào thứ 2 sẽ dịch chuyển vào chân Q0. Cứ như vậy, bit
tới trước sẽ được đẩy lui các chân cao hơn.
- Các ngõ ra của 74595 chỉ nhận được dữ liệu khi nhận được xung chốt ở chân
12.
- Có thể ghép nối tiếp nhiều IC 74595 lại với nhau bằng cách:
o Nối chung chân dịch dữ liệu 11 của các IC 74595 lại với nhau
o Nối chung chân chốt dữ liệu 12 của các IC 74595 lại với nhau
o Nối ngõ ra nối tiếp 9 của IC 74595 trước với ngõ vào nối tiếp 14 của
IC 74595 sau
- Như vậy chỉ mất 3 chân vi điều khiển có thể có rất nhiều ngõ ra.
iii. Mô phỏng:
3. 74HC151:
i. Cấu tạo:

Hình 6.11: Sơ đồ chân và cấu tạo 74151

Hình 6.12: Hình ảnh 74151 thực tế
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
17
Ký hiệu
Chân
Chức năng
I3
1
Ngõ vào 3
I2
2
Ngõ vào 2
I1
3
Ngõ vào 1
I0
4
Ngõ vào 0
Y
5
Ngõ ra
\Y
6
Ngõ ra đảo
\E
7
Cho phép ngõ ra (tích cực mức 0)

GND
8
Ground (0V)
S2
9
Giải mã ngõ vào 3
S1
10
Giải mã ngõ vào 2
S0
11
Giải mã ngõ vào 1
I7
12
Ngõ vào 7
I6
13
Ngõ vào 6
I5
14
Ngõ vào 5
I4
15
Ngõ vào 4
Vcc
16
Nguồn cung cấp (Vcc)
Bảng 6.3: Chức năng các chân 74151

Hình 6.13: Bảng thông số tối đa mà 74HC151 chịu được

Hình 6.14: Bảng thông số lý tưởng để 74HC151 hoạt động
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
18
ii. Hoạt động:

Hình 6.5: Bảng hoạt động của 74HC151
Theo datasheet hãng NXP
- IC 74151 là IC giải mã ngõ vào, giúp giảm bớt số lượng chân vi điều khiển
mà vẫn có thể đọc được nhiều ngõ vào.
- Ghép nối 74151 đầu tiên ta cần ít nhất 4 chân vi điều khiển. Mỗi một
IC74151 tiếp theo ta chỉ cần thêm 1 chân của vi điều khiển do các chân giải
mã ta sử dụng chung, chỉ tách biệt chân ngõ ra Y (hoặc \Y) của 74151.
4. 74HC165:
i. Cấu tạo:

Hình 6.15: Sơ đồ chân IC 74165
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
19

Hình 6.16: Hình ảnh 74165 thực tế
Ký hiệu
Chân
Chức năng
\PL

1
Chốt dữ liệu ngõ vào(Tích cực mức 0)
CP
2
Xung dịch bit
D4
3
Ngõ vào song song 4
D5
4
Ngõ vào song song 5
D6
5
Ngõ vào song song 6
D7
6
Ngõ vào song song 7
\Q7
7
Ngõ ra nối tiếp đảo
GND
8
Ground (0V)
Q7
9
Ngõ ra nối tiếp
DS
10
Ngõ vào nối tiếp
D0

11
Ngõ vào song song 0
D1
12
Ngõ vào song song 1
D2
13
Ngõ vào song song 2
D3
14
Ngõ vào song song 3
\CE
15
Cho phép ngõ vào (tích cực mức 0)
Vcc
16
Nguồn cung cấp (Vcc)
Bảng 6.3: Chức năng các chân 74165

Hình 6.17: Bảng thông số tối đa mà 74HC165 chịu được

Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
20

Hình 6.18: Bảng thông số lý tưởng để 74HC165 hoạt động

ii. Hoạt động:
- IC 74165 là IC ghi dịch, chuyển dữ liệu song song sang nối tiếp. Tiết kiệm

chân vi điều khiển. Chỉ với 3 chân vi điều khiển có thể đọc rất nhiều ngõ vào.
Nhưng bù vào đó, thời gian xử lý sẽ chậm hơn.
- Để đọc được tín hiệu ngõ vào, ta cần:
o Cho phép ngõ vào ở chân 15. Kéo xuống mức 0
o Tạo xung H-L-H ở chân chốt dữ liệu ngõ vào 1.
o Tạo xung trên chân dịch bit 2 để đọc dữ liệu trên chân dữ liệu ra nối
tiếp 9 (hoặc 7).
o Sau khi chốt dữ liệu thì trạng thái chân D7 được xuất ra luôn trên chân
dữ liệu ra nối tiếp nên khi đọc chân D7 không cần tạo xung dịch bit.
- Để đọc dữ liệu từ nhiều IC 74165 ta chỉ cần đấu ngõ ra nối tiếp IC sau vào
ngõ vào nối tiếp IC trước. Các chân chốt dữ liệu ngõ vào và dịch bit ta nối
chung với nhau theo từng chân tương ứng.
5. Một số IC Logic khác:
- 7400: Cổng NAND với 2 ngõ vào
- 7402: Cổng NOR với 2 ngõ vào
- 7404: Cổng NOT
- 7408: Cổng AND với 2 ngõ vào
- 7432: Cổng OR với 2 ngõ vào
- 7447: IC giải mã BCD sang Led 7 đoạn
- 74107: JK Flip-Flop
- 74175 hoặc 4013: D Flip-Flop
- 4043: RS Flip-Flop
- 74164: IC ghi dịch nối tiếp sang song song không chốt
- …
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
21
VII. Thạch anh:
1. Công dụng:

- Tạo tần số dao động cho vi điều khiển và một số IC khác như IC phát hồng
ngoại PT2248, IC thời gian thực DS1307…
- Đặc điểm: Thạch anh tạo được tần số cao và ổn định
2. Ký hiệu và hình ảnh thực tế:
Y1
12MHz

Hình 7.1: Ký hiệu thạch anh


Hình 7.2: Một số hình dáng thực tế
Giáo trình Vi điều khiển 8051 Trung tâm CDA Training
Buổi 2: Linh kiện điện tử căn bản 2 K82/69 Nguyễn Lương Bằng
Biên Soạn: Trần Bảo An
22
3. Mạch dao động thạch anh cơ bản:
Y1
12MHz
C5
33pF
C6
33pF
X1 X2

Hình 7.3: Mạch dao động thạch anh cơ bản



HẾT Chương 2