Báo cáo - Thiết kế mạch số P1 docx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (830.27 KB, 15 trang )

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

BÁO CÁO
THẾT KẾ MẠCH SỐ

NHÓM 5 - LỚP K10F
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN : THẦY ĐỖ ĐÌNH HƢNG

NĂM HỌC 2009 - 2010

Giáo viên hƣớng dẫn: Thầy Đỗ Đình Hƣng.

Thành viên trong nhóm 5:

1. Hà Duy Hoàng (21/12/1989)

2. Đỗ Lê Thanh (28/08/1989)
3. Phạm Văn Hoàng (10/09/1989)
4. Nguyễn Xuân Thắng (13/09/1986)
5. Nguyễn Thị Kim Thủy (14/12/1989)
6. Trần Quang Huy (05/06/1989)

BÁO CÁO MÔN HỌC
THIẾT KẾ MẠCH SỐ

Đề tài: thiết kế mạch đếm đồng bộ với K
đ
= 16.

I. PHÂN TÍCH YÊU CẦU THIẾT KẾ:

Thiết kế mạch đếm đồng bộ với K
đ
= 16 có nghĩa là thiết kế một mạch đếm thay đổi trạng
thái đếm khi có một xung đồng hồ đưa đến, mạch này có thể đếm từ 0 => 15 rồi lại đếm
ngược trở lại, nó có chu trình đếm là 16

II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH:

Chức năng cơ bản của các khối:
Bộ tạo xung: tạo xung đồng bộ điều khiển có chu kỳ không đổi hoạt động của mạch.
Bộ đếm đồng bộ: tạo ra các xung đếm chuyển từ 0 tới 15 sau khi nhận được một xung
đồng bộ dưới dạng mã N-BCD 8421
Bộ giải mã: chuyển mã nhận được từ mạch đếm là mã BCD sang thành một dạng mã có
thể biễu diễn được.
Bộ hiển thị: nhận xung giải mã và hiển thị kết quả.

Bộ tạo xung
Bộ đếm đồng
bộ
Bộ giải mã địa
chỉ
Bộ hiển thị
III. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG CÁC KHỐI:
1. Sơ đồ của từng khối:

A. Bộ tạo xung
Dựa vào chế độ tạo xung vuông của mạch đa hài phiếm định dùng IC NE555 ta có thể
xây dựng một bộ tạo xung cho mạch đếm.
Công nghệ chế tạo: TTL - transistor-transistor logic
Lí do: IC555 phổ biến và đơn giản.
Chức năng : tạo xung vuông để cấp cho mạch đếm
Sơ đồ chân:

Chân 1: (GND) - chân
nối mass.
cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.

Chân 2 : (Trigger)
đầu vào kích khởi dùng để đặt xung kích thích bên ngoài khi

mạch làm việc ở chế độ đa hài đơn ổn.
Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng
như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở
đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.

Chân 3: (Output) - Ngõ
ra
Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của
tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao
nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0
tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko
được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .

Chân 4: (Reset) - Chân
xóa
, nó có thể điều khiển xóa điện áp đầu ra khi điện áp đặt vào
chân này từ 0.7 V trở xuống (mức thấp)
Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì
ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì
trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà
trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này
lên VCC.

Chân 5: (Control
Voltage) - Chân điện áp
điều khiển
dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC. Tuy nhiên trong
các mạch ứng dụng chân số 5 nối mass qua 1 tụ từ 10nF >
100nF tác dụng lọc bỏ nhiễu cho mức áp chuẩn ổn định.

Chân 6: (Threshold) –
Điện áp ngƣỡng

là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và
cũng được dùng như 1 chân chốt.

Chân 7: (Discharge) –
Chân phóng điện

có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển
bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa
này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện
cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .

Chân 8: (Vcc)
Cấp nguồn nuôi cho IC. Nguồn nuôi cấp cho IC khoản từ
+5V > +15V , tối đa là = +18V

Đóng vỏ ICNE555

Cấu tạo bên trong & Nguyên lý hoạt động :

Nguyên tác họat động:
Chân ngương (threshold) số 6 được nối với chân nảy (trigger) số 2 ,nên hai chân này có
cùng điện áp là điện áp trên tụ C1, để so sánh với điện áp chuẩn 2/3 Vcc và 1/3 Vcc bởi
OP-AMP(1) và OP-AMP (2). Chân 5 có tụ nhỏ 0.01 µF nối mass để lọc nhiểu tần số cao
có thể làm ảnh hưởng điện áp chuẩn 2/3 Vcc.
Khi cấp điện cho mạch:

-Giai đọan 1 : điên áp trên tu nhỏ hon 1/3 Vcc nên OP-AMP (1) ngõ ra mức 0, OP-AMP
(2) ngõ ra ở mức 1. Mạch Flipflop được kích , ngõ ra mức 0 ở chân Q
-
qua cổng "not"
chân OUTPUT (3) ra ở mức 1. Transistor T1 không được kích nên ngưng dẩn, điên áp
trên tụ C1 được tiếp tực nap .
-Giai đọan 2 : sau khoang thời gian tụ C1 được nạp qua điện trở R1 và R2, điện áp trên
tang lên lớn hơn 1/3 Vcc. OP-AMP (2) có ngõ ra mức 0 ,OP-AMP (1) ngõ ra tiếp tục giử
mức 0. Mach Flipflop giử trang thái mức 1 như ban đầu, chân OUTPUT(3) mức 1.
Transistor T1 không được kích nên ngưng dẩn. Tự C1 tiếp tục dược nap.
-Giai đọan 3 : tụ C1 được nạp điện áp lớn hơn 2/3 Vcc , lúc nay OP-AMP(1) có ngõ ra ở
mức 1.Chận reset của mạch Flipflop được kích ,nên Q- ở mức 1, chân OUTPUT lức này
trở về mức 0.Trasistor T1 được Q- kích nên dẩn, tụ C1 bắt đầu xả qua điện trở R2 vào
chân 7 của IC 555 rồi xuống mass.
Bảng chân trị Flipflop
Reset

Set

Q

Q-

0

0

Q
0

Q0-

0

1

1

0

1

0

0

1

-Giai đọan 4: tụ C1 xả điện áp và nhỏ hơn 2/3 Vcc , OP-AMP (1) có ngõ ra bằng 0, OP-
AMP (2) có ngõ ra mức 0, mạch Flipflop giử nguyên trang thái mức 1, ngõ ra vẩn ở mức
không .Transistor T1 tiêp tưc dẩn ,tụ C1 tiếp tụ xả qua R2.
-Giai đọan 5: tụ C1 xả điện áp đến lức nhỏ hon 1/3Vcc, lúc này OP-AMP(2) có ngõ ra
mức 1, OP-AMP (1) có ngõ ra bằng 0, nên mạch Flipflop được set lên mức 1.Chân Q- ra
mức 0 ,OUTPUT ra mức 1.Transistor ngưng dẫn, tụ C1 bắt đầu nạp và quai lai giai đọan
1.
Tần số dãy xung đầu ra:

Thời gian tồn tại xung T
1

(độ rộng xung) phụ thuộc vào tốc độ nạp của tụ C từ nguồn
cung câp, nghĩa là tỷ lệ với hằng số thời gian nạp τ
n
= (R
1
+ R
2
).C
1
ta có:
T
1
= (R
1
+R
2
)ln2
Thời gian không có xung T
2
(thời gian nghỉ) phụ thuộc vào sự phóng điện của tụ C qua
chân phóng điện số 7, nghĩz là tỉ lệ với hằng số thời gian τ
p
= R
2
C và:
T
2
= R
2
ln2

Vậy tần số của dãy xung ở đầu ra:
1 2 1 2 1 1 2 1
1 1 1 1.44
ln2( 2 ). ( 2 ).
f
T T T R R C R R C
  
  


R
1
= 10kΩ
R
2
= 10kΩ
C
1
= 47μF

1 2 1
1.44 1.44
1
( 2 ). (10 2.10 ).47
f Hz
R R C k k F


   


 Cứ 1s sẽ có một xung điều khiển đến bộ phận đếm.

B. Bộ Phận Đếm
Trong kỹ thuật số có vi mạch đếm đồng bộ phổ biến được sử dụng là 74ls90 vì nó là vi
mạch đếm module 10 vi mạch này có thể đếm từ 0 => 9
Công nghệ chế tạo : TTL
Đóng vỏ IC7490

Sơ đồ chân:

STT
Tên Chân – Kí hiệu
Chức năng
1
CP
1

(input B)

Chân đầu vào đưa xung đồng hồ vào các flip flop
B, C, D
2
MR
1
(R0
1
)
Một trong hai chân Reset, thiết lập chế độ làm
việc của IC
3
MR
2
(R0
2
)
Một trong hai chân Reset, thiết lập chế độ làm
việc của IC
4
NC
No Connection – Không sử dụng chân này
5
Vcc
Nguồn cung cấp : Nguồn một chiều +5V
6
MS
1
(R9

1
)
Một trong hai chân Set, thiết lập chế độ làm việc
của IC
7
MS
1
(R9
2
)
Một trong hai chân Set, thiết lập chế độ làm việc
của IC
8
Q
2
(Q
C
)
Một trong bốn chân đầu ra của IC
9
Q
1
(Q
B
)
Một trong bốn chân đầu ra của IC
10
GND
Chân nối đất
11

Q
3
(Q
D
)
Một trong bốn chân đầu ra của IC
12
Q
0
(Q
A
)
Một trong bốn chân đầu ra của IC
13
NC
No Connection – Không sử dụng chân này
14
CP
0
(input A)
Chân đầu vào đưa xung đồng hồ vào flip flop A
(flip flop đầu tiên)

Nhận xét: IC74LS90 có thể chia làm 2 phần:
 Các chân thực hiện nhiệm vụ đếm :
 Đầu vào: các chân CLK gồm CP
1
(input B); CP
0
(input A); Vcc

 Đầu ra: Q
0
(Q
A
); Q
1
(Q
B
); Q
2
(Q
C
); Q
3
(Q
D
)
 Các chân thiết lập chế độ làm việc của IC74LS90:
 Đầu vào: MR
1
(R0
1
); MR
2
(R0
2
); MS
1
(R9
1

); MS
1
(R9
2
)
 Đầu ra: Q
0
(Q
A
); Q
1
(Q
B
); Q
2
(Q
C
); Q
3
(Q
D
)

 Các chân thực hiện nhiệm vụ đếm:
Cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt động:

Q
n
=> Q
n+1
J
K
0 => 0
0
X
0 => 1
1
X
1 => 0
X
1
1 => 1
X
0

Bảng trạng thái bộ đếm: