Đồ án: thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM - Vương Kiến Hồng - 5 pot

Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
37

CHƯƠNG 2: BỘ DAO ĐỘNG
CHƯƠNG 2: BỘ DAO ĐỘNG CHƯƠNG 2: BỘ DAO ĐỘNG
CHƯƠNG 2: BỘ DAO ĐỘNG –
––
–

TẠO ĐỊA CHỈ
TẠO ĐỊA CHỈTẠO ĐỊA CHỈ
TẠO ĐỊA CHỈ


Để EPROM hoạt động được thì cần phải có đòa chỉ cung cấp cho nó. Việc này
được thực hiện bằng các IC đếm chuyên dùng hoặc các mạch đếm được ráp từ những
Flip-Flop rời. Các mạch đếm cần được cung cấp xung đồng hồ ở ngõ vào. Việc tạo
xung đồng hồ có thể tạo được bằng nhiều cách: dùng Transistor ráp mạch dao động đa
hài; các mạch dao động TTL, CMOS dựa vào đặc tính nạp-xả của tụ hoặc TTL, CMOS
kết hợp với thạch anh làm mạch dao động; dùng các IC chuyên dùng tạo dao động như
555, 556… Ngoài ra còn có loại IC đặc biệt với hai chức năng là tạo xung và đếm được
tích hợp vào trong cùng một vỏ, IC 4060 thuộc loại này.
Do nhiệm vụ của khối này là tạo đòa chỉ cho EPROM nên nếu dùng các mạch
dao động rời (không có bộ đếm) như: dao động đa hài, TTL, CMOS, 555… thì phải tốn
thêm các IC đếm và do đó mạch sẽ phức tạp hơn, giá thành cao hơn. Nếu dùng IC 4060
thì chỉ với một IC ta ráp được cả mạch dao động lẫn mạch đếm, do đó mạch sẽ đơn
giản hơn, giá thành sẽ thấp hơn.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ đếm dùng IC 4060 và IC 4040 được vẽ như
sau:













Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch: IC 4060 kết hợp với thạch anh làm
thành mạch dao động có tần số 36 KHz (bằng tần số dao động riêng của thạch anh).
Theo sơ đồ trên thì tần số tại mạch dao động phải qua 12 (hoặc 13 tùy người sử dụng
quy đònh) tầng Flip-Flop chia tần mới tạo ra một xung kích vào 4040 và làm tăng đòa
chỉ của EPROM lên 1.
Mạch dao động có tần số 36 KHz thì sau khi qua 12 tầng chia (chia cho 2
12
lần)
sẽ có tần số là 36KHz/2
12
 9Hz (sau khoảng thời gian t = 1/9  0,1s thì chữ sẽ dòch đi
Đưa đến
A
0
~A

4

EPROM
Đưa đến
A
5
~A
13

EPROM
Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
38

một cột). Nếu SW được gạt qua vò trí 13 tầng chia thì tần số di chuyển của các chữ là
36KHz/2
13
 4,4 Hz (tức sau 0,2 s thì chữ sẽ dòch đi một cột).
Với tốc độ di chuyển như trên thì sẽ không quá nhanh (có đủ thời gian để người
xem đọc được chữ) nhưng cũng không quá chậm để có thể gây cảm giác nhàm chán nơi
người xem.

Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
39

CHƯƠNG 3: BỘ QUÉT CỘT
CHƯƠNG 3: BỘ QUÉT CỘTCHƯƠNG 3: BỘ QUÉT CỘT
CHƯƠNG 3: BỘ QUÉT CỘT


Việc quét cột của bảng đèn được thực hiện bởi bộ giải mã đòa chỉ. Bảng đèn có
bao nhiêu cột thì cần bấy nhiêu đường điều khiển từ bộ giải mã đòa chỉ đưa đến. Tại
mỗi thời điểm nhất đònh thì bộ giải mã đòa chỉ chỉ đưa ra duy nhất một tín hiệu cho
phép trên các đường điều khiển và chỉ có những đèn thuộc cột này mới được phép hoạt
động (đèn sáng) các đèn ở những cột còn lại thì không được phép hoạt động (đèn tối).
Để thực hiện việc này ta có thể dùng các IC như: 74164, 74138.
Sau đây là mạch quét cột dùng IC 74164:

Giải thích nguyên lý hoạt động: ngay khi vừa đïc cấp nguồn, mạch Auto Set sẽ
làm ngõ ra Q của D Flip-Flop ở mức logic [1], tất cả các ngõ ra của các IC 74164 đều ở
mức logic [0]. Mức logic [1] tại ngõ ra Q của IC 4013 được đưa đến ngõ vào A, B của
IC 74164 đầu tiên. Khi có xung Ck xuất hiện thì mức logic [1] này sẽ được dòch đến
ngõ ra đầu tiên Q

A
của IC 74164 đầu tiên. Đồng thời lúc này mức logic [0] ở ngõ ra gần
cuối Q
G
của IC 74164 cuối cùng sẽ được truyền qua Flip-Flop để đến ngõ ra Q của nó
và đưa đến ngõ vào A, B của IC 74164 đầu tiên. Từ lúc này trở đi, tại ngõ ra của các IC
74164 sẽ có một mức logic [1] di chuyển mỗi khi có xung đồng hồ tác động (chỉ có duy
nhất một mức logic [1], tất cả các ngõ ra còn lại đều ở mức logic [0]).
Khi mức logic [1] này di chuyển đến ngõ ra Q
G
của IC 74164 cuối cùng thì khi có
xung Ck tiếp theo tác động, mức logic [1] này sẽ được đưa đến hai ngõ vào A, B của IC
74164 đầu tiên (thông qua D Flip-Flop), đồng thời nó cũng được dòch đến ngõ ra cuối
cùng của bộ quét cột Q
H
. Xung Ck tiếp theo tác động: mức logic [1] tại A, B sẽ được
đưa vào Q
A
của IC 74164 đầu tiên, mức logic [1] tại Q
H
của IC 74164 cuối cùng sẽ tự
động biến mất.
Như vậy, với mạch điện như trên ta sẽ được một mạch quét cột với mức logic [1]
di chuyển (quét bằng mức cao).
Từ A
0

EPROM
đến
VCC

VCC

MẠCH QUÉT CỘT DÙNG IC 74164

74164

A

1

B

2

CL
K

8

CL
R

9

Q
A

3

Q
B

4

Q
C

5

Q
D

6

Q
E

10

Q
F

11

Q
G

12

Q
H

13

74164

A

1

B

2

CL
K

8

CL
R

9

Q
A

3

Q
B

4

Q
C

5

Q
D

6

Q
E

10

Q
F

11

Q
G

12

Q
H

13

4013

D

5

CLK

3

Q

1

Q

2

S

6

R

4

Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
40

Tuy nhiên do IC 74164 có tín hiệu cho phép ở mức cao nên dòng ngõ ra thấp
(0,4mA). Ngược lại, IC 74138 có tín hiệu cho phép ở mức thấp nên có dòng ngõ ra lớn
(dòng điện từ ngoài đổ vào IC, 8mA). Như vậy, dùng IC 74138 để quét cột thì ta được
lợi hơn nhiều về công suất so với khi dùng IC 74164 để quét cột. Do đó đề tài này dùng
IC 74138 để làm mạch quét cột.
Do bảng đèn có 30 cột nên ta dùng bốn IC 74138 để thực hiện việc quét cột và
thêm một IC 74138 nữa để điều khiển các IC này hoạt động đúng như yêu cầu thiết kế
(tại mỗi thời điểm chỉ đưa ra một tín hiệu cho phép duy nhất). Vì mỗi IC 74138 có 8
ngõ ra nên ta được tổng cộng 32 ngõ ra, nhiều hơn 2 đường so với 30 cột của bảng đèn,
do đó phải bỏ bớt hai đường của các IC 74138. Người viết đề tài quy đònh bỏ hai đường
đầu tiên của bộ quét cột. Bộ giải mã đòa chỉ dùng IC 74138 có sơ đồ nguyên lý hoạt
động như sau:

Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch: IC 74138 (I) có nhiệm vụ điều khiển
4 IC 74138 còn lại. Do điều khiển bốn IC nên nó chỉ cần dùng hai đường đòa chỉ để tạo
tín hiệu điều khiển (2
2
= 4 trạng thái) đường đòa chỉ còn lại được nối mass để mạch hoạt
động ổn đònh. Ba đường đòa chỉ của bốn IC quét cột được dùng hết để giải mã ra được
32 đường.
Tại thời điểm đầu tiên khi vừa cấp nguồn, mạch Auto Reset của bộ tạo đòa chỉ
sẽ làm cho các đường đòa chỉ đều ở mức logic [0]. Khi đó IC 74138 (I) sẽ cho phép IC
74138 (II) (IC đầu tiên của bộ quét cột) hoạt động, dựa vào bảng trạng thái của IC
74138 ta biết được trạng thái logic ở các ngõ ra của các IC này. Ta nhận thấy chỉ có 1
ngõ ra đầu tiên của IC 74138 (II) là ở mức logic [0], tấc cả các ngõ còn lại đều ở mức
logic [1] nên chỉ có 1 cột đèn ứng với ngõ ra này được phép hoạt động (sáng).
Khi xung kế tiếp tác động, đòa chỉ tăng lên 1, bây giờ chỉ có ngõ ra thứ 2 của IC
74138 (II) ở mức logic [0], tất cả các ngõ còn lại của bộ quét cột đều ở mức logic [1].
Tương tự như trên, bây giờ cũng chỉ có cột thứ 2 của bảng đèn (ứng với ngõ ra thứ 2 của
IC 74138 (II) mới được phát sáng.
VCC VCC VCC VCC
VCC
MẠCH QUÉT CỘT DÙNG C 74138
74LS138
A0
1

A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
O0
15
O1
14
O2
13
O3
12
O4
11
O5
10
O6
9
O7
7
74LS138
A0
1
A1

2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
O0
15
O1
14
O2
13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2

5
15
14
13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
15
14
13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1

2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
15
14
13
12
11
10
Từ A
0


đến A
2

A
3

A
4

Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
41

Cứ tiếp tục như thế, khi đến xung thứ 9 tác động thì chỉ có IC 74138 (III) mới
được phép hoạt động, các IC còn lại ở trạng thái cấm. Và tại thời điểm này chỉ có ngõ
ra đầu tiên của IC 74138 (III) ở mức logic [0], cho phép cột đèn ứng với nó được phép
hoạt động. Như vậy, mức logic [0] được chuyển từ IC 74138 (II) sang IC 74138 (III)
một cách liên tục và như vậy việc quét cột cũng được thực hiện liên tục.
Khi xung thứ 32 tác động thì mức logic [0] được dòch đến ngõ ra cuối cùng của
bộ quét cột, cho phép cột đèn ứng với ngõ ra này hoạt động. Và khi xung thứ 33 tiếp
theo tác động, IC 74138 (I) lại quay về trạng thái đầu tiên, chỉ cho phép IC đầu tiên
trong bộ quét cột hoạt động (IC 74138 (II)). Lúc này các đường đòa chỉ đặt vào IC
74138 (II) đều ở mức logic [0] nên ngõ ra đầu tiên của bộ quét cột cũng ở mức logic [0]
và mạch điện lại trở về trạng thái đầu tiên giống như khi vừa cấp điện.
Như vậy, mạch giải mã đòa chỉ dùng IC 74138 trên đã hoạt động đúng như yêu
cầu khi thiết kế là tại mỗi thời điểm nhất đònh chỉ có một tín hiệu cho phép duy nhất
và tín hiệu này được dòch chuyển theo vòng mỗi khi có xung điện tác động. Dòch
chuyển theo vòng: tín hiệu cho phép được di chuyển từ ngõ ra đầu tiên đến ngõ ra cuối
cùng, sau đó lại quay về ngõ ra đầu tiên và bắt đầu chu kỳ di chuyển mới.
Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Nguyễn Phương Quang

Svth: Vương Kiến Hưng
42

CHƯƠNG 4: BỘ CHỐT DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MÀU
CHƯƠNG 4: BỘ CHỐT DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MÀUCHƯƠNG 4: BỘ CHỐT DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MÀU
CHƯƠNG 4: BỘ CHỐT DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MÀU


Để chuyển đổi màu trên bảng đèn được dễ dàng thì việc sử dụng bộ chốt dữ liệu
là cần thiết. Có nhiều cách để chốt dữ liệu như dùng D Flip-Flop, các IC chốt chuyên
dùng (74373, 74563, 74573, 74241,…), các bộ đệm dữ liệu với chân điều khiển (74125,
74126,…). Tuy nhiên, việc sử dụng các IC chuyên dùng thì luôn luôn dễ dàng và hiệu
quả hơn so với cách ráp các IC rời lại với nhau để được một mạch tổ hợp có chức năng
tương tự . Ngoài ra, các IC chuyên dùng còn giúp làm giảm giá thành của mạch, giảm
độ phức tạp của mạch in giúp mạch dễ dàng đạt các tiêu chuẩn yêu cầu về kỹ thuật…
Phần sau đây sẽ đưa ra hai mạch chốt dữ liệu sử dụng các IC chuyên dùng.
1.
1. 1.
1. Mạch chốt dữ liệu dùng IC 74241:
Mạch chốt dữ liệu dùng IC 74241:Mạch chốt dữ liệu dùng IC 74241:
Mạch chốt dữ liệu dùng IC 74241:
* Sơ đồ nguyên lý của mạch:
* Sơ đồ nguyên lý của mạch:* Sơ đồ nguyên lý của mạch:

* Sơ đồ nguyên lý của mạch:




















* Giải thích nguyên ly
* Giải thích nguyên ly* Giải thích nguyên ly
* Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch:
ù hoạt động của mạch:ù hoạt động của mạch:
ù hoạt động của mạch:


Như đã giới thiệu từ trước, IC 74241 gồm 8 bộ chốt dữ liệu với ngõ ra 3 trạng
thái. 8 bộ chốt này được chia làm hai nhóm, mỗi nhóm có một chân điều khiển riêng

biệt để điều khiển việc xuất dữ liệu của nó. Mức logic cho phép của hai chân này đảo
nhau.
Dựa vào sơ đồ nguyên lý ta nhận thấy các ngõ vào của hai nhóm trong IC 74241
được nối chung lại với nhau, hai chân điều khiển của hai nhóm cũng được nối chung
lại. Điều này có nghóa là dữ liệu từ IC 74138 đưa đến (tín hiệu quét cột) được cung cấp
BỘ CHỐT DỮ LIỆU DÙNG IC 74241
VCC
74241(II)
1A1
2
Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
ERROR: undefined
OFFENDING COMMAND: -109047001M
STACK:
3185
Sưu tầm bởi:

www.daihoc.com.vn


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -