đồ án thiết kế một mạch chọn kênh gồm 7 đầu vào và một đầu ra

trờng đại học s phạm kỹ thuật nam định
Khoa đIệN - ĐIệN Tử

-------------------------------

Đồ áN MÔN HọC Kỹ THUậT Số

THIếT Kế MạCH CHọN KÊNH GồM 7
ĐầU VàO Và 1 ĐầU RA
Gvhd: Thạc sĩ PHạm xuân
bách
SVTH:
Ngô Thị Mơ
Lê Thị Liên
Lớp :
CS- ĐĐT 36

Nam Định, tháng 5 năm 2009
Trờng ĐHSPKT Nam Định
Khoa :điện- điện tử
Bộ môn : ..

Phiếu Theo Dõi Tiến Độ Thực Hiện Đồ án Kỹ
Thuật Số

Tên đồ án :Thiết kế một mạch chọn kênh gồm 7 đầu
vào và một đầu ra


Đồ áN kỹ thuật số

2

Giảng viên hớng dẫn: Thạc

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

sĩ Phạm Xuân Bách

Sinh viên thực hiện: Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên - CS Điện Điện Tử
Bảng Theo Dõi Tiến Độ
STT

Thời gian

1

Từ đến

Nội dung

Nhận xét của GVHD

2
3
4
5

Kết luận Của Ngời Hớng Dẫn:

Đồng ý cho phép sinh viên :Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên đợc bảo vệ đồ án:

Có.
Không.
Giảng viên hớng dẫn
(Ký tên)

----------

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

3

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

----------

Mục Lục
Lời nói đầu:
Chơng I:Tổng quan về cơ sở lý thuyết
Phần 1:Các cổng logic cơ bản
1.1: Cổng và (AND gate)
1.1.2: Cổng hoặc (OD gate)
1.1.3 : Cổng và đảo (NAND gate)
1.1.4:Cổng hoặc đảo (NOR gate)
1.1.5:Cổng hoặc loại trừ
1.1.6:Cổng hoặc loại trừ
1.1.7:Cổng đảo
1.1.8:Cổng đệm
1.2: Các Flip Flop cơ bản
1.2.1: Flip-Flop RS
1.2.2: Flip-Flop JK
Phần 2: Giới thiệu về IC555 và phần tử giao tiếp SCR
1.1 :Giới thiệu về IC555
1.2 :Phần tử giao tiếp SCR
1.2.1: Ký hiệu
Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

4

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

1.2.2: Cấu tạo

ChơngII :Tính toán và chọn linh kiện
Phần I: Sơ đồ khối của mạch chọn kênh
2.1 :Sơ đồ khối
2.2:Nhiệm vụ
2.2.1:Bàn phím
2.2.2:Nguồn
2.2.3: Chọn kênh
2.2.4:Mạch tạo dao động
2.2.5: Mạch giao tiếp
Phần II: Tính toán và chọn linh kiện phần cung cấp nguồn AC và DC
2.1:Mạch điện
2.2:Tính toán
Phần III: Tính toán và chọn linh kiện phần giao tiếp
3.1:Sơ đồ và cấu trúc bên trong của IC555
3.2:Tính toán và chọn phần tử giao tiếp SCR
3.2.1: Nguyên lý hoạt động
3.2.2:Các tham số của SCR
3.2.3:Các thông số của SCRcủa BT151
3.3 :Sơ đồ ngyuên lý khối nguồn
3.3.1:Sơ đồ
3.3.2:Tác dụng linh kiện
3.3.3:Nguyên lý làm việc
3.4:Khối tạo xung
3.4.1:Sơ đồ
3.4.2:Tác dụng linh kiện

3.4.3: Nguyên lý làm việc
Phần IV: Tính toán và chọn linh kiện phần chọn kênh
4.1:Khối chọn kênh

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

5

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

4.2:Bảng chân lý
4.3:Mạch điện

ChơngIII:Sơ đồ mạch chọn kênh 7 đầu vào và 1 đầu ra
3.1:Sơ đồ mạch điện
3.2:Nguyên lý làm việc

Kết Luận Chung
Lời cảm ơn
Tài liệu tham khảo

Lời Nói Đầu
Trong thế kỷ XX nhân loại đã có những bớc phát triển vợt bậc về khoa học kỹ
thuật và đóng góp không nhỏ vào sự phát triển đó là sự ra đời của các thiết bị bán
dẫn,các IC đã giải quyết đợc rất nhiều khó khăn trong lĩnh vực công nghệ và đã mở

ra một kỷ nguyên kỹ thuật số.
Bớc sang thế kỷ XXI xã hội ngày càng phát triển, con ngời ngày càng có nhu
cầu cao trong cuộc sống đòi hỏi các phơng tiện phục vụ đời sống con ngời ngày
càng phát triển. Hầu hết tất cả các thiết bị điện tử từ nhỏ đến lớn nh máy giặt, điều
Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

6

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

hoà, tivi, VCD, CD, photocopy, máy in máy tính đều đợc trang bị kỹ thuật vi sử
lý độc đáo và ngày càng tân tiến, với những u điểm vợt trội nh các linh kiện nhỏ
gọn, tính tơng thích cao giá thành rẻ. Nên các thiết bị sử dụng kỹ thuật số đã và
đang đợc xã hội đón nhận và sử dụng đặc biệt trong các ngành công nghệ kỹ thuật
cao, trong lĩnh vực quân sự và công nghệ thông tin đang dần đa nhân loại vào cuộc
sống mới cuộc sống số.
Môn học kĩ thuật số là một môn khoa học có vai trò hết sức quan trọng giúp
cho các sinh viên có đợc những kiến thức cơ bản về kỹ thuật số, về những phần tử
bán dẫn, nhng con IC, giúp sinh viên có thêm kiến thức năng lực và tự tin bớc vào
cuộc sống.
Là sinh viên khoa Điện - Điện Tử của ĐHSPKT Nam Định đang đợc học môn kỹ
thuật số. Với những kiến thức đã học, đặc biệt là sự hớng dẫn giúp đỡ của thầy giáo:
Phạm Xuân Bách, chúng em đã đợc thực hiện đề tài.
Thiết kế mạch chọn kênh 7 đầu vào và 1 đầu ra sao cho một trong các đầu
vào đợc chọn thì các đầu vào khác không khả năng đợc lựa chọn nữa, với các yêu

cầu sau :
Đầu ra giao tiếp với 1 bóng đèn chòn 200w/220v (sao cho các bóng đèn chớp tắt
liên tục ).
Đồng thời đầu ra giao tiếp với chuông 50hz/200v/10w trong thời gian 5s.Trong
quá trình thực hiện đồ án chúng em đã gặp nhiều khó khăn về mặt thời gian cung
nh nguồn tài liệu có hạn song đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy: Phạm
Xuân Bách mà chúng em đã hoàn thiện đề tài của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
NamĐịnh, ngày.. tháng.. năm 2009

Ngô Thị Mơ

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

7

Chơng I: Tổng quan về cơ sở lý
thuyết
Phần I. Các cổng logic và các Flip-Flop cơ bản.
1.1Các cổng logic cơ bản .
1.1.1 Cổng và (AND gate).
A. Định nghĩa:
Cổng AND là cổng logic cơ bản nó thực hiện thuật toán tích logic của các

biến số logic ở đầu vào tức là :
Y=A.BN
Với A,BN là các biến số đầu vào
Y là tham số đầu ra
Một cổng AND có thể có nhiều đầu vào nhng thông thờng nó chỉ có từ 2 đến 10 đầu
vào
B. Ký hiệu.
Cổng AND có 2 đầu vào và 3 đầu vào đợc ký hiệu hình vẽ:
Cổng AND 2 đầu vào:

C.Bảng chân lý:

Sinh viên thực hiện:

Cổng AND 3 đầu vào:

A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

Y
0

0
0
1

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

8

Khi nào tất cả các đầu vào của cổng AND ở mức cao thì đầu ra ở mức cao
D.Cổng AND có cấu trúc bằng các công tắc cơ khí:
A

B

Lamp

220V
E.Cổng AND có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản:

D1

R

D2

F.Dạng sóng của cổng AND đợc thể hiện nh hình vẽ

M(L)
M(H)

M(H)
M(L)

Sinh viên thực hiện:

NgôM(H)
Thị Mơ - Lê Thị Liên
M(L)


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

9

1.1.2 Cổng hoặc ( OR gate)
A. Định nghĩa:
Cổng hoặc là một cổng logic cơ bản thực hiện thuật toán tổng logic các biến số
ở đầu vào tức là :
Y=A + B + + N
Với A,B,,N là các biến số ở đầu vào
Y là hàm số hay kết quả ở đầu ra
B. Ký hiệu
Cổng logic kiểu OR có hai đầu vào và 3 đầu vào ký hiệu nh hình vẽ:

Cổng OR 2 đầu vào

Cổng OR 3 đầu vào

C. Bảng chân lý:
A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

Y
0
1
1
1

D. Cổng OR có cấu trúc bằng công tắc cơ khí :

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên

Đồ áN kỹ thuật số

10

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

220V

E. Cổng OR có cấu trúc bằng một mạch điện tử đơn giản :

F. Dạng sóng của cổng OR :

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

11

1.1.3. Cổng Và Đảo ( NAND gate)
A. Định nghĩa :
Cổng NAND là một cổng lôgic thực hiện thuật toán phủ định lôgic các biến số ở
đầu vào.
B. Ký hiệu:

C. Bảng chân lý :
A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

Y
1
1
1
0

D. Cổng NAND có cấu trúc bằng các công tắc cơ khí :

Chỉ khi nào cả hai công tác đều đóng A= B =1 thì nguồn AC ngắn mạch qua tụ C
lúc đó đầu ra ở mức thấp.

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

12

E. Cổng NAND có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản :

F. Dạng sóng của cổng NAND :

1.1.4. Cổng hoặc đảo (NOR gate)
A. Định nghĩa:
Cổng NOR là một cổng logic thực hiện thuật toán phủ định tổng logic các biến
số ở đầu vào:
Y=A+B
B. Ký hiệu :

C. Bảng chân lý:
A
0
0
1
1

Sinh viên thực hiện:

B
0
1
0
1

Y
1
0
0
0

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

13

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Cổng Nor 2 đầu vào hoạt động theo bảng chân lý trên, chỉ khi nào cả hai đầu
vào đổi mức thấp thì đầu ra ở mức cao, còn lại tất cả các trờng hợp khác đầu ra đều
ở mức thấp.
D. Cổng Nor có cấu trúc bằng các công tắc cơ khí:

E. Cổng Nor có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

14

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Chỉ khi nào cả hai đầu vào đều ở mức thấp(hai công tắc đấu xuống mass) thì
đầu ra ở mức cao, còn lại các trờng hợp khác đầu ra ở mức thấp.
F. Dạng sóng của cổng Nor:

1.1.5. Cổng hoặc loại trừ (EXOR- exclusive or)
A. Định nghĩa:
Cổng hoặc loại trừ là một cổng logic, có khả năng thực hiện thuật toán tổng
logic khác dấu các biến số ở đầu vào

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

15

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Y = A B = A. B + A .B
B. Ký hiệu:

C. Bảng chân lý:
A
0

0
1
1

B
0
1
0
1

Y
0
1
1
0

Từ bảng chân lý ta thấy khi cả 2 đầu vào ở mức cao hoặc ở mức thấp thì đầu
ra có mức cao. Còn khi một trong hai đầu vào ở mức thấp hoặc ở mức cao thì đầu ra
ở mức thấp
D. Sơ đồ cấu trúc của cổng EXOR:
A
AB

Y
B

AB

E. Dạng sóng của cổng EXOR:

1.1.6. Cổng hoặc loại trừ đảo (EXNOR- exclusive nor)
A. Định nghĩa:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

16

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Cổng hoặc loại trừ đảo là một cổng logic có khả năng thực hiện thuật toán phủ
định tổng logic khác dấu của các biến số ở đầu vào.
Y = A B

B. Ký hiệu:

C. Bảng chân lý
A
0
0
1
1

B
0
1

0
1

Y
1
0
0
1

Bảng chân lý cho thấy khi cả 2 đầu vào tích cực ở mức cao hoặc mức thấp
thì đầu ra có mức cao. Còn một trong 2 đầu vào ở mức thấp hoặc mức cao thì
đầu ra ở mức thấp.
D. Sơ đồ cấu trúc cổng EXNOR:

E. Dạng sóng của cổng EXNOR:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

17

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

1.1.7. Cổng đảo (Inverter gate)
A. Định nghĩa:
Cổng đảo (còn gọi là cổng Not) là một cổng logic cơ bản, thực hiện thuật toán

phủ định logic biến số ở đầu vào.
Y=A

B. Ký hiệu:

A

Y

Cổng Not chỉ có một đầu vào và một đầu ra.
C. Bảng chân lý:
A
Y
0
1
1
0
D. Cổng NOT có cấu trúc bằng công tắc cơ khí:

Tụ C đợc thêm vào đề phòng trờng hợp khi công tắc A đóng sẽ làm gắn mạch
nguồn điện 220V.
E. Cổng NOT có cấu trúc bằng một bán dẫn đơn giản:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

18

F. Dạng sóng của cổng NOT:

1.1.8. Cổng đệm (Buffer gate).
A. Định nghĩa:
Cổng đệm có tác dụng cho qua tín hiệu mà không hề làm thay đổi dạng sóng của
tính hiệu truyền qua nó
Y =A
Cổng đệm dùng trong trờng hợp khi ta cần một dòng điện thúc cho tải tơng đối
lớn trị số của nó vợt quá khả năng tải dòng của IC logic thì ta cần phải lắp thêm 1
cổng đệm nằm trung gian giữa IC logic và tải.
B. Ký hiệu:

C. Bảng chân lý:
A
0
1

Y
0
1

D. Cổng đệm có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên

Đồ áN kỹ thuật số

19

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

E. Dạng sóng của cổng đệm:

1.2 Các Filp-Flop cơ bản.
1.2.1. Filp-Flop RS.
A. Sơ đồ cấu trúc
Mạch flip- flop có cấu trúc là cổng NAND hai đầu vào:
S
Q

R

Q

Từ sơ đồ cấu trúc ta có
R gồm R1,R2 nối với Q
S gồm S1,S2 nối với Q
B. Ký hiệu
S

Q

R

Q

Ký hiệu của FF kiểu RS dùng các cổng NAND hai đầu vào
Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

20

Với R và S là hai đầu vào (S= Set, R= Reset)
Qvà Q là hai đầu ra ( Q là đảo của Q)
C. Bảng chân lý:
S
0
0
1
1

R
0
1
0
1

Qn
Cấm
1
0
Qo

Qn

Cấm
0
1
Qo

Từ bảng chân lý ta có:
S,R là các đầu vào
Qn, Q là các trạng thái của các đầu ra ở các thời điểm hiện tại
Q0,Q là trạng thái của các đầu ra ở thời điểm trớc
D.Mạch điện thể hiện:
S
Q
CK
Q

R
Xung đồng bộ lý tởng đợc thể hiện:

Bảng trạng thái:
S

R

CK

X tuỳ ý

X tuỳ ý

0

0
0
1

0
1
0

1
1
1

Sinh viên thực hiện:

Q
S, R không ảnh hởng trạng
thái đầu ra
Q0 trạng thái trớc
0
1
Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên

Đồ áN kỹ thuật số

1

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

21

1

1

Cấm

Căn cứ vào bảng chân lý ta thấy khi CK ở mức thấp thì hai cổng NAND
ở đầu vào bị khoá vì vậy cả 2 tín hiệu ở 2 đầu vào S và R không đợc truyền
tới đầu ra. Khi CK ở mức cao thì 2 cổng NAND ở đầu vào đợc mở ra.
1.2.2.Filp- Flop JK.
A. Sơ đồ cấu trúc FFJK.
Các FF kiểu RS có điểm không thuận tiện là khi R=S=1 hoặc R=S=0 thì các đầu
ra rơi vào trạng thái bất ổn cả Q và Q tạm thời cùng 1 trạng thái. Bởi vậy ngời ta
khắc phục bằng cách đa thêm 2 mạch AND ở đầu vào R và S.

J
K

B. Ký hiệu:

C.Bảng trạng thái của FF- JK :
CK

Sinh viên thực hiện:

J
0
0
1
1

K
0
1
0
1

Q
Q0
0
1
Qo

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

22

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Căn cứ vào bảng trạng thái ta thấy FF-Jk đã khắc phục đợc trạng thái bất trờng
của FF-RS, đó là các trạng thái mà các đầu tra đều bằng 1 là các trạng thái không
có ý nghĩa trong thực tế.
Giản đồ xung theo thời gian:
Giả sử ta có FF-JK tác động bởi cạnh xuống ở xung CK thì gi đồ thời gian của nó
đợc thể thiện ở hình vẽ.

Vai trò của xung đồng hồ có tác dụng đồng bộ cho hệ thống hoạt động một cách
trật tự.

PHầN II Giới thiệu về IC 555 và phân tử giao tiếp SCR
2.1: Giới thiệu JC 555:

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

23

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Chân 1 : GND(nối đất)
Chân 2: Trigger Input(ngõ vào xung nảy)
Chân 3: Output(ngõ ra)
Chân 4: Reset (hồi phục)

Chân 5: voltage(điện áp điều khiển)
Chân 6: Thershold (thềm ngỡng)
Chân 7: Discharge (xả điện)
Chân 8: +Vcc(dơng nguồn)

2.2. Phần tử giao tiếp SCR.
SCR (silicon Controlled Rectifier): Bộ nắn điện có điều chỉnh làm bằng chất bán
dẫn
2.2.1 Kí hiệu:

A
2.2.2 Cấu tạo:

G

P1
N1
P2
N2
K

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

24

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

SCR đợc cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn P1- N1-P2-N2 đặt xen kẽ nhau. Giữa các lớp bán
dẫn này hình thành các tiếp giáp P-N lần lợt là S1,J2,J3 và lấy ra 3 điện cực là
A: anot
B: katot
C: cực khống chế (gate)

Chơng II : tính toán và chọn linh
kiện
Phần I.Sơ đồ khối của mạch chọn kênh.
1.1. Sơ đồ khối:
Phím tắt

Chọn
kênh

Nguồn

Giao tiếp

Tải

Tạo dao
động

1.2. Nhiệm vụ.
1.2.1. Bàn phím.
Bàn phím có nhiệm vụ dùng để lựa chọn kênh khi ta muốn chọn xem kênh
nào

1.2.2. Nguồn.

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên


Đồ áN kỹ thuật số

25

GVHD: Th.s Phạm Xuân Bách

Nguồn có nhiệm vụ cung cấp tạo ra năng lợng cần thiết để cung cấp cho các
thiết bị làm việc thông thờng. Nguồn năng lợng do bộ nguồn một chiều lấy từ
nguồn xoay chiều hoặc từ pin ắcquy.
Nguồn gồm có:
Biến áp
-

Mạch
chỉnh l
u cầu

Bộ lọc

Mạch
ổn áp

Tải

- Biến áp: Có nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều thành điện áp một
chiều u1 thành điện áp một chiều có giá trị thích hợp với tải yêu
cầu.
- Mạch chỉnh lu nhằm biến đổi điện áp xoay chiều có giá tri thích
hợp với tải yêu cầu thành điện áp 1 chiều nhấp nhô.
- Bộ lọc: San bằng điệ áp 1 chiều nhấp nhô thành 1 chiều bằng
phẳng.
- ổn áp: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều ( dòng điện một
chiều( ổn định Ut CIt) cung cấp cho tải khi điện áp vào hoặc trị số
thay đổi cũng thờng dùng IC ổn áp 7805
Nguyên lý : Khi nguồn đa vào mạch chọn kênh sau khi chọn kênh đa vào
mạch giao tiếp tại mạch giao tiếp ccó mạch tạo xxung đợc đa vào và để kích
cho mạch giao tiếp bóng đèn chớp tắt liên tục.
2.2.3. Chọn kênh.
Các bộ chọn kênh ( Muti ptipler) là các hệ lôgic tổ hợp có nhiều đầu vào và
một hoặc hai đầu ra ( liên hợp với nhau ).
Các đầu vào gồm có 3 loại:
+ Các đầu vào dữ liệu : Để đua dữ liệu vào.
+ Các đầu vào địa chỉ : Để chọn địa chỉ
+ Đầu vào cho phép : Thực hiện chức năng điều khiển
Một bộ chọn kênh có thể biểu diễn :

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên