Tài liệu Thiết kế hệ thống đèn trang trí hiển thị dòng chữ “trần hải quỳnh” doc

Bé m«n ®iÖn tö    bµi tËp dµi ®iÖn tö sè
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN TRANG TRÍ HIỂN THỊ DÒNG CHỮ
“TRẦN HẢI QUỲNH”
1.VAI TRÒ, Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
ĐÈN TRANG TRÍ.
Trong thực tế chúng ta thường hay gặp các hệ thống đèn nhấp nháy rất
đẹp mắt trang trí cho các biểu tượng hay các ký tự khác nhau . Nhất là các biển
quảng cáo hay các trung tâm vui chơi giải trí , các nơi giải trí công cộng hay
những biển ba nô áp phích cổ động. Nhằm tập trung sự chú ý về ba đêm .
Để thực hiện được như vậy người ta phải ghép nhiều bóng với nhau , sau
đó điều khiển sự sáng của chúng, để chúng nháy tắt theo một quy luật nhất
định .
Một hệ thống như vậy gồm 2 phần chính phần là phần hiển thị và điều
khiển thị. Phần hiển thị chính là các bóng đèn được ghép lại thành các biểu
tượng hoặc ký tự, còn phần điều khiển là phần tạo ra các quy luật đóng cắt
nguồn cung cấp cho bóng đèn.
Dòng chữ “TRẦN HẢI QUỲNH” được ghép lại từ 12 ký tự là :T, R, Ầ,
N, H, Ả, I, Q, U, Ỳ, N, H. hệ thống đèn trang trí cho dòng chữ này phải thoả
mãn hai điều kiện:
- Thứ nhất: Từng ký tự được sáng và giữ nguyên trạng thái cho tới ký tự cuối
cùng được sáng.
- Thứ hai: Khi tất cả các ký tự sáng hết, tiếp theo cùng tắt rồi lại cùng sáng và
lại tắt hết, sau đó tiếp tục theo yêu cầu thứ nhất.
2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG ĐÈN TRANG TRÍ.
Từ các yêu cầu trên ta có bảng trạng thái của các ký tự như sau:
stt
T R Ầ N H Ả I Q U Ỳ N H
TrÇn H¶i Quúnh líp K38ID
1
Bé m«n ®iÖn tö    bµi tËp dµi ®iÖn tö sè
0

Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
1
Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
2
Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
3
Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
4
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
5
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
6
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
7
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt
8
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt Tắt
9
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt Tắt
10
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Tắt
11
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng
12
Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
13
Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng Sáng
14
Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt Tắt
Bảng 1: Trạng thái các ký tự của dòng chữ “TRẦN HẢI QUỲNH” trong một

chu kỳ.
Nhìn vào bảng trên ta thấy có 15 trạng thái khác nhau của dòng chữ “TRẦN
HẢI QUỲNH” trong một chu kỳ, chúng được tạo ra bởi hai trạng thái sáng, tắt
của 12 ký tự. Trạng thái sáng của một ký tự khi nó nhận mức logic 1, còn trạng
thái tắt của ký tự nó nhận mức logic 0 tương ứng ta có bảng 2.
stt Q
3
Q
2
Q
1
Q
0
T R Ầ N H Ả I Q U Ỳ N H
0
0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
0
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2
0
0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3
0
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
4
0
1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
5

0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
6
0
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
7 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
9 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
10 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
11 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
12 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
13 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
14 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Bảng 2: Trạng thái các hàm trong dòng chữ ‘TRẦN HẢI QUỲNH” theo các
TrÇn H¶i Quúnh líp K38ID
2
4
8
7
555
D
1
+5V
3
1
2
6
C
1
R

1
WR
1
WR
2
Xung ra
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch
phát xung chuẩn dùng IC 555
Bé m«n ®iÖn tö    bµi tËp dµi ®iÖn tö sè
biến Q
Thông qua các phân tích trên ta đưa ra sơ đồ khối của hệ thống đèn trang trí
cho dòng chữ “TRẦN HẢI QUỲNH” như sau:
Hình 1: Sơ đồ khối của hệ thống đèn trang trí.
- Khối phát xung chủ đạo PXCĐ có chức năng tạo ra dẫy xung cung cấp cho
khối đếm. Khối đếm sẽ thực hiện đếm các xung và cho kết quả ở đầu ra Q
3
, Q
2
,
Q
1
, Q
0
dưới dạng mã nhị phân gửi đến cho khối giải mã. Nhìn trên bảng 2 ta
thấy có 15 trạng thái khác nhau của tổ hợp biến Q, do đó muốn có 15 trạng thái
này ta phải dùng bộ đếm 4 bit môdun 15. Khối giải mã sẽ nhận các đầu ra của
bộ đếm, tiến hành giải mã tạo ra các hàm tương ứng với 12 ký tự của dòng chữ
“TRẦN HẢI QUỲNH” để đưa đến khối hiển thị. Nhận các tín hiệu điều khiển
của khối giải mã, khối hiển thị thực hiện hiển thị hay nói cách khác là điều khiển
sự sáng tắt của các ký tự theo luật của tín hiệu điều khiển. Như vậy ta có thể

chia sơ đồ khối thành hai phần chính là phần hiển thị và phần điều khiển hiển
thị. Phần hiển thị có chức năng hiển thị các ký tự theo yêu cầu của bài đặt ra.
TrÇn H¶i Quúnh líp K38ID
3
PXCĐ ĐẾM
GIẢI MÃ
HIỂN THỊ
Bộ môn điện tử bài tập dài điện tử số
Vic m bo phn hin th lm vic ỳng quy lut c phn iu khin m
nhim. cú th hiu rừ c hot ng ca h thng ta i thit k cho tng
khi.
3.KHI PHT XUNG CH O DNG VI MCH IC 555.
Khi phỏt xung ch o cú nhim v phỏt ra mt dy xung liờn tc cung cp
cho khi m . Yờu cu t ra i vi khi ny l xung ra phi thay i c
chu k t ú cú th thay i c thi gian tn ti trng thỏi cỏc ký t. Hỡnh
2 l s nguyờn lý ca mt mch phỏt xung ch o ỏp ng c cỏc yờu cu
trờn.
Vi mch 555 l mt vi mch c dựng phỏt xung vuụng chuyờn dng.
to ra c dy xung liờn tc ngi ta tin hnh ghộp vi mch ny vi t C
1
v
in tr R
1
nh hỡnh v. hiu rừ nguyờn lý hot ng ca phỏt xung ca vi
mch 555 ta quan sỏt s tri ca vi mch 555 hỡnh 3.
Phn c úng khung bng nột t l vi mch 555, nú cú cu to t hai
phn t khuych i thut toỏn OA1, OA2 v mt Trig R-S. Hai khuych i
thut toỏn OA1, OA2 c mc theo kiu mch so sỏnh cú u vo khụng o
ni vi cu phõn ỏp dựng 3 in tr R. Do ú in ỏp t ti u vo khụng o
ca OA1 l

3
Ucc2
v in ỏp t ti u vo khụng o ca OA2 l
3
Ucc
, õy l
hai in ỏp ngng ca hai mch so sỏnh. Hai u vo o ca OA1 v OA2
c a ra ngoi qua hai chõn 6 v 2 ca vi mch. Chỳng c ni vi nhau v
ni vi t C. Nh vy in ỏp trờn t C c a ti hai khuych i thut toỏn
so sỏnh vi hai in ỏp ngng ly trờn cu phõn ỏp. u ra ca hai KTT
c a ti hai u vo R v S ca trig, xung ra ca mch c ly trờn u
ra 1 ca trig R-S thụng qua cng NAND.
Trần Hải Quỳnh lớp K38ID
4
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
B
Date: 1-Jan-1997 Sheet of
File: C:\ADVSCH\HH03.SCH Drawn By:
G1

G2
G3
G4
Qn
Qn
Dn
C
X1
X2
F
CD
+
X1
X2
X1
X2
CD
F
CD
F
R
_
+
_
+
R
OA1
OA2
R
Q

S
T
R
RB
RA
8
4
3
7
2
6
C
D
XUNG RA
+Ucc
2Ucc
3
Ucc
3
Trig
R-S
Ura
Bé m«n ®iÖn tö    bµi tËp dµi ®iÖn tö sè
Hình 3: Sơ đồ trải của 555 trong mạch phát xung chủ đạo.
* Nguyên lý hoạt động của mạch phát xung:
Hình 4: Giản đồ thời gian của điện áp trên mạch phát xung.
* Giả sử tại thời điểm đầu (t = 0) điện áp trên tụ C là
3
Ucc2
U

C
=
thì đầu ra
OA1 có mức logic1 còn đầu ra OA2 có mức logic 0. Đầu vào R của trigơ R-S có
mức logic 1, còn đầu vào S có mức logic 0 dẫn đến đầu ra 1 có mức logic 1 làm
cho tranzitor T thông. Tụ C phóng điện qua R
B
, qua T về mát làm cho điện áp
trên nó giảm đến giá trị U
bh
. Điện áp ra của mạch phát xung bằng không, hay
không có xung ra: U
ra
= 0.
+Khi điện áp trên tụ giảm xuống
3
Ucc2
U
3
Ucc
C
<≤
thì đầu ra của OA
1
và
OA
2
đều có mức logic 0. Điều này làm hai đầu vào R, S của trigơ đều có mức
logic 0 nên trigơ vẫn giữ nguyên trạng thái, Tvẫn mở, tụ C tiếp tục phóng điện
và U

ra
= 0.
+ Đến thời điểm t
1
điện áp
3
Ucc
U
C
≤
nên đầu ra OA
2
có mức logic 1, còn
đầu ra OA
1
vẫn có mức logic 0. Lúc này đầu vào S của trigơ có mức logic 1 nên
đầu ra của trigơ chuyển trạng thái và 1 có mức logic 0. Qua cổng NAND ta có
TrÇn H¶i Quúnh líp K38ID
5
U
C
U
ra
2Ucc/3
Ucc/3
0
0
t
t
t

1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
n
t
p
T
Bộ môn điện tử bài tập dài điện tử số
xung in ỏp ra: U
ra
= 1. Khi ú tranzitor T khoỏ t C c np t +U
CC
R
A
R
B
C

mỏt. Trong qua trỡnh np thỡ in ỏp trờn t tng dn theo biu
thc sau :
)e1.(Ue.

3
U
Uc
C).RR(
tn
CC
C).RR(
tn
CC
BAAB
+

+

+=
.
Trong ú U
C
l in ỏp trờn t C, t
n
thi gian np ca t C.
+ Khi in ỏp trờn t tng n giỏ tr
3
Ucc
U
C
=
thỡ u ra ca OA
2
chuyn

trng thỏi t mc logic 1 v mc logic 0 lm u vo S ca trig cú mc logic 0.
u ra ca OA
1
lỳc ny vn gi nguyờn trng thỏi mc logic 0 nờn u vo R
ca trig cng mc logic 0. Hai u vo ca trig R-S u cú mc logic 0 nờn
trig vn gi nguyờn trng thỏi, in ỏp U
ra
=1, t C tip tc c np.
+ Cho n thi im t
2
in ỏp trờn t tng n giỏ tr U
C
2U
CC
/3 thỡ u
ra ca OA
1
chuyn trng thỏi lờn mc logic1. Lỳc ny u vo R ca trig mang
mc logic 1, u vo S vn gi nguyờn trng thỏi mc logic 0 lm cho Trig
lt trng thỏi. u ra 1 ca trig chuyn t mc logic 0 nờn mc logic 1 lm T
thụng bóo ho, quỏ trỡnh np in ca t C kt thỳc v t C li phúng in. Qua
cng NAND ta cú in ỏp U
ra
= 0, kt thỳc mt chu k ca xung ra.
+ T thi im t
2
ữt
3
t C li phúng in, hot ng ca mch lp li quỏ
trỡnh t 0 ữt

1
. Kt qu l ta thu c mt dy xung vuụng u ra trờn chõn 7
ca vi mch 555.
Trong mt chu k phúng np ca t thỡ ta ly ra c mt xung vuụng u
ra. thay i tn s xung ra v rng xung thỡ thay i thi gian phúng np
cho t bng cỏch thay i giỏ tr cỏc in tr R
A
v R
B
.
Thi gian in ỏp trờn t t n giỏ tr U
C
= 2U
CC
/3 ta tớnh c theo
cụng thc sau:








+=
+

+

C).RR(

tn
CC
C).RR(
tn
CCCC
BABA
e1.Ue.
3
U
3
U2
n gin phng trỡnh ta c :
Trần Hải Quỳnh lớp K38ID
6