DO AN BAO GIO CHO 5 TIET HOC sua

đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

Lời nói đầu
--------

Nh chúng ta đà biết Kỹ Thuật Số là một môn khoa học
mới so với các môn khoa học khác nhng nó đà có đợc những bớc
tiến thần kỳ, đợc ứng dụng vào tất cả các ngành khoa học cũng
nh trong đời sống của con ngời và đặc biệt là trong các ngành
đòi hỏi độ tin cậy, chính xác cao nh tin học, đo lờng điều
khiển, viễn thông ...
Vì những lý do trên mà việc môn Kỹ Thuật Số vào dạy
trong các trờng đại học chuyên về kỹ thuật là một điều tất
yếu, đặc biệt là trờng Đại học S Phạm Kỹ Thuật Nam Định.
Chúng em là những ngời may mắn vì đợc sống trong môi trờng có sự phát triển vợt bậc đó. Và thật hÃnh diện, tự hào khi
chúng em lại đợc đào tạo một cách cơ bản nhất những tri thức
hiện đại của kĩ thuật số trong nhà trờng.
Xuất phát từ những nhận định thực tế trong quá trình
học môn Kỹ thuật số, em đợc giáo viên bộ môn giao cho hoàn
thành bài tập dài: Thiết kế một mạch điện tự động báo giờ
cho 5 tiết học với yêu cầu: Mỗi tiết học trong 45 phút, giờ giải
lao giữa các tiết là 5 phút, giờ giải lao giữa tiết 3 và 4 là 15
phút.
Qua bài thiết kế mạch chúng em đà đợc trang bị thêm
một số kiến thức về chuyên môn cũng nh về thực tế để tích
luỹ thêm kinh nghiệm cho sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Thạc sỹ Phạm
Xuân Bách đà tận tình hớng dẫn chúng em hoàn thành
bài thiết kế này.

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

1

Lớp: Điện


đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

sinh viên
thiết kế:
Cao Văn
Ninh

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

2

Lớp: Điện


đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách
Mục Lục

Lời nói đầu.................................................................................1
Chơng I : Tổng quan về cổng lôgíc..........................3
1) Cổng hoặc (OR gate)...................................................3
2) Cổng Và (AND gate)......................................................4
3) Cổng Đảo (Inverter gate)...............................................5
4) Cổng và Đảo(NAND gate)..............................................6
5) Cổng Hoặc Đảo(NOR gate)...........................................7
6) Cổng Hoặc loại trừ( EXOR gate)...................................9
7) Cổng loại trừ NOR.......................................................10
8) Cổng đệm (Buffer gate)............................................11
ChơnG II. mạch tự động báo giờ học cho 5 tiết học....13
1.Sơ đồ khối:.................................................................13
2. Tác dụng từng khối:......................................................13
3.Sơ đồ nguyên lí mạch đếm........................................14
4. Nguyên lý làm việc:.....................................................14
CHƯƠNG III. Các mạch cần thiết kế..............................18
I. Khối nguồn....................................................................18
II. Các mạch chỉnh lu 1 pha :...........................................21
III. ổn áp...........................................................................27
IV. Mạch đếm...................................................................39
V. Mạch giải mÃ..................................................................44
V.Mạch hiển thị:...............................................................46
Kết luận....................................................................48
Tài liệu tham khảo....................................................50

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

3

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

Chơng I : Tổng quan về cổng

lôgíc

1) Cổng hoặc (OR gate)
a) Định nghĩa :
Cổng hoặc là cổng lôgic cơ bản nó thực hiện phép tính
tổng các biến số ở đầu vào tức là :
Y = A+ B +.+ N
Với A,B.N là các biến số ở đầu vào , còn Y là hàm số hay kết
quả đầu ra
b) Kí hiệu :
Cổng OR hai đầu vào và cổng OR 3 đầu vào đợc biểu diễn
nh hình vẽ:
A
B

A
B
C

Y

Y

Cổng OR hai đầu vào

Cổng OR ba

đầu vào
c) Bảng sự thật :

Các

đầu Đầu

vào

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tư K36

ra

A

B

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

4

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

d) Biểu diễn cổng Or bằng một mạch điện đơn giản:

e) Dạng sóng của cổng OR:

2) Cổng Và (AND gate)
a) Định nghĩa :
Cổng and là cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện phép tính
lôgíc của các biến số ở đầu vào tức là :
Y= A.B.N
Với : A,B..N là các biến số đầu vào
Y là đầu ra
Một cổng AND có thể có nhiều đầu vào nhng thông thờng nó chỉ có từ 2 đến 3 đầu vào .
b) Kí hiệu :
Cổng AND có 2 đầu vào và 3 đầu vào có kí hiệu nh
hình vẽ :
A
B

Y

A
B
C

Cổng AND 2 đầu vào
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

Y

Cổng AND 3 đầu vào

5

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

c) Bảng sự thật:

A

B

Y

0

0

0

d) Biểu diễn

0

1

0

cổng and bằng

mạch điện, bán

1

0

0

dẫn đơn giản

Biểu diễn bằng mạch

1

1

1

điện

đơn

giản

và

Biểu dễn bằng mạch bán dẫn đơn giản

Vcc

Vcc

B
A

R1

DA

Ur

DB

Y = A.B

e) D¹ng sãng cđa cỉng
AND
D¹ng sãng cđa cỉng and đợc thể hiện nh hình vẽ

Ta có thể biểu diễn dạng sóng của cổng and nh hình trên với
A,B là dạng sóng đầu vào còn Y là dạng sóng đầu ra. Chỉ khi
nào 2 đầu vào A,B ở mức cao thì đầu ra Y mới ở mức cao.
3) Cổng Đảo (Inverter gate)
a) Định nghĩa:
Cổng đảo còn gọi là cổng NOT. Nó thực hiện thuật toàn
lôgíc phủ định biến số ở đầu vào tức là Y =

Sinh viên : Cao Văn Ninh

§iƯn Tư K36

6

.

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

b) Kí hiệu :
Kí hiệu cổng not trình bày nh hình vẽ cổng not chỉ có một
đầu vào và một đầu ra.

A

c) Bảng sự thật:

Y

A
0
1

Y
1
0

Cổng not hoạt động theo bảng chân lý trên
d) Biểu diễn cổng not bằng mạch điện và mạch bán
dẫn đơn giản.

C
Uv

A

L1

e) Dạng sóng cổng NOT

4) Cổng và Đảo(NAND gate)
a) Định nghĩa :
Cổng nand là một cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện thuật toán
phủ định tích lôgíc các biến số đầu vào tức là :
Y=
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

7

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

b) Kí hiệu:

A
B

Y

Cổng nand có thể có 2 hay nhiều đầu vào
c) Bảng sự thật:

A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

Y
1
1
1
0

d) Biểu diễn bằng mạch điện và mạch bán dẫn đơn

giản:
Vcc

C

B

A

Uv

Vcc

L1
B

A

Rc

R1

DA

Ur
Rb
Q2
NPN

DB

e) Dạng sóng cổng NAND

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

8

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

5) Cổng Hoặc Đảo(NOR gate)
a) Định nghĩa:
Cổng NOR là một cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện thuật toán
phủ định tổng lôgíc các biến số ở đầu vào .Tức là

:

Y=

b) Ki hiệu:
A
B

A
0

1
0
1

Y

Cổng NOR có thể có 2 hoặc nhiều đầu
vào

B
0
0
1
1

Y
1
0
0
0

c) Bảng sự thật:
Cổng NOR 2 đầu vào hoạt động theo bảng chân lý trên
chỉ khi nào cả hai đầu vào ở mức thấp thì đầu ra mới ở mức
cao còn lại tất cả các trờng hợp còn lại thì đầu ra đều ở mức
thấp.
d)Biểu diễn cổng NOR bằng một mạch điện và một
mạch bán dẫn đơn giản
Vcc

Vcc

B
A

DA

Rc

R1

DB

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tư K36

C

Ur
Uv

Rb

A

Q2
NPN

9

B

L1

Líp: §iƯn


đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

Cần chú ý tụ C trong mạch điện dùng để chống ngắn mạch
nguồn 220v AC đầu vào khi các công tắc A,B đều ở trạng thái
đóng.
Mạch bán dẫn thể hiện sự hoạt động của cổng NOR nh hình
vẽ
chỉ khi nào 2 đầu vào ở mức thấp thì đầu ra mới ở mức cao
còn lại các trờng hợp khác thì đầu ra đều ở mức thấp .

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

10

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

e) Dạng sóng của cổng NOR
Dạng sóng thể hiện nh hình vẽ:

6) Cổng Hoặc loại trừ( EXOR gate)
a) Định nghĩa :
Cổng EXOR là một loại cổng lôgíc mà nó có khả năng thực
hiện thuật toán cộng lôgíc khác dấu các biến số ở đầu vào :
tức là Y= A

B

b) Kí hiệu :
A
B

Y

c) Bảng chân lý:
A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

Y
0
1
1
0

Cổng EXOR hoạt đọng theo bảng chân lý trên
d) Biểu diễn sự hoạt động của cổng EXOR bằng một
mạch lôgíc đơn giản
A
Y

B

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

11

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

e) Dạng sóng của cổng EXOR
Dạng sóng của cổng đợc thể hiện nh hình vẽ . Qua đó ta thấy
chỉ khi nào 2 đầu vào có .mức lôgíc đối nhau thì đầu ra mới

ở mức cao còn khi 2 đầu vào có cùng một mức lôgíc thì đầu
ra ở mức thấp.

7) Cổng loại trừ NOR
a) Định nghĩa :
Cổng NOR là 1 loại cổng lôgíc nó có khả năng thực hiện thuật
toán phủ định tích lôgíc loại trừ của biến số đầu vào : tức là
Y=
b) Kí hiệu :
A
B

Y

c) Bảng chân lý:
Bảng chân lý của cổng loại trừ NOR đợc xây dựng nh hình vẽ . Khi cả hai 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.
A
0
1
0
1

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

B
0
0

1
1

Y
1
0
0
1

12

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

d) Biểu diễn cổng NOR loại trừ bằng mạch điện lôgíc
A
B
Y

e) Dạng sóng của cổng NOR loại trừ

8) Cổng đệm (Buffer gate)
a) Định nghĩa :
Cổng đệm có tác dụng cho tín hiệu đi qua mà không hề làm
thay đổi dạng sóng của tÝn hiƯu trun qua nã .Tøc lµ nã thùc
hiƯn tht toán lôgíc 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 lôgíc thì ta cần phải lắp thêm một cổng đệm nằm trung
gian giữa IC lôgic và tải .
b) Kí hiệu của cổng đệm :
Y

A

c) Bảng chân lý :

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

A

Y

0

0

1

1
13

Lớp: Điện

đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

Cổng đệm hoạt động theo bảng chân lý trên khi đầu vào
bằng 1 thì đầu ra bằng 1 và khi đầu vào bằng 0 thì đầu ra
cũng bằng 0.

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

14

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

d) Biểu diễn cổng đệm bằng mạch bán dẫn đơn giản
Vcc

A

R2

Q1
Y
R3

e) Dạng sóng của cổng đệm:
Dạng sóng của A và Y luôn luôn đồng pha với nha

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tư K36

15

Líp: §iƯn


đồ án kỹ thuật số

GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

ChơnG II. mạch tự động báo giờ học cho 5 tiết học.
1.Sơ đồ khối:
Khối
nguồn

Khối
hiển thị

Khối tạo
xung
chuẩn

Khối bộ
đếm

thời gian

Nguồn
12V
DC

Rơ le

Chuông

Khối
thiết lập
đầu vào

~ 220V/50Hz
2. T¸c dơng tõng khèi:
- Ngn DC 5 V lÊy tõ nguồn xoay chiều 220 V qua nắn , lọc,
ổn áp tạo ra nguồn 1 chiều 5 V đa đến các khôi tạo xung CK,
bộ đếm, giải mÃ, hiển thị led 7 đoạn .
Nguồn 12 V DC cấp cho rơle hiển thị ra chuông .
-Tạo xung CK: Tạo ra dao động xung ®a ®Õn bé ®Õm .
-Bé ®Õm xung CK : khống chế cho đúng yêu cầu đề bài và
đa đến phần giải mà .
- Giải mà :Nhận các xung đà đợc khống chế từ bộ đếm đa
đến, giải mà xung và giao tíêp với led .
-Hiển thị : Nhận các tín hiệu từ khối giải mà để hiển thị ra
các số đếm đồng thời đa ra chuông để hiển thị theo yêu cầu
đề ra.

Sinh viên : Cao Văn Ninh

Điện Tử K36

16

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

3.Sơ đồ nguyên lí mạch đếm
PHUT
V+

+5V

GIAY
V+

SOTIET

V+

V+

V+

abcdefg. abcdefg.

abcdefg.

abcdefg.

abcdefg.

2222222
8765432

11111
43 2 1 0 98

7654321

3 33 3 3 32
5 43 2 1 09

2 21 11 1 1
1 09 87 6 5

BUS1

U1

DV giay
U2

BUS2

BUS2

1
2
3
4

O15
C1
CD4520
V1
CP1
CP2

Q1
Q2

CP0A
CP1A
MRA

Q3A
Q2A
Q1A
Q0A

CP0B
CP1B
MRB

Q3B
Q2B

Q1B
Q0B

5
6
7
8

G1
74LS47

A3
A2
A1
A0

test
RBI

1
2
3
4

15

O7

C2
CD4520

CP0A
CP1A
MRA

Q3A
Q2A
Q1A
Q0A

CP0B
CP1B
MRB

Q3B
Q2B
Q1B
Q0B

G2
74LS47

A3
A2
A1
A0

9

O9

10

O10

11

O11

U3

5
6
7
8

16

O8

O2

RBO

chuc giay

13
14

O1

1
2
3
4
5
6
7

g
f
e
d
c
b
a

g
f
e
d
c
b
a

10
11
12
13
14

g
f
e
d
c
b
a

15
16
17
18
19
20
21

g
f
e
d
c
b
a

22
23
24
25
26
27

28

8
9

test
RBI G3 RBO
9
10
11
12

12

74LS47

A3
A2
A1
A0

test
RBI

9

RBO

DV p
U4

45

FF
Q
_
Q

S

G4
74LS47

O12
O3

R

13
14
15
16

O4

U5

15

A3

A2
A1
A0

U6

5

test
RBI

RBO

chuc p
+5V

O14

O5

C3
4520

G5

CP0A
CP1A
MRA

Q3A

Q2A
Q1A
Q0A

CP0B
CP1B
MRB

Q3B
Q2B
Q1B
Q0B

17
18
19
20

74LS47

A3
A2
A1
A0

test
RBI

g
f

e
d
c
b
a

29
30
31
32
33
34
35

RBO

U7

O6
U8

3

C4
74LS193

CPU
CPD
PL
MR

D3
D2
D1
D0

V4
V5
V6
V7

U9
TCU
TCD
Q3
Q2
Q1
Q0

3
17
18
19
20

N1

V8

V12
12V

+V

O13
V9
U10

6

~220v/50Hz

L1
D1
DIODE

S1
SPK1
8
C2383

R9
4.7k

4. Nguyên lý làm việc:
Mạch đếm sử dụng 3 IC 4520 và 1 IC 74HC193
a.IC đếm C1 - 4520 giây :
+) C1 – 4520 cã 2 bé ®Õm gåm cã

CP0B

CP1b

Q1B

MRB

Q2B

Q0B

Q3B

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

17

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

* Sử dụng là bộ đếm đơn vị giây:
- Xung thứ nhất : CK1 = 1 -> CP0 = 1 -> đầu ra Q0 = 1
Q1 =
Q2 = Q3 = 0
Đợc đa qua BUS 2 có địa chỉ

-

Q0B = 1

Q1B = 2
Q2B = 3
Q3B = 4
--> IC giải mà G1(7447) để thực hiện giao tiếp với LED 7
đoạn.
Q0 = 1 = A0
Q1 = Q2 = Q3 = A1 = A2 =A 3 = 0
--> đầu ra của IC giải mà G1 có :
b = c =1

a = d = e = f= g = 0 -> LED hiĨn thÞ sè

1
- Xung thø 2 cã:

Q1 = 1 , Q0 = Q2 = Q3 = 0

A1 = 1 , A0 = A2 = A3 = 0
--> G1 có đầu ra:

a = b = g= e=d= 1--> LED hiển

thị số 2
Quá trình đếm tiếp tục thực hiện nh trên khi đếm xung
thứ 9
--> YU1 = Q1B . Q3B = 1
YU1 cã 2 nhiƯm vơ : + Reset lại bộ đếm đơn vị

+ Cấp xung cho bộ đếm hàng chục
YO15 = YU1 + Reset = 1 --> MRB = 1
CP0A = 1
+) Bé ®Õm thø 2 trong 4520 thực hiện đếm hàng chục:
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

18

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

CP0A

Q0A = ®Þa chØ BUS 2 = 5

CP1A
MRA

Q1A = ®Þa chØ BUS 2 = 6
Q2A = địa chỉ BUS 2 = 7
Q3A = địa chỉ BUS 2 = 8

- Bộ đếm hàng chục bắt đầu đếm với

CP0 A = 1 --> Q0

= 1 = A0
Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 =
A3 = 0
- Đầu ra của IC giải mà G2 (7447) cã:

b=c=1

a = d=

e=f=g = 0
--> LED hiĨn thÞ sè 1
- Quá trình đếm và giải mà với các xung tiếp theo hoàn
toàn giống nh trên. Khi đến xung thứ 6 cã Q1 = Q2 = 1
--> YU2 = Q1 . Q2 = 1
YU2 làm CK cho bộ đếm đơn vÞ phót cđa G2
YO1 = YU2 + YU10 + Reset = 1
--> thực hiện Reset cho hàng đơn vị phút (MRB =1)
* Bé ®Õm phót C2 – IC 4520
- NhËn xung từ bộ đếm giây sau khi bộ đếm đếm
giây đếm đến 60
- Bộ đếm đơn vị
CP0B

Q0B = địa chỉ BUS 2 = 9

CP1B

Q1B = địa chỉ BUS 2 = 10

MRB

Q2B = địa chỉ BUS 2 = 11
Q3B = địa chØ BUS 2 = 12

-

YO2 = CP0 B = 1 CP0A = 1 --> Q0 = 1 = A0
Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 = A3 =
0

Sinh viªn : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

19

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

- Đầu ra cđa IC gi¶i m· G3 (7447) cã :
b=c=1

a = d = e = f = g = 0 --> LED hiển thị

số 1
- Quá trình đếm và giải mà với các xung tiếp theo hoàn

toàn giống nh trên. Khi đến xung thứ 9 của hàng đơn
vị phút thì:
Q1 = Q3 = 1

---> YU3 = Q1B . Q3B = 1

YU3 có 2 nhiệm vụ :

Cấp xung cho bộ đếm hàng

chục CP0A
YO2 = YU3 + Q(FF-RS) + YU10 + Reset = 1 --> MR A = 1 hàng đơn
vị đợc reset
- Bộ đếm hàng chục bắt đầu đếm với

CP0 A = 1 -->

Q0 = 1 = A0
Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 = A3 =
0
- Đầu ra của IC gi¶i m· G4 (7447) cã:
b = c = 1 a = d= e=f=g = 0 --> LED hiĨn thÞ số 1
- Quá trình đếm và giải mà với các xung tiếp theo hoàn
toàn giống nh trên khi bộ đếm C2 cã

Q2A = 1

vµ Q2B

= Q0B =1

---> YU4 = Q2A . Q2B . Q0B = 1
--> thùc hiƯn reset toµn bộ đếm.
YU4 có nhiệm vụ ---> Cấp cho chân S cđa FF-RS

®Ĩ

khèng chÕ bé ®Õm thêi gian nghØ.
b. Bé ®Õm thêi gian nghØ
- Thùc hiƯn ®Õm cø sau 1 tiÕt học --> đếm thời gian
nghỉ 5 phút riêng giữa tiết 3 – 4 thêi gian nghØ lµ 15 phót.
- Thùc hiện khi YU4 = 1 (bộ đếm phút đếm đợc 45)
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

20

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

--> S = 1
R = YO3 = YU5 + YU6 = 0
YU5 =Q2A . Q0B . Q0A ( khi bé ®Õm ®Õn 15 -> Y U5 =
1)

YU6 = Q2A . Q0A . YO6
- Đầu ra

Q (FF) = 1

Q(FF) = 0 ---> YO2 = 1 --> Reset

®Õm phót
Q(FF) = 0 ---> YO4 = YU5 + YU7 = 0
YO5 = YO4 + YU10 + Reset = 0 Mạch thực hiện đếm
Khi

YU5 = Q2A . Q0A = 1
YO3 = 1

--> R(FF) = 1 vµ S(FF) = 0
--> Q = 0 vµ Q = 1

YO4 = 1 --> YO5 = 1 --> Reset đơn vị
Khi bộ đếm đến 5 và bộ đếm số không phải là số 3 -> Y U6
= 1 giờ giải lao giữa các tiết trừ tiết 3- 4
Khi bộ Đếm Tiết C4 74HC193 thực hiện đếm đến 3 thì
cho phép C2 ®Õm ®Õn 15 míi dõng.
c.Bé ®Õm TiÕt häc C4 – 74HC193
- Thực hiện đếm lên với CK là xung mức cao của đầu ra
của YU4
74HC193 thực hiện đếm với Mod 6
Khi đếm đến 6 tự động thực hiện đặt lại chế độ đếm
ban đầu do ngõ vào D1 D2 D3 xác lập
Đầu vào D1 D2 D3 đợc nối với các switch để thức hiện
nhập giá trị đặt trớc cho bộ đếm C4.

Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

21

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

CHƯƠNG III. Các mạch cần thiết kế
I. Khối nguồn
1 .Khái niệm và sơ đồ khối, nhiệm vụ các khối .
a)Khái niệm:
Mạch cung cấp nguồn có nhiệm vụ là tạo ra năng lợng cần thiết
để cung cấp cho các thiết bị điện và điện tử làm việc.
Nguồn năng lợng do bộ nguồn tạo ra là nguồn 1 chiều lấy từ
nguồn điện xoay chiều từ pin ắc quy.
b) Sơ đồ khối :
Mạch cung cấp nguồn này chủ yếu dùng để cung cấp cho IC
nên đòi hỏi độ ổn định cao do đó cần phải sử dụng mạch ổn
áp. Ta có sơ đồ khối mạch nguồn nh sau:

U1

Biến
áp

U2

Mạch
chỉnh l
u

U3

Bộ lọc

ổn áp

U4

U5 R
t

c) Nhiệm vụ các khối :
- Biến áp : Dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U 1 thành
điện áp xoay chiều U2 có giá trị phù hợp với tải .
- Mạch chỉnh lu: Có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều
thành điện áp 1 chiều nhấp nhô(điện áp 1 chiều có ®é lín
thay ®ỉi theo thêi gian).
- Bé läc: San b»ng điện áp 1 chiều nhấp nhô thành điện áp 1
chiều bằng phẳng U4 .
- Bộ ổn áp : Có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều ổn định
U5 cung cấp cho tải, khi điện áp U4 hoặc trị số tải thay đổi .
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

22

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

Tuỳ theo yêu cầu cụ thể

mà bộ nguồn có thể có đầy đủ

hoặc không đầy đủ các khối trên ví dụ nh: khi điện áp của tải
yêu cầu phù hợp với điện áp mạng thì không cần biến áp hoặc
khi tải không có yêu cầu cao thì không cần ổn áp (ổn dòng) .
2. Phân tích các khối :
a. Máy biến áp:
Thờng có 2 loại máy biến áp đó là tăng áp và giảm áp . Trong
phần thiết kế mạch tự động báo giờ học cần nguồn cung cấp
nhỏ nên em chọn máy biến áp giảm áp để tính toán và sử
dụng.
b. Sơ đồ:

220VAC
U1

12VAC
U2

c. Nguyên lý:
Dây quấn sơ cấp nối với điện áp xoay chiêu, dòng điện qua
dây quấn tạo nên từ trêng xoay chiỊu trong m¹ch tõ.Do hƯ sè
dÉn tõ cđa lõi thép lớn hơn nhiều lần hệ sô dẫn từ cđa vËt liƯu
phi tõ tÝnh nªn cã thĨ xem tõ thông qua dây quấn sơ cấp và
thứ cấp bằng nhau, ở mỗi dây quấn sẽ cảm ứng sức điện động
do đó sinh ra dòng điện I trên cuộn thứ cấp (nếu mắc tải).
c. Tính máy biến áp:
Theo sơ đồ thiết kế mạch tự động báo giờ học thì dòng ra
khoảng 2,5A. Vậy em chọn dòng ra của máy biến áp là 3A và
điện áp ra trên cuộn thứ cấp sẽ là 12V.
Nghĩa là: U1=220V ; U2=12V ;I2=3A
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

23

Lớp: Điện


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số

Tính I1 : áp dụng công thức :
U1
I2
=
U2
I1

Vậy I1=

=> I1=

U2
.I
U1 2

12.3
0,164 A
220

Tính công suất biến áp:

P2=U2.I2=12.3=36(W)
P1=1,1P2=1,1.36=39,6(W)

Tính Shh=1,25 P1 =1,25 39,6 =7,87
Tính Sts=0,9.Shh=0,9.7,87=7,083
Tính số vòng/vol:
Chọn K= 45
Vậy n=

k

n= B.S

ts

B=1

45
=6,3 (vong/vol)
1.7,92

Số vòng sơ cấp: W1=220.6,3=1386 vòng
Số vòng thứ cấp: W2=12.6,3=75,6vòng 76 vòng
Tính đờng kính dây:
Từ công thức : S=
Ta chọn

I
.
(thờng chọn J =2,5ữ 3)
J

.

J =2,5

Mµ S=Π.R2 = Π

d2
4

=> d=

4s


tÝnh Φ1:
S1=

0,164
I1
=
=0,0656
2,5
J

=> d1=

4.S1
4.0,082
=
=0,289



TÝnh Φ2
S2=

3
I2
= =1,2
2,5
J

=> d2=

4.1,2
= 1,52


tính a,b: có Shh=7,87
Sinh viên : Cao Văn Ninh
Điện Tử K36

24

Líp: §iƯn


GVHD: Th.s. Phạm Xuân Bách

đồ án kỹ thuật số
7,87

chọn a=2,4 cm

=>b= 2,4 = 3,3 cm

Vậy máy biến áp chọn là: Shh= 2,4.3,4
Cuộn sơ cấp: 1=0,3;

W1=1386 vòng

Cuộn thứ cấp: 2=1,5;

W2=76 vòng

U1=220V

I1= 0,164A

U2=12V

I2=3A

II. Các mạch chỉnh lu 1 pha :
1. Mạch chỉnh lu 2 nửa chu kỳ:
a) Mạch điện:
D1
T3

U 21

Id
Rt

Ut

1

U1
U 2 D2
Id
2

thứ cấp biến áp TR gồm 2 nửa đối xứng do vậy điện áp U 21 và
U22 có biên độ bằng nhau và ngợc pha (U21m=U22m=U2m) D1, D2 là
2 diode chỉnh lu.
b) Nguyên lí làm việc:
Giả sử ở 1/2 chu kì đầu thứ cấp biến áp có chiều dơng trên,
âm dới làm D1 dẫn, D2 khoá có dòng qua tải Id1.
+U21 D1 Rt -U21.
ở 1/2 chu kì sau điện áp ở thứ cấp biến áp có chiều âm trên,
dơng dới làm D2 dẫn, D1 khoá có dòng qua tải Id2.
+U22 D2 Rt -U22.

Sinh viên : Cao Văn Ninh
§iƯn Tư K36

25

Líp: §iƯn