Đang tải... (xem toàn văn)
Trên đây tôi xin giới thiệu về phần mềm vẽ mạch in Orcad , các tính năng và các bước thiết kế một mạch điện trên nó . Ở đây tôi xin trình bầy cách thiết kế một mạch đếm sử dụng IC giải mã 74ls47 , IC đếm 74ls90 , hiển thị qua led 7 thanh bằng phần mềm Orcad 9.2
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ Đồ Án Môn OrCAD: THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM TỪ 00-99 SỬ DỤNG IC SỐ Giáo viên hướng dẫn: Dương Thị Hằng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lâm Đinh Văn Thiệp Lời nói đầu . Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử . ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ. cùng với sự phát triển của rất nhiều các phần mềm thuộc các ngành khác nhau thì các phần mềm điện tử cũng phát triển rất nhanh.chẳng hạn như : phần mềm orcad , phần mềm proteus , phần mềm multisim , phần mềm altium designer ….các phần mềm này dùng để mô phỏng và thiết kế mạch điện. chúng được thiết kế sẵn các bộ thư viện linh kiện và chân cắm và một số thiết bị đo lường trong mô phỏng cho nên có rất nhiều sự lựa chọn để thiết kế ra một mạch điện. và tùy vào thiết kế mà ta có thể sử dụng vào các thư viện để lấy linh kiện và chân cắm cho phù hợp. Trên đây tôi xin giới thiệu về phần mềm vẽ mạch in Orcad , các tính năng và các bước thiết kế một mạch điện trên nó . Ở đây tôi xin trình bầy cách thiết kế một mạch đếm sử dụng IC giải mã 74ls47 , IC đếm 74ls90 , hiển thị qua led 7 thanh bằng phần mềm Orcad 9.2 . Qua đây cho em được gửi lời cảm ơn tới cô Dương Thị Hằng đã tận tình chỉ dẫn, giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài này. Đề tài này hoàn thành không những giúp em có được thêm nhiều kiến thức hơn về môn học mà còn giúp em được tiếp xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,linh hoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thực hiện đề tài là một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt. I / Giới thiệu về phần mềm vẽ mạch in Orcad 9.2 Phần mềm Orcad 9.2 là phần mềm điện tử chuyên dụng rất mạnh và dễ sử dụng với giao diện rất thân thiện với nhiều người ,đặc biệt là sinh viên của ngành điện tử . Với phần mềm này chúng ta có thể vẽ sơ đồ mạch nguyên lý với Capture CIS , chạy mô phỏng với Pspice , đặc biệt là chức năng vẽ mạch in rất mạnh với Layout plus . cung với một thư viện linh kiện và chân cắm khổng lồ hầu hết các nhà sản xuất linh kiện điện tử cung cấp cho phiên bản 9.2. Mạch đếm số này gồm 4 khối chính : khối tạo xung vuông , khối đếm , khối giải mã va khối hiển thị. Mạch điên này hiển thị từ 00 đến 99 cho nên tôi sử dụng 2 led 7 thanh, 2 IC đếm 74ls90 , 2 IC giải mã 74ls47, IC NE555 để tạo ra xung vuông cung cấp cho IC đếm va một số linh kiện khác như điện trở, tụ điện , biến trở II/ Giới thiệu các khối mạch điện, nhiệm vụ của các linh kiện dùng trong mạch điện. 1/ khối tao xung vuông sử dụng IC Ne555 R 1 1 K V C C R 2 1 0 K N E 5 5 5 U 1 1 2 3 45 6 7 8 C 1 1 0 4C 2 1 0 0 u F a)Giới thiệu về IC Ne555. Vi mạch định thì LM555 là mạch tích hợp Analog- digital. Do có ngõ vào là tín hiệu tương tự và ngõ ra là tín hiệu số. Vi mạch định thì LM555 được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor, SCR, Triac… b) Hình dáng và sơ đồ chân. Chân 1: Nối mass. Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy). Chân 3: Output ( ngõ ra). Chân 4: Reset (đặt lại). Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển). Chân 6: Threshold (thềm- ngưỡng). Chân 7: Discharge ( xả điện). Chân 8: Nối Vcc. c) Cấu trúc và nguyên lý. Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transistor và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như hình 2.2 gồm có: Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5knối từ nguồn +Vcc xuống Mass cho ra hai điện áp chuẩn 1/3Vcc và 2/3Vcc. Op-Amp(1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In- nhận điện áp chuẩn 2/3Vcc, còn ngõ In+ thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3Vcc Op-Amp(1) có điện áp ra ở mức High( cao) hay mức Low( thấp) để làm tín hiệu R (Reset), điều khiển Flip-Flop. Op-Amp(2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In+ nhận điện áp chuẩn 1/3Vcc, còn ngõ In- thì nối ra ngoài chân 2. Tuỳ thuộc điện áp của chân 2 so với điện áp chẩn 1/3Vcc Op-Amp(2) có điện áp ra ở mức High hay mức Low để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip- Flop. Mạch Flip – Flop là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set có điện áp cao thi điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop ở ngõ Q lên mức cao và ngõ xuống mức thấp. Khi chân Set đang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch Flip-Flop không đổi trạng thái. Khi chân Reset có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop làm ngõ lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset mức cao xuống thấp thì mạch Flip- Flop không đổi trạng thái. Mạch Output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân của Flip-Flop, nên khi ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (0V), và ngược lại,khi ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao (Vcc). Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V, là loại transistor NPN. Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V, thì T1 ngưng dẫn, nên T1 không ảnh hưởng tới mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hoà đồng thời làm mạch Output cũng dẫn bão hoà và ngõ ra mức thấp. Chân 4 gọi là chân Reset có nghĩa là nó reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đó , chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần thiết. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránh bị Reset do nhiễu. Transistor T2 là transistor có cực C để hở, nối ra chân 7. Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra của F/F, nên khi ở mức cao thì T2 bão hoà và cực C của T2 coi như nối mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp .Khi ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn , cực C của T2 để hở, lúc đó, ngõ ra ở chân 3 có mức điện áp cao. Theo nguyên lý trên, cực C của T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ thuộc có mức điện áp giống như mức điện áp của ngõ ra chân 4. d) Giao tiếp với tải. IC 555 có thể giao tiếp với nhiều loại tải khác nhau và tuỳ trường hợp mỗi loại tải có thể mắc theo hai cách. Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp thấp. Lúc đó, IC 555 sẽ nhận dòng điện tải theo chiều từ nguồn qua tải rồi vào IC. Dòng điện tải trường hợp này gọi là nhận . Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện ấp cao. Lúc đó, IC 555 sẽ cấp dòng điện cho tải theo chiều từ nguồn qua IC rồi ra tải. Dòng điện trong trường hợp này gọi là nguồn 2/ khối đếm ( IC 74ls90 ). a/ Giới thiệu về 74ls90 . Khối này làm nhiệm vụ đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa ra BCD. Cứ mỗi 1 xung vào thì nó đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân. Khi đếm đến 10 tự nó sẽ reset và quay trở về ban đầu. b/ hình dáng và sơ đồ chân của IC 74ls90. Chân 1 : nối tắt với chân 12. Chân 2,3 : làm nhiệm vụ reset bộ đếm. Chân 4 : Chân 5 :nối dương nguồn Vcc . CHân 6,7 nối đất . Chân 8,9,11,12 là các ngõ ra . Chân 10 : nối mát. Chân 13 : Chân 14 : chân để lấy xung vào. Khi chân 12 nối với chân 1 ta sẽ thu được bảng trạng thái của bộ đếm 4 bit modul 10 như sau : 3/ Khối giải mã ( IC 74ls47 ). 74LS47 IC giải mã led 7 đoạn, có nghĩa đầu vào của Ic là mã BCD và đầu ra là mã điều khiển led 7 đoạn. 74LS47 dùng để giải mã led 7 đoạn anode chung. Còn 74LS247 để giải mã led 7 đoạn cathode chung. a/hình dạng và sơ đồ chân cua IC 74ls47 . + Chân 1, 2, 6, 7: Chân dử liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC đếm. + Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp (0) và được nối với LED 7. + Chân 8: Chân nối GND. + Chân 16: Chân nối Vcc = 5V. + Chân 4: Chân này không cần biết theo datasheet thì cho nó lên Vcc + Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được dùng để xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân). +Chân 3: Chân này cũng thế cho nó lên Vcc = 5V * Bảng chân lý các giá trị IO của 74LS47 Nhìn trên bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra 15 giá trị của mã LED 7 vạch và hiện thị được lên LED 7 vạch. Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H nên do đó ta phải dùng LED anot chung! 4/Khối hiển thị ( led 7 thanh ).làm nhiệm vụ hiển thị các số từ 0 đến 9 Hình dáng và sơ đồ chân . . [...]... để vẽ một mạch điện bằng phần mềm Orcad 9.2 1/ Vào chương trình vẽ mạch nguyên lý Chọn Start programOrcad 9.2 Capture CIS Sau khi cửa sổ Orcad Capture CIS xuất hiện chúng ta chọn File New project Hộp thoại New project xuất hiện ta làm như sau: Tại mục name ta đặt tên cho mạch cần thiết kế Và tại mục Location ta chọn nơi để lưu mạch cần thiết kế. ỏ đây tôi đăt tên cho mạch là “ mạch đếm từ... C 1 100uF D 1 LED V / thiêt kế mạch in trong orcad 9.2 Bây giời ta bắt đầu vẽ mạch in cho mạch điện: TRước tiên ta kiểm tra lỗi cho mạch nguyên lý như sau : Tại khung này trên thanh công cụ chọn sau :chon OK là được sau đó làm các bước như Sau đó ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ và nhấp chọn layout và nhấp chọn OK là được Bây giời ta vào chương trình vẽ mạch in.ta thực hiện các bướ sau : Tiếp... mạch in.ta thực hiện các bướ sau : Tiếp theo ta chọn File New Hộp thoại load template file ta nhấp chọn file có tên DEFAULT.TCH và chọn open Hộp thoại load netlist source xuất hiện nhấp chọn mạch cần thiết kế mạch in file này có đuôi là MNL ta vừa tạo ở bước trước Sau khi tìm được file có đuôi MNL ta chon nó và nhấp Open Save để lưu file Khi đó xất hiện hộp thoại như ở bên dưới nó yêu cầu ta chọn... Location ta chọn nơi để lưu mạch cần thiết kế. ỏ đây tôi đăt tên cho mạch là “ mạch đếm từ 00 đến 99” và lưu tại ổ” E /bài tập lớn môn Orcad” Sau đó chọn OK Hộp thoại Orcad Capture xuất hiện đây là màn hình để ta vẽ mạch Tiếp theo ta sử dụng các công cụ trên thanh công cụ để vẽ mạch Thanh này ở bên phải màn hình Dùng để chọn các đối tượng Dùng để chọn linh kiện Dùng để nối dây Dùng để lấy nguồn Dùng để... linh kiện cho mạch Sau đó chọn add libraryvà bôi đen toàn bộ các thư viện và chọn Open Hộp thoại place part xuất hiện Tại mục Libraries ta bôi đen toàn bộ để chọn thư viện chứa các linh kiện.tại mục part ta viết tên linh kiện và nhấp OK và di chuyển ra màn hình vá nhấp chuôt trái là dược Ở đây tôi chọn linh kiện Ne555.ta cú tiếp tục như vậy cho đến khi lấy hết các linh kiện thì thôi Để lấy điện trở thí... nháy đúp chuột trái vào chân đó) Để tạo được linh kiện ta phải sử dụng các công cụ trên trong đó để chọn chân linh kiện dùng để viết văn bản dùng để vẽ khung hình chữ nhật Khi hoàn thành ta lưu lại Cuối cùng ta lấy tụ điện như hình dưới đây Ta được các linh kiện sắp xếp như hình dưới R1 10K R2 100 2 3 6 7 5 CV R R R R 01 02 91 92 VCC 3 5 4 D D D D U6 16 0 1 2 3 LT RBI B I/R B O A B C D E F G 13 12... J1 R R R R QA QB QC QD 7 1 2 6 10 2 3 6 7 R5 1K C LKA C LKB 12 9 8 11 U7 16 U5 5 U3 14 1 D1 LED Sau khi sắp xếp linh kiện như hình trên ta bắt đầu tiến hành nối dây.như tôi đã giới thiệu thì ta chọn biểu tượng Dùng để nối dây Ta được sơ đồ nguyên lý mạch đồng hồ số như sau : VC C VC C VC C VC C R 1 10K R 2 100 0 0 9 9 1 2 1 2 3 5 4 0 1 2 3 LT R BI B I/R B O U 6 A B C D E F G 1 1 1 1 9 1 1 3 2 1 0 7...Đây là mạch nghuyên lý mạch đếm từ 00 đến 99 VC C VC C VC C VC C R 1 10K R 2 100 R R R R 0 0 9 9 1 2 1 2 0 1 2 3 LT R BI B I/R B O U 6 A B C D E F G 1 1 1 1 9 1 1 3 2 1 0 7 6 4 2 1 9 10 5 4 8 VC C 3 5 4 D D D D LED 7T... 8 11 G N D 14 1 G N D 2O K LM 555 10 6 2 VC C 7 3 O U T R ST R 4 U 2 8 4 U 1 D 1 LED III / Nguyên lý hoạt động của mạch đếm từ 00 đến 99 - Nhìn bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra 15 giá trị của LED 7 đoạn và hiển thị lên được LED 7 đoạn Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng Nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led... cần lưu VD thư viện layout Sau đó bấm OK để kết thúc Với các linh kiện khác bạn cũng tạo tương tự và cũng chọn Name of library là “thư viện layout” cuối cùng ta dươc một thư viện do chính mình tạo TIếp theo ta chọn chân cho IC 7447 như bên dưới Bây giờ ta lấy chân cho ic Ne555 IC 555 có 8 chân và được lấy như hình bên dưới Chọn diện trở như hình sau Chọn tụ điện như hình sau Chọn tụ hóa như hình sau . chúng được thiết kế sẵn các bộ thư viện linh kiện và chân cắm và một số thiết bị đo lường trong mô phỏng cho nên có rất nhiều sự lựa chọn để thiết kế ra một mạch điện. và tùy vào thiết kế mà ta. ta đặt tên cho mạch cần thiết kế .Và tại mục Location ta chọn nơi để lưu mạch cần thiết kế. ỏ đây tôi đăt tên cho mạch là “ mạch đếm từ 00 đến 99” . và lưu tại ổ” E /bài tập lớn môn Orcad” .Sau. đây tôi xin giới thiệu về phần mềm vẽ mạch in Orcad , các tính năng và các bước thiết kế một mạch điện trên nó . Ở đây tôi xin trình bầy cách thiết kế một mạch đếm sử dụng IC giải mã 74ls47