Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử: Tìm hiểu sử dụng phần mềm mô phỏng mạch điện tử MULTISIM

Chia sẻ: Elysale25 Elysale25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung khóa luận bao gồm: 3 chương, được trình bày cụ thể như sau: Cơ sở lý thuyết về mô phỏng; Cài đặt và sử dụng cơ bản phần mềm MULTISIM; Mô phỏng một số mạch điện tử số. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử: Tìm hiểu sử dụng phần mềm mô phỏng mạch điện tử MULTISIM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: TÌM HIỂU SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ MULTISIM NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 7510203 Giảng viên hướng dẫn : ThS. Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện : Trịnh Duy Mã sinh viên : 1651080097 Lớp : K61-CNKTCĐT Khóa học : 2016 - 2021 Hà Nội, 2020
LỜI NÓI ĐẦU Trong thực tế, khi thử nghiệm các mạch điện tử và điều chỉnh các trị số của linh kiện điện tử. Trong trường hợp chúng ta tiến hành thử nghiệm bằng các linh kiện thật thì việc điều chỉnh thông số qua linh kiện sẽ gặp khó khăn và phức tạp. Để khắc phục được nhược điểm này chúng ta có thể sử dụng phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện tử. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã cung cấp cho chúng ta phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện tử như: Proteus, Cricuit Maker, Multisim… Nhận thấy được khả năng và ứng dụng của một số phần mềm mô phỏng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học kĩ thuật nên em quyết định chọn đề tài nghiên cứu khóa luận là: “Tìm hiểu sử dụng phần mềm mô phỏng mạch điện tử MULTISIM” để mô phỏng một số mạch điện tử số. Nội dung khóa luận bao gồm: 3 chương Chương 1: Cơ sở lý thuyết về mô phỏng. Chương 2: Cài đặt và sử dụng cơ bản phần mềm MULTISIM. Chương 3: Mô phỏng một số mạch điện tử số. Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng nghiên cứu, nội dung khóa luận này không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, em rất mong được sự chỉ bảo của thầy cô để đề tài khóa luận này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Lâm nghiệp nói chung và các thầy cô trong khoa Cơ điện – Công trình nói riêng đã truyền dạy những kinh nghiệm quý báu và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên ThS. Lê Minh Đức người đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này ! Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội ngày,….tháng,…,năm 2020 Sinh viên thực hiện đề tài Trịnh Duy
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ Hà Nội, ngày……..tháng……năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (Chữ ký, họ tên)
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Chữ ký, họ tên)
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÔ PHỎNG .................................................... 1 1.1. Khái niệm về mô phỏng................................................................................................. 1 1.2. Vai trò của phương pháp mô phỏng trong việc nghiên cứu ................................. 1 1.3. Ưu điểm và nhược điểm của mô phỏng ..................................................................... 1 1.3.1. Ưu điểm của mô phỏng ......................................................................................... 1 1.3.2. Nhược điểm của mô phỏng ................................................................................... 2 1.4. Quy trình mô phỏng ....................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2 CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG CƠ BẢN PHẦN MỀM MULTISIM .......... 4 2.1. Cài đặt phần mềm Multisim ........................................................................................ 4 2.1.1. Tổng quan phần mềm Multisim ............................................................................ 4 2.1.2. Cài đặt phần mềm Multisim .................................................................................. 5 2.2. Sử dụng Phần mềm Multisim .................................................................................... 12 2.2.1. Các thành phần cơ bản của phần mềm Multisim ................................................ 12 2.2.2. Huớng dẫn mô phỏng cơ bản............................................................................... 14 2.2.3. Giới thiệu các thành phần linh kiện cơ bản ......................................................... 17 2.2.4. Các dụng cụ mô phỏng ........................................................................................ 18 CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ SỐ ...................................... 24 3.1. Mạch giải mã nhị phân BCD sang LED 7 đoạn .................................................... 24 3.2. Mạch giải mã dùng IC 71438 (74LS138) ................................................................. 26 3.3. Mạch đếm đồng bộ sử dụng IC 74LS193 ................................................................ 27 3.4. Mạch so sánh 2 số nhị phân 1 bit dùng hàm NAND 2 đầu vào .......................... 30 3.5. Bộ đếm thập phân......................................................................................................... 33 3.5.1. Bộ đếm thập phân 1 chữ số ................................................................................. 33 3.5.2. Bộ đếm thập phân 2 chữ số ................................................................................. 35 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM THẢO
DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Trạng thái của mạch giải mã nhị phân BCD sang LED 7 đoạn ....................25 Bảng 3.2: Trạng thái của mạch giải mã dùng IC 71438 (74LS138) .............................27 Bảng 3.3: Trạng thái của mạch đếm đồng bộ sử dụng IC 74LS193 .............................28 Bảng 3.4: Trạng thái của mạch so sánh 2 số nhị phân 1 bit dùng hàm NAND 2 đầu vào .......................................................................................................................................32
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ thể hiện quy trình mô phỏng .................................................................3 Hình 2.1: File chứa tập tin cài đặt ...................................................................................5 Hình 2.2: Giải nén file cài đặt .........................................................................................6 Hình 2.3: Bắt đầu quá trình cài đặt ..................................................................................6 Hình 2.4: Serial Number..................................................................................................7 Hình 2.5: Giao diện nhập Serial Number ........................................................................7 Hình 2.6: Chọn đường dẫn chứa file để cài đặt phần mềm Multisim 14 ........................8 Hình 2.7: Các loại tool cần thiết cho máy tính khi cài Multisim 14 ...............................8 Hình 2.8: Hộp thoại yêu cầu chấp nhận ..........................................................................9 Hình 2.9: Điều khoản chấp nhận khi sử dụng phần mềm ...............................................9 Hình 2.10: Tiến trình cài đặt phần mềm ........................................................................10 Hình 2.11: Phần mềm đã được cài đặt xong..................................................................10 Hình 2.12: Hộp thoại yêu cầu khởi động lại máy tính ..................................................11 Hình 2.13: Yêu cầu mở khóa và kich hoạt phần mềm ..................................................11 Hình 2.14: Active phần mềm.........................................................................................12 Hình 2.15: Giao diện của phần mềm Multisim khi được cài đặt xong .........................12 Hình 2.16: Giao điện của phần mềm Multisim .............................................................13 Hình 2.17: Biểu tượng phầm mềm Multisim ................................................................14 Hình 2.18: Lưu tập tin nhanh ........................................................................................14 Hình 2.19: Lưu tập tin trên Menu ..................................................................................14 Hình 2.25: Cổng logic ...................................................................................................18 Hình 2.26: Vị trí thanh công cụ mô phỏng ....................................................................19 Hình 2.27: Osilloscope và vị trí biểu tượng của Osilloscope ........................................19 Hình 2.28: Bode Plotter (Máy phân tích tần số cộng hưởng) .......................................20 Hình 2.29: Distortion Analyzer (Máy phân tích độ méo) .............................................21 Hình 2. 30: Function generator (Máy phát sóng) ..........................................................21 Hình 2. 31: Logic Converter (Máy chuyển đổi logic) ...................................................22 Hình 2. 32: Logic Analyzer (Máy phân tích mức logic) ...............................................22 Hình 2. 33: Word generator (Máy phát từ)....................................................................23 Hình 2. 34: Multimeter (Đồng hồ vạn năng) .................................................................23
Hình 3.1: Mạch giải mã nhị phân BCD sang LED 7 đoạn ............................................24 Hình 3.2: Mạch giải mã dùng IC 71438 (74LS138)......................................................26 Hình 3.3: Mạch đếm đồng bộ sử dụng IC 74LS193 .....................................................28 Hình 3.4: Mạch so sánh 2 số nhị phân 1 bit dùng hàm NAND 2 đầu vào ....................30 Hình 3.5: Đầu vào S1 đóng, đầu vào S2 đóng ..............................................................31 Hình 3.6: Đầu vào S1 mở, đầu vào S2 đóng .................................................................31 Hình 3.7: Đầu vào S1 mở, đầu vào S2 mở ....................................................................31 Hình 3.8: Đầu vào S1 đóng, đầu vào S2 mở .................................................................32 Hình 3.9: Bộ đếm thập phân 1 chữ số ...........................................................................33 Hình 3.10: Kết quả trường hợp 1 của bộ đếm thập phân 1 chữ số ...............................34 Hình 3.11: Kết quả trường hợp 2 của bộ đếm thập phân 1 chữ số ................................34 Hình 3.12: Bộ đếm thập phân 2 chữ số ........................................................................35 Hình 3. 13: Kết quả của thí nghiệm bộ đếm thập phân 2 chữ số ..................................36
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÔ PHỎNG 1.1. Khái niệm về mô phỏng Mô phỏng là việc nghiên cứu trạng thái của mô hình để qua đó để hiểu được hệ thống thực, mô phỏng là tiến hành thử nghiệm trên mô hình. Đó là quá trình tiến hành nghiên cứu trên vật thật nhân tạo, tái tạo hiện tượng mà người nghiên cứu cần để quan sát và làm thực nghiệp, từ đó có thể rút ra kết luận tương tự vật thật. Ta có thể thực hiện việc mô phỏng từ những phương tiện đơn giản như giấy, bút đến các nguyên liệu tái tạo lại nguyên mẫu, hay hiện đại hơn là dùng máy tính để thực hiện quá trình mô phỏng. Mô phỏng trên máy tính là một xu hướng mới, hiện đại hơn và áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực và đặc biệt là lĩnh vực điện tử. Để có thể mô phỏng trên máy tính chúng ta dùng những phần mềm có thể mô phỏng và có rất nhiều phần mềm mô phỏng phù hợp với từng lĩnh vực nghiên cứu. 1.2. Vai trò của phương pháp mô phỏng trong việc nghiên cứu Trong việc nghiên cứu, phương pháp mô phỏng là một phương pháp hiện đại và có ích cho việc nghiên cứu bởi vì phương pháp mô phỏng thực hiện cho một số mục đích sau: - Có được cái nhìn sâu sắc về các hoạt động của một hệ thống. - Thay đổi nguyên tắc điều hành hoặc tài nguyên để cải thiện hiệu năng hệ thống. - Kiểm tra các khái niệm mới hoăc hệ thống trước khi thi hành. - Có được thông tin không làm ảnh hưởng đến hệ thống thực tế. 1.3. Ưu điểm và nhược điểm của mô phỏng 1.3.1. Ưu điểm của mô phỏng Mô phỏng có rất nhiều ưu điểm có lợi cho việc nghiên cứu, dưới đây là các ưu điểm của mô phỏng: - Có khả năng nghiên cứu các hệ thống phức tạp, các yếu tố ngẫu nhiên, phi tuyến. 1
- Có thể đánh giá các đặc tính của hệ thống làm việc trong các điều kiện dự kiến trước, ngay hoặc ngay cả khi hệ thống còn đang trong giai đoạn thiết kế khảo sát, hệ thống chưa tồn tại. - Giúp hiểu được quá trình vận hành của hệ thống. - Xác định được các điểm thắt cổ chai của hệ thống. - Có thể so sánh, đánh giá các phương án khác nhau của hệ thống. - Có thể nghiên cứu các giải pháp điều khiển hệ thống. 1.3.2. Nhược điểm của mô phỏng Tuy nhiên trong quá trình làm việc với phương pháp mô phỏng thường có những nhược điểm sau: - Phương pháp mô phỏng đòi hỏi công cụ mô phỏng đắt tiền như máy tính, phần mềm chuyên dụng. - Sự thành lập mô hình đòi hỏi sự huấn luyện đặc biệt. - Phương pháp mô phỏng sản sinh ra khối lượng lớn các dữ liệu có tính thống kê xác suất đó đòi hỏi dùng các công cụ thống kê để xử lý kết quả mô phỏng. - Có thể tiêu tốn thời gian và chi phí. - Mô phỏng tuy không phải là công cụ tối ưu hiệu quả, nhưng lại hiệu quả trong việc so sánh các mô hình để thay đổi lựa chọn. 1.4. Quy trình mô phỏng Phương pháp mô phỏng thường được ứng dụng vào các giai đoạn khác nhau của việc nghiên cứu thiết kế và vận hành của hệ thống: - Giai đoạn nghiên cứu hệ thống. - Thiết kế hệ thống. - Vận hành hệ thống. Sơ đồ thể hiện quy trình mô phỏng: 2
Hình 1.1: Sơ đồ thể hiện quy trình mô phỏng 3
CHƯƠNG 2 CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG CƠ BẢN PHẦN MỀM MULTISIM 2.1. Cài đặt phần mềm Multisim 2.1.1. Tổng quan phần mềm Multisim Multisim là một phần mềm mô phỏng mạch điện - điện tử, đo đạc các thông số của mạch tương tự và mạch số của hãng NATIONAL INSTRUMENTS COMPANY. Multisim là một phần mềm hỗ trợ khá mạnh trong các lĩnh vực điện tử, trợ giúp thiết kế mạch tương tự và mạch số rất hoàn chỉnh, cho phép ta thiết kế rồi thử nghiệm, mô phỏng với nhiều nguồn tín hiệu: nguồn sin, xung,... Và nhiều thiết bị mô phỏng như Oscilloscope, VOM, Bode Plotter, Logic Probe... Multisim có cách sử dụng đơn giản, giao diện trực quan, dễ hiểu và phần “Help- Hỗ trợ” khá chi tiết. Multisim còn hỗ trợ cho người dùng một thư viện các linh kiện điện tử phong phú, các thông tin linh kiện chi tiết và hướng dẫn cách sử dụng các kinh kiện đó. Phần mềm mô phỏng Multisim có các tính năng vượt trội: - Thư viện linh kiện phong phú. - Mô phỏng các mạch điện - điện tử trực quan, chính xác, bạn có thể thay đổi các thông số đầu vào và nhìn ngay được sự biến đổi đầu ra. Hệ thống mô phỏng tích hợp nhiều công cụ hỗ trợ như máy đo, đồng hồ vạn năng, máy phát hàm, phát tín hiệu, xung, các loại nguồn, máy hiện sóng.... giúp cho bạn có cảm giác như ở trong một phòng thí nghiệm thực thụ. - Tích hợp lập trình code hỗ trợ cho các loại vi điều khiển, altera... - Với những mạch điện có sơ đồ nguyên lý phức tạp bạn có thể vẽ chúng thành nhiều module khác nhau và khi các module này được ghép lại thành sơ đồ khối thì ta có thể mô phỏng bình thường, giúp bạn thiết kế mạch nhanh chóng, test và kiểm tra từng module một. - ULTIboard của Multisim thiết kế PCB nhanh chóng, các đường dây đi mạch tuân thủ theo các tiêu chuẩn, với những bạn mới làm quen với phần mềm hoặc không có nhiều kinh nghiệm về thiết kế PCB thì ULTIboard là lựa chọn tối ưu khi bạn sử dụng các tính năng của nó. Các chức năng chính của Multisim: 4
- Dùng để vẽ cách mạch điện - điện tử (Mạch số, mạch tương tự). - Dùng để mô phỏng, đo đạc các mạch điện tử. - Dùng để thiết kế mạch in. - Dùng để giả lập trong việc nhúng các lệnh trong C, Assembly vào IC. Đây là một trong những phần mềm mô phỏng hỗ trợ rất tốt cho các bạn sinh viên trong quá trình học tập, đặc biệt trong một số môn học như Kỹ thuật điện tử tương tự, Kỹ thuật điện tử số, Mạch vi điện tử, Thiết kế mạch tích hợp tương tự, Thiết kế mạch tích hợp số,… 2.1.2. Cài đặt phần mềm Multisim Đầu tiên chúng ta truy cập trang chủ của phần mềm Multisim để tải về: https://www.ni.com/envn/support/downloads/softwareproducts/download.multisim.htm l#312060 hoặc lựa chọn web này để tải về: https://gocinfo.com/download-va-cai-dat- ni-multisim-ultiboard-14-0-full-ban-quyen.html Sau khi tải về xong và giải nén file được hiện như sau: tập tin bao gồm file để cài đặt phần mềm và file crack. Hình 2.1: File chứa tập tin cài đặt Khi mở được file để cài đặt và làm theo trình tự các bước như sau: - Bước 1: Chọn thư mục để chứa file Unzip và click Unzip: 5
Hình 2.2: Giải nén file cài đặt - Bước 2: Sau khi Unzip thành công chọn Close file: “Setup” của phần mềm sẽ tự khởi chạy như hình 2.3. Và ta Click “Next” để tiếp tục. Hình 2.3: Bắt đầu quá trình cài đặt - Bước 3: Xong bước 2 và giao diện xuất hiện như hình 2.4, yêu cầu ta phải nhập “Serial Number” để tiếp tục. 6
Hình 2.4: Serial Number - Bước 4: Lấy serial number bằng cách mở thư mục giải nén lúc đầu, mở thư mục crack và giải nén file carck, sau đó mở nó lên. Click “Options”, chọn tiếp “Generate Serial Number” để lấy Serial. Khi hiện Serial và copy mã đã được hiện trên màn hình và dán và “Serial Number” và click “Next” để tiếp tục (Hình 2.5). Hình 2.5: Giao diện nhập Serial Number - Bước 5: Xuất hiện hình ảnh như bên dưới và ta chọn thư mục để cài đặt phần mềm Multisim 14 và ấn “Next” để tiếp tục. 7
Hình 2.6: Chọn đường dẫn chứa file để cài đặt phần mềm Multisim 14 - Bước 6: Chọn các Tool để thêm vào máy của mình và click “Next”. Hình 2.7: Các loại tool cần thiết cho máy tính khi cài Multisim 14 - Bước 7: Khi xong bước 6 xuất hiện hộp thoại như hình 2.8 và ta bỏ tích vào và ấn “Next” tiếp. 8
Hình 2.8: Hộp thoại yêu cầu chấp nhận - Bước 8: Bỏ tích vào “I accept the aboce 2 License Agreemen(s)” để chấp nhận điều khoản và ấn “Next” để tiếp tục. Hình 2.9: Điều khoản chấp nhận khi sử dụng phần mềm - Bước 9: Chờ đến khi cài đặt xong và ta hoàn thành cài đặt phần mềm. Và ta ấn “Next” để tiếp tục. 9
Hình 2.10: Tiến trình cài đặt phần mềm Hình 2.11: Phần mềm đã được cài đặt xong - Bước 10. Khi cài đặt xong sẽ xuất hiện hộp thoại yêu cầu khởi động lại máy tính ta chọn “Restart Later” để bỏ qua tự động khởi động sau khi cài đặt xong. 10
Hình 2.12: Hộp thoại yêu cầu khởi động lại máy tính - Bước 11: Mở thử phần mềm Multisim 14 và xuất hiện hộp thoại như hình: 2.13 đó là phần mềm chưa được cài đặt hoàn thiện và cần mở khóa kích hoạt phần mềm. Hình 2.13: Yêu cầu mở khóa và kich hoạt phần mềm - Bước 12: Mở lại thư mục crack như ở bước 4 và chạy file crack. Nếu giao diện nó không như hình mà chỉ có dòng “Right-click to open license folder” thì hãy click chuột phải vào dòng này và chọn đến đường dẫn “C:\ProgramData\National Intruments\License Manager\Licenses” 11
Hình 2.14: Active phần mềm - Bước 13: Hoàn thành cài đặt phần mềm và có thể sử dụng phần mềm. Hình 2.15: Giao diện của phần mềm Multisim khi được cài đặt xong 2.2. Sử dụng Phần mềm Multisim 2.2.1. Các thành phần cơ bản của phần mềm Multisim Phần mềm Multisim có các giao diện khá là quen thuộc đối với những người đã sử dụng một số phần mềm khác trước khi dùng tới phần mềm Multisim. 12