Thiết kế mạch đo nhiệt độ hiển thị số từ 0 99 độ c với cảm biến nhiệt độ pt100 - đo lường điều khiển

Lời nói đầu
Đất nước ta hiện nay đang trên đà phát triển trở thành một nước cơng
nghiệp. Vì vậy vấn đề điều khiển và vận hành các thiết bị công nghiệp nhằm nâng
cao năng xuất và chât lượng sản phẩm đồng thời giảm chi phí là vấn đề quan trọng
đáng để chú ý. Trong thực tế có rất nhiều bài toán liên quan đến vấn đề đo và điều
khiển nhiệt độ. Ví dụ như: lị sấy cơng nghiệp, các lị luyện gang, sắt, thép...
Trong kì này sau khi học mơn vi mạch tương tự -vi mạch số và các môn liên
quan nhóm chúng em được giao đề tài: Thiết kế mạch đo nhiệt độ hiển thị số từ 099oC với cảm biến nhiệt độ Pt100, sai số 1 oC.
Trong quá trình làm đề tài được sự giúp đỡ hết sức tận tình của thầy giáo
hướng dẫn “Nguyễn Văn Vinh” cùng các thầy cô trong bộ môn “Đo lường điều
khiển” số đã giúp đỡ em hoàn thành đúng thời hạn đề tài này. Nhưng do lượng
kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài này khơng tránh khỏi thiếu sót. Em mong
được sự đóng góp của thầy cơ để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
Lời nói đầu.................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG............................................................................4
1.1.Khuếch đại thuật toán (KĐTT)........................................................................4
1.1.1.Khái niệm.................................................................................................4
1.1.2.Khuếch đại thuật toán lý tưởng................................................................4
1.1.3.Các mạch khuếch đại cơ bản dùng KĐTT...............................................5
1.1.4. Khuếch đại thuật tốn khơng lý tưởng....................................................7
1.1.5. Mạch tích hợp khuếch đại thuật tốn µA741..........................................8
1.2. Cảm biến nhiệt độ Pt100..............................................................................10
1.2.1. Khái niệm..............................................................................................10
1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.............................................................10
1.2.3. Cách đo Pt100........................................................................................13
1.3.Bộ biến đổi tương tự-số ADC 0804..............................................................14
1.3.1.Khái niệm...............................................................................................14

1.4.Mạch cộng 2 số 4 bít nhị phân(giải mã từ nhị phân sang BCD)...................17
1.4. LED 7 thanh................................................................................................21
1.5. Mạch giải mã 7 thanh...................................................................................22
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐO LƯỜNG NHIỆT ĐỘ..................................25
2.1. Khối phân áp.................................................................................................25
CHƯƠNG 3.CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG.......................................................28


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN:

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….........


CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG
1.1.Khuếch đại thuật tốn (KĐTT)
1.1.1.Khái niệm
Khuếch đại có nghĩa là dùng năng lượng nhỏ làm thay đổi một năng lượng lớn
khác. Năng lượng nhỏ gọi là năng lượng điều khiển.Năng lượng lớn gọi là năng
lượng bị điều khiển.
Bộ KĐTT cũng như các bộ khuếch đại thông thường khác đều dùng để khuếch
đại điện áp,dòng điện và cơng suất.Tính ưu việt của bộ KĐTT là tác dụng của
mạch điện có bộ KĐTT có thể thay đổi được dễ dàng bằng việc thay đổi các phần
tử mạch ngoài (coi bộ KĐTT như hộp đen).Để thực hiện được điều đó, bộ KĐTT
phải có các đặc tính co bản là :hệ số khuếch đại lớn, trở kháng cửa vào rất lớn và
trở kháng ra của nó rất nhỏ.
Trước đây, bộ KĐTT thường được sử dụng trong việc thực hiện các phép tốn
giải tích ở các máy tính tương tự,nên được gọi là KĐTT.Ngày nay, KĐTT được sử
dụng rộng rãi, đặc biệt là trong kỹ thuật đo lường và điều khiển.
Do công nghệ chế tạo linh kiện vi điện tử ngày càng phát triển, nên đã chế tạo

được các mạch tích hợp(các vi mạch- IC) của KĐTT gần lý tưởng. Và các vi mạch
KĐTT trong các mạch điện tử đơn giản cũng được coi là lý tưởng. Tuy nhiên, các
vi mạch KĐTT ln có các thơng số thực là hữu hạn.
1.1.2.Khuếch đại thuật toán lý tưởng
KĐTT được dùng để khuếch đại điện áp, dịng điện hay cơng suất ,để thiết kế
các mạch điện tử chức năng. Một KĐTT được ký hiệu như trên sơ đồ 1.1.2.

Hình 1.1.2. Ký hiệu các chân ra của KĐTT
: Ngõ vào âm
: Ngõ vào dương
+Ecc: Ngõ cấp điện áp dương


-Ecc: Ngõ cấp điện áp âm
: Tín hiệu cửa ra
KĐTT lý tưởng có trở kháng vào vơ cùng lớn (
∞), trở kháng ra bằng 0 (ZO =0)
hệ số khuếch đại vịng hở vơ cùng lớn (KO =∞) và điện áp cửa ra bằng 0V, khi điện
áp các ngõ vi sai bằng nhau (UO=0V, khi
).
Trong thực tế kỹ thuật khơng có bộ KĐTT lý tưởng. Để đánh giá được các bộ
KĐTT thực so với KĐTT lý tưởng ta căn cứ vào các thơng số của mạch tích hợp
KĐTT thực với thơng số ly tưởng trên. Nhưng trong thiết kế các mạch điện tử đơn
giản ta vẫn có thể coi các IC KĐTT thực được sử dụng như một KĐTT lý tưởng.
Mạch điên tương đương KĐTT lý tưởng

Trong đó,

là trở kháng vào của KĐTT,

là trở kháng ra của KĐTT,

điện áp vào đến của vào đảo,
là điện áp vào đến cảu vào không đảo,
áp vào vi sai. Từ sơ đồ, ta có biểu thức cho điên áp ra:

Trong đó , điện áp vi sai ở cửa vào:
1.1.3.Các mạch khuếch đại cơ bản dùng KĐTT
Mạch khuếch đại đảo

là điện


: điện áp vào cần khuếch đại
: điện trở mạch phản hồi âm
: điện trở mạch vào
: điện trở nói đất với của vào khơng đảo
Tại nút N ta có:

=0

Vậy
Mặt khác, do dịng điện chảy qua
=0.Vậy ta có kết quả:
Hệ số khuếch đại điện áp của mạch :
Vậy biểu thức của tín hiệu ra:
Mạch khuếch đại khơng đảo

bằng 0, nên điện áp tại nút N bằng 0, hay

Mạch khuếch đại khơng đảo
Mạch lặp lại điện áp
Vì điện trở của vào của KĐTT ơ cùng lớn, nên dịng điện chảy qua

bằng 0.Từ

đó ta có:

=

Trong khi đó ta có:

Vậy hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại khơng đảo :
được viets như sau:

=

=

Vậy tín hiệu ra xác định bằng biểu thức:

1.1.4. Khuếch đại thuật tốn khơng lý tưởng

sẽ


Tầng 1, gọi là tầng vào là khuếch đại vi sai đối xứng cả đầu vào và đầu ra,
tầng này phải bảo đảm được dòng điện của vào rất nhỏ, điện trở của vào rất lớn, độ
trơi nhỏ,đặc tính tác động tốt và có khả năng bù lệch 0 từ mạch ngồi.

Tầng 2, cũng là khuếch đại vi sai có đầu vào đối xứng, cịn đầu ra khơng đối
xứng.
Các tầng trung gian gồm tầng 3 là bộ lặp emito và định mức, còn tầng 4 là tầng
khuếch đại kiểu chung emito với hệ số khuếch đại rất lớn.
Tầng 5 là tầng cơng suất,có nhiệm vụ tạo được dịng điện ra lớn, điện trở cửa ra
nhỏ .Đây thường là mạch đẩy kéo, làm việc ở chế độ AB và có mạch bảo vệ ngắn
mạch.
Các thơng số đặc trưng của mạch tích hợp KĐTT
Hệ số khuếch đại điện áp vòng hở (mạch hở khơng có hồi tiếp), được ký hiệu là
Ko. Về giá trị được xác định bằng biểu thức khi ta xét ở vùng quan hệ tuyến tính
giữa điện áp ngõ ra với điện áp ngõ vào là: Ko=Uo/
). Có giá trị rất lớn, cõ
từ 25.

đến 150.

.

Tổng trở ngõ vào, ký hiệu là

, là tổng trở của mạch nhìn từ một ngõ vào, ngõ

còn lại được nối đất . Tổng trở ngõ vào có giá trị rất lớn , từ (
Ω
Tổng trở ngõ ra, kí hiệu là Zo(hoặc Ro), là tổng trở của mạch nhìn từ ngỡ ra .
Tổng trở ra có giá trị rất nhỏ, từ vài chục đến vài trăm Ω.
Dòng điện phân cực của vào, ký hiệu là
dòng điện trung bình đến 2 của vào
đủ để các tranzito cảu vào làm việc bình thường. Độ lớn của dịng điện này cỡ 1
Nguồn điện cung cấp cho các mạch tích hợp KĐTT là nguồn một chiều đối

xứng, có độ lớn từ
.
Mức điện áp tiến hiệu vào (

) có độ lớn không được vượt quá điện áp

nguồn cấp, thường thấp hơn điện áp nguồn cấp từ 1V
Mức điện áp tín hiệu ra (

.

) phụ thc vào tín hiệu vào ,thường thấp hơn

điện áp nguồn cấp từ 1V
.
Điện áp lệch ngõ vi sai là giá trị điện áp vi sai giữa 2 ngõ vào của KĐTT vẫn tồn
tại khi điện áp cửa ra có giá trị bằng 0.
Điện áp chuyển dịch cửa ra được hiểu là gái trị điện áp cửa ra vẫn còn tồn tại khi
điện áp giữa các cửa vào vi sai bằng 0.


Dải tần số cho phép : khi tần số tín hiệu tăng lên thì tín hiệu ra giảm dần.Dải tần
số cho phép của KĐTT cỡ 1MHz.

1.1.5. Mạch tích hợp khuếch đại thuật tốn µA741
1. Sơ đồ mạch tích hợp KĐTT µA741 : là một trong những mạch tích hợp
khuếch đại thuật tốn điển hình và sử dụng khá phổ biến hiện nay

Hình dạng và chức năng các chân mạch tích hợp KĐTT µA741

Thứ
tự
1

Các thơng số

KĐTT lý
tưởng
Hệ số khuếch đại mạch ∞
hở

KĐTT
µA741
105


2
3
4

Tổng trở cửa vào
∞
1MΩ
Tổng trở cửa ra
0
150Ω
Dịng điện phân cực
0
0,2µA
ngõ vào

5
Điện áp lệch ngõ vi sai 0
2mV
6
Dải tần số cho phép
∞
1MHz
7
Tốc độ quét
0,5V/µs
Đây là một vi mạch tương tự rất thơng dụng do trong Op-Amps được tích
hợp một số ưu điểm sau:
- Hai ngõ vào đảo và không đảo cho phép Op-Amps khuếch đại được nguồn
tín hiệu có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm như nhiệt
độ, ánh sáng, độ ẩm, mực chất lỏng, phản ứng hố-điện, dịng điện sinh
học ... thường là nguồn có tính đối xứng)
- Ngõ ra chỉ khuếch đại sự sai lệch giữa hai tín hiệu ngõ vào nên Op-Amps
có độ miễn nhiễu rất cao vì khi tín hiệu nhiễu đến hai ngõ vào cùng lúc sẽ
không thể xuất hiện ở ngõ ra. Cũng vì lý do này Op-Amps có khả năng
khuếch đại tín hiệu có tần số rất thấp, xem như tín hiệu một chiều.
- Hệ số khuếch đại của Op-Amps rất lớn do đó cho phép Op-Amps khuếch
đại cả những tín hiệu với biên độ chỉ vài chục mico Volt.
- Do các mạch khuếch đại vi sai trong Op-Amps được chế tạo trên cùng một
phiến do đó độ ổn định nhiệt rất cao.
- Điện áp phân cực ngõ vào và ngõ ra bằng khơng khi khơng có tín hiệu, do
đó dễ dàng trong việc chuẩn hoá khi lắp ghép giữa các khối (module hoá).
- Tổng trở ngõ vào của Op-Amps rất lớn, cho phép mạch khuếch đại những
nguồn tín hiệu có cơng suất bé.
- Tổng trở ngõ ra thấp, cho phép Op-Amps cung cấp dòng tốt cho phụ tải.
- Băng thông rất rộng, cho phép Op-Amps làm việc tốt với nhiều dạng

nguồn tín hiệu khác nhau
...
Tuy nhiên cũng như các vi mạch khác, Op-Amps không thể làm việc ổn định
khi làm việc với tần số và công suất cao.

1.2. Cảm biến nhiệt độ Pt100
1.2.1. Khái niệm


Cảm biến nhiệt độ PT100 hay còn gọi là nhiệt điện trở kim loại ( RTD)PT100
được cấu tạo từ kim loại Platinum được quấn tùy theo hình dáng của đầu dị nhiệt
có giá rị điện trở khi ở 0oC là 100 Ohm. Đây là loại cảm biến thụ động nên khi sử
dụng cần phải cấp một nguồn ngoài ổn định. Giá trị điện trở thay đổi tỉ lệ thuận với
sự thay đổi nhiệt độ được tính theo cơng thức dưới đây.
- Công thức điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ của PT100:
Rt = R0 ( 1+ AT+BT2+C(T-100)T3)
Trong đó:
A=3.9083x10-3
B=5.775x10-7
C=-4.183x10-12 ( t<0oC) , C=0 ( t>0oC)
1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Điện trở này là một dây kim loại có bọc các đoạn sứ bao quanh toàn bộ dây
kim loại.Phần bao bọc này lại được đặt trong một ống bảo vệ(thermowell) thường
có dạng hình trịn,chỉ đưa 2 đầu dây kim loại ra để kết nối với thiết bị chuyển
đổi.Phần ống bảo vệ sẽ được đặt ở nơi cần đo nhiệt độ, thông thường can nhiệt
này chỉ đo được nhiệt độ tối đa là 600 độ C.
Hai đầu dây kim loại để chừa ra ở phần ống bảo vệ được kết nối tới một thiết bị gọi
là bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện phục vụ cho việc truyền tới
phịng điều khiển giám sát.Thiết bị chuyển đổi có cấu tạo chẳng qua là một cầu
điện trở có một nhánh chính là Pt100(có điện trở là 100 ơm ở 0 độ C)

Ðáp ứng của RTD khơng tuyến tính nhưng nó có độ ổn định và chính xác rất cao,
do vậy hay được dùng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Nó thường
được dùng trong khoảng nhiệt độ từ -250 đến +8500. Can nhiệt pt100 là kí hiệu
thường được sử dụng để nói đến RTD với hệ số alpha=0.00391 và R0=100 Ohm
Là cảm biến nhiệt độ, PT100 có cấu tạo là một nhiệt điện trở RTD

-Hình ảnh thực tế của Pt100:



(Resistance Temperature Detector)

1.2.3. Cách đo Pt100
Cảm biến Pt100 cấu tạo bằng dây kim loại plantium dựa trên nguyên tắc thay
đổi điện trở kim lại theo nhiệt độ( Phương trình Callendar-vab dusen) như sau :
RT = R0 + R0α [ T – δ - (

– 1)(

)]

Với:
RT : Điện trở ở nhiệt độ T
R0=100Ω điện trở ở 0oC
α : Hệ số nhiệt độ ở T=0oC ( kiểu +0,00385 Ω/ Ω/oC)


δ=1,499(kiểu +0,00385 Ω/ Ω/oC)
+ Cảm biến Pt100 hoạt động ở 0oC thì điện trở là 100Ω.
+ Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100oC ta tính như sau:

- Cảm biến Pt100 hoạt động ở 0oC thì điện trở là 100Ω.
- Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100oC ta tính như sau:
Rt = R0(1+0,385%T) với sai số nhiệt độ là ±0,5oC. tức là cứ tăng 1oC thì điện
trở Pt100 tăng 0,385 Ω
1.3.Bộ biến đổi tương tự-số ADC 0804
1.3.1.Khái niệm
ADC - 0804 là bộ chuyển đổi tương tự số trong họ các loại từ hãng National
Semiconductor. nó cũng được nhiều hãng sản xuất, nó làm việc với +5V và có độ
phân giải là 8 bít. ngồi độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một yếu tố
quan trọng khi đánh giá ADC. thời gian chuyển đổi được định nghĩa là thời gian
cần thiết để bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành một số nhị phân. trong
ADC 0804 thời gian chuyển đổi này phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới
chân CLKR và CLK IN nhưng không thể nhỏ hơn 110us.
1.3.2.Cấu tạo
Cấu tạo các chân

1. Chân CS chọṇ chí́p : là̀ đầ̀u và̀ o tí́ch cự̣c mứ́c thấ́p đượ̣c sử̉ dụng
̣ để̉ kí́ch hoạṭ
chí́p ADC0804. để̉ truy cậ̣p ADC thì̀ chân nà̀ y phả̉ i ở̉ mứ́c thấ́p.
2. Chân RD (cho phép VĐK đọc): đây là một tín hiệu đầu vào tích cực mức thấp.
các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó và
giữ nó ở một thanh ghi bên trong. RD được sử dụng để nhận dữ liệu chuyển đổi ở
đầu ra của ADC. khi CS=0 nếu một xung cao xuống thấp được áp đến chân RD thì


đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu DB0 - DB7. => RD được gọi là
chân cho phép đầu ra.
3. Chân WR( thực ra tên chính xác là bắt đầu chuyển đổi) đây là chân đầu vào tích
cực mức thấp được dùng để báo cho ADC bắt đầu chuyển đổi.
Nếu CS= 0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC bắt đầu chuyển đổi giá

trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bít, lượng thời gian cần thiết để chuyển
đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. khi việc chuyển đổi dữ
liệu được hồn tất thì chân INTR được ép xuộng thấp bởi ADC 0804.
4.Chân CLK R và CLK IN : là một chân đầu vào được nối tới một nguồn đồng
hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. tuy nhiên ADC 0804
cũng có một máy tạo xung đồng hồ. để sử dụng máy tạo xung đồng hồ trong của
ADC thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở.
trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức :

giá trị tiêu biểu của các đại lương trên là R = 10K, C = 150pF và tần số nhận được
là f = 606khz và thời gian chuyển đổi là 110us.
5.Chân ngắt INTR: (kết thúc chuyển đổi).: đây là chân đầu ra tích cực mức thấp
bình thường nó ở trạng thái cao khi việc chuyển đổi hồn tất nó chuyển xuống thấp
để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR
xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD lấy dữ liệu
ra của ADC0804.
6. chân V+ và V- : đây là các chân đầu vào tương tự vi sai mà Vin = (Vin+) (Vin-) thông thường Vin- được nối xuống đất và Vin+ được dùng như đầu vào
tương tự được chuyển đổi về dạng số.
7. chân Vcc .
đây là chân nguồn ni +5v nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi đầu
vào Vref/2 để hở
8. chân Vref/2 .
Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu. chân này để hở
thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải từ 0 - 5 v. tuy nhiêu có
nhiều úng dụng mà đầu vào tương tự khác dải từ 0 - 5v chân này chính là chân để
thực hiện điều đó.


Bảng biểu diễn dải điện áp Vin đối với các đầu vào Vref/2 khác nhau:

9. các chân dữ liệu DB0 - DB7.
các chân dữ liệu DB0 - DB7(DB7 là bít cao nhất MSB và DB0 là bít thấp nhất
LSB) là các chân đầu ra dữ liệu số. đây là những chân được đệm 3 trạng thái và dữ
liệu được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD được đưa
xuống thấp. Để tính điện áp đầu ra ta có thể sử dụng cơng thức sau:

với Dout là đầu ra dữ liệu số( dạng thập phân). Vin là điện áp đầu vào tương tự và độ
phân giải là sự thay đổi nhỏ nhất được tính như là (2x Vref/2) chia cho 255 đối với
ADC 8 bít

10. chân tương tự và chân đất số.
Đây là những chân đầu vào cấp đất chung cho cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự.
đất tương tự được nối tới đất của chân Vin tương tự, còn đất số được nối với đất
của Vcc . Lí do mà ta phải có hai đất là để cách li tín hiệu tương tự Vin từ các điện
áp kí sinh tạo ra việc chuyển mạch số được chính xác. tuy nhiên ở các ứng dụng đồ
án bình thường tathường nối chung vào cùng một đất.
1.3.3 Nguyên lý hoạt động
+ Bật CS = 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi.
xuống thấp.
+ Sau khi chân INTR xuống thấp, ta bật CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp
đến ch+ Duy trì hiển thị chân INTR. Nếu INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi


được hồn tất và ta có thể sang bước kế tiếp. Nếu INTR cao tiếp tục tham dị đến
khi nó ân RD để lấy dữ liệu ra khỏi chíp ADC0804
1.4.Mạch cộng 2 số 4 bít nhị phân(giải mã từ nhị phân sang BCD)
Xét yêu cầu của đề tài là đo và hiển thị nhiệt độ từ 00-99 thông qua bộ
chuyển đổi tương tự và số ADC0804. Trên thực tế, vi mạch ADC0804 có đầu vào
tương tự và đầu ra là dãy 8 bit nhị phân thể hiện cho các số từ 0-256, trong khi đó
u cầu của bài tốn là hiển thị đầu ra của ADC thông qua led 7 thanh. Vấn đề

được đặt ra là led 7 thanh chỉ hiển thị được các chữ số trong bộ mã BCD, làm thế
nào để hiển thị được các số với 8 bit nhị phân ở đầu ra của ADC. Qua quá trình mơ
phỏng đã tìm ra được quy luật hiển thị của các bit đầu ra ADC chũng em chia đầu
ra của ADC thành 2 nửa và sử dụng ic cộng 2 số 4 bit để hiển thị kết quả. Đó
chính là IC 74LS83-một ic rất phổ biến trong các mạch cộng 2 số.
Sơ đồ chân của 74LS83:

-A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4 : các chân đầu vào của 2 số nhị phân A, B.
- S1,S2,S3,S4: đầu ra nhị phân.
-C4 số nhớ của phép cộng.
CO: số nhớ ban đầu.
Dưới đây là hình ảnh của mạch logic bên trong ic:


Quá trình biến đổi nhị phân sang BCD
Đầu tiên ta chuyển số nhị phân 4 bit thành số BCD: hai số BCD có giá trị từ 0 10
đến 910 khi cộng lại cho kết quả từ 010 đến 1810 , để đọc được kết quả dạng BCD ta
phải hiệu chỉnh kết quả có được từ mạch cộng nhị phân
Kết quả tương đương của 3 loại mã như sau:


Nhận thấy:
- Khi kết quả <10 mã nhị phân và BCD hoàn toàn giống nhau
- Khi kết quả >= 10 để có mã BCD ta phải cộng thêm 6 cho mã nhị phân.Để
giải quyết vấn đề hiệu chỉnh này trước tiên ta sẽ thực hiện một mạch phát hiện kết
quả trung gian của mạch cộng 2 số nhị phân 4 bit.mạch này nhận kết quả trung
gian của phép cộng 2 số nhị phân 4 bit và cho ở ngõ ra Y=1 khi kết qủa này >=
10,ngược lại,Y=0

Bảng sự thật.

• Ta khơng dùng ngõ vào S’1 vì từng cặp trị có C4’S4’S3’S2’ giống nhau thì S1’
= 0 và S1’ = 1
• Dùng bảng Karnaugh xác định được Y

Y C 4'  S 4' ( S3'  S 2' )


Mạch cộng 2 số được thực hiện theo sơ đồ sau

Cách hoạt động:
• IC thứ nhất cho kết quả trung gian của phép cộng hai số nhị phân.
• IC thứ hai dùng hiệu chỉnh để có kết quả là số BCD.
- Khi kết quả <10,IC2 nhận ở ngõ vào A số 0000 (do Y=0) nên kết quả
không thay đổi.
- Khi kết quả trung gian >=10, IC 2 nhận ỡ ngõ vào A số 0110 (do
và kết quả được hiệu chỉnh như đã nói trên.

Y=1)

• Ở bít thứ 5 ( giá trị thập phân tương ứng là 16 ). Vì vậy, ta sẽ cộng 6 vào
khối mạch hiển thị đơn vị, và cộng 1 vào khối hiển thị hàng chục.
• Ở bít thứ 6 ( giá trị thập phân tương ứng là 32 ). Vì vậy, ta sẽ cộng 2 vào
khối mạch hiển thị đơn vị, và cộng 3 vào khối hiển thị hàng chục.
• Ở bít thứ 7 ( giá trị thập phân tương ứng là 64 ). Vì vậy, ta sẽ cộng 4 vào
khối mạch hiển thị đơn vị, và cộng 6 vào khối hiển thị hàng chục. Lúc này
có thể xuất hiện bit tràn ở hàng chục nên ta sẽ đưa vào khối hiển thị hàng
trăm.
• Vì chỉ hiển thị đến 88 nên ta dừng lại ở bít thứ 7.