thiết kế logic mạch số, chương 2 potx

Chng 2: Khối Xung Mở Cổng
Là khối dao động đa hài tạo xung vuông có biên độ xung ở mức logic
1 và độ rộng xung bằng đơn vị thời gian mở cổng(
tx).
a>Đa hài dùng Transistor:
tx=0,7.Rb.Cb
b>Đa hài dùng Khuếch đại thuật toán:

tx=R.C.Ln(1+2R1/R2)
Chọn R1=0,86R2 >
tx=R.C.1,0006

c>Đa hài dùng bộ định thời 555:

t1 = 0.693*( VR + R )*C1
t2 = 0.693*R*C1
f = 1.44 / [( VR + 2*R)*C1 ]
Khi xét tới tx ta phải xét luôn cả phần sai số đo và hệ số nhân khi đo tốc
độ với đơn vị vòng/phút.Trong bài này ta sử dụng số lỗ đục trên tấm bìa để
thể hiện sai số phép đo và hệ số nhân.
*Xét
tx=1phút:
Trong tr-ờng hợp này là thực hiện đo tốc độ quay của động cơ đúng
theo vòng/phút và do đó chỉ còn thực hiện phần sai số: với sai số phép đo là
x% thì thực hiện đục trên tấm bìa (100/x) lỗ.
Nh-ng vì
tx quá dài nên không thực tế.Do vậy không chọn khả năng này.
*Xét
tx<1phút:
Vì
tx < 1 phút nên vấn đề kết hợp đồng thời phần sai số và hệ số nhân.

Giả thiết trong tx(s),ta đo đ-ợc X xung(X vòng): [X/tx] vòng/s=[(60/tx).X]
vòng/phút
> Số lỗ đục trên tấm bìa khi dùng đơn vị (vòng/phút) là: 60/tx lỗ.
Với phần sai số x% thì ta phải đục giữa 2 lỗ liên tiếp ở trên (100/x - 1) lỗ.
Vậy với tr-ờng hợp này,tổng số lỗ phải đục trên tấm bìa: (60/tx.100/x) lỗ.
KL:
+Chọn tx=4(s),khi thiết kế mạch thực tế chỉ thể hiện x%=10%.
> Tổng số lỗ đục: 150 lỗ.
+Vì lý do tạo thêm xung xóa trạng thái khối đếm sau mỗi chu kì đo,
chọn tạo tx từ mạch tạo xung đa hài T=1s: Timer 555.
C1= 10uF ; C2= 0.1uF ; R= 62KOhm ; VR=(0
50) Kohm(cụ thể là 20Kohm)

Tạo tx=4(s) từ mạch đa hài Timer 555(T=1(s)):

Tín hiệu ra bộ đa hài đ-ợc đ-a vào làm xung đếm bộ đếm 8(đếm
thuận,mã BCD 3 bit).Khi đó tín hiệu ra bit cao nhất Qc của bộ đếm 8 chính
là tín hiệu ra khối xung mở cổng với đơn vị mở cổng tx.
Bộ đếm 8 thuận 3 bit BCD có thể đựơc thiết kế riêng t-ơng tự nh- thiết
kế bộ đếm 10 thuận 4 bit BCD ở phần khối bộ đếm.Tuy nhiên,ta mắc đếm 8
từ bộ đếm 10 thuận 4 bit BCD đã đ-ợc thiết kế đó(dùng
IC 7490/74LS90)
khối tạo xung xóa trạng thái khối đếm sau mỗi chu kì đo Reset 0:
Tốc độ quay của động cơ đ-ợc đo trong khoảng thời gian cho bởi khối
xung mở cổng,tín hiệu ra khối xung mở cổng có tính chu kì,do vậy trong
khoảng thời gian khối cổng bị khóa(tín hiệu ra khối xung mở cổng ở mức
thấp) ta đọc kết quả đo và sau đó Reset 0 khối đếm để kết quả đo của chu
kì đo sau(nếu đo) đựơc đúng.

Thiết kế xung Reset 0 khối đếm:

+Xung Reset 0 = AND(Tín hiệu ra mạch đa hài Timer 555; 2 bit thấp
Qa,Qb ; NOT(Qc))


Qa,Qb,Qc: bit ra của bộ đếm 8 ở trên.
Mạch khối tạo xung Reset 0: Mạch dùng các linh kiện NAND,NOR của
IC

SN7402, SN7400
+Xung Reset 0 đ-ợc nối trực tiếp tới các chân Reset R01,R02 của tất cả
các IC điếm trong khối đếm.
Nh- vậy tr-ớc khi đo sau 3.43(s) khối đếm đ-ợc thiết lập 0 bởi xung
Reset 0 có độ rộng xung = 0.57(s),kế đó mạch sẽ đo(đếm) trong 4s
tiếp,giữ kết quả trong 3,43s tiếp theo,0,57s tiếp bộ đếm bị xóa về 0.Sang
giây thứ 13 quá trình đếm lặp lại.
5.
Khối đếm,giải mã,hiển thị:
Để hiển thị tốc độ quay của một động cơ điện có tốc độ
1000
vòng/phút với sai số phép đo là 1% thì ta phải dùng 5 LED 7 thanh: Chọn
LED 7 thanh chung Katot/Anot
Hệ thống đếm gồm 5 mạch đếm 10(đếm thuận) mã BCD 4 bit đ-ợc
mắc nối tiếp với nhau (bộ đếm 1 lấy xung đếm từ tín hiệu ra khối cổng,các
bộ đếm còn lại lấy xung đếm (theo kiểu nối tiếp) từ bit cao nhất(Qd) của bộ
đếm trên nó),khi mạch đếm này đầy sẽ kích lên mạch đếm có trọng số lớn
hơn ngay trên nó.
T-ơng ứng với 5 mạch đếm là 5 mạch giải mã BCD 4 bit ra mã 7 thanh
và đ-ợc nối tới 5 LED 7 thanh t-ơng ứng.