đồ án,bài tập lớn môn vi mạch tương tự vi mạch số
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (952.76 KB, 26 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
----------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ HIỂN THỊ TỐC ĐỘ
( Sử dụng Encoder 1xung/vòng, hiển thị tốc độ đo được trên Led 7
thanh)
Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Văn Vinh
Nhóm thực hiện: Nhóm 3 ĐIỆN 5 K8
Danh sách sinh viên trong nhóm:
1. Lê Võ Hoàng
2. Nguyễn Văn Hoàng
3. Trần Việt Hoàng
4. Nguyễn Quang Hoằng
5. Trần Mạnh Hùng
6. Trần Doãn Hướng
1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Giáo viên hướng dẫn
Thầy Nguyễn Văn Vinh
2
MỤC LỤC
Lời mở đầu………………………………………………………………………5
Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch số bộ đếm BCD , bộ giải mã cho led 7
thanh có ca-tot chung và led thanh
……………………………………………………………………………..6
I.
Mạch số
1. Khái quát……………………………………………………………6
1.1. Cách chuyển đổi số giữa các hệ đếm ……………………6
2. Bộ mã hóa và bộ giải mã……………………………………………7
2.2.1Bộ mã hóa nhị - thập phân ( bộ mã hóa BCD)………………
2.2.2Bộ giải mã nhị - thập phân ( bộ giải mã BCD)………………
2.2.3 bộ giải mã cho led mã nhị thập phân (bộ giải mã BCD ) cho led 7
thanh có ca-tot chung …………………………………….8
2.2.4. led 7 thanh ………………………………………………….9
Chương 2: Thiết kế mạch đo và hiển thị tốc độ………………………………
I.
II.
Sơ đồ khối…………………………………………………………..12
Hoạt động từng khối
1. Khối tạo xung………………………………………………………
1.1. Khối tạo xung mở cổng…………………………………..13
1.2. Khối reset…………………………………………………16
1.3. Khối động cơ và Encodor……………………………..…16
1.4. Khối cổng……………………………………………...…17
2. Khối đếm ( IC 74LS190)…………………………………..……17
3. Khối giải mã ( IC 74HC4511)………………………………….18
3
4. Chia tần IC 4017………………………………………….…….19
5. Khối hiển thị………………………………………………….…20
III.
Nguyên lý
1. Nguyên lý làm việc………………………………………..……21
2. Tính toán thông số……………………………………………..21
Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng…………………………….21
1. Chọn thiết bị
2. Mạch proteus………………………………………………………
Kết luận………………………………………………………………………24
4
Lời mở đầu
Trong thời đại ngày nay, việc tự động hóa trong quá trình sản xuất và ứng
dụng mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành kỹ thuật điện điện tử là
ngành đánh giá sự phát triển công nghiệp của thế giới nói chung và một quốc gia
nói riêng. Sự tự động hóa trong sản xuất làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng
cao chất lượng sản phẩm và tiếp cận thâu tóm thị trường. Những chỉ số đó là
những mục tiêu mà các doanh nghiệp muốn hướng đến và cải thiện.
Vì tầm quan trọng quá to lớn như vậy nên là sinh viên chuyên ngành điện,
chúng tôi càng phải trau dồi kiến thức cho mình để có nền tảng phát huy tính sang
tạo sau này phát triển đất nước .
Động cơ là một thiết bị phổ biến, được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh
vực, chính vì thế việc đo tốc độ động cơ là vô cùng quan trọng để tính toán sử
dụng động cơ. Sau một thời gian làm việc, nghiên cứu, tham khảo chúng em đã
hoàn thành đề tài ĐO TỐC ĐỘ BẰNG ENCODER trên cơ sở lý thuyết.
Chúng em cũng chân thành cảm ơn đến thầy: Th.s Nguyễn Văn Vinh đã
giảng dạy chúng em kiến thức bổ ích về bộ môn “Vi mạch tương tự và vi mạch
số’’
Tuy vậy do lượng kiến thức có hạn , trong thời gian ngắn nên đề tài của
nhóm em còn nhiều thiếu sót, kính mong thầy cô giúp đỡ thêm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
5
Chương 1
Tìm hiểu chung về mạch số, Bộ đếm BCD, bộ giải mã cho LED 7 thanh có
Ca-tot chung và led 7 thanh
I. MẠCH SỐ
1. Khái quát
Trong cuộc sống và toán học có 4 hệ đếm cơ bản : hệ đếm thập phân (hệ đếm
10),hệ đếm nhị phân (hệ đếm 2),hệ đếm thập lục phân(hệ đếm 16)và hệ đếm bát
phân (hệ đếm 8).
-
Hệ đếm thập phân sử dụng 10 chữ số từ 0 đến 9 thường sử dụng trong toán
học và đời sống , ký hiệu là hệ đếm D(decimal).
Hệ đếm nhị phân sử dụng 2 chữ số là 0 và 1 ,thể hiện không có và có còn
trong mạch điện tương ứng với có điện áp mức thấp (L) hay mức cao (H), hệ
này thường dùng trong máy tính số , ký hiệu là B(binary)
Hệ đếm thập lục phân sử dụng 10 chữ số từ 0-9 của hệ 10 và các chữ cái A
đến H để mô tả vậy tổng cộng có 16 chữ số.
Cách chuyển đổi số giữa các hệ đếm
1
-
Đổi số hệ nhị phân sang hệ thập phân (hệ 2 sang hệ 10)
Quy tắc cộng các số 2i có hệ số bằng 1 với nhau
-
Đổi số thập phân sang hệ nhị phân (hệ 10 sang hệ 2)
Quy tắc lấy số hệ đếm 10 chia cho 2 đến khi thấy thương là số 0.
-
Đổi số hệ nhị phân sang hệ thập lục phân (hệ 2 sang hệ 16)
Quy tắc nhóm số hệ 2 thành nhóm 4 bit bắt đầu từ bit có trọng số thấp nhất (bên
phải).
6
-
Đổi số hệ thập lục phân sang hệ nhị phân (hệ đếm 16 sang hệ 2)
Quy tắc mỗi hệ 16 là 1 nhóm 4 bit cua hệ số 2 , chuyển số hệ 16 sang số hệ 10,
chuyển số hệ 10 thành 1 nhóm 4 bít của hệ 2.
-
Đổi số hệ thập phân sang hệ thập lục phân (hệ 10 sang hệ 16)
Quy tắc lấy số hệ 10 chia liên tục cho 16, các số dư của mỗi lần chia (từ 0-FH)
là các chữ số của số hệ 16 tương ứng số dư cuối cùng là chữ số có trọng số cao
nhất .
-
Đổi số hệ thập lục phân sang hệ thập phân (hệ 16 sang hệ 10)
Quy tắc cộng các số n.16i với nhau , trong đó n là các chữ số từ 0 đến Fh.
2.2 Bộ mã hóa và bộ giải mã
2.2.1 Bộ mã hóa nhị - thập phân ( bộ mã hóa BCD )
Bộ mã hóa nhị thập phân là bộ mã hóa có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số thập phân
thành mã hệ nhị phân . Dạng mã này còn được gọi là mã BCD
( Binary Code
Decimal) .
Mã thập phân
Mạch điện của
mã hóa ký hiệu
Bộ
mã
hóa
→
→
Mã nhị phân
(BC
D)
bộ mã hóa có 10 đầu vào tương ứng với 10 chữ số cần
từ y0 đến y9 có số ký tự cần mã hóa là N=10.
Số bít của mã nhị phân là n sao cho 2n >N
N=4 ta có số trạng thái 2n =16 >10=N
Trong khi chỉ cần mã hóa 10 số vậy còn dư 6 tổ hợp
ứng với mỗi tổ hợp biến ra chỉ có 1 biến vào có giá trị logic 1là chữ số cần mã hóa
trong thời điểm đó
các bít của mã nhị phân ký hiệu A,..
7
các bít D C B A
8421
dùng cổng NAND A=y1+……..
2.2.2 Bộ giải mã nhị -thập phân (Bộ giải mã BCD)
Bộ giải mã có 4 cửa vào là 4 bit thập phân
Ký hiệu chúng theo trạng thái giảm dần là D,C,B,A
Có các cửa ra là 10 số hệ thập phân 0-9 và từ y0-y9
ứng với mỗi tổ hợp biến vào chỉ có 1 biến ra xuất hiện
quy định mức thấp là mức 0 mực tích cực biến ra
6 tổ hợp biến vào không sử dụng ảnh hưởng đến trạng thái các biến ra nên đánh
dấu x
Bảng chân lý bộ mã hóa BCD theo mã 8421
2.2.3 Bộ giải mã nhị - thập phân ( bộ giải mã BCD) cho led 7 thanh có ca-tot
chung:
Với led 7 thanh ca-tot chung ta dùng bộ giải mã đó là IC 74HC4511
8
Đây là một IC giải mã , nó làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logíc (dạng
0,1) sang mã của led 7 vạch để xuất ra led 7 vạch .về cấu tạo nó là một tập hợp
các mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic như các cổng and , or ,..việc thiết
kế một mạch như vậy không hẳn là quá khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp là
chúng ta hoàn toàn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời
gian ,không đảm bảo chất lượng sử dụng , =>dùng IC tích hợp cho tiện .
- Chúng ta tìm hiểu sơ đồ chân của nó như sau :
-Chú ý là loại này dùng cho led 7 vạch loại ca-tôt chung có nghĩa là tất cả
ca-tôt của led nốí chung với nhau và nối với đất ,như vậy dữ liệu đẩy vào led sẽ
tích cực ở mức cao tức là mức 1 thì mới làm led sang.
- 4511 Có 16 chân .
- Chân 16 luôn là chân nối với nguồn dương (5 v ), chân số 8 nối với đất .
- Chân 1,2,7,6 là chân đưa dữ liệu đầu vào ,chúng ta có thể chọn dữ liệu loại
này là dữ liệu logic tức là dạng 1,0,1,0…
- 7 chân đầu ra là chân 9 ,10,11,12,13,14,15.sẽ xuất ra dữ liệu của dạng 7
vạch .
- Chân số 5 là chân dùng để điều khiên tế bào nhớ ,chân này = 0 thì IC hoạt
động bình thường , còn = 1 thì dữ nguyên trạng thái ở các đầu ra ,và dữ cho đến
khi nó trở về chân này được chuyển về 0 thì đầu ra lại tiếp tục hoạt động .(nếu
hiểu sâu sa thì chúng ta hiểu khi IC hoạt động thì dữ liệu tại đầu ra sẽ luân
phiên nhau được nhớ trong tế bào 4 bít ,vậy khi chân số 5 này ở mức 0 giả sự
gọi là đóng cửa thì IC hoạt động bình thường không vấn đề gì ,nhưng khi nó = 1
tức là mở cửa thì dữ liệu trong tế bào nhớ trào ra và đẩy liên tục vào cửa ra nên
giữ tại đầu ra một mức dữ liệu cố định ).
- Trong sơ đồ mạch chúng ta nối nó với đất .
- Chân số 3 nếu =0 thì tất cả đầu ra sẽ là mức logic 1.
- Chân số 4 thì có tác dụng ngược lại chân số 3.
9
2.2.4 LED 7 THANH
1 .LED 7 đoạn hay LED 7 thanh (seven segment display )là 1 linh kiện rất phổ
dụng , được dùng như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất , và trong các thiết bị ,
để báo trạnh thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng với thông số chỉ
là dãy số đơn thuần , thường người ta sử dụng “led 7 đoạn “. Led 7 đoạn được
sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp , chỉ cần hiển thị nhiệt độ
phòng , trong các đồng hồ treo tường bằng điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm
được kiểm tra sau một công đoạn nào đó ..
Trong LED 7 thanh bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau có dạng
thanh xếp hình 8 vì vậy mà có tên là LED 7 đoạn là vậy , 7 LED đơn được mắc
sao cho nó có thể hiển thị được các số từ o đến 9 và 1 vài chữ cái thông dụng ,
để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 LED đơn hình tròn nhỏ thể hiệ n
dấu chấm tròn ở góc dưới , bên phải của led 7 đoạn để hiển thị dấu chấm (dot).
Các led đơn lần lượt được gọi tên theo chữ cái A-B-C-D-E-F-G , và dấu chấm
dot.
Như vậy nếu như muốn hiển thị ký tự nào thì ta chỉ cần cấp nguồn vào chân đó
là led sẽ sáng như mong muốn
2. Thông số :
LED 7 thanh dù có nhiều biến thế nhưng tựu chung thì cũng chỉ vẫn có 2 loại
đó là :
+ chân Anode chung (Chân + các led được mắc chung lại với nhau .)
+ chân Catode chung (Chân – các led được mắc chung với nhau .)
và đưa các chân nối với nhau vào 1 điểm , được đưa chân ra ngoài để kết nối
với mạch điện 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng ,
cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện . nếu led 7 đoạn có Anode
(cực +) chung , đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để
điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn , led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào
các chân này ở mức 0 .
Nếu led 7 đoạn có cathode (cực -) chung , đầu chung này được nối xuống
ground (hay mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của
các led đơn , led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1
3. Trở hạn dòng :
Trong các mạch thì thường dụng nguồn 5V nên để tránh việc đốt cháy led thì
cách đơn giản nhất là mắc thêm trở hạn dòng
10
Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn , do đó khi kết nối cần đảm bảo
dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led. Nếu kết nối vói
nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điệ n trở 330 (ôm) trước các chân nhận tín hiệu
điều khiển.
4. Mã led cho led 7 thanh
Mã led 7 đoạn catotde chung muốn thanh nào sáng ta xuất ra chân anode
của led đơn đó mức 1 bảng giải mã
Số hiển
thị trên
led 7
đoạn
0
1
2
3
Mã hiển thị led 7 đoạn dạng nhị phân
7
h
0
0
0
0
6
g
0
0
1
1
5
f
1
0
0
0
4
e
1
0
1
0
3
d
1
0
1
1
11
2
c
1
1
0
1
1
b
1
1
1
1
Mã hiển
thị led 7
đoạn
dạng thập
lục phân
0
a
1
0
1
1
3F
06
5B
4F
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
66
6D
7D
07
7F
6F
77
7C
39
5E
79
71
Bảng mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn có Anode chung (các led
đơn sáng ở mức 0)
Số hiển thị
trên led 7
đoạn
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
7
h
Mã hiển thị led 7 đoạn dạng nhị phân
6
5
4
3
2
1
g
f
e
d
c
b
0
a
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
12
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
0
1
1
Mã hiển
thị trên
led 7 đoạn
dạng thập
C0
F9
A4
B0
99
92
82
F8
80
90
88
83
C6
A1
86
8E
13
Chương 2
Thiết kế sơ đồ mạch
I.Sơ đồ
Khối tạo xung
Khối
cổng
Động cơ
và
encoder
Khối
mở
cổng
và
reset
Khối tạo
xung
dùng
Khối đếm
Khối giải mã
Khối hiển thị
Mạch đếm
đơn vị
dùng
IC74LS190
Mạch giải
mã BCD
dùng 4511
Mạch đếm
hang chục
dùng
IC74LS190
Mạch giải
mã BCD
dùng 4511
Hiển thị
chục
qua led
7 thanh
Mạch giải
mã BCD
dùng 4511
Hiển thị
trăm
qua led
7 thanh
Mạch đếm
hang trăm
dùng
IC74LS190
Hiển thị
đơn vị
qua led
7 thanh
* Nhiệm vụ các khối:
Khối tạo xung: là 1 IC 555 để tạo xung vuông với tần số phù hợp.
14
Khối đếm: Gồm các IC 74LS190 được ghép nối với nhau để tạo thành các hệ
đếm phù hợp.
Khối giải mã: Gồm các IC 74HC4511 để giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị.
Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu sau giải mã bằng LED 7 thanh.
Ngoài ra có 2 nút ấn:
+ Nút bấm START: Gồm 1 nút ấn, khí ấn sẽ cấp xung từ IC555 cho IC
74LS190.
+ Nút reset: Đặt lại toàn bộ hệ thống về thời điểm ban đầu.
II.Hoạt động của từng khối:
1.Khối tạo xung:
1.1.Khối tạo xung mở cổng
Khối tạo xung mở cổng
Bao gồm 1 IC555 dùng để tạo xung,1 IC 4017 để chia tần,1 cổng NOT, 1 cổng
AND. Và một số linh kiện khác
15
IC 555
Thứ tự các chân của IC 555
Chân 1 (GND): Chân cho nối masse để lấy dòng.
Chân 2 (Trigger): Chân so áp với mức áp chuẩn là 1/3 mức
nguồn nuôi.
Chân 3 (Output): Chân ngả ra, tín hiệu trên chân 3 c1 dạng
xung, không ở mức áp thấp thì ở mức áp cao.
Chân 4 (Reset): Chân xác lập trạng thái nghĩ với mức áp trên
chân 3 ở mức thấp, hay hoạt động.
Chân 5 (Control Voltage): Chân làm thay đổi mức áp chuẩn
trong IC 555.
Chân 6 (Threshold): Chân so áp với mức áp chuẩn là 2/3 mức
nguồn nuôi.
Chân 7 (Discharge): Chân có khóa điện đóng masse, thường
dùng cho tụ xả điện.
Chân 8 (VCC): Chân nối vào đường nguồn V+. IC 555 làm
việc với mức nguồn từ 3 đến 15V.
Trong IC với chân 1 nối masse và chân 8 nối vào đường nguồn Vcc, là một
cầu chia áp với 3 điện trở bằng nhau (đều là 5K). Cầu chia áp này tạo ra 2
mức áp ngưỡng, một là 1/3 mức áp nguồn dùng làm mức áp ngưỡng cho
tầng so áp, tín hiệu vào trên chân số 2, và một khác là 2/3 mức áp nguồn
dùng làm mức áp ngưỡng cho tầng so áp khác, tín hiệu vào trên chân số 6.
Chân số 5 có thể chịu tác động ngoài để làm thay đổi mức áp ngưỡng. Chân
số 7 là một khóa điện đóng/mở (transistor bão hòa/ngưng dẫn) theo mức áp
trên chân số 3. Chân số 3 là ngả ra và là ngả ra một tầng Flip Flop, nên tín
-
16
hiệu trên chân 3 có dạng xung (mức áp chỉ xác lập ở trạng thái cao hay
thấp). Chân 4 là chân Reset, khi chân 4 ở mức áp thấp nó ghim chân 3 luôn
ở mức áp thấp, chỉ khi chân 4 ở mức áp cao, lúc đó trạng thái mức áp trên
chân số 3 sẽ theo tác động của tầng Flip Flop.
-
Chú ý trong mạch này, chân số 2 cho nối vào chân số 6. IC 555 đã được ráp
thành mạch dao động (A-Stable). Tần số xung ra trên chân 3 sẽ tùy thuộc
vào trị số các điện trở RA, RB và tụ C. Trên chân 5 có thể mắc thêm tụ lọc
0.01uF để ổn định điện áp của các mức áp ngưỡng. Trạng thái ra trên chân
số 3 sẽ tùy thuộc vào mức áp cao trên chân 4 cho dao động và mức áp thấp
trên chân 4 (bị ghim ở mức thấp).
17
1.2.Khối reset:
Nhiệm vụ của khối reset là reset lại bộ đếm để hiển thị về 0 và cho reset để cấp
xung lại cho 4017.
Chúng ta cần nút bấm nguồn,1 đầu nối với nguồn +5V, dầu còn lại được chia
làm 2 nhánh: 1 nhánh nối với các chân reset của các IC đếm, 1 nhánh được nối với
chân số 15 của IC chia tần 4017.
1.3.Động cơ và encoder:
Một trong những thành phần không thể thiếu trong mạch đo tốc độ chính là
động cơ, với những yêu cầu đo thực tế ta có những loại động cơ khác nhau.
Trên thị trường có nhiều loại encoder,nhưng với yêu cầu của đề tài, chúng em
chọn loại encoder có số xung trên vòng là: 1xung/vòng ,Tức là khi động cơ quay
được 1 vòng thì ở chân A,B của encoder sẽ cấp ra 1 xung.
Encoder:1 xung/vòng.
18
1.4.Khối cổng:
Nhiệm vụ: Cho tín hiệu đi qua trong 1 thời gian nào đó, tín hiệu mở được lấy ra
từ khối xung mở cổng.
Chọn linh kiện :AND, NOT.
Khi tín hiệu ở 2 chân của hàm AND ở mức 1 sẽ cho tín hiệu đi qua vào bộ đếm.
2. Khối đếm (IC 74LSl90)
IC 74LS190 là một IC tạo mã BCD rất thông dụng trong các mạch điện tử:
+ Các chân 16 (VCC) nối với dương nguồn, GND(8) nối mass
+Các chân P0, P1 , P2, P3 quy định mã BCDban đầu được load vào mạch, và các
chân: Q0 ,Q1 ,Q2 ,Q3 nối với bộ giải mã BCD.
+ Chân 4 (CE): Tích cực ở mức thấp, khi chân ở mức thấp IC hoạt động, khi ở mức
cao các chân ra nối với cao trở.
+ Chân 5 (U/D): Chọn cách đếm lên (tăng dần giá trị ) hoặc đếm xuống ( giảm dần
giá trị).
+ Chân 11( PL): Khi ở mức thấp, IC thực hiện load giá trị vào ở các chân
(Q0 ,Q1 ,Q2 ,Q3) khi kích lên mức cao IC mới thực hiện đếm.
+ Chân 13 (RC): Chân dữ liệu nối tiếp, một xung sẽ được tạo ra khi IC đếm tiến
(tại thời điểm từ 9 – 0) hoặc khi IC đếm lùi (tại thời điêm từ 0 – 9).
19
+ Chân 14( CP): Chân nhận xung clock vào, mỗi lần có một xung kích vào tại
sườn dương (từ mức thấp lên cao) mã BCD lại thay đổi tăng hoặc giảm một giá trị.
+ Chân 12( TC): Khi CE ở mức thấp, chân TC có nhiệm vụ cấp xung. Khi RC ở
mức thấp, TC lên mức cao và ngược lại. Khi CE lên mức cao, RC được kéo lên
mức cao.
3.Khối giải mã(IC 74HC4511)
IC 74HC4511 là loại IC có chức năng ngược lại với mạch mã hóa. Mục đích sử
dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở
dạng chữ số. do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có
nhiều mạch giải mã khác nhau.
-
Hoạt động:
+ Chân 1, 2, 6, 7 (D1 , D2 , D3 , D4): Nhận mã BCD vào.
+ Chân 3, 4, 5 (LT, BI, LE): Tích cực mức thấp.
+ Chân 8 (GND) nối mát, 16 (VCC) nối dương nguồn (+5 V).
+ Chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 (Qa , Qb ,Qc ,Qd ,Qe ,Qf ,Qg): Chân xuất dữ lieu
vào led 7 thanh. Sử dụng cho led 7 thanh Catot chung.
20
4. IC 4017
Đây là một IC chia tần với hệ số chia tần từ 2 tới 10.
- Sơ đồ chân:
-
Hoạt động:
+ Chân 14( CLK) nhận xung.
+ Chân (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 10, 9) (Q0-Q9) đưa dữ liệu ra ngoài, mỗi lần kích một
xung vào, một chân sé được đưa lên mức cao một cách tuần tự, các chân còn lại ở
mức thấp.
+ Chân 13(E): Tích cực mức thấp.
+ Chân 15(MR): Chân reset, mỗi khi kích lên mức cao, IC được reset.
+ Chân 12 (CO): Trong 5 xung đầu ( từ Q0 - Q4 lần lượt lên mức cao) CO ở mức
cao, 5 xung tiếp theo (từ Q5 – Q9 lần lượt lên mức cao) CO ở mức thấp.
5. Khối hiển thị.
21
Led 7 thanh: là 7 con led xếp với nhau thành một hình, nhằm thể hiện các
con số. Một chân của các con led được nối với nhau ( Katot chung hoặc Anot
chung), các chân còn lại được đưa ra nhằm phân cực các con led.
II. Nguyên lí.
1. Nguyên lý làm việc.
Nguyên lí đo tốc độ động cơ:
Nhấn nút “START” để bắt đầu quá trình( không nên đo ngay khi vừa khởi động
mạch vì các phần tử khởi động chưa hoạt động ổn định kết quả đo không chính
xác). Lúc này xung đi ra từ mạch tạo xung sẽ được đi qua IC 4017 tạo thành xung
mở cổng đến 1 chân của hàm logic AND tại đây kết hợp với tín hiệu ra của
encoder và cổng AND tín hiệu đi qua vào khối đếm , giải mã và hiển thị trên bộ led
7 thanh chính là tốc dộ của động cơ.
Muốn thu được kết quả chính xác ta nên đo lại nhiều lần
Khi độ lại chúng ta nhấn nút “reset” để lặp lại quá trình.
22
Yêu cầu công nghệ: đưa ra được tốc độ với đơn vị là vòng/phút. ở đây ta sử
dụng encoder 100xung/vòng. Vì vậy bản chất của mạch đo tốc độ này là đếm xung
encoder trong 1 phút. Tốc độ đo được cần hiển thị là số xung encoder đếm được
chia cho 1 được kết quả vòng/phút.(1 vòng có 1xung). Phân tích bài toán ta thấy
thời gian đo 1 lần để có được kết quả mất 1 phút, như vậy sẽ rất tốn thời gian,
không phù hợp với nhu cầu thực tế. vì vậy ta đếm xung encoder trong 0.6s, số
xung đếm được chính là tốc độ động cơ đơn vị vòng/phút.
2. Tính toán thông số.
T=0.6s
Ton=2 ; Toff=0.4s
RA=RB=10k
T=0.69(RA+2RB)C
Suy ra C=28.9 uF
Chương 3: xây dựng chương trình mô phỏng
ở đây chúng ta sẽ xây dựng mô hình mô phỏng trên mạch proteus.
1. Chọn thiết bị
Nhấn chuột trái vào biểu tượng P(pick from libraries) chương trình sẽ hiện ra 1
màn hình chọn link kiện, ta gõ tên linh kiện cần tìm vào ô trống vào ok để lấy linh
kiện, bài của chúng ta cần dùng các linh kiện sau:
IC 7490, IC 7447, IC 7404(not), IC7408(and), 7seg-anot (let 7 thanh), IC 555, IC
4017, Điện trở 3wat10k, tụ điện CAP, nút bấm BUTTON, Công tắc SWITCH,
motor-encoder, RESPACK-7(Trở thanh).
Sau đó ta sẽ vẽ mạch như hình sau:
2.Mạch proteus
23
Mạch khi chạy
24
Sau khi vẽ xong chúng ta nhấn play để thực hiện mô phỏng.
Ấn công tắc start để đo tốc độ động cơ, ấn reset để đo lại. Ta thu được kết quả
như sau.
Tốc độ thực của động cơ n= 300v/phút
Trong quá trình đo có thể xuất hiện sai số, sai số trong mức không ảnh hưởng quá
lớn tới độ chính xác, nên có thể chấp nhận được.
25
