đồ án nhóm 4 môn vi mạch tương tự và vi mạch số

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 100xung/vòng, hiển thị tốc độ đo được trên Led 7
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Vinh
Nhóm thực hiện: Nhóm 4 – DDIEENJ4-K9
Danh sách sinh viên trong nhóm:

1. PHAN HỒNG SƠN
2. ĐỖ VĂN TÁM
3. NGUYỄN VĂN TRÌNH
4. TRẦN VĂN TRIỀU
5. NGUYỄN ĐỨC THỊNH
6. NGUYỄN VĂN THI
7. NGUYỄN TRU
1


Gián tờ thầy phát vô đây
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Giáo viên hướng dẫn
Thầy Nguyễn Văn Vinh


MỤC LỤC
Lời mở đầu………………………………………………………………………5

Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao
động……………………………………………………………………………..6

I.

Mạch tổ hợp

1. Khái quát……………………………………………………………6
1.1. Các phương pháp tối thiểu hóa hàm logic……………………
1.2. Tổng hợp hàm logic ràng buộc……………………………….
2. Bộ mã hóa và bộ giải mã……………………………………………7
2.1. Bộ mã hóa nhị - thập phân ( bộ mã hóa BCD)………………
2.2. Bộ giải mã nhị - thập phân ( bộ giải mã BCD)………………
II.

Mạch dãy……………………………………………………………....9

1. Khái niệm mạch dãy…………………………………………………
2. Bộ đếm………………………………………………………………
III.

Mạch dao động……………………………………………………….10

1. Khái niệm……………………………………………………………
2. Điều kiện dao động………………………………………………….
3. Kết luận………………………………………………………………
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
3


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
4. Chia tần IC 4017………………………………………….…….19
5. Khối hiển thị………………………………………………….…20
III.

Nguyên lý

1. Nguyên lý làm việc………………………………………..……21
2. Tính tốn thơng số……………………………………………..21
Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng…………………………….21

1. Chọn thiết bị
2. Mạch proteus………………………………………………………
Kết luận………………………………………………………………………24


Lời mở đầu

Trong thời đại ngày nay, việc tự động hóa trong q trình sản xuất và ứng dụng
mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hóa là ngành đánh giá
sự phát triển cơng 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 tự động
hóa, chúng tơi 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 vơ cùng quan trọng để tính tốn 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 cịn nhiều thiếu sót, kính mong thầy cơ giúp đỡ thêm.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

5


Chương 1. Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp , mạch dãy và mạch dao động .

I. Mạch tổ hợp
1. Khái quát

Mạch logic tổ hợp là mạch logic ở đó giá trị logic của các tín hiệu ra khơng phụ
thuộc vào trạng thái cũ của mạch, mà hoàn toàn xác định bởi giá trị logic của các
cửa vào của mạch ở thời điểm đó.
Khi tổng hợp tổ hợp ta cần tuân thủ các bước dưới đây:
Lập bảng chức năng logic của mạch. Đó là bảng chân lí hay bảng trạng thái,
là bảng giá trị các biến ra tương ứng với tổng tổ hợp của các biến vào .
- Từ bảng trạng thái xác định biểu thức hàm logic hoặc bảng Các nơ .
- Tiến hành tối thiểu hóa hàm logic và đưa về dạng thuận lợi để triển khai hàm
thông qua các mạch logic cơ bản .
1 Các phương pháp tối thiểu hóa hàm logic
- Tối thiểu hóa hàm logic bằng cách sử dụng các định luật cơ bản của đại số
logic.
- Tối thiểu hóa hàm logic bằng biểu đồ Các nô.
2 Tổng hợp hàm logic ràng buộc
Khái niệm về hàm logic ràng buộc
-

Hàm số n biến có 2n tổ hợp biến , tương ứng với mỗi tổ hợp biến đó hàm số có
giá trị 1 hoặc 0. Nhưng cũng có những trường hợp với một số tổ hợp biến số hàm
số của các biến đó khơng xác định được giá trị theo một điều kiện nào đó.
Phần tử ràng buộc hay số hạng ràng buộc là tổ hợp biến tương ứng với trường
hợp hàm số không xác định, số hạng ràng buộc luôn bằng 0.
Điều kiện ràng buộc là biểu thức logic tạo bởi tổng các phần tử ràng buộc. Vậy
điều kiện ràng buộc cũng luôn bằng 0.
Hàm logic ràng buộc là hàm số logic xác định với điều kiện ràng buộc.


Tối thiểu hóa hàm logic ràng buộc có 2 cách: tối thiểu hóa cơng thức hoặc
bằng các nơ.

2. Bộ mã hóa và bộ giải mã
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 phaann
thành mã hệ nhị phân . Dạng mã này còn được gọi là mã BCD
( Binary Code
Decimal) .
Mã thập phân

Bảng chân lý

Bộ
mã
hóa

→

→

Mã nhị phân

(BC
bộ mã hóa BCD theo mã 8421
D)

2.2 Bộ giải mã nhị - thập phân ( bộ giải mã BCD)
Với led 7 thanh ca-tot chung ta dùng bộ giải mã đó là IC 74HC4511
7


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 khơng hẳn là q khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp là
chúng ta hồn tồn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời
gian ,khơng 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 seg 7 vạch loại cathot chung có nghĩa là tất cả
cathot 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 ,chần này = 0 thì IC hoạt
động bình thường , cịn = 1 thì dữ ngun 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 khơng 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.


II, Mạch dãy
1. Khái niệm mạch dãy.

Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật, các
mạch cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà
còn phụ thuộc cả vào trạng thái hiện tại của mạch.
Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dữ liệu hoặc biến đổi dữ liệu
số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. Mỗi mạch lật chỉ lưu trữ được một bit.
Vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit phải được tạo từ bấy nhiêu mạch lật.
Thanh ghi nhận dữ liệu song song dài 4 bit có 4 mạch lật kiểu D kí hiệu theo ký
tự F0-F3 .4 bit dữ liệu đến ngõ vào D của 4 mạch lật D0-D3. Q0-Q3 là ngõ ra của
4 mạch lật cũng là ngõ ra của thanh ghi.
Q3Q2Q1Q0 = D3D2D1D0
2. Bộ đếm
Là thiết bị đếm được bổ sung đến cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng dung
đếm được. Bộ đếm rất đa dạng, ở đây ta xét 2 loại là bộ đếm nhị phân đồng bộ và
bộ đếm thập phân đồng bộ
- Bộ đếm nhị phân đồng bộ
Số xung đếm được là N=2n
Gồm 4 mạch lật kiểu Jk kí hiệu từ F0-F3, sử dụng 4 mạch NAND tạo mạch logic
tổ hợp điều khiển. Xung đồng bộ đồng thời cấp đến cả 4 mạch lật. Cửa vào J, K
mạch lật thứ nhất (F0) đều có mức "1" Q0-Q3 là các ngõ ra của 4 mạch lật cũng là
ngõ ra dữ liệu củu bộ đếm.
- Bộ đếm thập phân đồng bộ
Bộ đếm thập phân đồng bộ là bộ đếm 4 bit chỉ đếm 10 xung CP. Nội dung bộ đếm
là mã nhị phân của 10 chữ số thập phân 0-9, gọi là mã BCD. Vậy mạch tạo bởi 4
mạch lật và các mạch cổng logic. Một trong số các bộ đếm thập phân đồng bộ theo
mã BCD.
Mạch có 4 mạch lật kiểu JK được ký hiệu từ F0-F3 và sử dụng 5 mạch AND
xung đồng thời cấp cả đến 4 mạch lật. cửa vào J, K của mạch lật thứ nhất (mạch
F0) đều có mức " 1" Q0 -Q3 là các ngõ ra của 4 mạch lật cũng là ngõ dữ liệu của
bộ đếm. C là dầu ra nhớ hàng thập phân cao hơn của bộ đếm .
Ta thực hiện việc phân tích bộ đếm theo các bước dưới đây

B1 : Xác định các loại phương trình( phương trình định thời, phương trình đầu ra,
phương trình kích)
9


B2 : Xác định phương trình trạng thái
B3 : Xậy dựng bảng tính tốn
B4 : lập bảng trạng thái, vẽ sơ đồ hình trạng thái
Đồ thị dạng sóng của bộ đếm thuận thập phân đồng bộ với mã BCD 8421 ( hình 7.
38 t. 136)
III. Mạch dao động.
1. Khái niệm
Mạch dao động là mạch điện từ tạo ra tín hiệu đổi theo chu kỳ. Dựa vào dạng
tín hiệu do mạch dao động tạo ra, người ta chia mạch dao động ra làm : mạch dao
động hình sin ( dao động điều hòa) và mạch dao động tạo xung. Mạch dao động
tạo tín hiệu có tần số từ vài Hz đến hàng nghìn MHz.
Các mạch dao động sử dụng các phần tử tích cực là: tranzitor ( loại lưỡng cực
hoặc FET), điốt-tuynen, mạch tích hợp KĐTT hoặc mạch tích hợp với các chức
năng khác.
Các tham số cơ bản của mạch dao động gồm: Tần số tín hiệu ra, cơng suất ra và
hiệu suất của mạch.
Ta thường gặp các nguyên tắc dao động như: tạo dao động bằng hồi tiếp dương
và tạo dao động bằng phương pháp tổng hợp mạch.
2. Điều kiện dao động.
Ta xét sơ đồ khối mạch dao động mô tả như trên hình 1.1. Trong đó, ta kí hiệu
và gọi X'1- tín hiệu vào dạng phức, X'o - tín hiệu ra dạng phức và X'F - tín hiệu phản
hồi dạng phức.

Hình 1.1 : Mơ tả cách xác định điều kiện dao động
Khối 1 : khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức:

Với K là môđun hàm truyền đạt khối khuếch đại và là góc pha ban đầu
hàm truyền đạt khối khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức :


Với Kf là modun ham truyền đạt khối phản hồi và αf là góc ban đầu hàm truyền
đạt khối phản hồi
Giả định có tín hiệu vào dạng phức X’I , tích các hệ số khuch đại vịng
K’Kf’=1, thì tín hiệu phản hồi và tín hiệu vào bằng nhau cả về biên độ góc và pha,
nghĩa là X’F= X’1.Khi đó 2 điểm a và a’ có thể nối được với nhau mà tín hiệu ra
X’0 khơng thay đổi.Vậy mạch tạo dao động được tín hiệu ra mà khơng cần có kích
thích cửa vào .Ta suy nghĩ điều kiện để duy trì dao động là tích các hệ số khuyếch
đại dạng phức vịng kín bằng 1.
Hay có thể viết K’KF=K.K’F.ej(αK + αF ) (1.1)
Có thể tách điều kiện (1.1) ra làm 2 biểu thức
Điều kiện cân bằng biên độ KKF = 1
Điều kiện cân bằng các góc pha

α
K

+ αF =2πn với 0,+1,-1….

3.Kết luận
Mạch dao động là mạch khuyếch đại tự điều khiển bằng pahnr hồi dương ra
quay lại đầu vào .Năng lượng tự dao động lấy từ nguồn một chiều được cung cấp.
Mạch phai đảm bảo cân băng biên độ và cân băng pha .Mạch dao động chứa ít nhất
một phần tử tích cực làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng một chiều thanh xoay
chiều. Mạch dao động chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để
đảm bảo cho biên độ dao động không đổi ở trạng thái xác lập.

11


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

* Nhiệm vụ các khối:

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


Khối tạo xung: là 1 IC 555 để tạo xung vuông với tần số phù hợp.
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.
Ngồi 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

13


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
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 ni.
 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 ni.
 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 hịa/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
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 ln
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.

15


-

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).

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: 100 xung/vòng ,Tức là khi động cơ
quay được 1 vịng thì ở chân A,B của encoder sẽ cấp ra 100 xung.
Encoder:100xung/vòng.
Chọn encoder của hang omron, số series: ENH-100-2-L-5,24.
ENH: Encoder
Độ phân giải:100 xung/vòng
Pha ra tạo xung bù: A,B
Ngõ ra:Line driver.
Nguồn cấp :5V DC.
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:
17


+ 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).
+ 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 a-nôt chung.
4. IC 4017
Đây là một IC chia tần với hệ số chia tần từ 2 tới 10.
- Sơ đồ chân:

19


-

Hoạt động:

+ Chân 14( CLK) nhận xung.
+ Chân (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 10, 9) (Q0-Q9) đưa dữ liệu ra ngồi, mỗi lần kích một
xung vào, một chân sé được đưa lên mức cao một cách tuần tự, các chân cịn 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.
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( khơng nên đo ngay khi vừa khởi động
mạch vì các phần tử khởi động chưa hoạt động ổn định kết quả đo khơng 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.
Yêu cầu công nghệ: đưa ra được tốc độ với đơn vị là vịng/phút. ở đây ta sử
dụng encoder 100xung/vịng. 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 100 được kết quả vịng/phút.(1 vịng có 100 xung). Phân tích bài toán ta
21


thấy thời gian đo 1 lần để có được kết quả mất 1 phút, như vậy sẽ rất tốn thời gian,
khơng 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 vịng/phút.
2. Tính tốn 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 mơ phỏng
ở đây chúng ta sẽ xây dựng mơ hình mơ 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 ơ 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


Mạch khi chạy

23


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 q trình đo có thể xuất hiện sai số, sai số trong mức khơng ảnh hưởng q
lớn tới độ chính xác, nên có thể chấp nhận được.


Kết luận
Nhiệm vụ đo tốc độ là vô cũng quan trọng trong q trình điều khiển các
máy móc có chuyển động quay, vì vậy khâu đo tốc độ cần phải đảm bảo độ kế của
thiết bị, tránh được những hậu quả những tác hại xấu do khơng kiểm sốt được tốc
độ làm việc của máy móc chính xác cao để đảm bảo được hiệu suất của quá trình
sản xuất, đúng với thiết kế.
Sau một thời gian tìm hiểu tài liệu và kiến thức của môn vi mạch số và
vi mạch tương tự , được hướng dãn của thầy cô bộ mơn. Em đã hồn thành bài tập

lớn Đo tốc độ động cơ dung encoder 100 xung, do kiến thức về mạch điện tử nên
trong quá trình thiết kế vẫn dựa nhiều vào lý thuyết nên khi áp dụng vào thực tế có
những sai sót ngồi ý tưởng ban đầu.

25