Tải bản đầy đủ

Thiết kế mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ dùng LM335 và hiển thị LED 7 thanh

Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK
Giới Thiệu
Đề tài: Đo tần số và giám sát nhiệt độ

1.Nội dung:
Thiết kế mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ.Hệ thống gồm hai nút Start và Stop
để khởi dộng và đừng hệ thống, 4 led 7 thanh để hiển thị tần số-thang đo Hz, ( dải đo từ
0Hz ÷ 9999Hz ,đối tượng đo là xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều. Một cảm biến
nhiệ độ LM335 để giám sát nhiệt độ ( dải đo từ 0°C ÷ 103°C ).
2.Hoạt động:
Khi ấn nút Start, hệ thống thực hiện đo và hiển thị kết quả đo với thang đo Hz, cảm
biến nhiệt độ cũng cho giá trị đầu ra sau mạch chuẩn hóa, nếu nhiệt độ đạt 83°C thì
cảnh báo bằng còi.
Khi ấn nút Stop, hệ thống dừng. Sử dụng các thiết bị đo để khiểm tra khi cần thiết.

NHÓM: 3

TRANG 1



Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK
Lời Mở Đầu

Trong thời đại ngày nay, việc tự động hóa trong các ứng dụng thực tiễn và quá
trình sản xuất mang một ý nghĩa vô cùng to lớn.Có thể nói tự động hóa là ngành đánh
dấu cho sự phát triển của công nghiệp thế giới nói chung và mỗi quốc gia nói riêng. Tự
động hóa trong sản xuất làm tăng năng suất , giảm giá thành và nâng cao chất lượng sản
phẩm. Là sinh viên chuyên ngành Điện của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, chúng
em luôn trao dồi kiến thức để có nền tảng ,phát huy được tính sáng tạo ..
Nhắc tới Tự động hóa không thể không nhắc tới bộ môn : “Vi mạch tương tự và
vi mạch số”. Sau một thời gian làm việc, nghiên cứu và tham khảo nhóm chúng em đã
hoàn thành bài nghiên cứu: “ Đo tần tốc độ động cơ và giám sát nhiệt độ”. Động cơ là
một thiết bị phổ biến , được sử dụng rộng rãi chính vì thế việc tính toán và chọn động cơ
sao cho cần thiết là vô cùng quan trọng. Cũng tương tự như vậy, nhiệt độ là tín hiệu vật
lý mà ta thường thấy ở ngoài thực tiễn cũng như trong kĩ thuật và sản xuất, việc đo nhiệt
độ cũng chính vì thế là một yêu cầu thiết thực Bài nghiên cứu của chúng em hi vọng sẽ
giúp mọi người hiểu rõ được về cách chọn động cơ cũng như tính toán được nhiệt độ !
Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo: Nguyễn Thu Hà đã giảng dạy chúng
em bộ môn “ Vi mạch tương tư và vi mạch số ” cũng như đã giúp đỡ chúng em rất nhiều
để hoàn thành được bài nghiên cứu này. Tuy vậy ,do kiến thức còn hạn chế nên đề tài
của chúng em còn nhiều thiếu xót,rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Mục Lục
NHÓM: 3

TRANG 2


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Phần I :Thiết kế mạch đo tần số…………………………………………………….…5
Chương 1: Các mạch chức năng và sử dụng trong hệ thống…………………..……...5
1.1 phân tích yêu cầu công nghệ ………………………………………………….…...5
1.2 Liệt kê các phương pháp đo tần số …………………………………………….......5


1.3
1.4

Trình bày nguyên lý đo tần số trong bài …………………………………………...6
Các linh kiện cần dùng trong bài………………………………………………........7

Chương 2: Thiết kế hệ thống mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ………………...…8
2.1. Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài…………………………………………….….8
2.2 liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế……………………………….…...8
2.3 Mạch phát xung chuẩn cung cấp cho các bộ đếm dùng timer 555…………….....9
2.4 Các vi mach sử dụng và ứng dụng trong bài………………………………..……..9
2.5 Sơ đồ chân,chức năng chân,bảng chân lý các linh kiện sử dụng trong bài…......13
2.6. Sơ đồ nguyên lý mạch………………………………………………………..........22
2.6.1. Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch…………………………..…..…..22
2.7. Xây dựng mô phỏng trên phân mềm proteus và chạy thử…………………........23
Chương 3: Kết luận…………………………………………………………….……...24
3.1 Các kết quả đạt được………………………………………………………….......24
3.2 Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo?............................................................25
3.3 Các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục………..........25

Phần II: giám sát nhiệt độ…………………………………………………………….26
Chương 1: Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệ thống…………….…..26
NHÓM: 3

TRANG 3


Trường ĐHCN Hà Nội
1.1

B ộ Môn ĐLĐK

Phân tích yêu cầu công nghệ …………………………………………………........26

1.2 Các linh kiện cần dùng trong bài……………………………………………...........26
Chương 2: Thiết kế hệ thống mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ…………...…….….27
2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài………………………………………………..27
2.2 liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế………………………………….…27
2.3 Xây dựng mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với điện áp đầu ra từ (0÷10)V.27
2.4 Sơ đồ chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng……………….……..28
2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch………………………………………………………….......32
2.6 Nguyên lý hoạt động của mạch giám sát nhiêt độ………………………………….33
2.7 Xây dựng mô phỏng trên phân mềm proteus và chạy thử………………………..33
Chương 3: Kết luận……………………………………………………………………34
3.1 Các kết quả đạt được…………………………………………………………......34
3.2 Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo?...........................................................35
3.3 Các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục…………….35

PHẦN I: THIẾT KẾ MẠCH ĐO TẦN SỐ.
Chương 1: Các mạch chức năng và sử dụng trong hệ thống.
NHÓM: 3

TRANG 4


Trường ĐHCN Hà Nội
1.1

B ộ Môn ĐLĐK

Yêu cầu công nghệ.
Thiết kế mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ.Hệ thống gồm hai nút Start và Stop

để khởi dộng và đừng hệ thống, 4 led 7 thanh để hiển thị tần số-thang đo Hz, ( dải đo từ
0Hz ÷ 9999Hz ,đối tượng đo là xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều. Một cảm biến
nhiệ độ LM335 để giám sát nhiệt độ ( dải đo từ 0°C ÷ 103°C ).
1.2 Các phương pháp đo tần số.
Việc lựa chọn phương pháp đo tần số được xác định theo khoảng đo,theo độ chính xác
yêu cầu,theo dạng đường cong và công suất nguồn tín hiệu có tần số đo và một số yếu
tố khác.
a) Đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng.
Đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng: Được tiến hành bằng các loại tần số
kế cộng hưởng, tần số kế cơ điện, tần số kế tụ điện,tần số kế chỉ thị số.
+ Các tần số kế cơ điện tương tự (tần số kế điện từ, điện động, sắt điện
động): được sử dụng để đo tần số trong khoảng từ 20Hz ÷ 2,5kHz trong các
mạch nguồn với cấp chính xác không cao (cấp chính xác 0,2; 0,5; 1,5; 2,5).
+ Các tần số kế điện dung tương tự: để đo tần số trong dải tần từ 10Hz ÷
500kHz, được sử dụng khi hiệu chỉnh, lắp ráp các thiết bị ghi âm và rađiô v.v...
+ Tần số kế chỉ thị số: được sử dụng để đo chính xác tần số của tín hiệu xung và tín
hiệu đa hài trong dải tần từ 10Hz ÷50GHz. Còn sử dụng để đo tỉ số các tần số,
chu kỳ, độ dài các xung, khoảng thời gian.
b) Đo tần số bằng phương pháp so sánh.
Đo tần số bằng phương pháp so sánh: được thực hiện nhờ ôxilôscôp, cầu
xoay chiều phụ thuộc tần số, tần số kế đổi tần, tần số kế cộng hưởng...
+ Sử dụng ôxilôscôp: được thực hiện bằng cách đọc trực tiếp trên màn hình
hoặc so sánh tần số cần đo với tần số của một máy phát chuẩn ổn định (dựa
trên đường cong Lítsazua). Phương pháp này dùng để đo tần số các tín hiệu
xoay chiều hoặc tín hiệu xung trong dải tần từ 10Hz đến 20MHz.
NHÓM: 3

TRANG 5


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

+ Tần số kế trộn tần: sử dụng để đo tần số của các tín hiệu xoay chiều, tín
hiệu điều chế biên độ trong khoảng từ 100kHz ÷20GHz trong kĩ thuật vô
tuyến điện tử.
+ Cầu xoay chiều phụ thuộc tần số: để đo tần số trong khoảng từ 20Hz 20kHz.
ƒ + Tần số kế cộng hưởng: để đo tần số xoay chiều tần số tín hiệu điều chế
biên độ, điều chế xung trong khoảng từ 50kHz ÷ 10GHz; thường sử dụng
khi lắp thiết bị thu phát vô tuyến.
1.3 Nguyên lý đo tần số trong bài.



Trong bài này đo tần số bằng phương pháp so sánh.
Dùng IC 555 phát ra 1 xung chuẩn có tần số f =1 HZ. Như vậy chu kỳ



T=1/f=1/1=1 (s)
Giả sử xung cần đo có tần số là x (Hz). Như vậy chu kỳ sẽ bằng 1/x (s).
Như vậy ta thấy trong 1 giây IC 555 thực hiện được 1 chu kỳ ( tức 1 lần lặp lại



tín hiệu) thì xung cần đo sẽ thực hiện được x chu kỳ( Tức x lần lặp lại tín hiệu).
Ta sẽ đưa cùng 1 lúc 2 giá trị tần số này cùng một lúc vào một phần tử logic



AND, đầu ra của con AND sẽ đưa vào mạch đếm. Xung 1 Hz sẽ được khống


chế sao cho chỉ phát ra xung trong 1 chu kỳ tức 1 s.
Ta thấy trong 1s xung 1 Hz thực hiện được 1 chu kỳ thì xung x Hz thực hiện



được x chu kỳ.
Khi hết 1 giây xung 1 Hz sẽ ngừng cấp xung vào 1 đầu con AND như vậy đầu
ra của con AND sẽ bằng 0 (không có tín hiệu), mạch đếm sẽ dừng đếm. Lúc này
mạch đếm sẽ đếm được tần số của xung x Hz.

1.4 Các linh kiện cần dùng trong bài.
- IC 5555 : Dùng tạo dao động đếm thời gian.
- Điện trở: RA=1k , RB=215.
- Tụ điện :C4=0.001F , C1=10nF.
- IC 4017 để tạo ra bộ đếm thập phân.
- Nguồn tín hiệu cần đo : Xung vuông.
- 7SEG cathode chung,
NHÓM: 3

TRANG 6


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

- IC 74LS190 và IC 74HC4511,7408.
- Cổng NOT, AND.
- Switch (Chuyển mạch 2 cổng ).
- Button ,SW-DPTS (nút ấn,công tắc).

Chương 2: Thiết kế mạch đo tần .
2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài.

Bộ tạo
xung 1HZ

NHÓM: 3

Bộ đếm
thập phân

Bộ đếm
chỉ số BCD

TRANG 7

4 Bộ giải
mã 7SEG

Hiển thị
led 7SEG


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Nguồn cấp
xung cần
đo

Start /
Stop

2.2 Các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế.
- IC 5555 : Dùng tạo dao động đếm thời gian.
- Điện trở: RA=1k , RB=215.
- Tụ điện : C4=0.001F , C1=0.01uF.
- IC 4017 để tạo ra bộ đếm thập phân.
- Nguồn tín hiệu cần đo : Xung vuông.
- 7SEG cathode chung,
- IC 74LS190 và IC 74HC4511.
- Cổng NOT, AND(7408).
- Switch (Chuyển mạch 2 cổng ).
-Button ,SW-DPTS (nút ấn,công tắc).

2.3 Mạch phát xung chuẩn cung cấp cho các bộ đếm dùng timer 555.

NHÓM: 3

TRANG 8


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Chu kì của xung được tính theo công thức:
T=0.69(RA+2RB)C4.
Theo yêu cầu đề bài ta chọn chu kì 1 giây tức là T=1s.
Khi đó:
RA=1k.
RB=215.
C4=0.001F.
C1=0.01uF.
Điện áp ra là dãy xung vuông.
2.4 Các vi mach sử dụng và ứng dụng trong bài:
2.4.1 Mạch tổ hợp :
Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ mà là tất yếu trong đời sống chúng ta. Nó được
dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm,….là quy ước chung cũng có thể phổ biến cũng có thể
bí mật. Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho 1 con đường, cho 1 con người, dùng số
trong mã số sinh viên, trong thi đấu thể thao, quy ước đèn xanh, đỏ, vàng tương ứng
là cho phép đi,đứng, dừng trong giao thông, rồi viết bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí
NHÓM: 3

TRANG 9


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp hơn là phải mã hoá các thông tin dùng trong
tình báo,..…
Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính, các đường điều khiển tuỳ chọn hay
dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0, có nhiều
đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho mạch ở mức 1, rồi
có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa chỉ trong
bộ nhớ, rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự. Tất cả các tổ hợp bit đó
được gọi là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo ra các mã số gọi là mạch mã hoá
(lập mã: encoder).
+ Bộ mã hóa nhị phân – thập phân ( bộ mã hoa BCD)
Bộ mã hóa nhị-thập phân là mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số hệ thập phân
thành mã hệ nhị phân. Dạng mã này còn được gọi là mã BCD .
+ Bảng chân lý bộ giải mã BCD:

2.4.2 Mạch giải mã :
NHÓM: 3

TRANG 10


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu có 1 mã số
áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ vào thường ít hơn
mã ngõ ra. Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho chức năng giải mã.
Mạch giải mã được ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7 đoạn, giải
mã địa chỉ bộ nhớ.
a)

Giải mã BCD sang led 7 đoạn :

Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch
giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch giải mã
BCD sang thập phân đã nói ở phần trước bởi vì mạch khi này phải cho ra tổ hợp có
nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode
chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự.
Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do đó, các
thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với
nguồn cấp chuẩn thường là 5V. IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân a, b,.. g của
led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung).
2.4.3 Mạch dãy:
Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật và các mạch
logic cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà còn
phụ thuộc vào cả trạng thái hiện tại của mạch.
a)

Thanh ghi và thanh ghi dịch :
Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dưc liệu hoặc biến đổi dữ liệu
số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được 1 bit,
vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit phải tạo từ bấy nhiêu mạch lật.

Thanh ghi nhận dữ liệu song song.
Mạch chốt dữ liệu:
NHÓM: 3

TRANG 11


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Bộ ghi dịch :

b)

Bộ đếm:

Bộ đếm là thiết bị đếm được số xung cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng xung
đếm được.
- Bộ đếm nhị phân đồng bộ
- Bộ đếm thập phân đồng bộ
2.4.4 Mạch dao động.
Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch dao động
nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo xung dòng , xung
mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động v v...
- Mạch dao động hình sin.
- Mạch dao động đa hài.
- Mạch dao động nghẹt.
- Mạch dao động dùng IC.
2.4.5 Mạch khuếch đại vi sai đo lường.

NHÓM: 3

TRANG 12


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Khuếch đại vi sai là bộ khuếch đại hiệu 2 điện áp vào. Hiện nay, thường sử dụng khuếch
đại thuật toán với sơ đồ đảo và không đảo để xây dựng mạch và dùng phản hồi âm để ổn
định hệ số khuếch đại.
Có 2 loại mạch khuếch đại vi sai cơ bản là:
- Mạch khuếch đại vi sai đơn giản.
- Mạch khuếch đại vi sai cải tiến.
2.4.6 Mạch so sánh tương tự
Mạch so sánh tương tự có nhiệm vụ so sánh 1 điện áp vào (U1) với một điện áp chuẩn
(Uch). Trong mạch so sánh tín hiệu ra(Uo)chỉ có hai mức, mức điện áp cao(mức Htương ứng mức logic 1 của số 1 hệ nhị phân) và mức điện áp thấp(mức L-tương ứng
mức logic 0,số 0 hệ nhị phân).
2.5 Sơ đồ chân,chức năng chân,bảng chân lý các linh kiện sử dụng trong bài:
2.5.1 IC 555.

Hình ảnh thực tế IC555.

NHÓM: 3

Sơ đồ chân IC 555.

TRANG 13


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

IC555 trên phần mềm mô phỏng proteus.
+ Chức năng chân.
- Chân 1 (GND): Chân cho nối V- 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.

NHÓM: 3

TRANG 14


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

- Chân 8 (VCC): Chân nối vào đường nguồn V+. IC 555 làm việc với mức nguồn từ 3
đến

15V

2.5.2

IC 4017.

IC 4017 để tạo ra bộ đếm thập phân.
+Sơ đồ chân:

+chức năng chân:
-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 sẽ 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.

NHÓM: 3

TRANG 15


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

-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.
Sơ đồ xung ra ở các chân:

Mạch dùng IC 4017 tạo ra bộ đếm:

2.5.3 IC đếm BCD 74LS190.
Là IC tích hợ bộ đếm thập phân đồng bộ, đầu ra song song. Nó có chức năng đếm thuận
hoặc nghịch.Đặc biệt có thể đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển giá nạp giá trị.

NHÓM: 3

TRANG 16


Trường ĐHCN Hà Nội

IC đếm BCD 74LS190 trên proteus.

B ộ Môn ĐLĐK

Sơ đồ chân IC 74LS190

+ Chức năng chân:
-Chân Vcc: là chân cấp nguồn V+.
-Chân GND: là chân cấp nguồn V-.
-Chân Q0- Q3: là đầu ra của bộ đếm mã BCD.
-Chân CP: là ngõ vào cấp xung Clock cho mạch đếm.
-Chân CE: là ngõ cho vào tích cực luôn đặt ở mức logic 0.

NHÓM: 3

TRANG 17


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

-Chân U/D : Chân cấu hình cho đếm lên hay đếm xuống. Nếu đếm lên thì mức 0 và
đếm lùi là 1.
-Chân PL: là ngõ đầu vào thiết lập trạng thái đầu cho mạch đếm : PL = 0 ; Qi = Ai
( i=0,1,2,3).
-Chân A0-A3: là các đầu vào dữ liệu.
-Chân TC & RC: là hai ngõ ra dùng để kết nối liên tầng giữa hai con 74LS190.
+ Giản đồ xung của 74LS190:

Bảng trạng thái các chân chức năng đặc biệt:

NHÓM: 3

TRANG 18


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

2.5.4 IC giải mã 74HC4511.

IC 74HC4511 trên proteus.

Sơ đồ chân 74HC4511.

+ 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 lả 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 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.
+ Chức năng chân : 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 .
NHÓM: 3

TRANG 19


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

-Chân số 5: là chân dùng để điều khỉên tế bào nhớ ,chần 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.(dùng kiểm tra led 7 đoạn ,bất
chấp đầu vào là thế nào .)
- Chân số 4: thì có tác dụng ngược lại chân số 3.
+ Bảng chân lí:

2.5.5 LED 7 thanh:

NHÓM: 3

TRANG 20


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

+ 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.

Hình dáng thực tế.

Sơ đồ chân trên proteus.

Cấu tạo và chân ra của led 7 đoạn Anode chung hoặc Kathode chung.

 Với yêu cầu đề tài ta chọn led cathode chung.

2.5.6 Khối tín hiệu cho phép đếm và dừng đếm.
a) Cổng AND:
NHÓM: 3

TRANG 21


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Cổng AND trên proteus.
Khối tín hiệu được sử dụng băng cổng AND 7408 khi mạch ở chế độ hoạt đông đầu ra
của cổng là mức thấp 0 và khi đạt mức cao thì mạch sẽ dừng.
Ngõ ra Q ở mức cao nếu ngõ vào A "AND" ngõ vào B đều ở mức cao (giống như nhân
A với B): Q= A AND B. Một cổng AND có thể có hai hoặc nhiều ngõ vào. Ngõ ra của
nó ở mức cao nếu tất cả các ngõ vào ở mức cao.
b) Cổng NOT (inverter - bộ đảo):

Cổng NOT trên proteus.
Ngõ ra Q ở mức cao khi ngõ vào A là đảo (Not) của mức cao, ngõ ra là đảo (ngược lại )
của ngõ vào : Q = NOT A. Cổng NOT chỉ có thể có một ngõ ra. Một cổng NOT cũng có
thể được gọi là bộ đảo.
c) Khối tín hiệu cần đo: nguồn xung vuông hoặc xoay chiều.

Nguồn xung vuông trên proteus.
-Cứ mỗi chu kỳ thì nguồn phát ra một xung.
2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch:
+ Mạch khi chưa cấp nguồn mô phỏng trên proteus:
NHÓM: 3

TRANG 22


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

2.6.1. Thuyết minh nguyên lý hoạt động :
+ Khi ta ấn nút POWER nút POWER đóng, nguồn được cấp cho mạch,
Sau đó ấn nút START/STOP mạch hoạt động IC 555 cấp xung cho bộ đếm thời gian và
nguồn tín hiệu cần đo cấp xung cho bộ đếm xung hoat động . Khi mạch đếm chưa hết
tần số thì đầu ra của cổng 7408 vẫn ở mức thấp mạch hoạt động khi đạt hết quá trình
đếm xung thì đầu ra của 7408 đạt mức cao hệ thống ngừng đếm. Và đó chính là kết quả
đo tần sô của nguồn tín hiệu cần đo.
+Khi ta muốn đo lại ta ấn nút RESET mach sẽ về trạng thái 0. Muốn tiếp tục đo ta ấn
RESET lần 2.

NHÓM: 3

TRANG 23


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

+Khi muốn dùng mạch ta ấn nút START/STOP mạch sẽ dừng lại cả khối đếm xung và
đếm thời gian đều dừng lại.
2.7 Mạch mô phỏng trên phần mềm proteus và chạy thử :
+ Mạch khi chưa được cấp nguồn:

+Mạch khi cấp nguồn và chạy thử với tần số 100Hz.
NHÓM: 3

TRANG 24


Trường ĐHCN Hà Nội

B ộ Môn ĐLĐK

Chương 3: Kết luận.
3.1 Các kết quả đạt được:
Đo tần số xung vuông có dải đo từ 0Hz÷9999Hz.
Mạch thiết kế sử dụng các vi mạch số và vi mạch tương tự đã được học, phù hợp với nội
dung của học phần.
Thiết kế mạch đơn giản, dễ hiểu, độ chính xác tương đối cao.
Sau một thời gian tìm hiểu tài liệu và kiến thức có được của môn vi mạch số và vi mạch
tương tự, được hướng dẫn của thầy giáo bộ môn nhóm 3 đã hoàn thành bài tập lớn về
mạch đo tần số, do kiến thức về mạch điện tử chưa có kinh nghiệm nên trong quá trính
thiết kế vẫn dựa nhiều vào lí thuyết nên khi áp dụng vào thực tế có những sai sót ngoài
NHÓM: 3

TRANG 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×