Tải bản đầy đủ

đồ án VMTTVMS đề tài thiết kế tần số tín hiệu hình sin

Trường ĐHCN Hà Nội

Bộ Môn ĐLĐK

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
*********

ĐỒ ÁN
MÔN: VI MẠCH SỐ- VI MẠCH TƯƠNG TỰ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH- ĐO TẦN SỐ
Giáo viên hướng dẫn

: Nguyễn Văn Vinh

Sinh viên thực hiện

: Nhóm I

Lớp


: Điện 3-K11

Mã sinh viên

:

Tháng :12 năm: 2018
NHÓM 3

TRANG 1


Nhóm I: (6 người)

1. Nguyễn Bá Đông
2. Nguyễn Đức Doanh
3. Đào Văn Bình
4. Đỗ Quang Ngọc
5. Nguyễn Văn Thịnh
6. Trần Hải Nam
GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN
Đề Tài:
Thiết Kế Mạch Đo Tần Số
Nội Dung:
Thiết kế mạch dung để đo tần số xung vuông hoăc tín hiều xoay chiều
Hoạt đông:
Khi ấn nút Start, hệ thống thực hiện đo và hiển thị kết quả đo với thang
đo Hz, cảm biến nhiệt đọ cũng cho giá trị đầu ra sau mạch chuẩn hóa. Khi ấn
nút Stop, hệ thống dừng. Sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra khi cần thiết


LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, khoa học công nghệ đang phát triển một cách
nhanh chóng trong những năm gần đây, đặc biệt là ngành kỹ thuật điện-điện tử.
Sự xuất hiện của các vi mạch, IC số tổng hợp đã giúp cho kích thước mạch nhỏ
gọn, tiện lợi hơn.

Trải qua sự phát triển của khoa học công nghệ, giờ đây chúng ta đã chế
tạo ra rất nhiều loại tần số, phục vụ trong ngành điện tử viễn thông, công nghệ


thông tin, tự động hóa....

Máy đo tần số là 1 thiết bị cho phép chúng ta biết được tần só của tín hiệu
1 cách chính xác, góp phần vào việc đo và điều khiển tín hiệu.Với những kiến
thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế. Trong thời gian yêu cầu nhóm em
đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung “Mạch Đo Tần Số” . Do kiến
thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những
sai sót, mong các thầy cô góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin cám ơn thầy Nguyễn Văn Vinh đã giúp em hoàn thành đề tài này.


Mục Lục
Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao động.
1.1: Mạch tổ hợp.
1.1.1: Khái quát.
1.1.2: Bộ mã hóa và giải mã.
1.2: Mạch dãy.
1.2.1: Khái niệm mach dãy.
1.2.2: Bộ đếm.
1.3: Mạch dao động.
1.3.1: Khái niệm mạch dao động.
1.3.2: Điều kiện dao động.
1.3.3: Kết luận.

Chương 2: Thiết kế hệ thông đo và hiển thị tần số.
2.1: Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệ thống
2.1.1: Phân tích yêu cầu công nghệ.
2.1.2: Liệt kê phương pháp đo tần số.
2.1.3: Trình bày về nguyên lý đo tần số trong bài.
2.2: Thiết kế mạch đo tần số
2.2.1: Sơ đồ khối và các linh kiện sử dụng trong bài.
2.2.2: Xây dựng mạch phát xung chuẩn cung cấp cho các bộ đếm
dùng timer 555.
2.2.3: Trình bày sơ đồ chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng .
2.2.4: Sơ đồ nguyên lý của mạch

Chương 3: Xây dựng mạch mô phỏng trên phầm mềm Protues và chạy
thử.
Chương 4: Kết luận
3.1 Các kết quả đạt được.
3.2 Sai số và nguyên nhân sai số của các thiết bị đo.
3.3 Các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục.
3.4 Kết luận chung.


Chương 1:

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

1.1: Mạch tổ hợp
1.1.1: Khái quát
Mạch logic tổ hợp là mạch logic ở đó giá trí logic của các tín hiệu ra không 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 mạch logic 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 nô.
- Tiến hành tối thiểu hoá hàm logic và đưa về dạng thuận lợi để triển khai hàm
thông qua các mạch logic cơ bản.
a: Các phương pháp tối thiểu hóa hàm logic
- Tối thiểu hoá hàm logic bằng cách sử dụng các định luật cơ bản của đại số
logic.
- Tối thiểu hoá hàm logic bằng biểu đồ Các nô.
b: 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 không 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 hoá hàm logic ràng buộc có 2 cách: tối thiểu hoá bằng công thức hoặc
bằng bảng các nô.
1.1.2: Bộ mã hóa và bộ giải mã
a. Bộ mã hóa nhị - thập phân ( bộ mã hóa BCD )
Bộ mó húa nhị thập phân là bộ mó húa cú nhiệm vụ chuyển 10 chữ số thập phõn
thành mó hệ nhị phân . Dạng mó này cũn được gọi là mó BCD ( Binary Code
Decimal ).


Mã thập phân

Bộ mã hóa
(BCD)

Mã nhị phân

Bảng chõn lý bộ mã hóa BCD theo mó 8421 (sgk t121)
Sơ đồ nguyờn lý bộ mó húa nhị thập phân (sgk t121)
b. Bộ giải mã nhị -thập phân ( bộ giải mã BCD)
Bộ giải mó BCD cú 4 cửa vào là 4 bit nhị phõn , ký hiệu chúng theo trọng số giảm
dần là D,C,B,A. có các cửa ra là 10 sô hệ thập phân ( số 0 đến số 9 ), kí hiệu chúng là
y0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9. ứng với mỗi tổ hợp biến vào chỉ có 1 biến ra xuất
hiện . Quy định mức thấp ( mức 0 ) là mức tích cực của biến ra .
Bảng chõn lý bộ giải mó BCD theo mó 8421 (sgk t.122 )
Sơ đồ nguyờn lý bộ giải mó BCD (sgk t.124)
1.2: Mạch dãy

1.2.1: Khái niện 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 giữ được một bit. Vậy
thanh ghi dài bao nhiêu bit phải được tạo tử bấy nhiêu mạch lật.
Thanh ghi nhận dữ liệu song song
Thanh ghi nhận dữ liệu song song dài 4 bit có 4 mạch lật kiểu D kí hiệu theo thứ tự F0F3 .4 bit dữ liệu đến ngừ vào D của 4 mạch lật D0-D3 . Q0-Q3 là ngừ ra của 4 mạch
lật cũng là ngừ ra của thanh ghi .
Q3Q2Q1Q0 = D3D2D1D0

1.2.2: Bộ đếm
Là thiết bị đếm được số xung 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= 2^n
( hỡnh 7.34 t.132)
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 cỏc ngừ ra của bốn mạch lật cũng là ngừ ra
giữ liệu của bộ đếm.
Giản đồ thời gian (7.35 t 133)

-,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
mó nhị phân của 10 chữ số thập phân 0-9 ,gọi là mó BCD. Vậy mạch tạo bởi 4 mạch
lật và các mạch cổng logic. Một trong số các bộ đếm thập phân đồng bộ theo mó
BCD 8421 cú sơ đồ như hỡnh (7.36 t133)
Mạch có 4 mạch lật kiểu JK đc kí hiệu từ F0-F3 và sử dụng 5 mạch AND xung đồng
thời cấp cả đển 4 mạch lật . cửa vào J,K của mạch lật thứ nhât (mạch F0) đều có
mức” 1” Q0-Q3 là cỏc ngừ ra của 4 mạch lật cũng là ngừ dữ liệu của bộ đếm. C là
đầu 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 trỡnh ( phương trỡnh định thời, phương trỡnh đầu
ra,phương trỡnh kớch)
B2: Xác định phương trỡnh trạng thái
B3: Xây dựng bảng tính toán.
B4: Lập bảng trạng thái, vẽ sơ đồ hỡnh trạng thái
Đồ thị dạng sóng của bộ đếm thuận thập phân đồng bộ với mó BCD 8421 ( hỡnh
7.38 t.136)

1.3: Mạch dao động.
1.3.1: Khái niệm
Mạch dao động là mạch điện tử 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 hoà) và mạch dao động tạo xung. Mạch dao động tạo được
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 các mạch tích hợp với các chức
năng khác.
Các tham số cơ bản của mạch dao động gồm: tần số tín hiệu ra, công 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.


1.3.2: 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’I - tín hiệu vào dạng phức, X’O – tín hiệu ra dạng phức và X’F – tín hiệu phản
hồi dạng phức.
X’I a

1

X’F a’

X’O

2
Hình 1.1: Mô tả cách xác định điều kiện dao động

Khối 1: khối khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức:

K’ = KejáK
Với K là môđun hàm truyền đạt khối khuếch đại và áK là góc pha đầu hàm
truyền đạt khối khuếch đại. Khối 2 là khối hồi tiếp khuếch đại có hàm truyền đạt
dạng phức:
K’ = KFejáF
Với KF là mô đun hàm truyền đạt khối phản hồi và áF là góc pha đầu hàm truyền
đạt khối phản hồi.
Giả định có tín hiệu vào dạng phức là X’I, tích các hệ số khuếch đại vòng K’K’F
=1, thì tín hiệu phản hồi và tín hiệu vào bằng nhau cả về biên độ góc pha, nghĩa là:
X’F = X’I. Khi đó 2 điểm a và a’ có thể nối được với nhau mà tín hiệu ra X’O không
thay đổi. Vậy mạch tạo dao động được tín hiệu ra mà không cần có kích thích cửa
vào. Ta suy ra điều kiện để duy trì dao động là tích các hệ số khuếch đại dạng phức
vòng kín bằng 1.
Hay có thể viết:

K’K’F =KKFej(áK + áF)

(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: áK + áF = 2đn với 0,+1,-1,…

1.3.3: Kết luận.
Mạch dao động là mạch khuếch đại tự điều khiển bằng phản hồi dương ra quay lại
đầu vào. Năng lượng tự dao động lấy từ nguồn một chiều được cung cấp. Mạch phải
bảo đảm cân bằng biên độ và cân bằng pha. Mạch dao động chứa ít nhất một phần tử
tích cực làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng một chiều thành xoay chiều. Mạch dao


động chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để bảo đảm cho biên độ
dao động không đổi ở trạng thái xác lập.

Chương 2: Thiết kế hệ thống đo và hiển thị tần số.
2.1. Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệ
thống.
2.1.1: Phân tích yêu cầu về công nghệ.
Dựa vào yêu cầu bài toán “thiết kế mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ
dùng led 7 thanh để hiển thị giá trị đo tần số “.
 Sử dụng IC555 vì:
+IC 555 có cấu tạo đơn giản nhưng hoạt động tốt
+ mạch tạo xung ổn định
+ điêù chế được độ rộng xung
+ điều chế vị trí xung
 sử dụng led 7 thanh để hiển thị vì :
+ led 7 thanh hợp với thiết bị hiển thị tần số vì led 7 thanh là một công cụ
thông dụng được dùng để hiện thị các thông số dưới dạng các số từ 0 đến
9.

2.1.2: Liệt kê phương pháp đo tần số.
Tần số là một trong các thông số quan trọng nhất của quá trình giao động có chu kì.
Tần số được xác định bởi số các chu kì lặp lại của sự thay đổi tín hiệu trong một dơn
vị thời gian.
Chu kì là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn và chiều
biến thiên.
Khoảng tần số được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: vô tuyến điện tử, tự
động hóa, thông tin liên lạc, tự động hóa, . .. . từ một phần Hz đến hàng ngìn GHz.
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 cần đo và
một số yếu tố khác.
Để đo tần số của tín hiệu điện ta sử dụng hai phương pháp biến đổi thẳng và phương
pháp so sánh.
Tần số mét là dụng cụ để đo tần số. đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng được


tiến hành bằng các loại tần số mét cộng hưởng, tần số mét cơ điện, tần số mét tụ điện,
tần số mét chỉ thị số. đo tần số bằng phương pháp so sánh được thực hiện nhờ
ôsilôscốp, cầu xoay chiều phụ thuộc tần số, tần số mét đổi tần, tần số mét cộng
hưởng, …
2.1.3: Trình bày về nguyên lý đo tần số trong bài.
Trong bài này chúng em đo tần số bằng phương pháp so sánh.
Chúng em dùng IC 555 phát ra 1 xung chuẩn có tân số 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 1Hz thực hiện được 1 chu kỳ thì xung x Hz thực hiện được x
chu kỳ.
Khi hết 1 s xung 1Hz 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.

2.2: Thiết kế mạch đo tần số.
2.2.1: Sơ đồ khối bố và các linh kiện sử dụng.
a. Sơ đồ khối
Bộ tạo
xung 1Hz

Bộ đếm 4
chỉ số BCD

Nguồn t/h
cần đo

Start
Stop

4 bộ giải
mã 7Seg

Hiển Thị
Led 7Seg


b:Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế.
Các linh kiện trong mạch tần số ta sử dụng là:
 3 con Điện Trở ( 1k, 217,045)
 2 con Tụ điện 0,01uF
 Khuyếch đại thuật toán ( OPAMP, LM 358)
 Nguồn (+12v, +5v)
 1 con IC Timer 555 ( tạo xung)
 4 con Led 7 thanh ( 7SEG-COM-CAT-BLUE để hiện thị kết quả đo
tần số)
 4 con IC 74HC4511(IC giải mã)
 4 con IC 74LS190 ( IC đếm BCD)
 2 con AND, 2 con NOT ( Bộ Cộng và Bộ Đảo)
 1 con IC 4017 ( IC tạo bộ đếm)
 4 con RX8(180) ( Điện trở băng)
 1 SW-DPST-MOM ( nút ấn chuyển mạch 2 cổng)
 1 Button ( Nút ấn chuyển mạch 1 cổng)
2.2.2: Xây dựng mạch phát xung chuẩn cung cấp cho các bộ đếm dùng
timer 555.

Ta có công thức tính toán đó là f=1/T=1/0.69(R2+2R1)C2
-

ton=0.69(R1+R2).C2

(2)

(1)


-

tof f=0.69.R1.C2

(3)

Theo yêu cầu đề bài nên ta chọn chu kì 1 giây tức là T=1s
Ta chọn ton= 0.83976s t0ff= 0.14976s
Thay vào công thức (2) và (3) ta tính được điện trở :
(2), (3) =>
Sau đó tat hay R1, R2 vào công thức (1)

=>f = =1 (HZ)
2.2.3: Trình bày sơ đồ chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng .
1. IC 555
Là IC tạo dao động tần số cấp xung nhịp cho IC 74ls190 đếm giây
Sơ đồ khối 555:


 Chân 1 (GND): cho nối GND để lấy nguồn cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.
 Chân 2 (TRIGGER): đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sanh ở đây dùng
các transito PNP với mức điện áp chuẩn 2/3 Vcc.Chân 3 (OUTPUT) : chân
này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng
 thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cáo nó
tương ứng gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V
nhưng trong thực tế nó không được ở mức 0V mà nó trong khoảng ( 0.35o >0.75V).
 Chân 4 (RESET) : dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse
thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức cao thì trạng thái ngõ ra
phụ thuộc vào điện áp chân 2 và chân 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được
dao động thường nối chân này lên Vcc.


 Chân 5 (CANTROLL VOLTAGE): dùng thay đổi mức áp chuẩn trong IC
555 theo các mức biển áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối GND. Chân
này có thể không nối cũng được nhưng để giảm trừ nhiễu người ta thường nối
chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF->0.1uF các tụ này lọc
nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
 Chân 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp
khác và cũng được dùng như 1 chân chốt dữ liệu.
 Chân 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều
khiển bởi tầng logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức điện áp thấp thì khóa này
đóng lại , ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho mạch R_C lúc IC
555 dùng như 1 tầng dao động.
 Chan 8 (VCC): đây là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. không có
chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2->18V.
2: IC giải mã 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.
- 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 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 lý:


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.

Chức năng các chân:

- Chân cấp nguồn : 16 (VCC) và chân 8(GND).
- Nhóm chân dữ liệu nạp vào : A(15) B(1) C (10) D(9)


- Nhóm chân dữ liệu đầu ra : Qa (3) Qb(2) Qc(6) Qd(7)
- Chân cấp xung clock CLK :14
- Chân chọn chế độ đếm thuận nghịch D/U :5
- Chân cho phép đếm Enable :4
- Chân nạp giá trị load :11
- Chân xung đếm ra RCO :13
4. Hiển thị( Led 7 thanh)
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.

Với yêu cầu đề tài ta chọn led cathode chung.
2.2.3 Sơ đồ nguyên lý của mạch
1. Nguyên lý hoạt động của mạch tần số.


-Khi ta ấn nut 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.
-Khi muốn dùng mạch ta ấn nút START/STOP mạch sẽ dừng lại cả
khối đếm xung và đếm thời gian đều dừng lại.


Chương 3: Xây dựng mạch mô phỏng trên phầm mềm
Protues và chạy thử.
Mô phỏng và mạch chạy thử là:
RN1
a0
a1
a2
a3
a4
a5
a6

1
2
3
4
5
6
7
8

RN2
b0
b1
b2
b3
b4
b5
b6

16
15
14
13
12
11
10
9
180

1
2
3
4
5
6
7
8

RN3
c0
c1
c2
c3
c4
c5
c6

16
15
14
13
12
11
10
9

1
2
3
4
5
6
7
8

180

+5V

16
15
14
13
12
11
10
9
180

+5V

U2
h0
h1
h2
h3

7
1
2
6
+5V

3
4
5

GND

U3

A
B
C
D
LT
BI
LE/STB

a0
a1
a2
a3
a4
a5
a6

13
12
11
10
9
15
14

QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

g0
g1
g2
g3

7
1
2
6

+5V 3
4
GND 5

74HC4511

GND

F4
GND
RESET

14
4
5
11

LT
BI
LE/STB

13
12
11
10
9
15
14

QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

b0
b1
b2
b3
b4
b5
b6

w0
w1
w2
w3

7
1
2
6

+5V

3
4
GND 5

74HC4511

A
B
C
D
LT
BI
LE/STB

D0
D1
D2
D3

Q0
Q1
Q2
Q3
RCO

CLK
E
D/U
PL

3
2
6
7
13

h0
h1
h2
h3
F5

15
1
10
9

GND

F3
GND
RESET

TC

D0
D1
D2
D3

14
4
5
11

TC

3
2
6
7
13 F4

g0
g1
g2
g3

15
1
10
9

GND

D0
D1
D2
D3

F2 14
GND 4
5
11
RESET

12

74LS190

74LS190

TC
74LS190

R3
U10

1k
8
R

VCC

4

Q
DC

C1

TR

y

R2

AND

217,045

1

0.1mF

2

x

7

CV

GND

5

3

14
13

U11

TH

R1

6

1k
555

C2

15

NOT
CLK
Q0
E
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
MR

3
2
4
7
10
1
5
6
9
11
12

4017

U14

0.36mF

RESET
NOT

Chương 4: Kết luận

CO

Q0
Q1
Q2
Q3
RCO

CLK
E
D/U
PL

U13

RESET

U1

13
12
11
10
9
15
14

c0
c1
c2
c3
c4
c5
c6

3
2
6
7
13

w
w
w
w

U8
Q0
Q1
Q2
Q3
RCO

CLK
E
D/U
PL

12

QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

74HC4511

U7

U6
15
1
10
9

U4

A
B
C
D

12


3.1 Các kết quả đạt được.
Mạch đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài đó là:
-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.
Trong quá trình thiết kế chúng em đã được tiếp cận với nhiều linh kiện và hiểu
được sơ đồ chân và nguyên lý hoạt động của chúng giúp ích rất lớn cho kiến
thức sau này. Hiểu được sự logic, tính kết hợp của các vi mạch với nhau.

3.2 Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo
Trong quá trình đo có thể xảy ra sai số.
- Đối với mạch đo tần số:
Nguyên nhân sai số chủ yếu là nguồn phát xung 1Hz tạo bởi IC 555. Khi
ta tính toán các giá trị R1, R2 đã là tròn nên không thể đáp ứng được sự
chính xác tuyệt đối. Bên cạnh đó còn do sự nhiễu xung khi ta cấp đồng
thời xung 1 Hz và xung x Hz vào 1 con AND.

3.3 Các hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục
A, Hạn chế
Mạch sử dụng các linh kiện khá đơn giản nên thiết kế trở nên phức tạp và
cồng kềnh, gây lãng phí về tài chính đồng thời chưa đảm bảo được tính
linh động và tính chính xác tuyệt đối
Một số chức năng của các vi mạch chưa được sử dụng một cách triệt để.
B, Phương hướng khắc phục:
Sử dụng những linh kiện hợp lý và cao cấp hơn như: bảng LED gồm 4
led 7 thanh tích hợp giải mã, khi đó mạch sẽ trở nên đơn giản hơn rất
nhiều, Đồng thời tính toán lại các giá trị điện trở của mạch phát xung và
lấy giá trị một cách chính xác nhất.

3.4 Kết luận chung
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 cô giáo bộ môn nhóm
em đã hoàn thành bài tập lớn về mạch đo tần số và giám sát nhiệt độ song
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 ý tưởng ban đầu. Chúng em mong thầy thông cảm, bỏ
qua và giúp đỡ chúng em để bài làm được hoàn thiện, chúng em xin chân
thành cảm ơn.



Lời Nhận Xét Của Giáo Viên



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×