Đang tải... (xem toàn văn)
GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN Đề Tài: Thiết Kế Mạch Đo Tần Số Mô Tả : Mạch dùng để đo và hiển thị tần số xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều. Khuyến Khich : Cho phép chọn các chế độ đo khác nhau (Hz,KHz,MHz....).
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK ! "## $ %&'(%)*+,-*./0* .123*4*%*+ %*+(%)*5+67+%8* 9:7;*. <-= 6>*.?@ABC DE%*+(%)*FCGAHGFFIJ +&*.AH*4KHFAH NHÓM 3 TRANG 1 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK LM NO% Thiết Kế Mạch Đo Tần Số ;P : Mạch dùng để đo và hiển thị tần số xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều. +12Q*+%7+ Cho phép chọn các chế độ đo khác nhau (Hz,KHz,MHz ). NHÓM 3 TRANG 2 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK <R$M 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 chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Vinh đã giúp đ^ nhóm em hoàn thành đồ án này! NHÓM 3 TRANG 3 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK 1S7<T7 Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao dộng I. Mạch tổ hợp………………………………….……………… ……… 6 1.Mã hóa………………………………………………….….….……… 6 2.Mạch giải mã………………………………………….……… ………7 2.1.Giải mã BCD sang led 7 đoạn………………………… ….….…… 7 3. Mạch dãy…………………………………………………… …….… 8 3.1 Thanh ghi và thanh ghi dịch ……………………………… ……… 9 3.2 Bộ đếm……………………………………………………… …… 9 4. Mạch dao động.…………………………………….…………….… 10 Chương 2: Thiết kế hệ thống đo và hiển thị tần số NHÓM 3 TRANG 4 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK I. Linh kiện trong mạch……………………………….…………….… 10 II. Tìm hiểu về các linh kiện………………………… ……………… 11 1.IC 555………………………………………………………….…… 11 2. IC 4017……………………………………………………….….… 14 3. IC đếm BCD 74ls190……………………………………………… 16 4. IC giải mã 74hc4511…………………………………….………… 20 5. Hiển thị( Led 7 thanh) ……………………………………….…… 22 III. Tính toán thiết kế mạch mô phỏng ………………………… …… 23 1. Sơ đồ khối hệ thống :…………………………………………… ….23 2. Khối mạch tạo xung đến giây dùng IC 555: …………………… … 23 3. Khối đếm xung hay đo tốc độ động cơ……………………………… 24 4. Khối tín hiệu cho phép đếm và dừng đếm……………….………… 25 5. Cổng NOT………………………………………………….………….25 6. Cổng AND…………………………………………………….………25 7. Khối tín hiệu cần đo ………………………………………….………26 8. Lắp ghép các sơ đồ ta được mạch hoàn chỉnh :…………….……… 26 9.Thuyết minh nguyên lý hoạt động……………………………….……27 Chương 3 : Mạch mô phỏng……………………………………….……28 1. Khối mạch khi chưa chạy: ………………………………….……….28 2. Khối mạch khi đang chạy:……………………………………….….29 3. Khối mạch khi dừng đếm sau khi đếm xong kết quả tần số đo được: 30 Kết luận ………………………………………………………….…… 31 NHÓM 3 TRANG 5 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK +,U*.AVK+%W17+1*.(NKX7+5Y+Z=[KX7+/D2(OKX7+/@'/>*. I. Mạch tổ hợp 1. Mã hóa Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và 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 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 NHÓM 3 TRANG 6 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK 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). 1.1.1 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 lí bộ mã hóa BCD : NHÓM 3 TRANG 7 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK 2. Mạch giải mã 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. 2.1. 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. Trước hết hãy xem qua cấu trúc và loại đèn led 7 đoạn của một số đèn được cấu tạo bởi 7 đoạn led có chung anode (AC) hay cathode (KC); được sắp xếp hình số 8 vuông (như hình trên) ngoài ra còn có 1 led con được đặt làm dấu phẩy thập phân cho số hiện thị; nó được điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã. Các chân NHÓM 3 TRANG 8 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK ra của led được sắp xếp thành 2 hàng chân ở giữa mỗi hàng chân là A chung hay K chung. Thứ tự sắp xếp cho 2 loại như trình bày ở dưới đây : V*+H\]^15_`7(O7+a*_@7b@A/X*.cd/ef'X* 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). 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. NHÓM 3 TRANG 9 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK 3.1. 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 : Bộ ghi dịch : 3.2. Bộ đếm Bộ đếm là thiết bị đếm được số xung cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng xung đếm được. NHÓM 3 TRANG 10 [...]... Chương 3 : Mạch mô phỏng Ta vẽ mạch trên protous ta được khối mạch mô phỏng theo ý muốn: 1 Khối mạch khi chưa chạy: NHÓM 3 TRANG 30 Trường ĐHCN Hà Nội 2 Bộ Môn ĐLĐK Khối mạch khi đang chạy: NHÓM 3 TRANG 31 Trường ĐHCN Hà Nội 3 Bộ Môn ĐLĐK Khối mạch khi dừng đếm sau khi đếm xong kết quả tần số đo được: NHÓM 3 TRANG 32 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK Trong quá trình đo có thể xuất hiện sai số, sai số trong... thập phân đồng bộ 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 Chương 2: Thiết kế hệ thống đo và hiển thị tần... 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... đến độ chính xác, nên có thể chấp nhận được Kết Luận : 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 NHÓM 3 TRANG 33 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK kinh nghiệm nên trong quá trính thiết kế vẫn dựa nhiều vào lí thuyết nên khi áp... 0.15s 3 Khối đếm xung hay đo tần số : Nguyên lý hoạt động: Khi ấn nút START mạch sẽ hoạt động đếm xung hay tần số đến khi nhận được tín hiệu dừng thì mạch dừng đếm NHÓM 3 TRANG 26 Trường ĐHCN Hà Nội 4 Bộ Môn ĐLĐK Khối tín hiệu cho phép đếm và dừng đếm 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 5 Cổng NOT... hiệu cần đo Nguồn tín hiệu cần đo tín hiệu xung vuông hoặc xoay chiều Tại bài : Ta chọn tín hiệu xoay chiều tần số 1500Hz 8 Lắp ghép các sơ đồ ta được mạch hoàn chỉnh : NHÓM 3 TRANG 28 Trường ĐHCN Hà Nội 9 Bộ Môn ĐLĐK Thuyết minh nguyên lý hoạt động 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... nhằm phân cực các con led Với yêu cầu đề tài ta chọn led cathode chung NHÓM 3 TRANG 24 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK III Tính toán thiết kế mạch mô phỏng 1 Sơ đồ khối hệ thống : Bộ tạo xung 1Hz Nguồn t/h cần đo 2 Bộ đếm 4 chỉ số BCD 4 bộ giải mã 7Seg Start Stop Khối mạch tạo xung đến giây dùng IC 555: Ta có công thức tính toán đó là f=1/T=1/0.69(R2+2R1)C2 NHÓM 3 TRANG 25 Hiển Thị Led 7Seg Trường... 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... 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 Mạch tạo xung : NHÓM 3 TRANG 14 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK Có tần số dao động có công thức : f=1/T=1/0.69(R1+2R2)C 2 IC 4017 IC 4017 để tạo ra bộ... IC tạo dao động tần số cấp xung nhịp cho IC 74ls190 đếm giây NHÓM 3 TRANG 12 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK Sơ đồ khối 555 : - Chân 1 (GND): cho nối GND để lấy nguồn cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung NHÓM 3 TRANG 13 Trường ĐHCN Hà Nội - - - - - - Bộ Môn ĐLĐK 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 . ĐLĐK LM NO% Thiết Kế Mạch Đo Tần Số ;P : Mạch dùng để đo và hiển thị tần số xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều. +12Q*+%7+ Cho phép chọn các chế độ đo. 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