Đề tài: Thiết kế mạch đo tốc độ động cơ

Đề tài: Thiết kế đo và hiển thị tốc độ PHẦN THUYẾT MINH : Yêu cầu về bố cục nội dung : Chương 1: Tìm hiểu chung về mạch tổ hợp, mạch dãy và mạch dao động. Chương 2: Thiết kế mạch đo và hiển thị tốc độ . Chương 3: Xây dựng chương trình mô phỏng. MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH TỔ HỢP, MẠCH DÃY VÀ MẠCH DAO ĐỘNG ............................................................................................................. 7 I.TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH TỔ HỢP ............................................................ 7 1.Khái niệm và mô hình toán học của mạch tổ hợp ............................................... 7 1.1.Khái niệm ....................................................................................................... 7 1.2.Mô hình toán học ........................................................................................... 7 1.3.Phân tích mạch tổ hợp ................................................................................... 7 1.4.Tổng hợp mạch tổ hợp ................................................................................... 8 1.5. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống .......................................... 8 2. Tìm hiểu về một số mạch tổ hợp ........................................................................ 8 2.1.Mạch mã hóa .................................................................................................. 8 2.1.1.Mạch mã hóa 2 n đường sang n đường ........................................................ 8 2.1.2.Mạch tạo mã BCD cho số thập phân. ......................................................... 9 2.1.3.Mạch chuyển mã. ......................................................................................10 2.2.Mạch giải mã. ..............................................................................................11 II. MẠCH DÃY ...................................................................................................... 14 1. Khái quát chung về mạch dãy .............................................................................14 1.1. Khái niệm ...................................................................................................14 1.2. Mô hình toán học ........................................................................................14 1.3 Phân loại mạch dãy ......................................................................................14 2. Ứng dụng của mạch dãy ...................................................................................19 III. MẠCH DAO ĐỘNG ........................................................................................ 21 1.Khái quát về mạch dao động .............................................................................21 1.1. Khái niệm ....................................................................................................21 2.2. Điều kiện và đặc điểm của mạch dao động ................................................21 2. Một số mạch dao động ......................................................................................23 2.1. Mạch dao động dùng cầu Viên ...................................................................23 2.2 Mạch tạo xung dùng IC 555 .....................................................................25 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án Môn VMTT&VMS Page 6 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ .................... 26 A.CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................................... 26 1.Hệ chuyển mã: ...................................................................................................26 2.Hệ đếm ...............................................................................................................29 2.1: Khái niệm: ..................................................................................................29 2.2: Hệ đếm bất kỳ: ............................................................................................30 2.3: Ghép các hệ đếm: .......................................................................................31 B.THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ................................................................................ 31 I.SƠ ĐỒ MẠCH ..................................................................................................... 31 1. Sơ đồ khối mạch số 1 ........................................................................................31 2. Sơ đồ khối mạch số 2 ........................................................................................32 II. HOẠT ĐỘNG CỦA TỪNG KHỐI ................................................................... 33 1.Khối tạo xung: ...................................................................................................33 2. Khối đếm ...........................................................................................................38 3. Khối giải mã ......................................................................................................39 4. Khối hiển thị: ....................................................................................................43 5.Khối cổng. ..........................................................................................................44 6.Khối tạo xung mở cổng và khối reset. ...............................................................44 7. Khối reset. .........................................................................................................47 8. Động cơ và encoder. .........................................................................................48 III. THIẾT KẾ MẠCH. .......................................................................................... 49 1.Sơ đồ nguyên lí. .................................................................................................49 2.Nguyên lí làm việc. ............................................................................................50 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH .................................................... 54 MÔ PHỎNG ........................................................................................................... 54 V. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 57 1.3.Phân tích mạch tổ hợp Khi phân tích mạch tổ hợp ta cần tuân thủ các bước dưới đây:  Bước 1: Phân tích yêu cầu xác định biến vào biến ra và mối quan hệ giữa chúng  Bước 2: Lập bảng chân lý: • Liệt kê thành bảng về mối quan hệ tương ứng với nhau giữa trạng thái tín hiệu đầu vào và trạng thái hàm số đầu ra. Bảng này gọi là bảng chân lý • Tiến hành thay giá trị (0,1) cho trạng thái đ ta được bảng chân lý. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án Môn VMTT&VMS Page 8 1.4.Tổng hợp mạch tổ hợp Khi tổng hợp mạch tổ hợp ta cần tuân thủ các bước dưới đây:  Bước 1: Lập bảng chức năng logic của mạch. Đ là bảng chân lý hay bảng trạng thái, là bảng giá trị các biến ra tương ứng với từng tổ hợp của các biến vào  Bước 2: Từ bảng trạng thái xác định biểu thức hàm logic hoặc bảng Cácnô  Bước 3: Tiến hành tối thiểu h a hàm logic và đưa về dạng thuận lợi để triển khai hàm thông qua các mạch logic cơ bản từ đ xây dựng sơ đồ mạch điện 1.5. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống Các mạch tổ hợp hiện nay thường gặp là:  Mạch mã hóa( mã hóa nhị phân, mã hóa BCD) thập phân, ưu tiên  Mạch giải mã( giải mã nhị phân, giải mã BCD_led 7 đoạn) bộ giải mã hiển thị ký tự  Mạch cộng, mạch so sánh  Mạch kiểm/phát chẵn lẻ  Mạch đa hợp và giải đa hợp 2. Tìm hi u về một s m ch tổ h p 2.1.Mạch mã hóa  Khái niệm: Mã hóa là gán các ký hiệu cho các đối tượng trong một tập hợp để thuận tiện cho việc thực hiện một yêu cầu cụ thể nào đ . Thí dụ mã BCD gán số nhị phân 4 bit cho từng số mã của số thập phân (từ 0 đến 9) để thuận tiện cho máy đọc một số có nhiều số mã; mã Gray dùng tiện lợi trong việc tối giản các hàm logic . . .. Mạch chuyển từ mã này sang mã khác gọi là mạch chuyển mã, cũng được xếp vào loại mạch mã hóa. Thí dụ mạch chuyển số nhị phân 4 bit sang số Gray là một mạch chuyển mã. 2.1.1.Mạch mã hóa 2n đường sang n đường Một số nhị phân n bit cho 2n tổ hợp số khác nhau. Vậy ta có thể dùng số n bit để mã cho 2n ngã vào khác nhau, khi có một ngã vào được chọn bằng cách đưa n lên mức tác động, ở ngã ra sẽ chỉ báo số nhị phân tương ứng. Đó là mạch mã hóa 2n đường sang n đường. Lời nói đầu Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ, dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa khi gặp sự cố. Một trong những máy móc thông dụng là động cơ, 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 ĐỘNG CƠ. Bài làm còn dựa nhiều trên cơ sở lý thuyết, vì vậy chúng em đang hoàn thiện và thực hiện trong thực tế. Nhóm em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYÊN VĂN VINH và các thầy cô trong bộ môn đã giúp nhóm em hoàn thành đồ án này. Thực hiện đồ án NHÓM 7

Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 1 B  I HC CÔNG NGHIP HÀ NI N *********  ÁN MÔN: VI MCH S- VI M  TÀI: THIT K M  ng dn : THs Nguy  :  : Lp :  ng Hóa 1 - K5  Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 2  TÀI :  MÔ T : H th  dng encoder 100 xung/vòng. Hin th  PHN THUYT MINH : Yêu cu v b cc ni dung :  Tìm hiu chung v mch t hp, mch dãy và mng.  Thit k mn th t .  Xây dng. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 3 NHN XÉT CA GIÁO NG DN                        Giáng dn GVC.Th.S: NGUY Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 4  Vi s phát trin không ngng ca khoa hc k thuc bin t ng dng rt nhiu trong công nghip. u khin, t khi công ngh ch to loi vi mch lp trình phát trin các k thuu khin hii có nhii vic s dng các mu khin lp ráp bng các linh kin rc nh, giá thành r,  làm vic tin cy, công sut tiêu th nh, d dàng bng, sa cha khi gp s c. Mt trong nhng máy móc thông dc s dng rt rng rãi c, chính vì th vi  tính toán s d  t thi gian làm vic, nghiên cu, tham kho   a nhiu  lý thuyt, vì vn và thc hin trong thc t.  xin chân thành chy cô trong b  án này. Thc hi án NHÓM 7 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 5 MỤC LỤC   7  7 1.Khái nim và mô hình toán hc ca mch t hp 7 1.1.Khái nim 7 1.2.Mô hình toán hc 7 1.3.Phân tích mch t hp 7 1.4.Tng hp mch t hp 8 1.5. Mt s mch t hng gp trong h thng 8 2. Tìm hiu v mt s mch t hp 8 2.1.Mch mã hóa 8 2.1.1.Mch mã hóa 2 n ng 8 2.1.2.Mch to mã BCD cho s thp phân. 9 2.1.3.Mch chuyn mã. 10 2.2.Mch gii mã. 11  14 1. Khái quát chung v mch dãy 14 1.1. Khái nim 14 1.2. Mô hình toán hc 14 1.3 Phân loi mch dãy 14 2. ng dng ca mch dãy 19  21 1.Khái quát v mng 21 1.1. Khái nim 21 u kim ca mng 21 2. Mt s mng 23 2.1. Mng dùng cu Viên 23 2.2 Mch to xung dùng IC 555 25 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 6  26  26 1.H chuyn mã: 26  29 2.1: Khái nim: 29 2.2: H m bt k: 30 2.3: Ghép các h m: 31  31 I.S 31  31  32 II. H 33 1.Khi to xung: 33 2. Khm 38 3. Khi gii mã 39 4. Khi hin th: 43 5.Khi cng. 44 6.Khi to xung m cng và khi reset. 44 7. Khi reset. 47  48 III. T. 49  nguyên lí. 49 2.Nguyên lí làm vic. 50   54  54  57 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 7    1.Khái nim và mô hình toán hc ca mch t hp 1.1.Khái niệm Mch t hp là mch mà s nh ca tín hiu ra  thm bt k ch ph thuc vào t hp các tín hiu vào  th 1.2.Mô hình toán học Mch t hng có nhiu tín hiu vào (x 1 ,x 2 ,x 3 , ) và nhiu tín hiu u ra (y 1 ,y 2 ,y 3 ).Mt cách tng quát có th mô t mô hình toán hc ca mch t h Vi: y 1 =f(x 1 ,x 2  n ) y 2 =f(x 1 ,x 2  n ) . . y m =f(x 1 ,x 2  n )  i dng véc-  )(XFY  1.3.Phân tích mạch tổ hợp Khi phân tích mch t hp ta cn tuân th   c 1: Phân tích yêu cnh bin vào bin ra và mi quan h gia chúng  c 2: Lp bng chân lý:  Lit kê thành bng v mi quan h ng vi nhau gia trng thái tín hiu vào và trng thái hàm s u ra. Bng này gi là bng chân lý  Tin hành thay giá tr (0,1) cho trc bng chân lý. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 8 1.4.Tổng hợp mạch tổ hợp Khi tng hp mch t hp ta cn tuân th   c 1: Lp bng ch  a mà bng chân lý hay bng trng thái, là bng giá tr các bing vi tng t hp ca các bin vào  c 2: T bng trnh biu thc hàm logic hoc bng Các- nô  c 3: Tin hành ti thi dng thun l trin khai hàm thông qua các mn t  mn 1.5. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống Các mch t hp hing gp là:  Mch mã hóa( mã hóa nh phân, mã hóa BCD) th  Mch gii mã( gii mã nh phân, gin) b gii mã hin th ký t  Mch cng, mch so sánh  Mch kim/phát chn l  Mp và gip 2. Tìm hiu v mt s mch t hp 2.1.Mạch mã hóa  Khái nim: Mã hóa là gán các ký hing trong mt tp hp  thun tin cho vic thc hin mt yêu cu c th  mã BCD gán s nh phân 4 bit cho tng s mã ca s thp phân (t  thun tic mt s có nhiu s mã; mã Gray dùng tin li trong vic ti gin các hàm logic . . Mch chuyn t mã này sang mã khác gi là mch chuy   c xp vào loi mch mã hóa. Thí d mch chuyn s nh phân 4 bit sang s Gray là mt mch chuyn mã. 2.1.1.Mạch mã hóa 2 n đường sang n đường Mt s nh phân n bit cho 2 n t hp s khác nhau. Vy ta có th dùng s n  mã cho 2 n ngã vào khác nhau, khi có mc chn bng ng,  ngã ra s ch báo s nh ng. ch mã hóa 2 n ng. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 9 Mch mã hóa 2 n ng 2.1.2.Mạch tạo mã BCD cho số thập phân.  Mch g thp phân và 4 ngã ra là 4 bit ca s BCD. Khi mt s thc tác ng bc cao các ngã ra s cho s ng.  Bng s tht ca mch: Không cn bng Karnaugh ta có th vinh các ngã ra: A 0 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 ; A 1 = 2 + 3 + 6 + 7 ; A 2 = 4 + 5 + 6 + 7; A 3 = 8 + 9 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội  án Môn VMTT&VMS Page 10  t ln, ta vit li bng s th i s  nh các ngã ra A 3 , A 2 , A 1 , A 0 2.1.3.Mạch chuyển mã. Mch chuyn t mt mã này sang m  c loi mã hóa. Mch chuyn mã nh phân sang Gray. Th thit k mch chuyn t mã nh phân sang mã Gray ca s c tiên vit bng s tht ca s nh phân và s ng. Các s nh phân là các bin và các s Gray s là hàm ca các bi. Bng s tht: [...]... niệm Mạch dao động là mạch điện tử tạo ra tín hiệu biến đổi theo chu kì 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 tạo dao động sử dụng các phần tử tích cực là, tranzito (loại lưỡng cực hoặc FET),đi- ốt tuy-nen, mạch. .. 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, biên độ tín hiệu ra ,độ ổn định của tần số tín hiệu ra, công suất ra và hiệu suất của mạch Ta thường gặp các nguyên tắc tạo dao động động như:tạo dao động bằng hồi tiếp dương và tạo dao động bằng phương pháp tổng hợp mạch 2.2 Điều ki n v ặ i m của m h o ộng 2.2.1 Điều kiện mạch dao động Ta xét... Đây là vấn đề khó thực hiện Vậy trong bộ dao động phải có mạch tự động điều chỉnh tương quan giữa R1 và R2 2.1.2 Bộ tạo dao động dùng cầu Viên và mạch tự động điều chỉnh Sơ đồ nguyên lý trên hình là Bộ dao động dùng cầu Viên và mạch tự động điều chỉnh Các nhóm RC của cầu viên c liên động cơ khí để đồng chỉnh cho phép chọn tần số dao động trong khoảng từ tần số 10Hz đến 1MHz Nối tiếp vơi R2 cos Tranzito... hiệu vào, tín hiệu ra và trạng thái của mạch mà không quan tâm đến cấu trúc bên trong của mạch Mạch Vào Ra dãy 1.3 Phân loại mạch dãy Mạch dãy có 2 loại:  Mạch dãy đồng bộ: là mạch dãy mà khi làm việc cần có 1 tín hiệu đồng bộ để giữ nhịp cho toàn bộ mạch hoạt động  Mạch dãy không đồng bộ: không cần tín hiệu này để giữ nhịp chung cho toàn bộ mạch hoạt động Mạch dãy không đồng bộ chia làm 2 loại:... dao động được, thường phải có R2