Hình 3.3.28 mạch đếm mod 8 BÀI TOÁN 2: Thiết kế mạch đếm lên/xuống mod 4 dùng FF JK để điều khiển động cơ bước. Trên thực tế, người ta đã chế tạo được các vi mạch đếm rất đa dạng và có thể đáp ứng được một cách khá đầy đủ các nhu cầu thực tiễn và làm việc rất ổn định. Do đó, việc thiết kế mạch đếm sẽ chỉ mang yếu tố củng cố kiến thức về FF nếu như không có các ứng dụng như ví dụ sau: Thiết kế mạch điều khiển tốc độ và đảo chiều quay động cơ bước. * Tìm hiểu động cơ bước (step motor) Động cơ bước là động cơ quay từng bước thay vì chuyển động liên tục. Các cuộn dây cảm trong động cơ sẽ cần được cấp dòng và ngắt dòng theo một trình tự cụ thể để hình thành nên bước quay; và tín hiệu điều khiển dạng số điều khiển đóng cắt dòng điện trong các cuộn dây của động cơ. Động cơ bước rất thông dụng và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt đòi hỏi điều khiển chính xác như đầu đọc ghi ở đĩa từ, điều khiển đầu in ở máy in, trong tay máy, người máy (có công suất bé) … Hình 3.3.29 Động cơ bước Hình trên là sơ đồ một động cơ bước đặc trưng với 4 cuộn dây từ tính. Để cho chính xác, cuộn 1 và 2 phải luôn ở trạng thái ngược nhau (tức là cuộn 1 được cấp điện thì cuộn 2 ngắt và ngược lại như vậy ta có thể nối tới 2 đầu ra Q vào của một FF JK. Tương tự với cuộn 3 và 4 cũng phải ngược trạng thái như giữa cuộn 1 và 2. Để đảo chiều quay người ta dùng một ngõ điều khiển chọn chiều quay cho động cơ và kí hiệu là C. Ngõ C độc lập với việc chuyển trạng thái hiện tại và kế tiếp của các ngõ ra. * Thiết kế mạch điều khiển Như vậy có thể tóm lượt bài toán như sau: Tín hiệu điều khiển tốc độ là f x và đảo chiều quay là C, khi thay đổi hai tín hiệu này mạch sẽ thay đổi tốc độ và chiều quay tương ứng. Dùng 2 FF JK để thiết kế mạch đếm lên/xuống tương ứng với đảo chiều quay nhớ vào mạch giải mã 4555/4556 (lựa chọn một trong hai IC này tuỳ thuộc vào mạch đệm lái các cuộn dây động cơ bước). Như vậy mạch đếm cần thiết kế có thể tóm lược như sau: Lập bảng trạng thái logic với Q A = A và Q B = B và C là ngõ vào chọn chiều quay, tính toán tương tự như bài táon trước ta có: Từ bảng trạng thái logic, bìa K được vẽ và biểu thức logic được rút gọn là: J A = C.B + C K A = C + C.B J B = C + C.A K B = CA + C * Kết quả Cuối cùng ta có cấu trúc mạch với đầy đủ các ngõ vào ra Hình 3.3.30 Giản đồ đếm cho động cơ bước Hình 3.3.31 Mạch đếm dùng trong hệ điều khiển động cơ bước Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa BÀI 8: ỨNG DỤNG MẠCH ĐẾM Mạch đếm chia 2 hay không chia 2 ( đếm chia 10, đếm chia 6, đếm chia cho 12), không đồng bộ hay đồng bộ, được ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực. Ỡ các ứng dụng như vậy mạch đếm được dùng kết hợp với nhiều loại mạch khác như dao động, so sánh , giải mã, Phần này chỉ nêu một số loại mạch ứng dụng chính của mạch đếm và để được đơn giản, chúng sẽ được trình bày ở dạng sở đồ khối. Hơn nữa, ngày nay có nhiều IC tích hợp quy mô lớn hay rất lớn (LSI, VLSI) kết hợp nhiều chức năng khiến mạch trở nên đơn giản hơn, nhưng ở đây chỉ dùng các IC rời vì dễ trình bày nguyên lí. 5.1 Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp Khi đếm số lượng để hiển thị ra số thập phân thường phải dùng nhiều mạch đếm chia 10, chẳng hạn 7490. Mạch đếm đầu tiên nơi có xung đếm vào là hàng đơn vị, mạch đếm tiếp theo là hàng chục, tiếp theo nữa là hàng trăm. Ta cũng có thể nói mạch đếm có nhiều số, số có giá trị thấp nhất là LSD và số có giá trị cao nhất là MSD. Ví dụ để đếm từ 0 lên đến 999 thì cần 3 mạch đếm mắc nối tiếp. Với số đếm tối đa là 999 thì tuỳ theo dấu thập phân nằm ở đâu mà có các trị số 999, 99.9, 9.99, Số đếm ở các mạch đếm được đưa vào khối hiển thị gồm mạch giải mã và các đèn hiển thị (xem chừng 9). Ở mạch hình khi mạch đếm 7490 thứ 1 đã đếm đầy tức đạt đến số đếm 1001 = 910, thì nếu có thêm một xung vào nữa mạch đếm sẽ tự động reset về 0 tức ngõ ra QD của nó sẽ từ 1 xuống 0 tạo cạnh xuống đến ngõ vào CLKB của mạch đếm 7490 thứ làm ngõ ra của mạch đếm này là 0001 = 1. Số đếm lúc bây giờ của 2 mạch đếm là 1010. Tiếp tục như thế mạch đếm lên 11 … 19 rồi 20 , 21 ….29, 30, 31… Hình 3.3.32 Mạch đếm 2 hàng Các chân IC đếm, sự nối mạch và các xung vào phải được thực hiện đồng bộ mạch mới hoạt động. Ngoài ra, còn phải sắp xếp ngõ xoá để xoá mạch khi cần. Ở hình vẽ là một cách như vậy : khi mới mở điện tụ chưa nạp điện nên ngõ xoá ở cao để xoá các mạch 5đếm, sau thời gian ngắn (vài us), tụ nạp gần đủ điện khiến ngõ xoá xuống thấp cho phép các mạch đêm đêm lên, mỗi khi cần xoá mạch thì ấn nút để đưa ngõ xoá lên cao trong chốc lát. Mặt khác mạch đếm cơ bản là mạch chia tần nên trong nhiều ứng dụng mạch 5đếm được dùng như mạch 5chia tần. Ví dụ với hai mạch đếm thập giải mắc nối tiếp như hình trên thì tần số ngõ ra ở QD của 7490 thứ 2 là 1 / 100 tần số của xung vào. Dùng các ngõ ra khác thay vì QD hay dùng các IC đếm không phải thập giai (như 7493, 7492…) ta sẽ có sự chia tần mong muốn. 5.2 Mạch đếm sự kiện Các IC đếm thường được coi là trung tâm của các mạch đếm biến cố hay sự kiện chẳng hạn đếm số xe vào bãi, số người đi qua cửa, số sản phẩm đi trên băng truyền được đóng gói. Hình dưới minh hoạ cho một mạch đếm như vậy Ta sẽ phải cần mạch phát hiện hay cảm biến để chuyển đổi những thay đổi của các hiện tượng trên thành xung điện kích cho mạch đếm. Nếu cần, có thể thêm mạch lọc nhiễu, khuếch đại và chuyển đổi để phù hợp với ngõ vào IC đếm Khi nhận được xung kích vào chân ck, IC đếm sẽ đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số xung vào mà ta có thể nối chồng thêm nhiều IC đếm để cho số đếm lớn hơn. Mạch giải mã và hiển thị như đã biết sẽ cho phép biết được số người đã đi vào cổng Giả sử yêu cầu đề ra là chỉ cho phép 99 người vào, như vậy cũng cần thêm 1 mạch báo tràn để khi số người vượt quá số đếm của mạch (mạch sẽ reset) thì led sẽ sáng và như hình vẽ ta có thể lấy mức tín hiệu tràn này để điều khiển mở nguồn cho 1động cơ để đóng cửa lại. Ơ đây thiết kế tới số đếm là 99 bạn cũng có thể thiết kế số đếm tuỳ ý, khi này phải dùng các mạch đếm phù hợp, các cổng logic thêm vào cho phép báo tràn ở một số tuỳ ý (thiết kế tổ hợp ngõ ra) . thể nói mạch đếm có nhiều số, số có giá trị thấp nhất là LSD và số có giá trị cao nhất là MSD. Ví dụ để đếm từ 0 lên đến 999 thì cần 3 mạch đếm mắc nối tiếp. Với số đếm tối đa là 999 thì tuỳ. các IC rời vì dễ trình bày nguyên lí. 5.1 Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp Khi đếm số lượng để hiển thị ra số thập phân thường phải dùng nhiều mạch đếm chia 10, chẳng hạn 7490. Mạch. cho động cơ bước Hình 3.3.31 Mạch đếm dùng trong hệ điều khiển động cơ bước Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa BÀI 8: ỨNG DỤNG MẠCH ĐẾM