Báo cáo thực hành xưởng

Trình bày nguyên lý hoạt động của mạch giải mã nhị phân 0-19 vẽ bảng trạng thái và giản đồ xung cho mỗi trường hợp Trước khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch, ta cần tìm hiểu chức

V9 5V

V8

5V

V7

0V

V6

0V

V5 5V

+V

V4 5v +V

V3 5v

abcdefg.

V+

abcdefg V+

+V

V2 5v

+V

V1 5v

74LS83 A4

A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cin

s4 s3 s2 s1 Cout

U3

74LS244 Ia3 Ia2 Ia1 Ia0 Ib3 Ib2 Ib1 Ib0

Ya3 Ya2 Ya1 Ya0 Yb3 Yb2 Yb1 Yb0

OEa

OEb

U5

74LS47 A3

A2 A1 A0

test RBI

g f e d c b a RBO U6

U7C U7B

U7A

74LS85 A3

A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0

IA<B IA=B IA>B A<B A=B A>B

U4 74LS85

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của mạch giải mã nhị phân 0-19 (vẽ bảng trạng

thái và giản đồ xung cho mỗi trường hợp)

Trước khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch, ta cần tìm hiểu chức năng của các

IC trong mạch

+) IC 74LS83: IC cộng toàn phần 2 số nhị phân 4 bit

Bảng chức năng

+) IC 74LS85: IC so sánh 2 số nhị phân 4 bit

Bảng chức năng

+) IC 74LS244: IC này đóng vai trò như một bộ chọn,

 Khi đầu vào EOa = 1, EOb = 0 thì mạch ra chọn giá trị Ya3 = Ia3; Ya2 = Ia2; Ya1

= Ia1; Ya0 = Ia0

 Khi đầu vào EOa = 0, EOb = 1 thì mạch ra chọn giá trị Yb3 = Ib3; Yb2 = Ib2; Yb1

= Ib1; Yb0 = Ib0

Ta có sơ đồ nối chân và bảng chức năng của IC 74LS244 như sau:

IC 74LS47: IC giải mã 7 đoạn

Led 7 đoạn A chung: Hiển thị số thập phân

Bảng giá trị của mạch

L L L H L H H L L L L L H L L H L

L L H L L H H L L H L L H L H L L

L L H H L H H L H L L L H L H H L

L H L H L H L L L L L H L L L L L

L H H L L H L L L H L H L L L H L

L H H H L H L L H L L H L L H L L

H L L H L L L H L L L H L H L L L

Giải thích nguyên lý làm việc:

Bộ giải mã nhị phân 0-19 được chia thành 3 khoảng giải mã như sau:

 Đếm từ 0-9

 Đếm từ 10-15

 Đếm từ 16-19

* Từ giá trị 0  9, q4 có mức logic thấp, mạch tiến hành giải mã thông thường Đầu vào q3q2q1q0 được đưa vào đầu vào của IC 74LS244, lúc này OEa ở mức logic thấp, OEb ở mức logic cao, đầu ra của IC này sẽ chọn giá trị mạch ra chọn giá trị Yb3 =

Ib3=q3; Yb2 = Ib2 = q2; Yb1 = Ib1 = q1; Yb0 = Ib0 = q0 để đưa vào 4 đầu dữ liệu của IC 74LS47 IC 74LS47 tiến hành giải mã 7 đoạn rồi hiển thị ra LED hàng đơn vị Mặt khác vì OEa ở mức logic thấp nên thanh b và c của LED hàng chục nhận mức logic cao, LED hàng chục sẽ không sáng

* Từ giá trị 10  19 Đầu vào q3q2q1q0 được đưa vào đầu vào của IC 74LS85 tiến hành

so sánh, chân A<B của IC này sẽ nhận mức logic thấp, lúc này OEa ở mức logic cao, OEb ở mức logic thấp, đầu ra của IC này sẽ chọn giá trị mạch ra chọn giá trị Ya = Ia ;

Ya2 = Ia2 ; Ya1 = Ia1; Ya0 = Ia0 để đưa vào 4 đầu dữ liệu của IC 74LS47 IC 74LS47 tiến hành giải mã 7 đoạn rồi hiển thị ra LED hàng đơn vị Mặt khác vì OEa ở mức logic cao nên thanh b và c của LED hàng chục nhận mức logic thấp, LED hàng chục sáng và hiển thị số 1

 Từ 10 15, q4 = 0, IC 74LS83 sẽ tiến hành cộng cĩ nhớ q2q1q0 với 14 (11102)

VD: Nếu điện áp vào là 12V <=> q2q1q0 = 100

100

1110

0010

 Đầu ra S4S3S2S1 = 0010, nên A3A2A1A0 của IC 74LS47 sẽ nhận giá trị tương ứng 0010  LED hàng đơn vị sẽ hiển thị số 2

 Từ 16  19, q4 = 1; IC 74LS83 sẽ tiến hành cộng cĩ nhớ q2q1q0 với 6 (01102)

VD: Nếu điện áp vào là 17V <=> q2q1q0 = 001

001

0110

0111

 Đầu ra S4S3S2S1 = 0111, nên A3A2A1A0 của IC 74LS47 sẽ nhận giá trị tương ứng

0111  LED hàng đơn vị sẽ hiển thị số 7

2 Nêu hoạt động của mạch biến đổi ADC 0809, tác dụng của các chân ALE, OE,

VREF+, V

REF-* Sơ đồ chân ADC 0809:

ADC0809

28 15

1 14

IN 2 IN 1 IN 0 A B C ALE 2 -1 2 -2 2 -3 2 -4 2 -8 REF 2 -6

IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7

EOC 2 -5 OE CLK V CC REF GND 2 -7

* Ý nghĩa các chân:

IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự

A, B, C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

Z-1 đến Z-8 : ngõ ra song song 8 bit

ALE : cho phép chốt địa chỉ

START : xung bắt đầu chuyển đổi

CLK : xung đồng hồ

REF (+): điện thế tham chiếu (+)

REF (-) : điện thế tham chiếu (-)

VCC : nguồn cung cấp

* Các đặc điểm củaADC 0809:

Độ phân giải 8 bit

Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB

Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz

Nguồn cung cấp + 5V

Điện áp ngõ vào 0 – 5V

Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz

Nhiệt độ hoạt động - 40oC đến 85oC

Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

* Nguyên lý hoạt động:

ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự để chuyển đổi sang số 8 bit

Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân ADDA , ADDB , ADDC như bảng trạng thái sau:

A B C Ngõ vào được chọn 0

0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xung start) Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào in

+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0

Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên

) ( ) (

) ( ) (

256

− +

−

−

−

=

ref ref

ref IN V V

V V N

Trong đó Vin: điện áp ngõ vào hệ so sánh

Vref(+): điện áp tại chân REF(+)

Vref(-): điện áp tại chân REF(-)

Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256 ref(+)

in V V

Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256

- Giá trị bước nhỏ nhất

1 LSB = 2 1

5

8 −

= 0,0196 V/byte Vậy với 256 bước Vin = 5V

Aùp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V

3 Nêu các nguyên nhân sai số của mạch đo, giải thích

Mạch đo điện áp dùng IC ADC0809 xử lí tín hiệu tương tự nên cĩ sai số Các nguyên nhân chính gây sai số là:

+ Do bộ chia áp

+ Do điện trở

+ Do quá trình lượng tử hố

+ Do dây dẫn