Bài tập lớn vi mạch đo tốc độ bằng encoder hiển thị LED 7 thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN - - BÀI TẬP LỚN VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ HIỂN THỊ TỐC ĐỘ GV: Đào Thị Mai Phương Họ tên: Lê Thế Hưng Mã sinh viên: 1141240139 Lớp: Tự động hóa 3_K11 MỤC LỤC Lời mở đầu Trong thời đại ngày nay, việc tự động hóa q trình sản xuất ứng dụng mang ý nghĩa to lớn, nói ngành kỹ thuật điện điện tử ngành đánh giá phát triển cơng nghiệp giới nói chung quốc gia nói riêng Sự tự động hóa sản xuất làm tăng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm tiếp cận thâu tóm thị trường Những số mục tiêu mà doanh nghiệp muốn hướng đến cải thiện Với phát triển mạnh mẽ khoa học, đặc biệt ngành điện, điện tử, phát minh linh kiện điện tử ngày đáp ứng yêu cầu hệ thống Ưu điểm việc sử dụng linh kiện điện tử làm cho hệ thống linh hoạt đa dạng hơn, giá thành thấp độ xác cao Động thiết bị phổ biến, sử dụng rộng rãi lĩnh vực, việc đo tốc độ động vơ quan trọng để tính tốn sử dụng động Sau thời gian học tập tìm hiểu, em làm quen với môn học: “Vi mạch tương tự vi mạch số” Để áp dụng lý thuyết với thực tế môn học em nhận tập lớn: “Thiết kế mạch đo hiển thị tốc độ động cơ” Tuy nhiên kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo có giới hạn nên có sai sót Em mong thầy, giáo thơng cảm giúp đỡ em hồn thiện tập lớn Em xin chân thành cảm ơn! Chương Tìm hiểu chung mạch số, Bộ đếm BCD, giải mã cho LED có Ca-tot chung led I MẠCH SỐ 1.Khái niệm Mạch số (mạch Digital) xử lý tín hiệu số ( tín hiệu có biên độ biến thiên khơng liên tục theo thời gian hay rời rạc thời gian), biểu diễn dạng sóng xung với mức điện cao thấp mà tương ứng với mức hiệu điện mức logic mạch số Việc xử lý bao gồm vấn đề: lọc số, điều chế số, gain điều chế số, mã hóa , giải mã,… + Ưu điểm so với mạch tương tự: • Đơn giản dễ hiểu • Dễ phân tích thiết kế • Độ xác cao, ảnh hưởng nhiễu • Khả lưu trữ, truyền tải • Dễ tạo mạch thích hợp • Hoạt động lập trình Hệ thống số đếm Trong sống tốn học có hệ đếm : hệ đếm thập phân (hệ đếm 10),hệ đếm nhị phân (hệ đếm 2),hệ đếm thập lục phân(hệ đếm 16)và hệ đếm bát phân (hệ đếm 8) - Hệ đếm thập phân sử dụng 10 chữ số từ đến thường sử dụng toán học đời sống , ký hiệu hệ đếm D(decimal) Hệ đếm nhị phân sử dụng chữ số ,thể khơng có có mạch điện tương ứng với có điện áp mức thấp (L) hay mức cao (H), hệ thường dùng máy tính số , ký hiệu B(binary) Hệ đếm thập lục phân sử dụng 10 chữ số từ 0-9 hệ 10 chữ A đến H để mơ tả tổng cộng có 16 chữ số Cách chuyển đổi số hệ đếm - Đổi số hệ nhị phân sang hệ thập phân (hệ sang hệ 10) Quy tắc cộng số 2i có hệ số với - Đổi số thập phân sang hệ nhị phân (hệ 10 sang hệ 2) Quy tắc lấy số hệ đếm 10 chia thấy thương số - Đổi số hệ nhị phân sang hệ thập lục phân (hệ sang hệ 16) Quy tắc nhóm số hệ thành nhóm bit bit có trọng số thấp (bên phải) - Đổi số hệ thập lục phân sang hệ nhị phân (hệ đếm 16 sang hệ 2) Quy tắc hệ 16 nhóm bit cua hệ số , chuyển số hệ 16 sang số hệ 10, chuyển số hệ 10 thành nhóm bít hệ - Đổi số hệ thập phân sang hệ thập lục phân (hệ 10 sang hệ 16) Quy tắc lấy số hệ 10 chia liên tục cho 16, số dư lần chia (từ 0-FH) chữ số số hệ 16 tương ứng số dư cuối chữ số có trọng số cao - Đổi số hệ thập lục phân sang hệ thập phân (hệ 16 sang hệ 10) Quy tắc cộng số n.16i với , n chữ số từ đến Fh II Bộ đếm BCD Bộ mã hóa BCD - Người ta dùng số nhị phân để mã hóa (mơ tả) 10 chữ số thập phân (từ đến 9) chữ số thập phân biểu diễn số cố định bit, thường Dạng mã gọi mã nhị - thập phân, gọi mã BCD( Binary Code Decimal) Sơ đồ Bộ mã hóa Mã thập phân BCD Mã nhị phân - Trong mã BCD mã 8421 mã dùng nhiều Cụ thể, mã nhị phân theo mã 8421 10 chữ số hệ thập bảng sau Số hệ 10 Mã BCD (8421) Số hệ 10 Mã BCD (8421) 0000 0101 Bộ 0001 0110 0010 0111 0011 1000 0100 1001 đếm BCD - Bộ đếm thiết bị đếm số xung đến cửa vào, đầu đếm số lượng xung đếm Bộ đếm đa dạng Chúng phần loại theo cách thức hoạt động gồm có: đếm đồng đếm không đồng bộ( đếm dị bộ), hoặccphân loại theo hệ số đếm mạch làm: đếm nhị phần, đếm thập phần đếm N phần Còn đếm tăng số đếm số lượng xung đồng tăng gọi đếm thuận, ngược lại số lượng đếm lại giảm số lượng xung đồng tăng gọi đếm nghịch - Bộ đếm BCD đếm thập phân mà trạng thái đếm tương ứng từ 0000 đến 1001 Vậy mạch tạo mạch lật mạch cổng logic - Một số đếm thập phân đồng theo mã BCD Mạch có mạch lật kiểu JK, kí hiệu từ F0 đến F3 sử dụng mạch AND Xung CP cấp đến đồng thời mạch lật Cửa vào JK F0 có mức “1” Q0 đến Q3 ngõ đếm C đầu nhớ lên hàng thập phân cao đếm ● Phân tích Tín hiệu đồng CP (xung đưa vào để đếm) cấp vào JK Tín hiệu thay đổi trạng thái sườn âm xung CP Phương trình đầu nhớ C có: C= Đầu vào JK: J0 =K0=1, J1=, K1=, J2=,K2=, J3=, K3= Từ phương trình dặc trưng JK: Qn+1 = Jn + Qn Ta được: ; ; ; ; C=; Được kích thích với sườn âm xung CP Sau tính tốn ta bảng sau: Thứ tự 0 0 0 0 0 1 C 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 10 1 1 11 1 1 0 12 0 1 13 1 1 0 14 1 1 1 0 15 1 1 0 - đếm đếm 10 ta có phương pháp để reset ● Kiểu reset - Ta thấy xung thứ 10, theo cách đếm tầng QD QB phải lên Lợi dụng hai trạng thái ta dùng cổng NAND ngã vào để đưa tín hiệu chân CL xóa FF, ta mạch đếm Mạch đếm kiểu Reset có khuyết điểm như: - Có trạng thái trung gian trước đạt số đếm cuối - Ngã vào Cl không dùng cho chức xóa ban đầu ● Kiểu Preset: Trong kiểu Preset ngã vào FF đặt trước để mạch đếm đến trạng thái thứ N tất FF tự động quay không Để thiết kế mạch đếm không đồng kiểu Preset, thường người ta làm sau: - Phân tích số đếm N = n.N’ (N’