ĐỒ ÁN MÔN HỌC
VI MẠCH TƯƠNG TỰ
&
VI MẠCH SỐ
Nhóm
Nhóm
7
7
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ BẰNG ENCODER
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ BẰNG ENCODER
Giáo viên hướng dẫn
Giáo viên hướng dẫn
:
: Nguyễn Văn Vinh
Nguyễn Văn Vinh
Sinh viên thực hiện
Sinh viên thực hiện
: Lương Đức Lợi
: Lương Đức Lợi
MSSV
MSSV
: 0641240176
: 0641240176
Lớp
Lớp
: ĐH TĐH3 – K
: ĐH TĐH3 – K

________________________________________________________________________________
Giáo viên hướng dẫn
GVC.Th.S NGUYỄN VĂN VINH
Mục Lục
Lời mở đầu 3
1.Khái niệm mạch dãy. 5
III. Mạch dao động 6
1. Khái niệm 6
2. Điều kiện dao động. 7
3. Kết luận. 8
Chương 2: Thiết kế sơ đồ mạch 8
I. Sơ đồ khối. 8
II. Hoạt động của từng khối 9
1. Khối tạo xung: 9
1.1khối tạo xung mở cổng 9
1.2. Khối reset 10
1.3. Động cơ và encoder 10
1.4. Khối cổng 10
2.Khối đếm ( IC 74L90) 11
3. Khối giải mã (IC 74LS47) 11
4. Khối hiển thị. 11
II. Sơ đồ nguyên lí 11
2.Nguyên lí làm việc. 12
3.tính toán thông số. 12
1.chọn thiết bị 12
Sau đó ta sẽ vẽ mạch như hình sau: 13
Kết Luận 13
Lời mở đầu
Trong thời đại ngày nay, việc tự động hoá trong quá trình sản xuất và ứng dụng
mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh

- Tiến hành tối thiểu hoá hàm logic và đa về dạng thuận lợi để triển khai
hàm thông qua các mạch logic cơ bản.
1.1 Cỏc phng phỏp ti thiu húa hm logic
- Tối thiểu hoá hàm logic bằng cách sử dụng các định luật cơ bản của đại số
logic.
- Tối thiểu hoá hàm logic bằng biểu đồ Các nô.
1.2 Tng hp hm logic rng buc
Khỏi nim v hm logic rng buc
Hàm số n biến có 2
n
tổ hợp biến, tơng ứng với mỗi tổ hợp biến đó hàm số có
giá trị 1 hoặc 0. Nhng cũng có những trờng hợp với một số tổ hợp biến số hàm số
của các biến đó không xác định đợc giá trị theo một điều kiện nào đó.
Phần tử ràng buộc hay số hạng ràng buộc là tổ hợp biến tơng ứng với trờng
hợp hàm số không xác định, số hạng ràng buộc luôn bằng 0.
Điều kiện ràng buộc là biểu thức logic tạo bởi tổng các phần tử ràng buộc.
Vậy điều kiện ràng buộc cũng luôn bằng 0.
Hàm logic ràng buộc là hàm số logic xác định với điều kiện ràng buộc.
Tối thiểu hoá hàm logic ràng buộc có 2 cách: tối thiểu hoá bằng công thức
hoặc bằng bảng các nô.
2.b mó húa v b gii mó
2.1 b mó húa nh - thp phõn ( b mó húa BCD )
B mó húa nh thp phõn l b mó húa cú nhim v chuyn 10 ch s thp phõn
thnh mó h nh phõn . Dng mó ny cũn c gi l mó BCD ( Binary Code
Decimal ).

Mó thp phõn Mó nh phõn
Bng chõn lý b mó húa BCD theo mó 8421 (sgk t121)
S nguyờn lý b mó húa nh thp phõn (sgk t121)
2.2 B gii mó nh -thp phõn ( b gii mó BCD)

-, Bộ đếm nhị phân đồng bộ
Số xung đếm được là N= 2^n
( hình 7.34 t.132)
Gồm 4 mạch lật kiểu Jk kí hiệu từ F0-F3 ,sử dụng 4 mạch NAND tạo mạch logic
tổ hợp điều khiển .Xung đồng bộ đồng thời cấp đến cả 4 mạch lật. cửa vào J,K
mạch lật thứ nhất (F0) đều có mức “1” Q0-Q3 là các ngõ ra của bốn mạch lật
cũng là ngõ ra giữ liệu của bộ đếm.
Giản đồ thời gian (7.35 t 133)
-,Bộ đếm thập phân đồng bộ
Bộ đếm thập phân đồng bộ là bộ đếm 4 bit chỉ đếm 10 xung CP . nội dung bộ
đếm là mã nhị phân của 10 chữ số thập phân 0-9 ,gọi là mã BCD. Vậy mạch tạo
bởi 4 mạch lật và các mạch cổng logic. Một trong số các bộ đếm thập phân đồng
bộ theo mã BCD 8421 có sơ đồ như hình (7.36 t133)
Mạch có 4 mạch lật kiểu JK đc kí hiệu từ F0-F3 và sử dụng 5 mạch AND xung
đồng thời cấp cả đển 4 mạch lật . cửa vào J,K của mạch lật thứ nhât (mạch F0)
đều có mức” 1” Q0-Q3 là các ngõ ra của 4 mạch lật cũng là ngõ dữ liệu của bộ
đếm. C là đầu ra nhớ hàng thập phân cao hơn của bộ đếm.
Ta thực hiện việc phân tích bộ đếm theo các bước dưới đây
B1: Xác định các loại phương trình ( phương trình định thời, phương trình đầu
ra,phương trình kích)
B2: Xác định phương trình trạng thái
B3: Xây dựng bảng tính toán.
B4: Lập bảng trạng thái, vẽ sơ đồ hình trạng thái
Đồ thị dạng sóng của bộ đếm thuận thập phân đồng bộ với mã BCD 8421 ( hình
7.38 t.136)
III. Mạch dao động.
1. Khái niệm
M¹ch dao ®éng lµ m¹ch ®iÖn tö t¹o ra tÝn hiÖu ®æi theo chu kú. Dùa vµo d¹ng
tÝn hiÖu do m¹ch dao ®éng t¹o ra, ngêi ta chia m¹ch dao ®éng ra lµm: m¹ch dao
động hình sin (dao động điều hoà) và mạch dao động tạo xung. Mạch dao động


X

O
2

Hình 1.1: Mô tả cách xác định điều kiện dao động
Khối 1: khối khuếch đại có hàm truyền đạt dạng phức:
K

= Ke
j

K

Với K là môđun hàm truyền đạt khối khuếch đại và
K
là góc pha đầu hàm
truyền đạt khối khuếch đại. Khối 2 là khối hồi tiếp khuch đại có hàm truyền đạt
dạng phức:
K

= K
F
e
j

F
Với K
F

F
=KK
F
e
j(

K
+

F
) (1.1)
Có thể tách điều kiện (1.1) ra làm 2 biểu thức:
Điều kiện cân bằng biên độ: KK
F
= 1
Điều kiện cân bằng các góc pha:
K
+

F
= 2n với 0,+1,-1,
1
3. Kt lun.
Mạch dao động là mạch khuếch đại tự điều khiển bằng phản hồi dơng ra quay
lại đu vào. Năng lợng tự dao động lấy từ nguồn một chiều đợc cung cấp. Mạch
phải bảo đảm cân bằng biên độ và cân bằng pha. Mạch dao động chứa ít nhất
một phần tử tích cực làm nhiệm vụ biến đổi năng lợng một chiều thành xoay

Hin th
hng chc
qua led 7
thanh
Mch m
hng trm
dựng
IC74LS90
Mch gii
mó BCD
dựng
IC74LS47
Hin th
hng
trm qua
led 7
thanh
Khi
m
cng
v
reset
Khi
cng
ng c
v
encoder
Mch m
hng nghỡn
dựng

Nhiệm vụ của khối reset là reset lại bộ đếm để hiển thị về 0 và cho reset để
cấp xung lại cho 4017.
Chúng ta cần nút bấm cấp nguồn 1 1 đầu được nốt với nguồn +5v đầu còn lại
nối chia làm 2 nhánh: 1 nối với các chân reset của các ic đếm, và 1 nối với chân
số 15 của IC chia tần của ic 4017.
1.3. Động cơ và encoder.

Một trong những thành phần không thể thiếu trong mạch đo tốc độ chính là
động cơ, với những yêu cầu đo thực tế ta có các loại động cơ khác nhau.
Trong thị trường có nhiều loại encoder, nhưng với yêu cầu bài toán ban đầu
chúng em xin chọn loại encoder có số xung trên vòng là : 100xung/1 vòng, tức
là khi động cơ quay được 1 vòng thì ở chân A,B của encoder sẽ cấp ra 100 xung.
Encoder : 100xung/ vòng
Chọn encoder của hãng omron, seria: ENH -100-2-L-5, 24
ENCODER( ENH)
Loại Incremental
ENH -100-2-L-5, 24
Độ phân giải: 100 xung/ vòng
Pha ra tạo xung bù: A, B
Ngõ ra: Line driver
Nguồn cung cấp: 5VDC
1.4. Khối cổng.
Nhiệm vụ: chỉ cho tín hiệu đi qua trong một đơn vị thời gian nào đó, tín
hiệu mở cổng được lấy từ khối xung mở cổng
Chọn linh kiện: AND, Not. Khối cổng
Khi tín hiệu ở 2 chân của hàm AND ở mức 1 sẽ cho tín hiệu đi qua vào bộ đếm.
2.Khối đếm ( IC 74L90)

Muốn thu được kết quả chính xác ta nên đo lại nhiều lần
Khi đo lại chúng ta nhấn nút “reset” để lặp lại quá trình.
Yêu cầu công nghệ: đưa ra được tốc độ với đơn vị là vòng/phút. ở đây ta sử
dụng encoder 100xung/vòng. Vì vậy Bản chất của mạch đo tốc độ này là đếm
xung encoder trong 1 phút. Tốc độ đo được cần hiển thị là số xung encoder đếm
được chia cho 100 được kết quả vòng/phút. (1 vòng có 100 xung). Phân tích bài
toán ta thấy thời gian đo 1 lần để có được kết quả mất 1 phút, như vậy sẽ rất tốn
thời gian, không phù hợp với nhu cầu thực tế. Vì vậy ta đếm xung encoder trong
0.6s, số xung đếm được chính là tốc độ động cơ đơn vị vòng/phút.
3. tính toán thông số.
T= 0,6s
t.on= 2 toff=0.4s
RA=RB=10k
T= 0.69(Ra+ 2Rb )C
Suy ra C = 28.9uF
Chương 3: xây dựng chương trình mô phỏng
ở đây chúng ta sẽ xây dựng mô hình mô phỏng trên mạch proteus.
1. chọn thiết bị
Nhấn chuột trái vào biểu tượng P(pick from libraries) chương trình sẽ hiện
ra 1 màn hình chọn linh kiện, ta gõ tên linh kiện cần tìm vào ô trống vào ok
để lấy linh kiện, bài của chúng ta cần dùng các linh kiện sau:
NGUỒN
IC 7490, IC 7447, IC 7404(not), IC7408(And), 7seg-anot (led 7 thanh), IC
555, IC 4017, Điện trở 3wat10k, tụ điện CAP, nút bấm BUTTON, công tắc
SWITCH, motor-encoder, RESPACK-7(Trở thanh).
Sau đó ta sẽ vẽ mạch như hình sau:
Sau khi vẽ xong chúng ta nhấn play để thực hiện mô phỏng.
Ấn công tắc start để đo tốc độ động cơ, ấn reset để đo lại. Ta thu được kết
quả như sau.
Tốc độ thực của động cơ n= 180v/phút