ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
VI MẠCH TƯƠNG TỰ
&
VI MẠCH SỐ
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
: Ngô Văn Tiên
: Ngô Văn Tiên
MS
MS
S
S
V
V
: 0541240139
: 0541240139
Lớp

________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Giáo viên hướng dẫn
GVC.Th.S NGUYỄN VĂN VINH
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 4
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
M c L cụ ụ
Lời mở 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.
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 5

- Tối thiểu hoá hàm logic bằng biểu đồ Các nô.
1.2. Tng hp 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. H chuyn mó.
2.1. H chuyn mó
MCH O TC DNG ENCODER 100 XUNG 7
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
Hệ chuyển mã
Hệ chuyển mã là hệ tổ hợp có nhiệm vụ làm cho 2 hệ thống tương thích nhau,
mặc dù 2 hệ thống sử dụng 2 mã nhị phân khác nhau. Hệ chuyển mã có số lượng
ngõ vào và ngõ ra bằng nhau.
2.2. Hệ giải mã.
Hệ giải mã là hệ chuyển mã có nhiệm vụ chuyển từ số nhị phân cơ bản n bit ở ngõ
vào sang mã nhị phân 1 trong m ở ngõ ra.
Với các giá trị i ở tổ hợp ngõ vào thì ngõ ra Yi sẽ tích cực & các ngõ còn lại không
tích cực. Có 2 dạng: tích cực mức cao & tích cực mức thấp.
*Giải mã số BCD sang mã LED 7 thanh:
LED 7 thanh: là loại đèn LED dùng để hiển thị các số thập phân(từ 0 đến 9)
Các số thập phân được hiển thị bởi LED 7 thanh

eB
f
A
g
a
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0
1 0 1 0 X X X X X X X
1 0 1 1 X X X X X X X
1 1 0 0 X X X X X X X
1 1 0 1 X X X X X X X
1 1 1 0 X X X X X X X
1 1 1 1 X X X X X X X
*Các hiển thị tương ứng của LED 7 đoạn với lần lượt các đầu vào:
*Sơ đồ logic
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 10
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
* Phương trình logic:
a DCBA CA
= +
( )b C BA CB A C B A= + = ⊕
c CBA
=
( )d CBA CBA CBA CBA C B A= + + = + ⊕

e CB A
= +
f BA CB DCA= + +

VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
* Mét hệ đếm nối tiếp 3bit:

II.2. Hệ đếm bất kỳ.
Gọi: N là số trạng thái của 1 hệ đếm bất kỳ
n là số bit đếm.
Ta có:
1
2 2
n n
N
−
< <
VD: thành lập hệ đếm 6 đếm lên.
Ta có:
2 3
2 6 2
< <
=> sử dụng 3FF. * Bảng trạng thái:
Số
3
Q
2
Q
1
Q
0 0 0 0

B
1
B
Đếm 6
4
A
3
A
2
A
1
A
Đếm 10
CK
CK
VI MCH TNG T & VI MCH S NHểM 7
hình sin (dao động điều hoà) và mạch dao động tạo xung. Mạch dao động tạo đợc
tín hiệu có tần số từ vài Hz đến hàng nghìn MHz.
Các mạch dao động sử dụng các phần tử tích cực là: tranzitor ( loại lỡng cực hoặc
FET), điốt-tuynen, mạch tích hợp 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, công suất ra và
hiệu suất của mạch.
Ta thờng gặp các nguyên tắc dao động nh: tạo dao động bằng hồi tiếp dơng và
t o dao động bằng phơng pháp tổng hợp mạch.
2. i u ki n dao ng.
Ta xét sơ đồ khối mạch dao động mô tả nh trên hình 1.1. Trong đó, ta kí hiệu và
gọi X

I


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
là mô đun hàm truyền đạt khối phản hồi và
F
là góc pha đầu hàm
truyền đạt khối phản hồi.
Giả định có tín hiệu vào dạng phức là X

I
, tích các hệ số khuếch đại vòng KK

F

=1, thì tín hiệu phản hồi và tín hiệu vào bằng nhau cả về biên độ góc pha, nghĩa là:

) (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,
3. K t lu n.
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 chiều. Mạch dao
động chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để bảo đảm cho biên độ
dao động không đổi ở trạng thái xác lập.
MCH O TC DNG ENCODER 100 XUNG 17
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
B. Thiết kế sơ đồ mạch.
I. Sơ đồ khối.

Kh i t o xungố ạ Kh i ố đ mế Khối giải mã Kh i hi nố ể
thị
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 18
Mạch đếm

Mạch đếm
hàng trăm
dùng
IC74LS90
Mạch giải mã
BCD dùng
IC74LS47
Hiển thị
hàng trăm
qua led 7
thanh
Khối tạo
xung dùng
IC555
Hiển thị
hàng
nghìn qua
led 7
thanh
Mạch đếm
hàng nghìn
dùng
IC74LS90
Mạch giải mã
BCD dùng
IC74LS47
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
* Nhiệm vụ các khối:
Khối tạo xung: là 1 IC 555 để tạo xung vuông với tần số phù hợp.
Khối đếm: Gồm các IC7490 được ghép nối với nhau để tạo thành các hệ đếm

MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 20
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
Sơ đồ các khối chức năng của IC 555
Trong IC với chân 1 nối masse và chân 8 nối vào đường nguồn Vcc, là một cầu
chia áp với 3 điện trở bằng nhau (đều là 5K). Cầu chia áp này tạo ra 2 mức áp
ngưỡng, một là 1/3 mức áp nguồn dùng làm mức áp ngưỡng cho tầng so áp, tín hiệu
vào trên chân số 2, và một khác là 2/3 mức áp nguồn dùng làm mức áp ngưỡng cho
tầng so áp khác, tín hiệu vào trên chân số 6. Chân số 5 có thể chịu tác động ngoài để
làm thay đổi mức áp ngưỡng. Chân số 7 là một khóa điện đóng/mở (transistor bão
hòa/ngưng dẫn) theo mức áp trên chân số 3. Chân số 3 là ngả ra và là ngả ra một
tầng Flip Flop, nên tín hiệu trên chân 3 có dạng xung (mức áp chỉ xác lập ở trạng
thái cao hay thấp). Chân 4 là chân Reset, khi chân 4 ở mức áp thấp nó ghim chân 3
luôn ở mức áp thấp, chỉ khi chân 4 ở mức áp cao, lúc đó trạng thái mức áp trên chân
số 3 sẽ theo tác động của tầng Flip Flop.
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 21
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
Chú ý trong mạch này, chân số 2 cho nối vào chân số 6. IC 555 đã được ráp
thành mạch dao động (A-Stable). Tần số xung ra trên chân 3 sẽ tùy thuộc vào trị số
các điện trở RA, RB và tụ C. Trên chân 5 có thể mắc thêm tụ lọc 0.01uF để ổn định
điện áp của các mức áp ngưỡng. Trạng thái ra trên chân số 3 sẽ tùy thuộc vào mức
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 22
VI MẠCH TƯƠNG TỰ & VI MẠCH SỐ NHÓM 7
cao trên chân 4 cho dao động và mức áp thấp trên chân 4 (bị ghim ở mức thấp).
IC 555 được ráp thành mạch đa hài đơn ổn (Mono-Srable), ở đây mức áp ra trên
chân 3 sẽ tùy thuộc mức áp ở ngả vào trên chân số 2. Khi mức áp trên chân 2 xuống
dưới mức áp ngưỡng 1/3 Vcc thì mức áp ngả ra trên chân 3 sẽ lên mức áp cao.
Xung vào trên chân 2 có thể ở dạng liên tục (tín hiệu analog), nhưng tín hiệu ra trên
chân 3 luôn ở dạng xung (hay dạng digital), chỉ xác lập ở mức áp cao hay thấp. Do
vậy IC 555 có là sự kết hợp của hai dạng tín hiệu A/D (Analog/Digital).
MẠCH ĐO TỐC ĐỘ DÙNG ENCODER 100 XUNG 23