ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ: MẠCH ĐO TẦN SỐ

MỤC LỤC PHẦN 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 : LINH KIỆN BÁN DẪNtrang 1.1.1 : Điện trởtrang 1.1.2: Tụ điệntrang 1.1.2.1 Tụ không phân cựctrang 1.1.2.2 Tụ phân cực trang 1.1.2.3 Diodetrang 1.1.3: Đèn ledtrang 1.2: LINH KIỆN TÍCH HỢPtrang 1.2.1 IC555trang 1.2.2 IC4027trang 1.2.3 IC4528trang 1.2.4 IC4543trang 1.2.5 IC4553trang 1.2.6 LM741trang 1.2.7 IC4093trang 1.2.8 IC4081trang 1.2.9 A1015trang PHẦN 2: THI CƠNG ĐỀ TÀI 2.1: Giới thiệutrang 2.1.1 Sơ đồ khốitrang 2.1.2 Nhiệm vụ từng khốitrang 2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt độngtrang 2.3 Giải thích sơ đồ nguyên lýtrang 2.4 Sơ đồ mạch intrang 2.5 Mô hình thi côngtrang KẾT LUẬN Tóm tắt tống kết thực hiện đượctrang Phương hướng phát triểntrang TÀI LIỆU THAM KHẢO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày … tháng… Năm 2009 GVHD

NGUYỄN VĂN AN

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô Trường Đại Học Công Nghiệp ThànhPhố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ , chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn An đã tận tình hướng dẫn chúng

em trong thời gian làm đồ án môn học

Chúng tôi cảm ơn tất cả các bạn đã giúp đỡ và động viên chúng tôi vượt qua khó khăn

và trở ngại trong suốt quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn

Huỳnh Văn Tựu

Phạm Ngọc Quỳnh

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay đất nước ta đang chuyển mình theo sự phát triển chung của thế giới và khuvực châu Á , bằng nền sản xuất đa dạng và đầy tiềm năng Nền sản xuất này không chỉ đòihỏi một số lượng lao động khổng lồ mà còn yêu cầu về trình độ, chất lượng tay nghề, kỹthuật lao động và thiết bị sản xuất Trên đà phát triển đó, vấn đề tự động hoá trong quá trìnhsản xuất, nghiên cứu trở thành một nhu cầu cần thiết Ngày nay với sự xuất hiện của cácchíp vi xử lý, vi điều khiển và các IC có độ tích hợp cao cùng với việc sử dụng rộng rãichúng đã đẩy vấn đề tự động hoá lên một bước cao hơn…

Các IC có độ tích hợp cao đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ thuật và trongdân dụng Từ các dây chuyền sản xuất lớn đến các thiết bị gia dụng Chúng ta đều thấy sựhiện diện của các IC IC phối hợp với các linh kiện khác tạo thành một mạch điện nhỏ song

nó có thể thay thế được các công việc của con người

Từ đó, cho thấy việc ứng dụng các linh kiện điện tử vào thực tiễn đã đem lại những kếtquả đầy tính ưu việt với độ chính xác cao

Do đó, trong phạm vi hiểu biết của mình, chúng em đã tìm hiểu và thực hiện đề tài:

”Mạch Đo Tần Số” với một mạch điện nhỏ ta có thể đo đươc những tần số lớn lên đến vàingàn HZ

Trong quá trình thực hiện đồ án học phần cùng với sự nỗ lực của bản thân và ápdụng những kiến thức được trang bị ở trường, chúng em đã có nhiều cố gắng để thực hiệntốt đồ án Tuy nhiên, do kiến thức và khả năng còn có hạn nên khó tránh khỏi những thiếusót Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô vàcác bạn sinh viên để đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn

TP HCM, ngày 29 tháng 5 năm 2009

Sinh viên thực hiện:

Huỳnh Văn Tựu

Phạm Ngọc Quỳnh

1.2.4 IC4543 -trang 1.2.5 IC4553 -trang 1.2.6 LM741 -trang 1.2.7 IC4093 -trang 1.2.8 IC4081 -trang 1.2.9 A1015 -trang

PHẦN 2: THI CƠNG ĐỀ TÀI

2.1: Giới thiệu -trang 2.1.1 Sơ đồ khối -trang 2.1.2 Nhiệm vụ từng khối -trang

2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động -trang 2.3 Giải thích sơ đồ nguyên lý -trang 2.4 Sơ đồ mạch in -trang 2.5 Mô hình thi công -trang KẾT LUẬN

Tóm tắt tống kết thực hiện được -trang Phương hướng phát triển -trang

TÀI LIỆU THAM KHẢO

a/ Đặc tính

Khả năng lực xung động hiện thời cao ( 200 mA)

Chu kỳ làm việc có thể điều chỉnh

Sự vững vàng nhiệt độ của 0.005%/°C

Sự Tính toán thời gian từ µs đến những giờ

Sự quay ra khỏi định giờ ít hơn 2 µs

c/Ứng dụng

Sự Tính toán thời gian Chính xác

Sự Phát sinh Xung

Sự phat sinh thời gian delay

Sự tinh toán thời gian tuần tự

d/Chức năng của các chân IC555

chân số ký hiệu chức năng

CD4027BC kép J - K Những mạch Flip-plop là những mạch tổ hợp Mos (CMOS)

bổ sung nguyên khối được xây dựng Với N - Và P - Những transistor chế độ giàu kênh Mỗi mạch bập bênh có người độc lập J, K, Được đặt và đánh giờ những đầu vào và nhữngđầu ra Q và Q bù Những mạch Flip-Flop này là mép nhạy cảm đối với xung clock được nhập vào và trạng thái thay đổi trên sự chuyển tiếp mặt bậc thang- dương những xung clock Tập hợp hay khởi động lại độc lập với clock và được hoàn thành bởi một mức cao trên đầu vào tương ứng

Tất cả các đầu vào đều được bảo vệ chống lại thiệt hại vì sự phóng tĩnh bởi những đầu nối(ghim) diode tới VDD và VSS

b/Đặc tính

 Phạm vi cung cấp điện áp 3.0V to 15V

Sự chống nhiễu Cao 0.45 VDD (typ.)

Điện năng thấp 50 nW (typ.)

Trung bình tốc độ hoạt động 12 MHz (typ.) với 10V cung cấp

U 1 A

4 0 2 7 / F P

6 3

1 6 7

c/Chức năng của các chân IC

IC4528 là bộ đa hài dàng kép Mỗi thiết bị là retriggerable và resettable Kích hoạt

có thể xảy ra từ hoặc tăng hoặc giảm đầu vào cạnh của một xung, dẫn đến một xung đầu raqua một phạm vi rộng, Thời khoảng xung và sự chính xác được xác định bởi những thànhphần tính toán thời gian Rx và Cx ngoài

b/Biểu tượng

U 2 A

4 5 2 8 / F P

2 1

CHÂN KÝ HIỆU CHÚC NĂNG

1.2.1.4 IC 4543

a/Mô tả chung

IC4543 la IC giải mã BCD.Tương ứng vơi một mã BCD sẽ giải mã ra một số tươngứng.

b/Đặc tính chân linh kiện

Biểu tượng Chân Chức năng

D0 đến D3 5, 3, 2, 4 Gửi dữ liệu đã nhập vào

VSS 8 Điện áp cung cấp tiếp đất

7 1

P H

B I

L D

a b c d e f g

A-D : các ngõ vào địa chỉ (hay dữ liệu).

-PH : Ngõ vào điều khiển pha(tác động mức cao),đối với màn hình hiển thị bằng led Cathode chung ,chọn PH =0,đối với led có Anode chung chon PH =1

Đối với màn hình tinh thể lỏng cung cấp một xung vuông đến PH

-BI : Ngõ vào xóa ,tác dộng mức cao (Blanking input)

- LD : Ngõ vào không cho phép chốt tác động mức cao

Oa-Og : Các ngõ ra lái led 7 đoạn.

1.2.1.5 IC 4553

a/Mô tả chung

IC4353 là IC đếm mã BCD, tương ứng với một xung cấp vào sẽ đếm được một số

mã BCD.Thiết bị này được sử dụng trong những máy đếm trang bị máy móc, những mànhình đồng hồ, những đồng hồ trên bảng số, và như một khối hợp nhất (cho) những ứngdụng lôgic chung

1 4 2 1

1 5

4 3

-Q0 –Q3 :ngõ ra dữ liệu song song ,được đưa vào ngõ vào của IC giải mã BCD.

-DS1-DS3: Chân chọn led tích cực,tích cực mức thấp

-CLK : Ngõ vào xung clock ,kích khởi cạnh xuống

MR (RST): Ngõ vào đặt lại chủ (Mater reset input,khi chân này ở mức cao tất cả các ngõ

ra Q0-Q3 ở mức thấp

-LE : Ngõ vào cho phép chốt tác dộng mức cao

-OF : Ngõ ra báo tràn khi chuyển từ 999 về 000

C1A,C1B : Nối với tụ ,tạo xung quét chọn led tích cực

-Tất cả các ngõ ra là loại TTL

Mạch có thể được ứng dụng để đếm số lượng sản phẩm hoặc tốc độ động cơ :

Lúc đó ngõ vào của xung clock có thể là một cổng quang điện hồng ngoại ,khi bị chắn bởimột sản phẩm trên băng chuyền ,ngõ vào này sẽ chuyển mức logic của nó và tạo ra một xung ,kích cho 4553 đếm lên một số.Có thể ghép nối tiếp nhiều IC để đếm đến các số lớn hơn nhờ vào chân báo tràn OF

1.2.16:LM741

a/Mô tả chung

LM741 là những bộ khuếch đại thuật toán mục đích chung mà làm nổi bật sựthực hiện cải tiến qua những tiêu chuẩn công nghiệp như LM709.Chúng trực tiếp thay thế(cho) 709 C, LM201, MC1439 và 748 trong đa số những ứng dụng Những máy khuếchđại đưa ra nhiều đặc tính mà làm ứng dụng của họ gần đáng tin cậy: sự bảo vệ quá tải trênđầu vào và đầu ra, không có chốt lên trên khi các chế độ thông thường vượt quá phạm vicũng như tự do từ những sự dao động.

b/Sự đánh giá tối đa tuyệt đối

a/Giới thiệu chung

HEF4081B co 2 cổng đầu vào và cổng ra Những đầu ra hoàn toàn đảm bảo ổ địnhrủi ro gây nhiễu và không có ảnh hưởng tới những sự biến đổi trở kháng ra

Nó vận hành qua một phạm vi bộ cấp điện (tiếp điện) VDD từ 3 V tới 15 V được thamkhảo đối với VSS (thông thường ở mặt đất) Không sử dụng đầu vào phải được kết nốivào VDD, VSS, hoặc một dữ liệu vào.

b/Những đặc tính

Thao tác Hoàn toàn tĩnh học

5 V, 10 V, và 15 V sự đánh giá tham số

Tiêu chuẩn hóa những đặc tuyến ra đối xứng

Đầu vào và đầu ra được bảo vệ chống lại các hiệu ứng tĩnh điện học

Hoạt động trên phạm vi tự động nhiệt độ từ -40 ° C đến 125 ° C

Tuân thủ JESD 13- B tiêu chuẩn JEDEC

Các CD4093B bao gồm bốn Schmitt-kích hoạt các mạch Mỗi

các chức năng như là một mạch 2-đầu vào cổng NAND với Schmitt-kích hoạt

hành động trên cả hai yếu tố đầu vào Các cổng tắc ở các điểm

cho tích cực và tiêu cực-ra tín hiệu Sự khác biệt giữa điện áp (VT +) và điện áp (VT-) được định nghĩa là điện áp trễ(Vh)

b/Nhữnh đặc tính

Độ rộng phạm vi cung cấo điện áp(3.0V to 15V)

Schmitt- trigger trên mỗi đầu vào mà không có những thành phần ngoài.

Chống nhiễu greater so với 50%

Nguồn và những dòng chìm Bằng nhau

Không có giới hạn nào trên sự lên đầu vào và thời gian sụt

Đầu ra loạt B Tiêu chuẩn điều khiển

Điện áp Hiện tượng trễ (bất kỳ đầu vào nào) TA =25 OC

a/Sự đánh giá tuyệt đối

PHẦN 2

THI CÔNG ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu

2.1.1 Sơ đồ khối

2.1.2 Nhiệm vụ của từng khối

Khối nguồn: cấp điện áp DC 5V- 12V

Khối nhận tín hiệu v tạo xung: tín hiệu vào sẽ được triệt nhiễu, cho ra mức 1 AND với

xung đối xứng của mạch tạo xung ( IC555) nhằm kích khối đếm và giải m

Khối đếm v giả m: khi nhận xung clock, được đưa vo chn số 12 của IC 4553 Khi đĩ

ở cc đầu ra Q0 , Q1, Q2 ,Q3 sẽ tạo ra cc số số đếm BCD Đồng thời, nĩ cũng tạo ra cc xungqut với tần số rất cao tại cc chn DS1, DS2,DS3 Cc đầu ra Q0 , Q1, Q2 ,Q3 của IC ny đượcđưa tới IC 4511 IC ny sẽ giải m BCD sang m LED 7 đọan

Khối Reset: Mạch luôn được thiết lập mức ban đầu.

2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

MẠCH ĐO TẦN SỐ

Hình 2.2.1.Sơ đồ nguyên lý mạch đo tần số

2.3 GIẢI THÍCH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

IC 555 có tác dụng tạo xung để đưa vào cho IC 4553 Tần số của IC này có thể thay đổiđược bằng cách thay đổi giá trị của biến trở VR Tần số giao động của nó bằng :

IC 4553 tạo bộ đếm BCD để đưa vào IC 4543 đồng thời nó có tác dụng tạo ra xung qúettại các chân 1, 2 v 15 để đưa vào bộ đảo là 3 transistor loại pnp (A1015) để điều khiểnLED bảy đoạn

IC 4543 co tác dụng giải mã BCD sang LED bảy đoạn

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

Khi mạch được cấp nguồn, IC 555 sẽ tạo ra các xung Các xung này sẽ được đưavào chân số 12 của IC 4553 Khi đó ở các đầu ra Q0 , Q1, Q2 ,Q3 sẽ tạo ra các số số đếmBCD Đồng thời, nó cũng tạo ra các xung quét với tần số rất cao tại các chân DS1,DS2,DS3 Các đầu ra Q0 , Q1, Q2 ,Q3 của IC này được đưa tới IC 4543 IC ny sẽ giải mBCD sang m LED 7 đọan Cả 3 LED đều được nối song song và được nối với các đầu ratương ứng với các đầu ra của IC 4543 Khi đó Led đếm hàng đơn vị (bìa bn phải) sẽ đếm

từ 0 đến 9 rồi quay lại 0 Khi led này nhảy từ 9 về 0, LED hàng chục (ở giữa ) sẽ đượckhích 1 xung và cứ như vậy nó cũng đếm từ 0 tới 9 và về 0 Mỗi lần nhảy từ 9 về 0 củaLED hàng chục thì LED hng trăm ( bìa tri ) lại được khích một xung và được tăng lênmột đơn vị Cứ thế ba LED sẽ đếm từ 000 đến 999 Ba tranistor loại A 1015 sẽ nhận xungquét từ ba chân 1,2,15 của IC4543 và đưa vào ba LED bảy đoạn Tại mỗi thời điểm chỉ cómột LED được kích sáng, nhưng do sự lưu ảnh của mắt mà ta sẽ không nhận thấy điềunày

Khi đến số 999 led hng ngn sẽ hiển thi…

Nhận xét:

Với việc đếm xung như vậy ta có thể dùng mạch này để dùng vào việc đo tần số

2.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN

2.5 MÔ HÌNH THI CÔNG

KẾT LUẬN

Sau thời gian thực hiện đồ án môn học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầyNguyễn Văn An, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng theo thời gian qui định để thựchiện được yêu cầu của đề tài, chúng em đã nghiên cứu, tìm hiểu những vấn đề về các ICđếm… và các vấn đề khác liên quan đến đề tài

Đối với phần thiết kế và thi công Do việc vẽ mạch không phức tạp lắm nên chúng

em thực hiện vẽ bằng tay sau đó ngâm mạch, khoan, ráp linh kiện và cuối cùng cho chạythử

PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Ng vo đếm tần số có thể tự lắp thêm để đo được nhiều tín hiệu có biên độ khác nhau Bộ đếm này có thể đo tần số đến 999.999Hz Chng ta cĩ thể mở rộng thm một tần

4553 nữa để đếm tần số cao hơn

Sau cùng, một lần nữa chúng em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn An cùng các thầy

cô trong khoa công nghệ điện tử đã tận tình hướng dẫn và dẫn dắt chúng em trong suốtthời gian học tập vừa qua

Xin chân thành cảm ơn các bạn cùng lớp đã đóng góp những ý kiến quí báu để đềtài này hoàn thành tốt đẹp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 KS.Phạm Đình Bảo, Điện tử căn bản II, Nxb Khoa học v kỹ thuật, 2004.

2 Lê Tiến Trường, Mạch Điện Tử 1, Mxb Đại học quốc gia TP.HCM,2007.

3 C.Savant, M.S Roden, G.L Carpenter,Electronic design-circuits and systems,

Beniamin/Cummings Publishing Company,1991