Đồ án t lm35

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD:NGUYỄN DUY THẢO

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.............................................................

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................6

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................................7

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.............................................................................................8

1.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.....................................................................................................8

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1.LÝ THUYẾT MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SỐ........................................9

2.1.1 TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN ĐỔI ADC.................................................................9

2.1.1.1 Khái niệm..............................................................................................................9

2.1.1.2 Sơ đồ khối ……… …………………………………………………………… 9

2.1.1.3 .Khảo sát quan hệ ngõ vào và ngõ ra....................................................................8

2.1.2 KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI ADC...............................................................................10

2.1.2.1 Nguyên tắc mạch chuyển đổi ADC....................................................................10

2.1.2.2 Mạch lấy mẫu và giữ..........................................................................................11

2.1.2.3 Đặc tính kỹ thuật................................................................................................11

2.1.2.4 Các phương pháp chuyển đổi.............................................................................12

2.2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

2.2.1 LM35 .....................................................................................................................19

2.2.2 ADC 0809 .............................................................................................................20

2.2.3 EPPROM 2864 ......................................................................................................25

2.2.4 74LS247 ................................................................................................................27

2.2.5 IC cổng đảo Schmitt trigger 74HC14 ................................................................... 30

SVTH:NGUYỄN TRUNG SÁU TRANG 1


2.2.6 IC cổng AND 74LS08 ......................................................................................... 32

2.2.7 IC cổng OR 74LS32 ............................................................................................. 33

2.2.8 IC 7805 ..................................................................................................................34

2.2.9 IC LM555 ............................................................................................................. 36

2.2.10 Led 7 đoạn .......................................................................................................... 38

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .......................................................................................40

3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI ........................................................................................................40

3.1.2 CÁC KHỐI VÀ CHỨC NĂNG.............................................................................41

3.1.2.1 Khối nguồn..........................................................................................................41

3.1.2.2 Khối tạo xung Clock ..........................................................................................41

3.1.2.3 Khối tạo xung Start.ALE ....................................................................................42

3.1.2.4 Khối đo nhiệt độ và chuyển đổi .........................................................................43

3.1.2.5 Khối giải mã và hiển thị......................................................................................44

3.2 SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN MẠCH ..................................................................................46

3.3 SƠ ĐỒ MẠCH IN ……………………………………………………………… 47

CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

4.1 KẾT LUẬN - KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC....................................................................48

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................................................................48

PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO



LỜI CẢM ƠN

Sau hơn hai tháng thực hiện, tập đồ án đã được hoàn thành. Có được kết quả đó ngoài sự nổ lực của bản thân người làm đồ án còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn và các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử cùng toàn thể các bạn sinh viên trong lớp, trong khoa.

Em xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử, những người đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em .

Xin chân thành cảm ơn thầy Trương Ngọc Anh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, đóng góp những ý kiến quý báu để em hoàn thành tốt đồ án này.

Cuối cùng xin gởi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên đã cùng trao đổi kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, đặc biệt là trong quá trình làm đồ án này.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trung Sáu



NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

- Nghiên cứu lý thuyết ADC (analog digital convert)- Thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng cảm biến LM35 đo nhiệt độ kết hợp ADC 0809

chuyển đổi để đo từ 0oC đến 150oC- Dùng EEPROM 2864 và IC 74247 để giải mã hiển thị.- Hiển thị ra led 7 đoạn - Xoá số 0 vô nghĩa - Hiển thị số 1 cố định khi nhiệt độ lớn hơn 100oC



CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Xã hội loài người luôn tồn tại, vận động và phát triển gắn liền với xã hội tự nhiên.Các yếu tố tự nhiên như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất .v.v. ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống sinh hoạt cũng như sản suất của con người.Việc đo đạc các yếu tố tự nhiên này có ý nghĩa rất quan trọng,từ đó giúp con người có thể kiểm soát, tác động được tới tự nhiên và đưa ra những biện pháp cải tạo tự nhiên theo hướng có lợi cho đời sống của con người.

Ngày nay với sự tiến bộ của Khoa học kỹ thuật việc đo lường các yếu tố trong tự nhiên có thể được thực hiện một cách dễ dàng.Tuy nhiên hiện nay việc truyền đạt tín hiệu cũng như quá trình điều khiển và chỉ thị phần lớn được thực hiện theo phương pháp số.Trong khi đó các tín hiệu tự nhiên như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tín hiệu âm thanh, áp suất… đều ở dạng tương tự. Để kết nối giữa nguồn tín hiệu tương tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC) nhằm biến đổi tín hiệu sang số.

Nhận thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng ADC

nên em đã quyết định lựa chọn đề tài đồ án môn học 1 của mình là: “Thiết kế mạch

đo nhiệt độ dùng ADC 0809”

1.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Do thời gian có hạn, năng lực có hạn, ngoại ngữ còn hạn chế,… trong phạm vi đề tài này em chỉ tập trung thực hiện những nội dung sau:

1) Nghiên cứu lý thuyết ADC 2) Thiết kế phần cứng cho mạch đo nhiệt độ dùng ADC 0809 từ 0oC đến 150oC3) Thi công mạch đo nhiệt độ dùng ADC 0809


ADC


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 LÝ THUYẾT MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ (ADC)

2.1.1 TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN ĐỔI ADC

2.1.1.1 Khái niệm

ADC là viết tắt của Analog Digital Convertor : Là bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Tín hiệu ngõ vào tương tự có giá trị VA thành chuỗi số nhị phân n bit.

2.1.1.2 Sơ đồ khối

CK VREF

D0

D1

V Dn-1

Hình 2.1: Sơ đồ khối

CK: Chuỗi xung đồng hồ có tần số xác định.

VREF : Điện thế tham chiếu phục vụ cho việc chuyển đổi.

2.1.1.3 Khảo sát quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra

Giả sử ta có quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của 1 mạch ADC như sau:

VA(V) D2 D1 D0

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Bảng 2.1: Bảng trạng thái Hình 2.2: Biểu đồ dạng sóng vào ra ADC


DOUT

111

110

101

100

011

010

001000

1 2 3 4 5 6 7 VA(Vol)

Đường trung bình


Nhận thấy rằng đường trung bình không đi qua gốc tọa độ. Như vậy khi điện áp ngõ vào biến thiên từ 0 – 0.99999V mà mã số ngõ ra vẫn là 000.

Nếu cộng thêm vào VA một điện thế có giá trị là -0.5V tức -1/2 LBS lúc này đường trung bình sẽ đi qua gốc tọa độ và sự chuyển đổi như sau:

VA(Vol) D2 D1 D0

-0.50.50.51.51.52.52.53.53.54.54.55.55.56.56.57.5

0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Bảng 2.2: Thông số chuyển đổi của ADC sau khi cộng vào 1 điện thế -0.5V

Như vậy độ chính xác sẽ cao hơn, sai số giảm đi ½ .

2.1.2 KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI ADC

Biến đổi Analog-Digital là thành phần cần thiết trong việc xử lý thông tin và các chức năng điều khiển sử dụng phương pháp số, tín hiệu thực tế thì ở dạng Analog. Một hệ thống tiếp nhận dữ liệu giao tiếp A/D để chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để xử lý.

2.1.2.1 Nguyên tắc mạch chuyển đổi ADC

Biến đổi ADC (Analog Digital Convertor) có bộ phận chính là mạch so sánh:

Điện áp mẫu VR

Hình 2.3: Sơ đồ khối tổng quát mạch ADC

Do đó nhiệm vụ của mạch tạo tham số và mạch điều khiển logic là thử một bộ hệ số nhị phân ai sao cho hiệu số điện áp vào chưa biết Va và trị nguyên lượng tử hóa sau cùng nhỏ hơn 1 LSB.


So sánh

Va Điện áp tương t ự

Mạch

tạo mã

sốMã s ra ố


+ 1/2 LSB

- 1/2 USB

Hình 2.4 : Chuyển đổi điện áp tương tự liên tục sang mã nhị phân rời rạc

Sư khác nhau giữa các mạch chuyển đổi là cách thức thay đổi điện áp mẫu VR để xác định hệ số nhị phân ai .

Điện áp tương tự chưa biết là Va và điện áp chuẩn là VR được nối ở hai ngõ vào của mạch so sánh .Khi VR tăng từ 0 đến điện áp tương tự vào với giá trị bằng sai số lượng tử hoá, lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trị tương ứng với điện áp vào chưa biết.

2.1.2.2: Mạch lây mâu và giữ (Sample and Hold –SH)

Khi nối trực tiếp điện thế tương tự với đầu vào của ADC, nếu điện thế tương tự biến thiên trong quá trình chuyển đổi mạch điện sẽ làm việc sai, mã số ngõ ra không tương ứng với điện áp ngõ vào. Người ta sử dụng mạch lấy mẫu và giữ để duy trì điện thế tương tự ngõ vào không đổi trong suốt thời gian thực hiện việc chuyển đổi.

Một mạch lấy mẫu và giữ có thể thực hiện như hình vẽ sau:



Hình 2.5: Sơ đồ mạch lấy mẫu và giữ

Hoạt động của mạch như sau:

+ A1 là mạch khuếch đại đệm có trở kháng ngõ vào cao, trở kháng ngõ ra thấp nhằm tạo điều kiện nạp nhanh cho tụ Ch.

+ Tại thời điểm t1 khi xung lấy mẫu tác động tụ Ch nhanh chóng đạt đến giá trị VA.

+ Khi xung lấy mẫu chấm dứt tụ Ch duy trì điện áp VA (t1) tại ngõ ra cung cấp cho mạch ADC.

2.1.2.3: Đăc tinh ky thuât cua mạch ADC

a) Độ chinh xác bât đinh do lương tư hoá

N là số đếm sau cùng.

Điện áp tương tự liên tục được chia thành 2n khoảng gián đoạn.Ơ mạch đổi n bit.Các trị tương tự cùng một khoảng được biểu thị cùng một mã số nhị phân. Do đó có một độ

chính xác bất định bên cạnh các sai số chuyển đổi khác. Trong mạch tín hiệu

dốc đơn sai số này thường được phát biểu như một số đếm.

b) Độ chinh xác


Ngõ vào tương tự

A1

tương tự

t1

tương tự

Ch

tương

A2

VA (t1)

tương tựĐến ngõ vào ADC


Độ chính xác tuyệt đối là sự sai biệt giữa lý thuyết và trị thực tế của điện áp tương tự vào cho một mã nhị phân. Vì một mã số ra tương ứng với một khoảng hep của điện áp tương tự vào nên điện áp tương tự vào ở định nghĩa trên được xem như là điểm giữa khoảng.

Sai số tuyệt đối gồm: sai số về độ lợi,về không, độ phi tuyến và do nhiễu.

Độ chính xác tương đối giống như độ chính xác tuyệt đối như định nghĩa trong trị tràn khung đã được lấy chuẩn vì các điểm rời trên đặc tính chuyển lý thuyết nằm trên một đường thăng nên độ chính xác tương đối cũng chính là độ phi tuyến.

c) Thơi gian và tốc độ chuyển đổi

Thời gian chuyển đổi : thời gian chuyển đổi cần cho một lần chuyển đổi hoàn toàn. Đối với phần lớn mạch đổi, thời gian này gọi là nghịch đảo của tốc độ chuyển đổi, nếu không có thêm các trì hoãn của hệ thống.Tuy nhiên trong mạch chuyển đổi có tốc độ cao thì lần đổi mới được lệch bắt đầu trước khi lần đổi trước kết thúc nên thời gian đổi và tốc độ đổi là khác nhau.

d) Chinh không và độ lơi

Điểm không của mạch đổi ADC được chỉnh sao cho sự chuyển tiếp từ các bit đầu bằng 0 lên LSB xảy ra ở 1/2.2-n trị tràn khung danh định. Độ lợi được chỉnh cho chuyển tiếp cuối cùng lên các bit đều bằng 1 xảy ra tràn khung (1-3/2.2-n).

Điểm 0 của mạch chuyển đổi ADC lưỡng cực đươc chỉnh so cho chuyển tiếp đầu trên xảy ra ở toàn khung (1-2-n) và chuyển tiếp ở cuối xảy ra 0_+ tràn khung (1-3.2-n).

2.1.2.4: Các phương pháp chuyển đổi AD

a) Mạch ADC dùng điện thế tham chiếu nâc thang (Ramp.ADC)


DAC

Bộ đếm nhị

phân

FF-D FF-D FF-D

-

CK

D0 Q0

Qn-1

D0 D1 Dn-1

Khởi đầu

Kết thúc

Trạng thái giữ nguyênSo sánh

+ Tạo mức logic

VCOMPVA

VA’

Q1

Dn-1

D1


↑

Hình 2.6 ADC với điện thế tham chiếu nấc thang.

Nguyên lý hoạt động:

Trước t1 là thời điểm xung điều khiển ở mức thấp trạng thái cân bằng của mạch như sau:- Xung Ck bị khoá. - Bộ đếm bị xoá về 0. - Ngõ ra của ADC có VA’= 0 - VCOMP = +VCC

- Ngõ ra của mạch tạo mức logic trạng thái 1. Tại t1 là thời điểm xung điều khiển từ 0 lên 1(Start) Cổng AND cho xung Ck đi qua

kích bộ đếm làm việc => các ngõ ra Q0, Q1,… Qn-1 có giá trị tăng dần theo tốc độ

xung Ck. Các ngõ ra Q0, Q1,… Qn-1 thông qua DAC làm cho VA’↑ và khi VA’ lớn

hơn VA => VCOMP = -VCC => ngõ ra mạch tạo mức logic trở về 0 đóng cổng AND

=> bộ đếm ngưng làm việc (dừng lại giữ nguyên trạng thái).

Tại thời điểm t2 là thời điểm mà xung Start từ cao xuống thấp => bộ đếm bi xoá.

Lúc này các FF-D xuất dữ liệu chuyển đổi được ra ngoài.

Như vậy khi điện áp ngõ vào càng cao, tốc độ của xung đếm là không đổi thì thời

gian để ngưỡng VA’ đạt ngưỡng VA càng chậm có nghĩa mã số ra có trị số càng

lớn.


Tạo mức logic

DAC

Thanh ghi điều

khiển

Bộ đệm ra

Logic điều khiển

Bộ so sánh CK

Start EOCVCOMP

VA’

D0

D1

Dn-1

Q0

Q1

Qn-1

+

-


b) Mạch ADC gân đung lây liên tiếp (SAC)

Đối với mạch SAC có điểm khác với ADC dùng diện thế tham chiếu bậc thang là SAC

không sử dụng bộ đếm cung cấp ngõ vào cho DAC, thay vào đó lại dùng thanh ghi. Logic

điều khiển sửa đổi nội dung dựa trên thanh ghi theo từng bit một, cho đến khi dữ liệu ở

thanh ghi biến thành giá trị số tương đương với ngõ vào tương tự VA trong phạm vi độ

phân giải của bộ chuyển đổi

D0 D1 Dn-1

Hình 2.7: Chuyển đổi ADC gần đúng lấy liên tiếp

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động ban đầu với logic điều khiển xoá mọi bit trên thanh ghi về 0, sao cho:

Q0 = Q1 = …. = Qn= 0 hay [Q] = 0,tại ngõ ra của DAC là VA’0= 0V

=> VA’0 < VA => đầu ra tới bộ so sánh VCOMP = +VCC vào mạch tạo mức logic để

đưa ngõ ra lên mức logic 0 đưa tới logic điều khiển.

Đến bước kế tiếp logic điều khiển đặt thanh ghi có MSB = Qn-1 = 1 các bit còn

lại bằng 0 tức là MS: [Q]=1000... MS này được đưa tới ngõ vào số của DAC =>

Ngõ ra của DAC có VAx = VA1 có thể xảy ra một trong hai trường hợp sau:



Nếu VA’1 > VA thì ngõ ra mạch logic xuống thấp => Logic điều khiển xoá

Nếu VA’1 < VA thì ngõ ra mạch logic vẫn giữ mức 1 => Logic điều khiển duy

trì MSB = 1

Tiếp đến logic điều khiển xử lý bít kế tiếp Qn-2 = 0, tức là [Q] = ?100…MS này được

đưa vào ngõ vào số của DAC => ngõ ra của DAC có VAx = VA2 và cũng có thể xảy ra

một trong hai trường hợp sau:

Nếu VA’2 > VA thì ngõ ra mạch logic xuống thấp =>Logic điều khiển xoá Qn-2 = 1 về 0

Nếu VA’1 < VA thì ngõ ra mạch logic vẫn giữ mức 1 => Logic điều khiển duy tr ì

Qn-2 = 1…………………………………………………………………………

Cuối cùng logic điều khiển xử lý bit LSB = Q0 = 1, tức là [Q] = ???...1 tương tự

này VA’n > VA thì ngõ ra mạch logic xuống thấp =>Logic điều khiển xoá Q0 = 1 về 0

Nếu VA’1 < VA thì ngõ ra mạch logic vẫn giữ mức 1=> Logic điều khiển duy trì Q0 = 1.

Quá trình chuyển đổi kết thúc.



c) Mạch ADC chuyển đổi song song (FLASH ADC)

VCC

Hình 2.8: FLASH-ADC

VA C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 D2 D1 D0

VA< V1

V1< VA< 2V1

2V1< VA< 3V1

3V1< VA< 4V1

4V1< VA< 5V1

5V1< VA< 6V1

6V1< VA< 7V1

7V1< VA

0 0 0 0 0 0 0vcc 0 0 0 0 0 0vcc vcc 0 0 0 0 0vcc vcc vcc 0 0 0 0vcc vcc vcc vcc 0 0 0vcc vcc vcc vcc vcc 0 0vcc vcc vcc vcc vcc vcc 0vcc vcc vcc vcc vcc vcc vcc

0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 01 1 1 0 0 0 01 1 1 1 0 0 01 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1

0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Bảng 2.3: Bảng trạng thái

Quan hệ ngõ vào ngõ ra:

Mạch mã hoá ưu tiên tác có ngõ vào là I1, I2, I3……….. I7. Mức độ ưu tiên theo thứ tự tăng

dần từ I1 → I7

Ta có hàm ngõ ra :


C7

C6

C5

C4

C3

C2

C1

Tạo mức 1-0

Tạo mức 1-0

R

R

R

R

R

R

R

R

7V1

6V1

5V1

4V1

3V1

2V1

I7

VA

V1 I1

D2

D1

D0

MÃ

HOÁ

ƯU

TIÊN

8

SANG

3


Ứng với mỗi mức điện áp VA’ ngõ vào tương tự nằm trong giới hạn nào đó ta có một

trạng thái ngõ ra số. Với 2V1 < VA < 3V1 ta nhận thấy rằng C1= C2 = 0 nhưng do mạch mã

hoá có mức độ ưu tiên theo thứ tự tăng dần từ C1 đến C7 nên mạch mã hoá chỉ đáp ứng

mức thấp ở C2 = 0. Như vậy từ hàm ngõ ra ở trên ta có trạng thái ngõ ra số tương ứng là

D2D1D0 = 010.

FLASH- ADC là ADC tốc độ cao nhất, nhưng đòi hỏi sơ đồ mạch phức tạp hơn các

loại khác. Ví dụ ADC 6 bit đòi hỏi 63 bộ so sánh tương ứng 64 điện trở, ADC 8 bit đòi

hỏi 255 bộ so sánh tương tự và 256 điện trở, ADC 10 bit đòi hỏi 1023 bộ so sánh và 1024

điện trở ….Nói chung thì ADC nhanh n bit cần 2n - 1 bộ so sánh tương tự và 2n điện trở.

2.2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

Mạch đo nhiệt độ là sự kết hợp giữa ADC và IC cảm biến nhiệt độ LM35.Ngoài ra

trong mạch còn sử dụng các IC số khác hỗ trợ cho các chức năng khác như tạo xung,hiển

thị .v.v.

2.2.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 (Precision Celsius Temperature Sensor)

Cảm biến LM35 là cảm biến nhiệt độ,khi nhiệt độ có sự thay đổi thì ngõ ra Vout của nó sẽ có giá trị điện áp tương ứng. Từ giá trị điện áp đó ta dùng làm tín hiệu ngõ vào ADC 0809, sử dụng chức năng chuyển đổi A/D ta sẽ có 1 tín hiệu tương ứng đã được biến đổi.Dùng tín hiệu này chuyển đổi hiện thị ra led từ đó ta có thể thấy được giá trị nhiệt độ mà ta cần đo.

Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ LM35



Các tham số:

Cảm biến nhiệt độ trong khoảng từ -55oC đến 150 oC Ngõ ra tương thích TTL Độ nhạy 10mV/ oC Có 2 dạng kết nối:

Dang 1:

Hình 2.10: Cảm biến nhiệt độ Fahernheit sử dụng nguồn đơn

Cảm biến đáp ứng ngõ vào từ 2 oC đến 150 oC Ngõ ra thay đổi 10mV/ oC

Dạng 2:

Hình 2.11: Cảm biến nhiệt độ Fahernheit sử dụng nguồn đôi

R1 = VS/50 µA VOUT = +1,500 mV at +150oC

= +250 mV at +25oC

= - 550 mV at – 55oC

Cảm biến đáp ứng ngõ vào từ -55 oC đến 150 oC Điện trở R1 được chọn: R1= - Vs/50 µA Ngõ ra thay đổi 10mV/ oC

2.2.2 ADC 0809


ADC0809

28 27 27 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14

IN2 IN1 IN0 A B C ALE 2-1 2-2 2-3 2-4 2-8 VREF- 2-6

STARTIN3 IN4 IN5 IN6 IN7 EOC 2-5 OE CLK VCC VREF+ GND 2-7 D1


- Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang

8 bit , bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi AD 8 bit

này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tục. Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ

kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập.

- Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài khả năng điều

chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.

a) Sơ đồ chân ADC 0809

Hình 2.12: Sơ đồ chân ADC 0809

b)Ý nghĩa các chân

- IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự .

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

- 2-1 đến 2-8 : 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 dương.

- REF : điện thế tham chiếu âm.

- VCC : nguồn cung cấp.

- GND : Mass

- OE : cho phép xuất dữ liệu

- EOC : báo hiệu quá trình chuyển đổi xong.



c) Sơ đồ khối

Hình 2.13: Sơ đồ khối ADC 0809

d) Các đăc điểm cua ADC 0809

- Độ phân giải 8 bit.

- Tồng sai số chưa chỉnh định được ±1/2LSB;±1LSB.

- Thời gian chuyển đổi 100µs ở tần số 640 kHz.

- Nguồn cung cấp + 5V.

- Điện áp gõ vào 0 – 5V.

- Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz.

- Nhiệt độ hoạt động – 40oC đến 85oC.

- Dể dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.

- Không cần điều chỉnh zero hay toàn thang.

- Multiplex 8 kênh với địa chỉ logic.

- Ngõ ra phù hợp với mức điện áp TTL.



- Công suất 15mW.

e) Nguyên lý hoạt động

ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự,8 ngõ ra,8 bit có thể chọn có thể chọn một 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:

A2

A1 A0 Ngõ vào tương tự

0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7

Bảng 2.4: Bảng trạng thái lựa chọn ngõ vào ADC

Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt đông 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 V ref/4 và cũng so sánh với điện thế ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi xác định được bít 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.

Mà ra N cho một ngõ vào tuỳ ý là một số nguyên.

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 = 256Vin

Vref ¿¿

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

Giá trị bước nhỏ nhất

1 LSB = 5/(28 – 1) = 0.0196 V/byte

Vậy với 256 bước Vin = 5V .

Áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.

f) Biểu đồ thơi gian cua ADC 0809.

Hình 2.14: Biểu đồ thời gian của ADC 0809

g) Giải thuât đọc ADC


Bắt đầu


s

Hình 2.15: Giải thuật đọc ADC

2.2.3 EEPROM 2864

EEPROM có cổng thả nổi (ô nhớ trong EEPROM là những transistor MOS với cổng

silic không có mối nối điện) được sử dụng rất thuận tiện khi thiết kế các hệ thống số đặc

biệt trong kỹ thuật vi xử lý. EEPROM được thiết kế với các ô nhớ có thể xoá và viết lại

được.EEPROM được xoá bằng xung điện. EEPROM 2864 có dung lượng 8 Kbyte, có 8

ngõ ra song song.

a) Sơ đồ chân

Hình 2.16: Sơ đồ chân EEPROM


Xuất tín hiệu chọn kênh

Xuất tín hiệu ALE

Xuất tín hiệu START

EOC = 1?

Xuất tín hiệu START

Xuất tín hiệu OE

Đọc dữ liệu số

Kết thúc

Đ


b) Ý nghĩa các chân

- A0, A1,… A12: đầu vào các địa chỉ.

- I/O0, I/O1,…I/O7: data input (write or erase) /data output (read) ngõ vào dữ liệu khi

viết hoặc xoá, ngõ ra dữ liệu khi đọc.

- OE : ngõ ra cho phép đọc dữ liệu (output enable)

- CE : chân lựa chọn chip (chip enable)

- WE: chân cho phép viết (written enable).

- RDY/BUSY : device ready/ busy

- NC : no connect ( không có kết nối)

- Vcc : nguồn cung cấp

- GND: mass

c)Sơ đồ khối EEPROM

Hình 2.17: Sơ đồ khối EEPROM



d) Bảng trạng thái cua EEPROM

Bảng 2.5: Bảng trạng thái của EEPROM

2.2.4 IC 74LS247

Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau, ví dụ: Giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp

( tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng thành các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung.

a) Sơ đồ chân IC 74LS247

Hình 2.18: Sơ đồ chân IC 74LS247


- A0,A1,A2,A3 : Dữ liệu BCD vào.



- a,b,…g : Ngõ ra dữ liệu.

- BI/RBO : BI : Ngõ vào xoá (Blanking input)

RBO: Ngõ ra xoá dợn hem xuống thấp (Ripple blanking output).

- LT/ : Ngõ vào thử đèn (Lamp-test).

- RBI : Ngõ vào xoá dợn sóng ( Ripple blanking input).

- Vcc : Nguồn cung cấp.

- GND : Mass.

c) Bảng sự thât.



Bảng 2.6: Bảng sự thật IC 74LS247

d) Sơ đồ khối

Hình 2.19: Sơ đồ khối IC 74LS247

2.2.5 IC CỔNG ĐẢO SCHMITTTRIGGER 74HC14



a) Sơ đồ chân

Hình 2.20: Sơ đồ chân 74HC14


- 1A,2A,3A,4A.5A.6A : Ngõ vào dữ liệu

- 1Y.2Y,3Y,4Y,5Y,6Y : Ngõ ra dữ liệu

- Vcc : Nguồn cung cấp

- GND : Mass

c) Bảng trạng thái

INPUT OUTPUT

nA nY

L H

H L

Bảng 2.7: Bảng trạng thái IC 74LS14

Note:

H : HIGH voltage level

L : LOW voltage level

d) Đăc tinh chuyển đổi dạng sóng (Transfer characteristic waveforms).



Khi tín hiệu ở ngõ vào có chuyển tiếp chậm từ thấp lên cao hoặc từ cao xuông

thấp,tín hiệu ra ở cổng logic thường có thể thường bị rung nhiều lần trước khi đổi

trạng thái logic,còn tín hiệu ra ở cổng loại mạch nảy Schmitt thay đổi trạng thí dứt

khoát khiến dạng sóng ra vuông vức. Ơ mạch nảy Schmitt khi tín hiệu vào tăng từ

thấp lên cao thì đến ngưỡng cao VT+ (còn gọi ngưỡng cạnh lên) ngõ ra mới đổi

trạng thái,khi tín hiệu vào giảm từ cao xuông thì đến ngưỡng thấp VT- (còn gọi là

ngưỡng cạnh xuống ) ngõ ra mới đổi trạng thái.

Hình 2.21: Quan hệ VT+,VT− và VH

VT+ và VT− được giới hạn giữa 20% và 70%.

Sai biệt giữa VT+ v à VT- được gọi là độ trễ (Hysteresis) của mạch nảy

Schmitt.Chính nhờ độ trễ này mà mạch Schmitt có khả năng giảm thiểu ảnh hưởng

của nhiễu.

Hình 2.22: Đặc tính chuyển đổi

e) Cách kết nối IC 74HC14 trong mạch tạo giao động



Hình 2.23: Cách kết nối IC 74HC14 trong mạch tạo giao động

74HC14 : f = 1T

≈ 10.8 RC

74HCT14: f = 1T

≈ 10.67 RC

2.2.6 IC cổng AND 74LS08

a) Sơ đồ chân

Hình 2.23: Sơ đồ chân IC cổng AND 74LS08


- 1A,1B,2A,2B,3A3B 4A,4B : Ngõ vào dữ liệu

- 1Y,2Y,3Y,4Y : : Ngõ ra dữ liệu


- GND : Mass


Phương trình : Y =A.B


http://www.google.com.vn/imgres?q=IC+7408&hl=vi&sa=G&biw=1362&bih=592&gbv=2&tbs=isch:1&tbnid=SBgjlAO5BtZv4M:&imgrefurl=http://njavan.ir/forum/showthread.php?t=16690&page=3&imgurl=http://roshd.ir/roshd/Portals/0/0and1/Robotic2/7408.gif&zoom=1&w=312&h=202&iact=rc&dur=462&ei=28ADTY-FA8mecPDitM0E&oei=WcADTYnZFaj8cKTKkPYI&esq=3&page=5&tbnh=122&tbnw=188&start=85&ndsp=20&ved=1t:429,r:3,s:85&tx=114&ty=51


INPUT OUTPUTA B YL L LL H LH L LH H H

Bảng 2.8: Bảng trạng thái IC cổng AND 74LS08

Chú ý H : HIGH voltage level


2.2.7 IC cổng OR 7432

a) Sơ đồ chân

Hình 2.24: Sơ đồ chân IC cổng OR 74LS32


- 1A,1B,2A,2B,3A3B 4A,4B : Ngõ vào dữ liệu

- 1Y,2Y,3Y,4Y : : Ngõ ra dữ liệu


- GND : Mass


Phương trình: Y= A+B



INPUT OUTPUTA B YL L LL H HH L HH H H

Bảng 2.9: Bảng trạng thái IC cổng OR 74LS32

Chú ý: H : HIGH voltage level


2.2.8 IC 7805

a) Sơ đồ chân

Hình 2.25: Sơ đồ chân IC 7805


Input voltage : ngõ vào điện áp (nguồn)

Output voltage : ngõ ra điện áp (5V)

c) Tinh năng

• Dòng điện ngõ ra 1A

• Các mức điện áp ngõ ra: 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V

• Bảo vệ quá tải nhiệt

• Bảo vệ ngắn mạch

• Đầu ra Transistor điều hành khu vực bảo vệ an toàn



d) Sơ đồ khối

Hình 2.26: Sơ đồ khối IC 7805

e) Đăc điểm về điện cua KA7805 (Electrical Characteristics (KA7805/KA7805R))

Bảng 2.10: Đặc điểm về điện của KA7805

f) Sơ đồ kết nối 7805 với nguồn điện



Hình 2.27: Sơ đồ kết nối 7805 với nguồn điện

2.2.9 IC LM555

a) Sơ đồ chân

Hình 2.28: Sơ đồ chân IC LM555


- Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC

- Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so áp dùng các transistor PNP. Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3. - Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra .trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt cao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1) - Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6. - Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mase. Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ 0.01µF , 0.1µF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định.



- Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác mạch so sánh dùng các transistor NPN mức chuẩn là Vcc/3 - Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bỡi tầng logic .khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động . - Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555 trong khoảng từ +5v +15v và mức tối đa là +18v c) Câu tạo

Hình 2.29: Cấu tạo IC LM555

- Về bản chất thì IC 555 là 1 bộ mạch kết hợp giữa 2 con Opamp , 3 điện trở , 1 con transistor, và 1 bộ Fipflop (ở đây dùng FFRS )- 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp- Transistor để xả điện.

- Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vàochân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset.

d) Công thức tinh thơi gian

Thời gian ngưng dẫn của transistor là : T = RCln2 =0.693 RC Thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ C2 nạp dòng qua R1+R2 Tn = 0.693 (R1+R2) C2 Thời gian ngưng dẫn ở mức áp thấp cũng là lúc tụ C2 xả dòng qua R2 Tx = 0.693 R2 C2 Như vậy chu kỳ của tín hiệu sẽ là: T = T n + T x

T = 0.693 (R1+2 R2) C2

2.2.10 Led 7 đoạn Anode chung



Hình 2.30: Led 7 đoạn Anode chung

Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị với biến số chỉ là các dãy số

đơn thuần, thường người ta sử dụng “led 7 đoạn”. Led 7 đoạn được sử dụng khi các dãy

số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị số là đủ, chăng hạn led 7 đoạn được dùng

để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng

sản phẩm được kiểm tra sau một công đoạn nào đó...

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm một

led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn.

8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu led 7 đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0. Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.


http://www.google.com.vn/imgres?q=led+7&um=1&hl=vi&sa=N&biw=1362&bih=616&tbs=isch:1&tbnid=p46rI1VJdS8tyM:&imgrefurl=http://dientutiendung.com/vi/spds/id0-p1/san-pham/&imgurl=http://dientutiendung.com/userfiles/products/tb_36.jpg&zoom=1&w=150&h=150&iact=hc&vpx=160&vpy=268&dur=910&hovh=120&hovw=120&tx=114&ty=110&ei=2t8JTarvDoPQcfyXud8K&oei=Pt8JTYLmEoLevwO-t-HhBQ&esq=11&page=11&tbnh=120&tbnw=120&start=184&ndsp=19&ved=1t:429,r:7,s:184


Hình 2.31: Sơ đồ kết nối Led 7 đoạn Anode chung

Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led. Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các chân nhận tín hiệu điều khiển.

Sơ đồ vị trí các led được trình bày như hình bên:

Hình 2.32: Sơ đồ vị trí các led đơn

Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới hạn dòng điện qua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5V.

Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b. Tương tự với các chân và các led còn lại.


KHỐI TẠO XUNG CLOCK

KHỐI TẠO XUNGSTART VÀ ALE

KHỐI GIẢI MÃVÀ HIỂN THỊ

KHỐI ĐO NHIỆT ĐỘVÀ CHUYỂN ĐỔI ĐÔ VÀ CHUYỂN ĐỔI

KHỐI NGUỒN


CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG


http://www.google.com.vn/imgres?q=led+7&um=1&hl=vi&sa=N&biw=1362&bih=616&tbs=isch:1&tbnid=p46rI1VJdS8tyM:&imgrefurl=http://dientutiendung.com/vi/spds/id0-p1/san-pham/&imgurl=http://dientutiendung.com/userfiles/products/tb_36.jpg&zoom=1&w=150&h=150&iact=hc&vpx=160&vpy=268&dur=910&hovh=120&hovw=120&tx=114&ty=110&ei=2t8JTarvDoPQcfyXud8K&oei=Pt8JTYLmEoLevwO-t-HhBQ&esq=11&page=11&tbnh=120&tbnw=120&start=184&ndsp=19&ved=1t:429,r:7,s:184

http://www.google.com.vn/imgres?q=IC+7432&hl=vi&biw=1362&bih=592&gbv=2&tbs=isch:1&tbnid=9G1-hxqCHaeMzM:&imgrefurl=http://mrkurz.ca/resources/ICschematics.htm&imgurl=http://mrkurz.ca/Images/ICSchematics/7432.gif&zoom=1&w=414&h=366&iact=hc&vpx=538&vpy=75&dur=3871&hovh=211&hovw=239&tx=123&ty=141&ei=pMEDTbbwNIjKcZHnjM8E&oei=pMEDTbbwNIjKcZHnjM8E&esq=1&page=1&tbnh=150&tbnw=172&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:2,s:0



v

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống

3.1.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT TỪNG KHỐI

3.1.2.1 Khối nguồn

Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp điện áp +5V cho toàn mạch hoạt động . Như chúng

ta đã biết nguồn có ảnh hưởng rất lớn đối với thiết bị điện và nhất là các linh kiện điện tử ,

số nguồn không đạt yêu cầu sẽ làm mất đi độ chính xác cũng như tuổi thọ của linh kện .

a)Sơ đồ nguyên lý



Hình 3.2: Mạch nguồn

Với bộ nguồn này thì có thể tạo ra được điện áp 5V cấp cho các IC hoạt động .

b.Các thông số cua mạch

Điện áp xoay chiều vào là nguồn đôi 15V. Tụ điện phân cực có điện dung: 2200µF.Tụ có điện dung càng lớn thì điện áp ra

sau tụ càng phăng. Điện dung của tụ phân cực là 10µF. Vì ngõ ra là điện áp DC nên ta mắc thêm tụ

vào để khi giá trị ngõ ra có bị biến thiên thì tụ này sẽ tự động kéo áp lại trong giới hạn có thể nên ta chọn khoảng 10µF là được, chọn cao hơn thì càng tốt nhưng như vậy sẽ lãng phí.

Ta chọn RV1 là biến trở với RV1= 10k thì có thể đáp ứng được yêu cầu.

3.1.2.2 Khối tạo xung Clock:

Xung Clock cung cấp cho ADC hoạt động được thiết kế có ần số từ 500KHz đến 1,2 MHz. Ơ đây cùng bộ đa hài tạo sóng xuống.Schmitt trigger

Hình 3.3: Mạch tạo xung Clock



Tần số giao động : f =0.8R C

= 800KHz

Chọn R = 1KΩ vậy C = 0.8

800.10 00.1000 = 1 10-9 (F) = 1nF

3.1.2.3 Khối tạo xung START ,ALE

Mạch dao động là mạch mạch dao động sử dụng các linh kiện để phát ra tín hiệu xung dao động cụ thể để điều khiển thiết bị. Có nhiều dạng tín hiệu xung được phát ra từ mạch dao động, như xung sine , xung vuông , xung tam giác….. Có nhiều cách thiết kế mạch để tạo xung vuông như thiết kế mạch dùng Transistor , thiết kế mạch dùng Opam, …

Mạch dùng hai điện trở R2,R3 và tụ C để xác định tần số và chu trình làm việc của tín hiệu ra.

Ơ đây,chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng IC LM555 Theo như sơ đồ khối sau đây.

Hình 3.3: Mạch tạo xung START ,ALE

Tần số mạch tạo ra f = 1T

= 1

(R 3+2 R 2 ) C ln 2 = 0.687 Hz

Chọn R3 =1KΩ,R2 = 10KΩ ,C = 100µF

3.1.2.4 Khối đo nhiệt độ và chuyển đổi

a)M ạch nguyên lý



Hình 3.4: Khối đo nhiệt độ và chuyển đổi

b) Giải thich nguyên lý hoạt động

- Chân START,ALE,EOC được kết nối với khối tạo xung START

- Xung Clock cung cấp cho ADC 0809 được lấy từ khối tạo cung Clock

- Chân GND nối mass.

- Chân Vcc,OE nối nguồn.

- Chân VREF(-) được nối với mass.

- Chân VREF(+) được nối với biến trở để lấy điện áp chuẩn 2.55V.

- Ngõ ra LM35 được nối với ngõ vào IN0 của ADC 0809.

Theo công thức tính ta có giá trị điện áp vào nhỏ nhất của ADC 0809 là:

Như vậy mỗi khi ngõ ra LM35 thay đổi 10Mv tức là nhiệt độ môi trường thay đổi 1 oC thì giá trị đếm của ADC 0809 cũng thay đổi 1 đơn vị.

ADD A, ADD B và ADD C được nối mass.

8 ngõ ra của ADC 0809 sẽ được kết nối với 8 ngõ vào địa chỉ của Epprom2864 thông qua 1 đường Bus.

3.1.2.5 Khối giải mã và hiển thi



Mạch giải mã sử dụng nhiều nhất là sử dụng IC 74LS47. Vì có ngõ ra để hở và khả năng nhận dòng cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung.

IC 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ từng ngõ ra tương ứng của IC là H hay L.

Một trong các chỉ báo sử dụng để hiển thị các số thập phân là led 7 đoạn.

Ơ loại anod chung (anod của đèn được nối lên +5V), đoạn nào dùng ta nối đầu catod

của đoạn đó xuống mức thấp đưa qua điện trở để hạn dòng( 180Ω ≤ R ≤ 1KΩ).

Khối giải mã sử dụng IC 74247 vì:

+ Là IC chuyên giải mã cho led 7 đoạn A chung.

+ Dễ sử dụng , phổ biến.

+ Giá thành rẽ.

Tính toán điện trở hạn dòng:

+ Dòng qua led 10-25Ma+ Áp rơi trên led 1,8-2V+ Iled=IR=(Vcc-Vled)/R=(5-2)/R=10Ma R=330KΩ+ Iled=IR=(Vcc-Vled)/R=(5-2)/R=13.636Ma R=220KΩ. Chọn R=220KΩ



a) Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.5: Khối hiển thị

b) Giải thich nguyên lý hoạt động

Epprom 2864 được lập trình sao cho tại địa chỉ 00h thì ngõ ra có giá trị BCD là 00,địa

chỉ là 01h thì ngõ ra có giá trị BCD là 01 và tương tự như vậy đến địa chỉ 99h thì ngõ ra

có giá trị BCD là 99.

Dữ liệu từ Epprom sẽ được đưa tới 2 IC giải mã 74247 để giải mã cho 2 led 7 đoạn hiển thị giá trị từ 00 đến 99 khi nhiệt độ từ 00oC đến 99oC hoặc hàng chục và hàng đơn vị khi nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 100oC

Khối các cổng AND,OR để thiết lập lấy số 1 khi nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 100 oC.Led 7 đoạn thứ 3 dùng để hiển thị số 1.



3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH


U7B

7432

456

U3

2864

A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

A73

A825

A924

A1021

A1123

A122

D011

D112

D213

D315

D416

D517

D618

D719

READY1

CE20

OE22

WE

27

U8A

7408

123

R6R

U7C

7432

9108

U2

ADC0809

CLK10

OE9

EOC7

D017

D114

D215

D38

D418

D519

D620

D721

START6

ALE22

REF+12

REF-16

IN026

IN127

IN228

IN31

IN42

IN53

IN64

IN75

A025

A124

A223

U8B

7408

456

U1

LM555

OUT3

R S T4

VC C8

C V5

TRG2

THR6

DSCHG7

R7R

U4C

7414

56

R8R

U4A

7414

12

U4B7414

34

R110k

R9R

U574LS247

D07

D11

D22

D36

BI/RBO4

RBI5

LT3

A13

B12

C11

D10

E9

F15

G14

U674LS247

D07

D11

D22

D36

BI/RBO4

RBI5

LT3

A13

B12

C11

D10

E9

F15

G14

R10

RR11

R R12

R R13

R R14

R R15

R R16

R

A17seg_anot

f2

g1

a4

b5

p6

c7

V C C8

d9

e10

A27seg_anot

f2

g1

a4

b5

p6

c7

V C C8

d9

e10

A37seg_anot

f2

g1

a4

b5

p6

c7

V C C8

d9

e10

R17

R

R21k

C110uF

R3

1k

R18

R

C2100uF

R19

R

5V

LM35

CON3

123

5V

5V

5V

5V

R4R R5R

RV110k

U7A

7432

123


3.3 SƠ ĐỒ MẠCH IN



CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

4.1 KẾT LUẬN-VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Trong khi thực hiện đồ án này em đã có được những kiến thức mới về ADC nói chung và ADC 0809 nói riêng. Em cũng hình thành được kinh nghiệm tìm kiếm tài liệu,tự tìm tòi nghiên cứu để làm mạch.

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Ngày nay việc ứng dụng kỹ thuật biến đổi AD được sử dụng rất rộng rãi trong thực tiễn.Đặc biệt việc đo nhiệt độ trong các nhà máy phân xưởng sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng.Khi việc kiểm soát nhiệt độ được thực hiện tốt sẽ đảm bảo được an toàn lao động cũng như tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

Do đó hướng phát triển của ADC trong tương lai là rất đa dạng.

Ứng dụng đo nhiệt độ kết hợp với hệ thống báo động để đóng ngắt thiết bị, bảo vệ hệ thống động cơ khi quá nhiệt.




TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nguyễn Việt Hùng-Hà A Thồi_ ĐH.Sư Phạm Kỹ Thuật - Giáo trình Kỹ thuật số. Nguyễn Đình Phú_ĐH.Sư Phạm Kỹ Thuật - Sách thực tập Kỹ thuật số. Nguyễn Hữu Phương - Mạch số - Nhà xuất bản Thống Kê – 2004. ĐH.Sư Phạm Kỹ Thuật - Giáo trình đo lường không điện.

www.alldatasheet.com


http://www.alldatasheet.com/

Đồ án t lm35

Documents