NGUYÊN LÝ VÀ ỨNG DỤNG MẠCH ĐẾM

I.GIỚI THIỆU

Mạch đếm chia 2 hay không chia 2 ( đếm chia 10, đếm chia 6, đếm chia cho 12 ), không đồng nhất hay đồng điệu, được ứng dụng thoáng đãng ở nhiều nghành. Ỡ những ứng dụng như vậy mạch đếm được dùng tích hợp với nhiều loại mạch khác như giao động, so sánh, giải thuật, ..
Phần này chỉ nêu 1 số ít loại mạch ứng dụng chính của mạch đếm và để được đơn thuần, chúng sẽ được trình diễn ở dạng sở đồ khối. Hơn nữa, thời nay có nhiều IC tích hợp quy mô lớn hay rất lớn ( LSI, VLSI ) tích hợp nhiều tính năng khiến mạch trở nên đơn thuần hơn, nhưng ở đây chỉ dùng những IC rời vì dễ trình diễn nguyên lí .

1.Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp

Khi đếm số lượng để hiển thị ra số thập phân thường phải dùng nhiều mạch đếm chia 10, ví dụ điển hình 7490 .

 Mạch đếm đầu tiên nơi có xung đếm vào là hàng đơn vị, mạch đếm tiếp theo là hàng chục, tiếp theo nữa là hàng trăm.

Ta cũng hoàn toàn có thể nói mạch đếm có nhiều số, số có giá trị thấp nhất là LSD và số có giá trị cao nhất là MSD.

Ví dụ : Để đếm từ 0 lên đến 999 thì cần 3 mạch đếm mắc nối tiếp.

• Với số đếm tối đa là 999 thì tuỳ theo dấu thập phân nằm ở đâu mà có những trị số 999, 99.9, 9.99, ..
• Số đếm ở những mạch đếm được đưa vào khối hiển thị gồm mạch giải thuật và những đèn hiển thị ( xem chừng 9 ) .

 Ở mạch hình khi mạch đếm 7490 thứ 1 đã đếm đầy tức đạt đến số đếm 1001 = 910, thì nếu có thêm một xung vào nữa mạch đếm sẽ tự động reset về 0 tức ngõ ra QD của nó sẽ từ 1 xuống 0 tạo cạnh xuống đến ngõ vào CLKB của mạch đếm 7490 thứ  làm ngõ ra của mạch đếm này là 0001 = 1. Số đếm lúc bây giờ của 2 mạch  đếm là 1010. Tiếp tục như thế mạch đếm lên 11 … 19 rồi 20, 21 ….29, 30, 31…

Hình 1.1 Mạch đếm 2 hàng
Các chân IC đếm, sự nối mạch và những xung vào phải được triển khai đồng điệu mạch mới hoạt động giải trí .
Ngoài ra, còn phải sắp xếp ngõ xoá để xoá mạch khi cần .
Ở hình vẽ là một cách như vậy :
– Khi mới mở điện tụ chưa nạp điện nên ngõ xoá ở cao để xoá những mạch 5 đếm, sau thời hạn ngắn ( vài us ), tụ nạp gần đủ điện khiến ngõ xoá xuống thấp được cho phép những mạch đêm đêm lên, mỗi khi cần xoá mạch thì ấn nút để đưa ngõ xoá lên cao trong chốc lát .
Mặt khác mạch đếm cơ bản là mạch chia tần nên trong nhiều ứng dụng mạch 5 đếm được dùng như mạch 5 chia tần. Ví dụ với hai mạch đếm thập giải mắc tiếp nối đuôi nhau như hình trên thì tần số ngõ ra ở QD của 7490 thứ 2 là 1/100 tần số của xung vào. Dùng những ngõ ra khác thay vì QD hay dùng những IC đếm không phải thập giai ( như 7493, 7492 … ) ta sẽ có sự chia tần mong ước .

2.Mạch đếm sự kiện

Các IC đếm thường được coi là TT của những mạch đếm biến cố hay sự kiện ví dụ điển hình đếm số xe vào bãi, số người đi qua cửa, số loại sản phẩm đi trên băng truyền được đóng gói .
Hình dưới minh hoạ cho một mạch đếm như vậy
Ta sẽ phải cần mạch phát hiện hay cảm ứng để quy đổi những biến hóa của những hiện tượng kỳ lạ trên thành xung điện kích cho mạch đếm. Nếu cần, hoàn toàn có thể thêm mạch lọc nhiễu, khuếch đại và quy đổi để tương thích với ngõ vào IC đếm
Khi nhận được xung kích vào chân ck, IC đếm sẽ đếm lên, tuỳ theo số lượng giới hạn số xung vào mà ta hoàn toàn có thể nối chồng thêm nhiều IC đếm để cho số đếm lớn hơn .

 Mạch giải mã và hiển thị như đã biết sẽ cho phép biết được số người đã đi vào cổng

Giả sử yêu cầu đề ra là chỉ cho phép 99 người vào, như vậy cũng cần thêm 1 mạch báo tràn để khi số người vượt quá số đếm của mạch (mạch sẽ reset) thì led sẽ sáng và như hình vẽ ta có thể lấy mức tín hiệu tràn này để điều khiển mở nguồn cho 1 động cơ để đóng cửa lại. Ơ đây thiết kế tới số đếm là 99 bạn cũng có thể thiết kế số đếm tuỳ ý, khi này phải dùng các mạch đếm phù hợp, các cổng logic thêm vào cho phép báo tràn ở một số tuỳ ý (thiết kế tổ hợp ngõ ra)

Hình 2.1 Hình minh hoạ mạch đếm sự kiện

3.Mạch đếm tần

Máy đếm sự kiện ( đếm tích luỹ ) ở trên hoàn toàn có thể được thêm 1 số ít mạch điện để trở thành máy đếm tần số ( frequency counter ). Máy đếm tần số khá đầy đủ khá phức tạp. Ở đây chỉ trình diễn nguyên lí của máy đếm tần số đơn thuần .

Hình dưới là sơ đồ khối mà phần trung tâm gần giống như máy đếm sự kiện

Hình 3.1 Các khối mạch đếm tần
Trước tiên là mạch giao động, ví dụ xê dịch cổng logic mà ta đã được biết, và chia tần số xuống để có tín hiệu TTL đối xứng ở tần số 0,5 Hz .
Đây là tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển có chu kỳ luân hồi là 2 s với thời hạn ở cao là 1 w và ở thấp là 1 s .
Ở đầu chu kỳ luân hồi tín hiệu xung mở cổng ( từ mạch xê dịch chia tần ) lên cao mở cổng And cho xung vào khối đếm ( sau khi đã được xử lí như khuếch đại, lọc, nắn dạng ở mạch tiếp xúc ) và mạch đếm đếm lên sau đúng 1 s xung mở cổng xuống thấp ngăn không cho xung vào khối đếm. Đồng thời khi xung mở cổng vừa xuống thấp mạch tạo xung chốt sẽ tạo xung hướng dương hẹp để chốt số đếm của khối đếm vào khối chốt ( khối chốt cơ bản là những FF D ), ở đây số đếm được lưu giữ cho đến khi số đếm mới được chốt vào .
Số đếm đã chốt được giải thuật và hiển thị. Vì cổng And chỉ mở đúng 1 s nên nếu có n xung vào thì số đếm là n và tần số là n Hz. Do đó mạch ở hình trên cho phép đo tần số từ 0 Hz lên đến 9999 Hz. Trên tần số 9999 Hz ( từ số xung vào khối đêm trong 1 s lớn hơn 999 xung ) đèn báo tràn sẽ sáng ( hoặc một cách báo tràn nào khác ví dụ như nhảy toàn 1 số ít hay hiện lên số 1 ở hàng cao nhất tức MSD ) .
Khi xung mở cổng từ cao xuống thấp và số đếm được chốt vào như nói ở trên thì cạnh xuống của xung mở cổng qua mạch giao động đa hài đơn ổn để cho xung ra có cạnh xuống trì hoãn một thời hạn ngắn so với cạnh xuống của xung vào, cạnh cuống của xung ra đến mạch tạo xung reset để phát ra xung reset thích hợp cho những mạch đếm và mạch báo tràn .
Sau đó xung mở cổng lại lên cao và xung vào được đếm trong đúng 1 s, sau đúng 1 s xung mở cổng xuống thấp và số đếm lần 2 được chốt vào. Trong suốt thời hạn xuống thấp và ở cao trở lại, tổng số 2 s, máy vẫn hiển thị số đếm lấn 1. Khi số đếm lần 2 được chốt vào máy sẽ hiển thị số đếm lần 2 mà hoàn toàn có thể giống hay khác trước. Mạch liên tục hoạt động giải trí theo chu kì ở trên .

4.Đồng hồ số

Phần này trình diễn về đồng hồ đeo tay số dạng linh phụ kiện rời. Thực ra giờ đây mạch dạng này không còn được sử dụng nữa vì công nghệ tiên tiến tích hợp đã được cho phép tạo ra những đồng hồ đeo tay số nhỏ gọn đỡ tốn điện, nhiều công dụng hay hoàn toàn có thể dùng vi điều khiển và tinh chỉnh vi xử lí để lập trình cho đồng hồ đeo tay số. Tuy nhiên đồng hồ đeo tay số dạng này được cho phép người học hiểu được nguyên lí và biết được ứng dụng trong thực tiễn của mạch đếm nên vẫn được nêu ra ở đây .

Sơ đố khối của mạch như hình dưới đây :

Hình 4.1 Khối đồng hồ đeo tay số ( kiểu cũ )
Nguồn giao động tần số 1 Hz phân phối cho ngõ kích ck được lấy từ mạch giao động thạch anh tích hợp cổng logic ( nếu muốn đúng chuẩn ), lấy từ giao động 555 ( nếu muốn tương đối đúng mực ) hay lấy từ lưới điện xoay chiều 220V / 50H z chia áp, lọc, nắn dạng và chia tần cũng được .

Tần số 1Hz kích cho mạch đếm 7490 cho phép hiển thị hàng giây ở led 7 đoạn cùng lúc chia 10 ở ngõ ra QD cung cấp xung cho mạch đếm sau, tức là tần số chia còn 0,1Hz

Tương tự tần số 0,1 Hz kích cho 7492 đếm để hiển thị hàng chục giây ở led 7 đoạn, động thời chia 6 ở ngõ ra để tạo xung kích cho hàng phút
Cứ vậy cách chia và hiển thị ở trên cho phép chia tần số tới 1 / giờ và hiển thị tới hàng giờ .
Để hiển thị hàng chục giờ ( chỉ là 0 hay 1 ) thì cần dùng 1 FF JK là đủ ( đếm mod 2 dùng 1 nửa IC 74LS73 ) : khi QD của 7490 kế trước từ cao xuồng thấp ( sau khi đã đếm đủ 9 ) thì sẽ tạo xung kích cho FF JK này làm nó lật trạng thái ngõ ra, tức là Q. lên cao làm sáng số 1. Khi ngõ ra Q0, Q1 của 7490 và ngõ ra Q. của nửa 74LS73 đầu ( FF JK đầu ) đều lên 1 thì khi này đồng hồ đeo tay chỉ báo 12 giờ 59 phút 69 giây cộng 1 giây và ngõ ra của cổng Nand xuống thấp xoá FF và xoá mạch đếm 7490 kế đó. Hai hiển thị gắn với 2 mạch này quay về 0. Để hiển thị chữ AM, FM ta dùng FF JK thứ 2 của 74LS73 : khi Q. của FF JK đầu xuống thấp thì Q. của FF JK thứ 2 lên cao, mức này được cho phép hiển thị chữ AM, còn khi Q. của FF JK đầu xuống thấp một lần nữa thì khi nàyĠ của FF JK thứ 2 sẽ lên cao tức là chữ PM được thấy còn chữ AM mất. Hiển thị AM / PM đơn thuần chỉ là cấp mức áp cao để phân cực cho led hình AM / PM không phải dùng mạch giải thuật như ở những hàng trước .

Source: https://suanha.org
Category : Ngoại Thất