THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM TẦN SỐ
III. MẠCH CHIA TẦN SỐ NGÕ VÀO VÀ MẠCH KHỐNG CHẾ THỜI
1. Mạch chia tần số:
Do mạch hiển thị chỉ dùng 4 LED nên kết quả đo có thể hiển thị được là 9999 HZ, nhưng yêu cầu đặt ra khi thiết kế là thiết bị phải đáp ứng được tần số 20000 HZ vì vậy cần có mạch chia tần số tín hiệu ngõ vào nếu như khi đo tín hiệu có tần số lớn hơn 9999 HZ thì ta chuyển sang giai đo nhân 10 hay nhân 100 để dễ đọc kết quả hơn.
Từ những yêu cầu đặt ra ta thiết kế dạng mạch chia như sau:
Dùng hai IC 4017B là loại IC đếm 10 thuộc họ CMOS và công tắc 3 vị trí để tạo các giai đo. Trong mạch này sử dụng IC 4017B làm phần tử chia để đơn giản cho việc thiết kế mạch in hơn là dùng IC đếm 4518B nhưng phải dùng đến hai IC mới có được bộ chia 100.
Tín hiệu cần đo tần số đưpợc đưa vào chân 14 của IC1, ngõ ra 09 (chân 11) được nối qua chân 14 của IC2 để được chia tiếp dồng thời tín hiệu cũng được lấy ra làm giai đo nhân 10 vì tần số đã được chia đi 10 lần so với tín hiệu tại ngõ vào.Tại chân 11 của IC2 tín hiệu cũng được lấy ra lam giai đo nhân100 vì tín hiệu đã được chia 100 lần so với tần số tín hiệu tại ngõ vào chân 14 của IC1, ngay ngõ vào này cũng lấy tín hiệu ra làm giai đo (x1)
K IL O B O O K S .C O M
Khi công tắc ở vị trí (1) thì kết quả hiển thị trên màn hình ta đọc bình thường, nghĩa là kết quả hiển thị trên màn LED là 150 thì đọc kết quả của phép đo là 150 HZ. Khi công tắc ở vị trí ( 2 ) giả sử trên phần hiển thị là 15 thì kết qủa của phép đo đọc là 15 x 10 =150 HZ nghiã là có 10 xung vào thì mới có một xung ra, cứ như thế có 100 xung vào thì có 10 xung ra như vậy điểm này tương với giai đo nhân 10. Khi công tắc ở vị trí (3) có 100 xung vào ở chân 14 của IC1 thì có 1 xung ra ở chân 11 của IC2 hay có 1000 xung vào thì có 10 xung ra như vậy vị trí này tương ứng với giai đo nhân 100. Tóm lại, kết quả của phép đo bằng kết qủa hiển thị nhân với giai đo.
2 . Mạch khống chế thời gian đếm trong 1 giây:
Như đã trình bày trong phần 2 là mạch hoạt động dựa trên nguyên tắc là mạch đếm xung trong 1 giây. Ta cần mạch mở cổng cho tín hiệu cần đo tần số vào mạch đếm trong 1 giây sau đó đóng không tín hiệu qua. Mạch đếm và giải mã hiển thị kết quả trên LED, kết quả này được lưu giữ lại trong suốt thời gian reset mạch đếm và chu kì đếm lần sau. Dựa vào bảng trạng thái của cổng and có thể đáp ứng được yêu cầu của mạch khóa tín hiệu ngõ vào:
Bảng trạng thái
A B Y ( ngõ ra)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tín hiệu điều chính là dao khiển động chuẩn có tần số 1 HZ
K IL O B O O K S .C O M
IC đếm 4017 B có các ngõ ra thay đổi trạng thái lần lượt theo tín hiệu xung 1 HZ nghiã là mỗi thời điểm chỉ có một ngõ ra ở mức cao còn các ngõ ra khác đều ở mức thấp. Lúc đầu, ngõ ra 00 = [1] cổng and được mở cho phép tín hiệu vào mạch đếm sau thời gian 1 giây 00 chuyển sang trạng thái mức thấp cổng and được khoá không cho tín hiệu vào mạch đếm và lúc này ngõ ra 01 ở trạng thái mức cao thông qua cổng NOT trạng thái được đảo lại là mức thấp cho phép mạch giải mã xuất kết quả đếm lên màn LED cũng sau thời gian 1 giây ngõ ra 01 chuyển sang trạng thái mức thấp ở ngõ ra cổng NOT là mức cao cho phép mạch chốt kết quả vừa hiển thị, ngõ ra 02 chuyển trạng thái tứ mức thấp sang mức cao reset lại toàn bộ mạch đếm và ngay cả IC 4017B làm cho ngõ ra 00 chuyển trạng thái từ mức thấp sang mức cao mạch bắt đầu hoạt động như chu kì đầu là đếm xung tín hiệu vào - chốt kết quả hiển thị - reset lại mạch đếm.
Dạng sóng mô tả nguyên lý hoạt động cuả mạch:
K IL O B O O K S .C O M