Thiết kế mạch đếm 0099 sử dụng IC 74LS192

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: ĐIỆN TỬ
---------------------------------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM 00-99 SỬ DỤNG IC 74LS192

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Phạm Thị Thanh Huyền
Sinh viên thực hiện

: xxx

Mã sinh viên

: xxx

Lớp

: xxx

Hà Nội – 2021


1
LỜI CẢM ƠN
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong khoa Điện tử
- Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức
chun ngành để em có thể hồn thành bản đồ án cơ bản một cách tốt nhất trong
thời gian vừa qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ths. Phạm Thị Thanh Huyền,

người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để
em có thể thực hiện và hoàn thành nốt đề tài đồ án cơ bản đúng thời gian.
Mặc dù trong q trình thực hiện đã có nhiều cố gắng và nỗ lực, xong do
kiến thức cũng như khả năng bản thân còn hạn chế nên trong q trình làm đồ án
tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi những điều thiếu sót. Em rất mong nhận được
những góp ý, chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2021
Sinh viên

xxx


2
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Là một sinh viên ngành điện tử viễn thơng, để nâng cao tính thực hành và
khả năng vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế thì việc tìm tịi, tự nghiên
cứu và thiết kế các mạch điện tử cơ bản là điều tất yếu đối với sinh viên. Để
giúp cho việc tự tìm hiểu và đưa sinh viên đến gần hơn với công nghệ điện tử,
bộ môn đồ án điện tử cơ bản đã ra đời và giúp cho các sinh viên chúng em làm
quen dễ dàng hơn và tạo động lực mạnh mẽ giúp cho chúng em nâng cao hứng
thú trong việc học tập.
Với vốn kiến thức được học từ các môn chuyên ngành trước và sự hướng
dẫn tận tình của cơ ThS Phạm Thanh Huyền cộng thêm những tìm hiểu kiến
thức qua mạng, em xin đưa ra đề tài: “Mạch đếm 00-99 sử dụng IC74LS192”.
Đồ án này trình bày về: “Mạch đếm 00-99 sử dụng IC74LS192” gồm
những nội dung sau:
Phần 1: Mở đầu.
Phần 2: Lý thuyết.
Phần 3: Thiết kế, mô phỏng và thực hiện phần cứng.

Phần 4: Kết quả thực hiện.


3
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................1
MỤC LỤC.....................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU...........................................................................7
PHẦN 1. MỞ ĐẦU.......................................................................................8
1.1. Tổng quan...........................................................................................8
1.2. Nhiệm vụ đề tài..................................................................................9
PHẦN 2. LÝ THUYẾT...............................................................................10
2.1. IC 555...............................................................................................10
2.2. IC 74LS192......................................................................................12
2.3. IC 7447.............................................................................................14
2.4. LED 7 thanh.....................................................................................15
PHẦN 3. THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG......17
3.1. Yêu cầu thiết kế................................................................................17
3.2. Phân tích thiết kế..............................................................................17
3.3. Thiết kế sơ đồ khối...........................................................................19
3.4. Thiết kế các khối...............................................................................19
3.4.1. Khối nguồn................................................................................19
3.4.2. Khối tạo xung.............................................................................20
3.4.3. Khối đếm....................................................................................21
3.4.4. Khối giải mã...............................................................................22
3.4.5. Khối hiển thị..............................................................................22
3.5. Thiết kế mạch và mô phỏng.............................................................23
3.5.1. Thiết kế mạch nguyên lý............................................................23
3.5.2. Mô phỏng...................................................................................23

So sánh kết quả lý thuyết tính tốn và kết quả mơ phỏng...................24


4
3.5.3. Thiết kế mạch in.........................................................................24
3.6. Chế tạo và lắp ráp.............................................................................25
3.6.1. Mạch cắm trên breadboard........................................................25
3.6.2. Làm mạch in thủ công và lắp ráp linh kiện................................26
PHẦN 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN.............................................................27
4.1. Thử nghiệm.......................................................................................27
4.2. Đo đạc và hiệu chỉnh........................................................................27
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................30
Những kết quả đạt được:.........................................................................30
Những mặt hạn chế:.................................................................................30
Hướng phát triển:.....................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................31
PHỤ LỤC....................................................................................................32
Lập kế hoạch liên quan đến tài chính và quản lý dự án:.........................32
Mơ tả nội dung hướng dẫn sử dụng sản phẩm trong đồ án:....................33


5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Hình ảnh thực tế của IC555.........................................................10
Hình 2.2. Sơ đồ chân IC555........................................................................10
Hình 2.3. Cấu tạo bên trong IC555.............................................................11
Hình 2.4. Hình ảnh thực tế IC74LS192......................................................12
Hình 2.5. Sơ đồ chân IC74LS192...............................................................12
Hình 2.6. Cấu tạo bên trong IC74LS192.....................................................13
Hình 2.7. Hình ảnh thực tế của IC7447.......................................................14

Hình 2.8. Sơ đồ chân IC7447......................................................................14
Hình 2.9. Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của led 7 thanh..........................15
Hình 3.1. Sơ đồ khối tồn mạch..................................................................19
Hình 3.2. Nguồn 5V....................................................................................19
Hình 3.3. Khối tạo xung của IC555............................................................20
Hình 3.4. Khối đếm.....................................................................................21
Hình 3.5. Khối giải mã................................................................................22
Hình 3.6. Khối hiển thị................................................................................22
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý thiết kế trên Alium............................................23
Hình 3.8. Sơ đồ mơ phỏng trên Proteus......................................................23
Hình 3.9. Sơ đồ mạch PBC thiết kế trên Altium.........................................24
Hình 3.10. Hình ảnh 3D của mạch PBC.....................................................24
Hình 3.11. Mạch cắm và test trên breadboard.............................................25
Hình 3.12. Mặt trước của mạch sau khi hồn thiện....................................26
Hình 3.13. Mặt sau của mạch sau khi hồn thiện........................................26
Hình 4.1. Thử nghiệm mạch chạy mạch thực tế..........................................27
Hình 4.2. Tín hiệu xung đo được ở chân 3 IC555 và chân Q0 của
IC74LS192..........................................................................................................27
Hình 4.3. Tín hiệu xung đo được ở chân Q1 và Q2 IC74LS1192...............28


6
Hình 4.4. Tín hiệu xung đo được ở chân Q3 của IC đếm hàng đơn vị và
chân Q0 của IC đếm hàng chục...........................................................................28
Hình 4.5. Tín hiệu xung đo được ở chân Q1 và Q0 của IC đếm hàng chục29
Hình 4.6. Tín hiệu xung đo được ở chân Q1 và Q2 của IC đếm hàng chục29


7
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Bảng trạng thái của IC74LS192..................................................13
Bảng 2.2. Bảng trạng thái của led 7 thanh.................................................. 16
Bảng 3.1. Bảng so sánh mạch tạo xung vuông dùng IC555 và dùng transitor
.............................................................................................................................18
Bảng 3.2. Bảng so sánh mạch đếm sử dụng phần tử nhớ Flip- Flop và sử
dụng IC tích hợp..................................................................................................18


8
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tổng quan.
Trong đời sống công nghệ hiện đại ngày nay ngành kỹ thuật Điện tử là
ngành kỹ thuật mũi nhọn, hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực
của sản xuất và đời sống và là đòn bẩy giúp các ngành khoa học kĩ thuật khác
phát triển. Các hệ thống điện tử ngày nay rất đa dạng và đang thay thế các công
việc hằng ngày của con người từ đơn giản đến phức tạp. Việc hiện đại hoá năng
suất lao động bằng các thiết bị điện tự động là nhu cầu cấp thiết. Do đó yêu cầu
máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển hơn, thông minh
hơn và tiết kiệm điện hơn. Vì vậy, ngành Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử ngày càng
đóng vai trị quan trọng trong sản xuất và đời sống.
Các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi
và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như trong
đời sống xã hội. Việc gia cơng xử lý tín hiệu trong các thiết bị làm việc dựa trên
nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn các thiết bị điện tử làm việc dựa trên cơ sở
nguyên lý tương tự.
Trải qua sự phát triển của khoa học công nghệ, giờ đây chúng ta đã chết tạo
ra rất nhiều loại tần số phục vụ trong ngàn điện tử viễn thơng, cơng nghệ thơng
tin, tự động hóa…
Bên cạnh đó với việc thiết kế được các mạch đếm có ứng dụng rộng rãi

trong thực tế, nó giúp con người tự động hóa một số ngành cơng nghiệp.
Xuất phát từ những ứng dụng đó cùng với những kiến thức được học trên
lớp và tìm hiểu thực tế, em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Thiết kế mạch đếm
00-99 sử dụng IC74LS192”.
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mạch đếm 00-99.
Mục đích nghiên cứu:
Kết hợp IC74LS192 với IC555, IC7447 tạo thành mạch đếm từ 00-99.
Chứng minh khả năng và sự hiểu biết cũng như những kiến thức của những môn
chuyên ngành đã được học.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Trong dây chuyền sản xuất sản phẩm công nghiệp, người ta sử dụng mạch
đếm để đếm số lượng của sản phẩm. Mạch đếm được ứng dụng rất nhiều trong


9
thực tế như: Đồng hồ bấm giờ hay đếm số lượng vật một cách tự động hiển thị
trên led 7 thanh.
- Ngoài ra, mạch đếm được ứng dụng rất nhiều trong thực tế như:
+ Đồng hồ bấm giờ hay đếm số lượng vật một cách tự động, hiển thị trên
LED 7 thanh hoặc mà hình LCD.
+ Mạch đếm được sử dụng trong công việc đếm số x era vào, số người ra
vào trong siêu thị…
+ Mạch đếm thời gian chờ đèn tại các điểm có đèn giao thơng.
1.2. Nhiệm vụ đề tài.
Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý, lý thuyết về mạch đếm số từ 00 đến 99.
Nội dung 2: Tìm hiểu về các IC 74LS912, IC7447, IC555, các linh kiện:
điện trở, led 7 thanh…
Nội dung 3: Thiết kế bộ đếm, thiết kế mạch và thi cơng thực tế.
- Hồn thành thiết kế- thi công thực tế.

- Mạch hoạt động tốt với độ bền cao.
- Có thể phát triển đề tài: mạch cộng dồn, đếm tăng…


10
PHẦN 2. LÝ THUYẾT
2.1. IC 555.
 Giới thiệu IC555:
- Công dụng: Tạo ra xung vuông, xung tam giác, xung răng cưa.

Hình 2.1. Hình ảnh thực tế
của IC555

Hình 2.2. Sơ đồ chân IC555

- Các thông số cơ bản của IC 555:
+ Điện áp đầu vào: 2-18V.
+ Dòng điện cung cấp: 6mA- 15mA.
+ Điện áp logic ở mức cao: 0.5- 15V.
+ Điện áp logic ở mức thấp: 0.03- 0.06V.
+ Công suất lớn nhất: 600mW.
+ Nhiệt độ hoạt động: 0- 700C.
- IC NE555 gồm có 8 chân[5]:
+ Chân số 1 (GND): cho nối đất để lấy dòng cấp cho IC.
+ Chân số 2 (Trigger): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và
được dùng như một chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sánh ở đây
dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3 (Output): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic.
Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1.
+ Chân số 4 (Reset): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối

mase thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái
ngõ ra tùy theo mức điện áp trên chân 2 và 6.


11
+ Chân số 5 (Control Voltage): Dùng làm thay đổi mức điện áp chuẩn
trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối mass.
Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối mase qua 1 tụ từ
0.01uF-> 0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định.
+ Chân số 6 (Threshold): Là ngõ vào của 1 tần so áp khác. Mạch so sánh
dùng transitor NPN, mức chuẩn là Vcc/3.
+ Chân số 7 (Dischager): Có thể xem chân này như 1 khóa điện và chịu
điều khiển bởi tầng logic của chân 3. 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.
 Cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555[7].

Hình 2.3. Cấu tạo bên trong IC555
- Về bản chất thì IC 555 là 1 bộ mạch kết hợp giữa 2 con Opamp, 3 điện
trở, 1 transitor và 1 bộ Flipflop (ở đây dùng FFRS).
+ 2 OP- amp có tác dụng so sánh điện áp.
+ Transitor 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 1/3Vcc nối vào chân dương của Opamp 1 và điện áp 2/3Vcc nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2
nhỏ hơn 1/3Vcc, chân S= [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn
2/3Vcc, chân R của FF = [1] và FF được reset.


12

2.2. IC 74LS192.

Hình 2.4. Hình ảnh thực tế
IC74LS192

Hình 2.5. Sơ đồ chân IC74LS192

- Thông số kỹ thuật:
+ Nguồn cấp cho IC: 2V- 6V.
+ Tần số lớn nhất có thể chịu được Fmax=54Mhz.
+ Nhiệt độ giới hạn: -40oC đến +85oC.
+ Dòng điện lớn nhất có thể chịu đựng IMax=4uA.
- Chức năng của các chân[5]:
+ Chân 8, 16 là 2 chân cấp nguồn cho IC. Chân 8 nối mass, chân 16 nối
nguồn 5V.
+ Chân 4, 5 là chân nhận xung đếm từ bộ dao động chuyển sang. Chân 4
(CPU) là chân đếm ngược, chân 5 (CPD) là chân đếm thuận.
+ Chân 11 (PL): là chân Preset (chân đặt trước giá trị), chân điều khiển
cho IC làm việc ở đầu ra tích cực thấp.
+ Chân 14 (MR): là chân Master Clear, chân xóa làm việc ở mức tích
cực cao, để IC đếm ta nối chân này xuống Mass.
+ Chân 15, 1, 10, 9 (P0, P1, P2, P3) là các đầu vào dữ liệu.
+ Chân 12 (TCU): là chân chuyển tiếp dùng cho đếm thuận.
+ Chân 13 (TCD): là chân chuyển tiếp dùng cho đếm ngược.
+ Chân 3, 2, 6, 7 (Q0, Q1, Q2, Q3): là các đầu ra của bộ đếm.


13
- Sơ đồ logic:

Hình 2.6. Cấu tạo bên trong IC74LS192
- Bảng trạng thái:
Bảng 2.1. Bảng trạng thái của IC74LS192
MR

PL

CPU

CPD

MODE

H

X

X

X

Reset

L

L

X

X

Preset

L

H

H

No change

L

H

H

Count Down

- Nguyên lý hoạt động:
Khi có xung clock đặt vào lối vào xung đếm thuận của IC đếm hàng đơn
vị của khối đếm, IC này sẽ đếm từ 0 đến 9 cho ra mã BCD ở đầu ra của nó. Khi
IC này đếm lên đến 9 thì tín hiệu TC U sẽ chuyển về mức thấp, ta dùng chân này
để nối vào lối vào của xung clock của IC đếm hàng chục. Khi 2 IC đếm giây
đếm đến 99 thì lập tức tạo ra 1 xung đưa vào chân reset của 2 IC đếm, 2 IC này


14
bọ reset về 0 đồng thời tạo xung kích vào lối vào xung clock của IC đếm hàng
đơn vị phút[6].

2.3. IC 7447.

Hình 2.7. Hình ảnh thực tế của IC7447
- Thơng số kĩ thuật:
+ Nguồn nuôi: 5V DC.
+ Dải nhiệt độ hoạt động: -55°C đến 125°C.
+ Dòng điện: 50mV.
- Chức năng các chân[5]:

Hình 2.8. Sơ đồ chân IC7447


15
+ Chân số 3: Dùng để kiểm tra các thanh LED 7 thanh cũng như các ngõ
ra của IC.
+ Các chân 1, 2, 6, 7: Các ngõ vào của tín hiệu BCD.
+ Chân số 4: Chân cho phép đầu ra.
+ Chân số 5: Chân cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở các bộ
hiển thị.
+ Các chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các ngõ ra nối với LED 7 thanh.
+ Chân 8 và chân 16 cung cấp nguồn cho IC.
- Nguyên tắc hoạt động:
+ IC 7447 là IC tác động mức thấp nên các ngõ ra mức 1 là tắt, mức 0 là
sáng ứng với các thanh a, b, c, d, e, f, g của LED 7 thanh loại anode chung, trạng
thái ngõ ra tương ứng với các số thập phân (các số từ 10 đến 15 khơng được
dùng tới).
+ Ngõ vào xóa BC được để không hay nối lên mức 1 cho đoạn hoạt động
giải mã bình thường. Nếu nối lên mức 0 thì các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái
ngõ ra.
+ Ngõ RBI được để không hay nối lên mức 1 dùng để xóa số 0 (số 0

thừa phía sau số thập phân hay số 0 trước số có nghĩa). Khi RBI và các ngõ vào
D, C, B, A ở mức 0 nhưng ngõ vào LT ở mức 1 thì các ngõ ra đều tắt và ngõ vào
xóa dợn sóng RBO xuống mức thấp.
+ Khi ngõ vào BI/ RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 thì ngõ ra đều
sáng.
2.4. LED 7 thanh.

Hình 2.9. Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của led 7 thanh


16
- LED 7 thanh có cấu tạo gồm 7 LED đơn có dạng thanh xếp và có thêm
một LED đơn hình trịn nhỏ thể hiện dấu chấm trịn ở góc dưới, bên phải của
LED 7 thanh.
- Bảng trạng thái LED 7 thanh:

Số
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C

D
E
F

Bảng 2.2. Bảng trạng thái của led 7 thanh
Số nhị phân
7
6
5
4
3
2
1
dp
g
f
e
d
c
b
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1

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

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

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

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

0
a
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0

0

HEX
C0
F9
A4
B0
99
92
82
8F
80
90
88
83
C6
A1
86
8E


17
PHẦN 3. THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG
3.1. Yêu cầu thiết kế.
 Yêu cầu chức năng:
- Mạch đếm từ 00-99 hoạt động một cách chính xác.
- Mạch nhỏ gọn, dễ sử dụng.
- Tốn ít điện năng tiêu thụ.
 Yêu cầu kĩ thuật:
- Nguồn cấp điện áp: Nguồn 1 chiều 4.5V

- Dòng cung cấp: 0.05A
- Tần số xung đầu vào: 1.5Hz.
- Kích thước bo mạch: 10x8cm.
- Đảm bảo khoảng cách giữa các linh kiện để tránh ảnh hưởng nhiệt độ của
IC.
3.2. Phân tích thiết kế.
- Từ yêu cầu của bài tốn, phân tích và đưa ra những phương pháp thiết kế.
- Đối vối mạch tạo xung:
+ Để tạo xung vng với tần số khoảng 1.5Hz thì có thể sử dụng bộ tạo
xung sử dụng IC555 hoặc mạch tạo xung vuông dùng transitor.
So sánh 2 mạch tạo xung:
Bảng 3.1. Bảng so sánh mạch tạo xung vuông dùng IC555 và dùng transitor
Tiêu chí
Nguồn cung cấp
Các linh kiện sử
dụng
Tổng số lượng
linh kiện
Nguyên lý hoạt
động

Mạch tạo xung vuông dùng
IC555
4.5V đến 15V
1 IC555
1 tụ điện
2 điện trở
4
Dễ hiểu, dễ sử dụng và giải
thích

Mạch tạo xung vuông dùng
transitor
5-15V
3 transitor
5 tụ điện
7 điện trở
15
Nguyên lý hoạt động phức
tạp

 Chọn mạch tạo xung dùng IC555 vì nó phổ biến, dễ làm và phù hợp với
chi phí.


18
- Đối với mạch đếm, có thể sử dụng các phần tử nhớ Flip- Flop hoặc sử
dụng IC tích hợp.
So sánh 2 phương pháp:
Bảng 3.2. Bảng so sánh mạch đếm sử dụng phần tử nhớ Flip- Flop và sử dụng
IC tích hợp
Đặc
điểm

Phương pháp 1: SD các phần
tử nhớ Flip- Flop

Phương pháp 2: SD IC tích
hợp

- Mạch đơn giản
- Dễ sử dụng và tìm mua.
- Xử lý tín hiệu vào và làm 1 - Kích thước nhỏ gọn.
bit nhớ trạng thái kết quả.
- Tiêu thụ năng lượng và điện ít
- Giá thành rẻ.
hơn.
Ưu điểm
- Dễ sử dụng và tìm mua.
- Có thể dùng luôn không phải
- Lập bảng trạng thái kết hợp thiết kế.
với bìa karnaugh.
- Mạch đơn giản.
- Giá thành giẻ.
- Thiết kế theo datasheet của
IC.
Khuyết
điểm

- Sơ đồ nguyên lý cồng kềnh.
- Phải tìm hiểu kỹ về các IC
- Khi tăng Kd nên thì thiết kế trước khi thiết kế.
khó hơn.
- IC sẽ khơng hoạt động đúng
- Tín hiệu trực tiếp điều khiển nếu xử lý sai hoặc tiếp xúc với
trạng thái đầu ra.
nhiệt độ quá cao.
- Ứng dụng bị hạn chế.
- Phải tính tốn chuẩn các trạng
thái.

 Nhận xét:
Từ hai phương pháp trên thì phương pháp sử dụng IC tích hợp chức năng
đếm sẽ là hợp lý tối ưu nhất và đơn giản thuận tiện quá trình thiết kế mạch đếm
khơng mất nhiều thời gian tính tốn để có thể thiết kế những mạch đếm nhỏ và
lớn và giá thành rẻ.


19
3.3. Thiết kế sơ đồ khối.

Hình 3.1. Sơ đồ khối toàn mạch
- Chức năng cơ bản của các khối:
+ Khối nguồn: Cấp nguồn cho toàn bộ mạch hoạt động.
+ Khối tạo xung: Tạo xung đồng bộ điều khiển có chu kỳ khơng đổi.
+ Khối đếm: Có chức năng đếm xung, phạm vi đếm từ 00 đến 99.
+ Khối giải mã: Có chức năng giải mã số xung đếm được từ khối đếm
sang LED 7 thanh.
+ Khối hiển thị: Có chức năng hiển thị số dạng thập phân.
3.4. Thiết kế các khối.
3.4.1. Khối nguồn.
- Để cấp nguồn cho mạch, em sử dụng nguồn Adapter 5V.

Hình 3.2. Nguồn 5V


20
3.4.2. Khối tạo xung.
- Có nhiều cách thiết kế để tạo xung vuộng như thiết kế mạch dùng
Transitor, thiết kế mạch dùng OPAM…

- Ở đây, chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng ICNE555.
- Lý do chọn mạch tạo xung vuông sử dụng IC NE555:
+ IC NE555 rất phổ biến, dễ tìm.
+ Mạch tạo xung dùng IC này rất dễ làm, dễ giải thích nguyên lý làm
việc của nó.
 Sơ đồ khối tạo xung của IC555.

Hình 3.3. Khối tạo xung của IC555
- Nguyên lý:
+ Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4.5V đến 15V.
+ Tụ

từ chân 5 xuống mass là cố định.

+ Khi thay đổi điện trở R1, R2 và giá trị tụ C sẽ thu được dao động có
tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức:


21

Trong đó:

T : Thời gian của một chu kỳ tồn phần tính bằng (s).
f : Tần số dao động tính bằng Hz.
- Để tạo ra xung vuông với tần số khoảng 1.5Hz, ta tính được giá trị các
linh kiện: R1=1M, R2=6,8k, C=0.47uF.
T=1/f=0.651(s)
3.4.3. Khối đếm.

Hình 3.4. Khối đếm

- Khối đếm sử dụng IC 74LS192. Đây là khối quan trọng nhất để tạo nên
một mạch đếm.


22
- Khối này được dùng để thiết ké các hệ số đếm khác nhau tùy theo mục
đích của người thiết kế.
3.4.4. Khối giải mã.
- Để chuyển các trạng thái từ bộ đếm sang hiển thị ta cần một khối giải mã,
trong đồ án này sử dụng IC 7447 làm mạch giải mã. Đây là IC giải mã dành
riêng cho LED 7 đoạn anode chung.

Hình 3.5. Khối giải mã
3.4.5. Khối hiển thị.
- Sử dụng LED 7 thanh loại anode chung để hiển thị các trạng thái của bộn
đếm nhờ qua bộ giải mã.

Hình 3.6. Khối hiển thị


23

3.5. Thiết kế mạch và mô phỏng.
3.5.1. Thiết kế mạch nguyên lý.
- Sau khi đã nghiên cứu kỹ sơ đồ khối, cũng như nguyên lý hoạt động của
từng linh kiện, em đã thiết kế một mạch ngun lý hồn chỉnh.

Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý thiết kế trên Alium
3.5.2. Mô phỏng.

- Đã chạy thử thành công trên phần mềm Proteus.


24

Hình 3.8. Sơ đồ mơ phỏng trên Proteus