ĐỀ tài tìm hiểu IC 74164 thiết kế mạch dịch 2 chế độ thiết kế mạch dịch 2 chế độ 5 điểm sáng 1 điểm tối và 5 5 điểm sáng 1 điểm tối và 5 điểm tối 1 điểm điểm tối 1 điểm sáng xen kẽ trên 24 led đơn

 

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

BÁO CÁO:
Học kì 2/2021-2022
MƠN HỌC: KỸ THUẬT SỐ

ĐỀ TÀI: Tìm hiểu IC 74164.
Thiết kế mạch dịch 2 chế độ: 5 điểm sáng 1 điểm tối và 5 điểm tối 1 điểm
sáng xen kẽ trên 24 Led đơn. Sử dụng một nút nhấn để chuyển chế độ.

GVHD: VÕ ĐỨC DŨNG
MÃ HP: DIGI330163_21_2_11CLC
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:
STT

Họ và tên

MSSV

1
2
3

Nguyễn Lê Bình An
Nguyễn Hồng Ân
Võ Văn Duy

20151113

20151097
20151347

 

TP.HCM 5/2022

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Phân cơng nhiệm vụ:
Họ và tên

Cơng việc

Mức độ hồn thành

Nguyễn Lê Bình An

Tìm hiểu IC NE555, Tìm

100%

hàm ngõ ra cho khối tạo
2 chế độ, Tổng hợp ý
kiến làm báo cáo, Thuyết
trình.
Nguyễn Hồng Ân

Tìm hiểu IC 74LS112 và

100%

IC 74LS32, mơ phỏng
protues.
Võ Văn Duy

Tìm hiểu IC 7408,

100%

74LS163, làm slide
powerpoint.

2

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Mục lục
Phần 1: Giới thiệu đề tài
Phần 2: Thiết kế mạch 4

4

1. Sơ đồ khối mạch thiết kế và hoạt động của các khối trong sơ đồ

4
  2. Thiết kế mạch nguyên lý chi tiết 5
 

a) Mạch nguyên lý dịch 2 chế độ6

 

b) Bộ nguồn 6

 

c) Khối tạo xung dao động

 

d) Khối dịch LED 9

 
 

e) Khối tạo 2 chế độ
13
f) Khối chuyển đổi 2 chế độ

 

g) Khối hiển thị

6

14

22

PHẦN 3: MẠCH MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM
PROTUES

24

3

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

  LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do chúng em thực hiện dựa trên sự tham khảo một số tài liệu và
khơng sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó. Nếu có sao chép chúng
em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Phần 1: Giới thiệu đề tài
1. Giới
Giới th
thiệ
iệu:
u:
Xã hội ngày càng phát triển theo hướng công nghiệp hố, hiện đại hố, chính vì
thế khoa học và kĩ thuật cũng ngày càng trở nên quan trọng và phổ biến trong cuộc

sống của mỗi chúng ta. Trong đó đặc biệt phải kể đến kỹ thuật số. Với những sự
tiện ích mà kĩ thuật số mang lại đã và đang làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên
dễ dàng hơn. Để tìm hiểu thêm về kỹ thuật số nhóm em đã thực hiện đề tài về lĩnh
vực: Tìm hiểu IC và thiết kế mạch và đề tài của nhóm chúng em là “ Tìm hiểu IC
74164. Thiết kế mạch dịch 2 chế độ: 5 điểm sáng 1 điểm tối và 5 điểm tối 1 điểm
sáng xen kẽ trên 24 Led đơn. Sử dụng một nút nhấn để chuyển chế độ”.
độ”.  

Phần 2: Thiết kế mạch
1. Sơ đồ khối
khối mạch thiết
thiết kế
kế và hoạt động
động của các
các khối
khối trong
trong sơ đồ:


 Thiết kế sơ đồ

4

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Khối tạo
dao động

Khối dịch
Led 74164

Khối tạo 2
chế độ

Khối
nguồn

Khối hiển
thị Led

Khối chuyển
2 chế độ



Chức năng từ Khối:
- Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho cả mạch hoạt động.
- Khối tạo dao động: dùng IC NE555 để tạo ra xung clock cấp cho mạch.
- Khối dịch led: Sử dụng IC 74164 để dịch 2 trạng thái.
- Khối tạo 2 chế độ: Sử dụng 5 ngõ ra Q0 đến Q4 của IC 74164 để tạo ra 2
chế độ là 5 sáng 1 tắt và 1 sáng 5 tắt.
- Khối chuyển 2 chế độ: Sử dụng một nút nhấn và FF D để chuyển đổi giữa 2
chế độ.
- Khối hiện thị: Sử dụng 24 Led đơn để mô tả 2 chế độ của mạch.

5

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

2. Thiết
Thiết kế mạch nguyên
nguyên lý
lý chi
chi tiết:
tiết:
a. Mạch nguyê
nguyên
n lý dịch
dịch 2 chế
chế độ: 5 điểm
điểm sáng
sáng 1 điểm
điểm tối và
và 5
điểm tối 1 điểm sáng xen kẽ trên 24 Led đơn. Sử dụng một nút
nhấn để chuyển chế độ:
độ:

b. Bộ ng
nguồn
 Như đã nói ở phần sơ đồ khối, bộ ng
nguồn
uồn có chức năng vơ ccùng
ùng quan trọng

để cấp nguồn cho cả mạch và để đơn giản nhóm em dùng Adapter tạo ra
nguồn DC 5V ổn định cung cấp cho toàn mạch.
c. Khối
Khối tạ
tạoo dao
dao động
động ( tạo xu
xung)
ng)::
Chức năng: để cấp xung clock cho mạch:

6

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Để đáp ứng nhu cầu nhóm em sử dụng IC NE555 và một số linh kiện
khác như biến trở, điện trở, tụ điện.
điện. Nhóm em chọn IC
IC NE555 vì nó được
ứng dụng khá phổ biến trong các mạch để tạo dao động như: mạch đơn
ổn, mạch đa hài,...
Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung:

Ở mạch tạo xung này nhóm em sử dụng thêm 1 con biến trở: để có thể dễ dàng thay
đổi giá trị điện trở từ đó có thể thay đổi chu kì dao động theo mong muốn. Việc làm
này dựa trên công thức lý thuyết: T= T on + Toff = (R 1+R 2).C.ln2
- Thông số của mạch:

+ Chọn C2 = C3= 47 uF
7

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

+ R2 = 220 ()

 

Tìm hiểu IC NE555

 

 Hình ảnh IC NE55
IC NE555 gồm 8 chân:


Chức năng của từng chân:
- Chân 1 (GND): Chân nối mass để giúp cung cấp dòng cho IC.
- Chân 2 (TRIG): Chân kích
 - Chân 3 (OUT): Chân tín hiệu ngõ ra.
8

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

- Chân 4 (RESET): Lập định mức trạng thái ra. Khi nối mass thì ngõ ra mức thấp,
khi nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tuỳ theo mức áp trên chân 2 và 6
- Chân 5 (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC
 NE555 theo các mức
mức biến áp ngoài
- Chân 6 (THRES): Chân ngưỡng, là ngõ vào của 1 tầng so áp khác.
- Chân 7 (DISCH): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi
tầng logic của chân 3
- Chân 8 (VCC): Chân ngõ vào cung cấp nguồn.
Thơng số kĩ thuật:
Vcc: 4,5 – 16V
Dịng tiêu thụ: 6mA – 15mA
Điện áp mức cao: 0.5 – 15V
Điện áp mức thấp: 0.03 – 0.06V.
d. Khố
Khối dịc
dịch
hL
LED
ED
Chức năng: Thanh ghi và dịch dữ liệu.
Lựa chọn “ IC 74LS164” để có thể đáp ứng việc lưu và dịch dữ liệu để các led hoạt
động theo ý chúng ta mong muốn. IC 74164 là IC có 8 bit ngõ vào vì thế để hiển thị
được 24LED ta sử dụng 3 IC 74164.

9

TIEU LUAN MOI download : moi nhat

 

 

Tìm hiểu IC 74LS164:
74LS164:

Chức năng của các chân IC 74LS164:
- Chân A, B: 2 chân dùng để đưa dữ liệu vào, có thể ghép chung 2 chân với nhau để
IC 74164 chỉ nhận 2 trạng thái
10

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

- Chân Q0 đến Q7: Các chân kết nối với các led và điện trở để đưa tín hiệu ngõ ra. Chân CLK: Chân nhận xung Clock của IC. Để IC có thể hoạt động thì phải có xung
CK đưa vào chân này. Xung Clock sẽ được tạo ra bởi khối tạo dao động chính là IC
 NE555 và ngõ ra của
của khối tạo dao động
động sẽ được kết nối vớ
vớii ngõ vào xung CK của
IC 74164.
- Chân MR: Chân master reset dùng để reset lại hoạt động của IC, tác động mức
thấp. Khi chân này được đưa về mức thấp thì tồn bộ ngõ ra sẽ được đưa về mức
thấp.
- Chân GND: Chân này sẽ nối xuống mass.
- Chân Vcc: Chân cấp nguồn cho IC hoạt động.

+ Sơ đồ logic của IC 74164:

+ Bảng trạng thái:

- Khi
Khi châ
chânn C
CLR
LR là
là mức
mức thấ
thấpp th
thìì các
các ngõ
ngõ ra Q0 đến Q7 đều là mức thấp.
- Khi xung CK tác
tác động
động cạnh
cạnh xuống
xuống thì
thì ng
ngõõ ra không thay đổi trạng thái.
thái.
- Khi CLR mức
mức cao
cao và CK tác động
động cạnh
cạnh lên
lên thì
thì tron

trongg 2 ngõ
ngõ vào A, B
11

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

nếu có 1 ngõ vào mức thấp thì ngõ ra Q0 là mức thấp và các ngõ Q1 
đến Q7 sẽ có giá trị tương ứng từ Q0 đến Q6.
- Khi CLR mức cao và CK
CK tác
tác động
động cạnh
cạnh lên,
lên, nếu
nếu 2 ngõ
ngõ vào
vào đều
đều
mức cao thì Q0 mức cao và Q1 đến Q7 có giá trị tương ứng từ Q0 
đến Q6.
- Giản đồ thời gian IC 74164:

12

TIEU LUAN MOI download : moi nhat

 

e. Khối
Khối tạ
tạoo 2 ch
chếế độ:
độ:
Trạng thái 5 sáng 1 tối:
Q4

Q3

Q2

Q1

Q0

Din

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1



 Din = Q0.Q1.Q2.Q3.Q4
Q0.Q1.Q2.Q3.Q4 => sử dụng cổng NAND
NAND 5 ngõ vào

Trạng thái 5 tối, 1 sáng:
Q4

Q3

Q2

Q1

Q0

Din

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

13

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 



Din =

Q 0 +Q 1+ Q 2 + Q 3 + Q 4 =>

sử dụng cổng NOR 5 ngõ vào

f. Khối
Khối chuy
chuyển
ển đổi
đổi 2 cchế
hế độ:
độ:
- Chức
Chức năng
năng:: Chuy
Chuyển
ển đổi

đổi giữa
giữa 2 chế độ hiển
hiển thị.
thị.
- Lý do lựa chọn:
+ Với yêu cầu cần chuyển 2 chế độ nên chọn IC 74LS112 sẽ giúp mạch
chuyển đổi qua lại 2 chế độ bằng trạng thái đảo của Flip-Flop JK.


Tìm hiểu IC 74LS112:
74LS112:

+ 74LS112 là IC flip-flop JK kép có tính năng J, K, đồng hồ và bộ không
đồng bộ riêng lẻ và đầu vào rõ ràng cho mỗi flip-flop.

14

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Sơ đồ chân IC 74LS112:

15

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

+ Cơ chế hoạt động:
động:
- Để mạch có thể hoạt động ở 2 chế độ như trên ta sử dụng một nút nhất để
chuyển trạng thái và sử dụng flip flop D để đảo trạng thái.

A1

A2

Q0

Din

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

+ Giải thích bảng trạng thái:
A1 là chế độ 1: 5 sáng 1 tắt
A2 là chế độ 2: 5 tắt 1 sáng
Q0 là biến chọn chế độ A1 hoặc A2
Din cấp cho 74164: Din sẽ lấy dữ liệu của A1 khi Q0 ở mức 0 và lấy dữ liệu
A2 khi Q0 mức 1.
 Sử dụng bìa K để
để rút gọn:
16

TIEU LUAN MOI download : moi nhat

 

Q0

A1.A2

00

01

11

10

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

Din = A2.Q 0 + A1.Q0


Sử dụng 2 Cổng AND và 1 cổng OR.

 

Tìm hiểu IC 7408(Cổng AND):

17

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

18

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

IC 7408 có 14 chân, bao gồm chân mặt đất và chân Vcc.
-

Pin
Pin 1 là đầu
đầu vào
vào của
của cổng
cổng AND
AND đầu
đầu ti
tiên
ên,,
pin 2 là đầu
đầu vào
vào thứ
thứ hai và
và pin
pin 3 là đầu
đầu ra
ra của cổng
cổng AND
AND đầu
đầu tiên.
tiên.
Pin 4 đến
đến 6 là
là đầu
đầu vào
vào và đầu ra của
của cổng
cổng AND thứ hai.

hai.
Pin 7 là chân
chân mặt đất cung
cung cấp
cấp năng
năng lượn
lượngg cho
cho chip.
chip.
Pin 14
14 là thiết
thiết bị đầu
đầu cuối Vcc của
của chip,
chip, và nó được sử
sử dụng
dụng để cung
cung cấp
cấp cho
chip nguồn điện.

19

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Thông số kỹ thuật
- Dải

Dải đi
điện
ện áp
áp hoạt
hoạt độn
động:
g: +4.
+4.75
75 đến
đến + 5.25
5.25V
V
- Điện
Điện áp hoạt
hoạt động
động được
được đề xuất
xuất:: + 5V
- Điện
iện áp
áp ngu
nguồồn tối
tối đa:
đa: 7V
7V
- 

Dòng
Dòn
điTện

tối đđaa được
được phép
phép rút qua mỗi đầu ra cổng
cổng:: 8mA
8mA
Đ
ầu građiện
TLtối
Tiêu
iêu thụ
thụ ít điệ
iệnn năng
năng
Thời
Thời gian
gian tăng
tăng điển
điển hình
hình:: 18n
18nss
Thời
Thời gian
gian giảm
giảm điển
điển hìn
hình:
h: 18ns
18ns
Tìm hiểu IC 74LS32(Cổng OR):

20

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

Thông số kỹ thuật
- Dải điện áp hoạt động: 2 - 6V.
- Dòng điện tối đa được phép rút qua mỗi đầu ra cổng: 8mA.
- Nhiệt độ hoạt động: 0°C đến 75°C.
- Bao gồm 4 cổng OR, mỗi cổng có 2 ngõ vào, 1 ngõ ra.
 

- Kiểu chân: DIP 14.

Sơ đồ chân IC 74LS32:

Để sử dụng IC cổng logic 74LS32, chỉ cần cấp nguồn cho nó bằng chân
Vcc và chân Ground. Điện áp hoạt động điển hình của IC là + 5V, nhưng
nó cũng có thể hoạt động ở + 7V. Điện áp đầu ra của IC trên chân Y sẽ
 bằng điện áp hoạt động của IC. Theo bảng sự thật cổng OR, khi một
trong hai hoặc cả hai đầu vào của cổng ở mức cao thì đầu ra sẽ ở mức
cao. Bảng sự thật của cổng OR như sau:

A

B

Q

21

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

g. Khố
Khối hiể
hiển
n tthị
hị
- Chức năng: Hiển
Hiển thị kết quả thông qua led.
- Lý do
do lựa chọn:
chọn:
 

+ Để đáp ứng nhu cầu hiển thị kết quả thông qua led, ta có thể dùng led dây, led

đoạn, led đơn,….
 

+ Chọn thanh led 10 đoạn vì led hiển thị rõ kết quả, độ sáng đều dễ nhìn, có thể

kết hợp nhiều đoạn để đáp ứng số ngõ ra yêu cầu

22

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

- Thơng số kỹ thuật:
 

+ Kích thước: dài 0.9in, rộng 0.3in, khoảng cách giữa các đoạn 0.1in.

 

+ Dòng: 10mA

 

+ Điện áp: 1.8V

 

+ Công suất mỗi led: 18mW

23

TIEU LUAN MOI download : moi nhat


 

PHẦN 3: MẠCH MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM
PROTUES
1) Trường hợp 5 tối 1 sáng 

24
TIEU LUAN MOI download : moi nhat

 

2) Trường hợp 5 sáng 1 tắt 

25
TIEU LUAN MOI download : moi nhat