(TIỂU LUẬN) GIỚI THIỆU các IC 2 1 1 IC 74LS90 IC 74LS90 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số đếm lên và trong các mạch chia tần số

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do tôi thực hiện dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay
cơng trình đã có trước đó. Nếu có sao chép tơi hồn tồn chịu trách nhiệm.

Chương 1: GIỚI THIỆU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển làm nền tảng thúc đẩy các ngành công
nghiệp, nông nghiệp… cùng phát triển. Việc ứng dụng những thành tựu của ngành kỹ
thuật điện – điện tử sẽ giảm thời gian, giảm thiểu chi phí, nhất là hạn chế tai nạn lao động
trong cơng nghiệp… Vì vậy, mạch điện tử có vai trị rất quan trọng trong dây chuyền sản
xuất cơng nghiệp. Để hạn chế tối đa thời gian, nhân lực và tăng độ chính xác trong việc
đếm số sản phẩm trên một dây chuyền sản xuất công nghiệp từ đây mạch đếm sản phẩm
được ứng dụng rộng và ngày càng được nghiên cứu sâu hơn. Từ thực tiễn đó, nhóm em đã
tìm hiểu và thi cơng về mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm. Từ kiến thức đã học,
thực hành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn nhóm em đã hồn thành đề tài “Khảo
sát IC 74LS85, IC 74LS90 và IC 74LS87. Thiết kế mạch đếm lên từ số đặt trước bất kỳ
đến số 9999”.


Chương 2: THIẾT KẾ
2.1 GIỚI THIỆU CÁC IC
2.1.1 IC 74LS90
Chức năng: IC 74LS90 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số đếm lên và trong
các mạch chia tần số.
Hình dạng và sơ đồ chân:

+
Chân 1 (CLKB): Là đầu vào xung clock của MOD 5 trong IC. Là chân tích cực
mức thấp (chỉ kích hoạt khi có giá trị logic mức thấp), để thay đổi trạng thái ở 3 bit đầu
ra. Tại các đầu ra có xung thay đổi từ mức cao đến thấp thì ba bit đầu ra sẽ bị thay đổi.
+
Chân 2 (R1): Được sử dụng như một chân reset trong IC. Nó sẽ cho giá trị lớn

nhất ở đầu ra. Sử dụng kết hợp với chân 3.
+
Chân 3 (R2): Cũng được sử dụng như một chân reset trong IC. Nó sẽ kích giá trị
lớn nhất ở đầu ra. Sử dụng kết hợp với chân 2.
+
Chân 4 (NC): Sử dụng để hình dáng dễ nhìn cho mạch PCB. Khơng quan trọng
nó được đấu nối hay khơng vì nó sẽ khơng ảnh hưởng đến mạch.
+ Chân 5 (Vcc): Là chân đầu vào cấp nguồn.
2


+
Chân 6 (R3): Được sử dụng như một chân reset trong IC. Nó sẽ xóa tất cả giá trị
các đầu ra khi kết hợp với R4.
+
Chân 7 (R4): Cũng được sử dụng như một chân reset. Nó sẽ xóa tất cả các đầu ra
khi kết hợp với R3.
+ Chân 8 (Qc): Là một chân đầu ra. Nó là bit thứ hai của dữ liệu đầu ra 4 bit.
+
Chân 9 (Qb): Cũng là một chân đầu ra. Nó là bit LSB thứ hai (Bit có trọng số
thấp thứ 2) của dữ liệu đầu ra 4 bit.
+ Chân 10 (GND): Là chân nối đất.
+ Chân 11 (Qd): Là bit đầu ra có trong số lớn nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.
+ Chân 12 (Qa): Là bit đầu ra có trọng số nhỏ nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.
+
Chân 13 (NC): Là chân khơng cần đấu nối. Nó sẽ không ảnh hưởng đến vi mạch
như chân 4.
+
Chân 14 (CLKA): Là chân đầu vào xung clock dùng để cấp xung clock cho
MOD 2 của IC.

Cấu tạo bên trong IC 74LS90:

Bốn ngõ ra của IC được ký hiệu là QA, QB, QC và QD. Thứ tự đếm của 7490
được kích hoạt bởi cạnh xuống của tín hiệu xung đồng hồ, tức là khi tín hiệu xung đồng
3


hồ CLK chuyển từ logic 1 (mức CAO) sang logic 0 (mức THẤP) thì xem như có xung
đồng hồ tác động vào mạch đếm.
Các chân ngõ vào bổ sung R1, R2, R3 và R4 là các chân RESET. Khi các ngõ vào
RESET R1 và R2 được kết nối với logic 1, thì mạch đếm sẽ bị RESET trở về 0 (0000)
còn khi các ngõ vào R3 và R4 được kết nối với logic 1, thì mạch đếm được RESET về số
9 (1001) bất kể số đếm hoặc vị trị đếm hiện tại.
Bảng hoạt động Reset và đếm của IC 74LS90:
Các chân reset
R1

R2

H

H

H

H

X

X

X

L

L

X

L

X

X

L

Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức là tần số tín
hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng 1/10 tần số xung CK, nhưng dạng tín hiệu ra khác nhau.
Mạch đếm 2x5: nối ngõ ra QA với ngõ vào B, xung clock (CK) nối với ngõ vào A.
Mạch đếm 5x2: nối ngõ ra QD với ngõ vào A, xung đếm (CK) nối với ngõ vào B.

4


Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:

2.1.2 IC 74LS47
Chức năng: Đây là IC giải mã kí giành riêng cho LED 7 thanh Anot chung. Ứng dụng khi
ta cần hiện thị số trên LED 7 thanh trong mạch số mà không cần dùng vi xử lý hoặc muốn

tiết kiệm chân.
Hình dạng và sơ đồ chân:

5


+ Chân số 8 là chân nối đất (0V).
+ Chân số 16 là chân nguồn cung cấp (VCC).
+ Chân 1, 2 ,6, 7 là các chân tín hiệu vào BCD.
+ Chân 9, 10 ,11, 12, 13, 14, 15 là các chân đầu ra.
+ Chân 3,4,5 là các chân kiểm tra IC.
Chân LT (Lamp Test) được dùng để kiểm tra tình trạng hoạt động (sống hay chết)
của các vạch , trong khi chân RB (Ripper Blanking) được dùng để tắt tất cả các vạch khi
yêu cầu ở trạng thái không hiển thị số.
Nguyên lý hoạt động :

Như sơ đồ trên, trong đó A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số counter,...), BI/RBO,
RBI, LT (chân điều khiển của 7447, tùy thuộc vào nhu cầu sẽ nối khác nhau), Chân QA,
QB, QC, QD, QE, QF, QG nối lần lượt với chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 thanh anot
chung.

6


Mô tả cách thức hoạt động như sau:

PORT A, B, C, D : đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới
15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng. PORT QAQG: Nối trực tiếp LED 7 thanh với QA = a, QB = b, QC = c, QD = d, QE = e, QF = f, QG
= g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA, B, C, D theo
bảng sau:

2.1.3 IC 74LS85
Chức năng: 74LS85 là một máy đo độ lớn 4 bit để so sánh hai số 4 bit (A, B) , mỗi số có
4 đầu vào song song ( A0 – A3 , B0 – B3) ; A3, B3 là đầu quan trọng nhất. Hoạt động
không bị giới hạn đối với mã nhị phân , thiết bị sẽ hoạt động với bất kì mã đơn điệu.

7


Hình dạng và sơ đồ chân :

+ Chân 10, 12, 13, 15 là 4 bit vào của số thứ nhất
+ Chân 9, 11, 14, 1 là 4 bit vào số thứ 2
+ Chân 2, 3, 4 dùng để ghép tầng nếu so sánh nhiều hơn 4 bit

+ Chân 5, 6, 7 ngõ ra chân 8 là chân nối mass
+ Chân 16 là chân nguồn
Nguyên tắc so sánh 2 số 4 bit :
Xét 2 số nhị phân 4 bit: A=a3a2a1a0 ; B=b3b2b1b0
- Bước 1: so sánh a3 và b3
Nếu : +) a3 < b3 thì A < B
+) a3 > b3 thì A > B
+) a = b3 thì chuyển sang bước 2.
- Bước 2: so sánh a2 và b2
Nếu : +) a2 < b2 thì A < B
+) a2 > b2 thì A > B
+) a2 = b2 thì chuyển sang bước 3.
- Bước 3: so sánh a1 và b1

8

Nếu: +) a1 < b1 thì A < B
+) a1 > b1 thì A > B
+) a1 = b1 thì chuyển sang bước 4.
- Bước 4: So sánh a0 & b0
Nếu: +) a0 < b0 thì A < B
+) a0 > b0 thì A > B
+) a0 = b0 thì A = B

Nhìn vào bảng chức năng của IC 74LS85 ta có thể thấy được hoạt động của mạch
Ở
8 trường hợp đầu mạch so sánh bình thường, lần lượt so sánh từ bit cao trước.
Khi tất cả các bit của 2 ngõ vào đều bằng nhau thì phải xét đến logic của các ngõ vào nối
chồng (được dùng khi ghép chồng nhiều IC để có số bit so sánh lớn hơn). Logic ở các ngõ
vào này thực ra là của các ngõ ra tầng so sánh các bit thấp (nếu có). Trường hợp ngõ vào
nối chồng nào lên cao thì ngõ ra tương ứng cũng lên cao. Trường hợp các bít trước khơng
so sánh được thì các ngõ ra sau cùng đều thấp. Trường hợp khơng có tín hiệu ngõ vào nối
chồng thì tức là dữ liệu ngõ vào A và B khác nhau nên ngõ ra A < B và A> B đểu ở mức
cao. Vậy để mạch so sánh đúng 4 bit thì nên nối ngõ nối chống A = B ở mức cao.

9


Sơ đồ kết nối:

10


Sơ đồ logic:

11


2.2 SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THIẾT KẾ VÀ GIẢI THÍCH HOẠT
ĐỘNG CỦA CÁC KHỐI
Sơ đồ khối:

Khối
nguồn

Khối
tạo
xung

Khối
đếm

Khối
hiển thị

Khối
giải mã

Nhiệm vụ các khối:
Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho tồn mạch hoạt động.
-

Khối nhập số ban đầu: có chức năng nhập số đếm bắt đầu bất kỳ.

-

Khối tạo xung:
+ Xung quan sát: Dùng mạch dao động đa hài tạo xung dao động có tần số
100Hz.

+
Xung điểu khiển: Dùng mạch dao động đa hài tạo xung dao động có tần số cao
lên đến 10kHz giúp mạch hiển thị trạng thái bắt đầu đếm khi số bắt đầu có giá trị lớn.
Khối đếm: là các FF nhận xung dao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã hố
BCD.
-

Khối giải mã: giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị.

-

Khối hiển thị: hiển thị tín hiệu sau giải mã bằng led.


12


Chương 3: THI CÔNG MẠCH
3.1 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ

3.2 LÝ DO CHỌN LINH KIỆN
Gồm: 8 IC 74LS90, 8 IC 74LS47, 4 IC 74LS85, các cổng logic.
-

IC 74LS90: là một loại IC đếm tiến, đếm được từ 0-9.

+ Cần sử dụng bốn IC đếm 74LS90 để đếm 4 số BCD từ 0-9 lần lượt đại diện
cho hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm và hàng ngàn.
+ Để dễ dàng cài đặt số và quan sát thì ta cũng cần sử dụng thêm 4 IC 74LS90
để cài đặt số.
-

IC 74LS47: là IC giải mã kí dành riêng cho LED 7 thanh Anot chung.
+ Bốn IC 74LS47 để giải mã BCD từ IC đếm 74LS90 ra LED 7 đoạn.
+ Bốn IC 74LS47 để giải mã cho 4 IC 74LS90 trong quá trình đặt số

13


IC 74LS85: IC 74LS90 sẽ luôn đếm từ 0-9 trên 1 IC vì vậy để đặt số bất kì ta cần
sử dụng thêm IC so sánh 74LS85 với số lượng là 4 IC.
Các cổng logic: thiết kế để thông qua 1 cổng NOR thì chỉ cần 1 chân bất kì
(QAtắt.
-

LED 7 đoạn: sử dụng để hiển thị số đếm.

3.3 GIẢI THÍCH MẠCH
Giải thích các khối: 3 khối: Khối đếm và hiển thị, Khối nhập số ban đầu, Khối điều khiển
xung.
- Khối đếm và hiển thị: gồm 4 IC 74LS90, 4 IC 74LS47, 4 led 7 đoạn.
+
IC 74LS90 là IC đếm có nhiều chế độ đếm, để sử dụng chế độ đếm từ 0-9 trên 1

IC ta cần lấy chân Q0 kết nối ngược lại vào chân CKB để có thể sử dụng cả 4 bit đếm của
IC.
+
Cả 4 IC 74LS90 đều đếm từ 0-9 và reset lại 0 khi nhận thêm 1 xung khi đạt giá
trị đếm lục phân bằng 9 vì vậy các chân R(0) và R(9) khơng sử dụng nên nối trực tiếp
xuống mát.
+
Chân CKA của các IC sẽ là chân nhận xung vào của các IC đếm 74LS90, khi có
1 xung nhận vào từ chân thì IC sẽ đếm lên 1 đơn vị. Vì vậy, ở chân hàng đơn vị cần kết
nối với xung bên ngoài được lấy thông qua khối điều khiển xung, các chân của IC đếm
hàng chục (C), trăm (T), ngàn (N) lấy xung từ chân Q3 của IC đếm trước đó (do xung
CKA tác động cạnh xuống nên khi các IC reset tại 9 (1001) chân Q3 sẽ từ 1 xuống 0, lúc
này chân CKA sẽ nhận được tín hiện và đếm).
+
Các chân Q0 đến Q3 của các IC đếm được kết nối đến các chân A,B,C,D của IC
giải mã để được giải mã từ mã BCD sang led 7 đoạn. Để mạch trở lên đơn giản đỡ rối và
thuận tiện khi sử dụng, thì các chân này được ký hiệu nối với nhau thông qua các nút từ
K0 đến K15.
+ Các chân QA- QG của 74LS47 được kết nối với các chân A-G của led 7 đoạn.
+ Các chân R/BI và LT không sử dụng nên được nối trực tiếp lên nguồn.
+
Chân BI/RBO của 4 IC đếm được nối lại với nhau sau đó đưa ra nút CK3 để điều
khiển cho phép đếm sau khi cài đặt giá trị.
- Khối nhập số ban đầu: 4 IC 74LS90, 4 IC 74LS47, 4 IC 74LS85, 4 led 7 đoạn.
14


+
Các IC 74LS90 và 74LS47 được kết nối với nhau như trên tuy nhiên ở IC
74LS90 các chân CKA được kết nối qua nút nhấn điều khiển bên ngoài để điều khiển các

số nhập đầu vào, ấn nút các IC đếm tại hàng tương ứng sẽ tăng thêm 1. Chân BI/RBO của
74LS47 không sử dụng nên được nối lên nguồn.
+
Các chân A0-A3 của IC 74LS85 được kết nối với các chân Q0-Q3 của IC
74LS90 trong khối đếm và hiển thị ở hàng tương ứng (hàng đơn vị, chục, trăm, nghìn) các
chân B0-B3 được kết nối với các chân Q0-Q3 của các IC 74LS90 trong khối nhập số ban
đầu, IC 74LS85 sẽ thực hiện so sánh 2 số này sau đó cấp tín hiệu điều khiển ngược về
chân BI/RBO của các IC 74LS47 để cho phép đèn sáng tương ứng lúc này mạch sẽ bắt
đầu đếm, đồng thời tín hiệu đó cũng được sử dụng để điều khiển xung cấp vào cho khối
đếm thông qua khối điều khiển xung. Để mạch được đẹp thì đã được kết nối thơng qua
nút CK3. Các chân ngõ vào A<B đến A>B không được sử dụng nên để trống hoặc nối
xuống mát.
+
Cách cấp tín hiệu điều khiển cho nút CK3: Chân BI/RBO là 1 chân ngõ vào tác
động mức thấp, vì vậy nếu ta đưa tín hiệu mức 0 vào các chân này thì led sẽ tắt, ta có thể
sử dụng đặc điểm này để thiết kế mạch điều khiển các IC 74LS47 bằng các chân QAcủa IC 74LS85 cụ thể là khi A74LS85 tại các hàng thông qua 1 cổng NOR thì chỉ cần 1 chân bất kì tác động mức 1 ta sẽ
có tin hiệu đến nút CK3 sẽ ở mức thấp và các led sẽ tắt. Khi cả 4 chân Amức 0 (khi đó số đếm được đưa vào từ IC 74LS90 trong khối đếm đã lớn hơn hoặc bằng
với số đặt trước) thì ngõ ra sẽ có mức 1, điều này làm cho các led sáng và mạch bắt đầu
đếm. Tuy nhiên trong quá trình đếm, sẽ có thời điểm mà số đếm đã lớn hơn số đặt trước
nhưng số tại hàng lại bé hơn số đã đặt trước của hàng (ví dụ: 5560>5555 nhưng tại hàng
đơn vị số 0 lại bé hơn số 5) điều này sẽ làm cho tín hiện của nút CK3 lại xuống lại mức
thấp. Vấn đề này được giải quyết như sau:
Với hàng ngàn: khơng cần quan tâm vì khi số lớn hơn số ban đầu mặc định ngõ
ra QAVới hàng trăm: hiện tượng xảy ra khi hàng ngàn có số đếm lớn hơn số đã được
cài đặt, lúc này ta sẽ khóa tín hiệu của chân QAxuống 0 thông qua cổng AND: 1 chân được kết nối với QA

kết nối với chân QA>B hàng ngàn thông qua 1 cổng NOT. Khi hàng ngàn lớn hơn số
cài đặt của hàng này thì chân QA>B lên mức 1, qua cổng NOT sẽ xuống mức 0 qua
cổng AND sẽ có tác dụng khóa ngõ ra tại mức 0.
Hàng chục: tương tự ở trên, nhưng có những điều kiện sau:
Hàng ngàn lớn hơn số cài:

15


Hàng ngàn bằng số cài và hàng trăm lớn hơn số cài: dùng cổng NAND để
đưa giá trị ra bằng 0
Sử dụng cổng AND 3 vào để khi có 1 chân vào bằng 0 khóa tín hiệu chân
QAHàng đơn vị: tương tự ở trên với 3 điều kiện là:
Hàng ngàn lớn hơn số cài
Hàng ngàn bằng số cài và hàng trăm lớn hơn số cài: sử dụng cổng NAND
để đưa giá trị ra bằng 0
Hàng ngàn bằng số cài, hàng trăm bằng số cài và hàng chục lớn hơn số cài:
dùng cổng NAND_3 vào để đưa giá trị khi xảy ra trường hợp này bằng 0
Dùng cổng AND_4 vào để khi một giá trị đầu vào bất kì bằng 0 sẽ khóa
chân QANhư vậy thơng qua nút điều khiển CK3 ta có thể đếm khi lên từ số cài đặt ban đầu đến
9999 tuy nhiên, khi đếm như vậy sẽ xảy ra hiện tượng bị trễ do thời gian đếm từ 0 đến số
cài đặt. để giải quyết thì cần thêm khối điều khiển xung để cung cấp 2 xung vào IC đến
như sau:
- Khối điều khiển xung:
+
Xung quan sát (xung mức thấp (f=100Hz)), xung điều khiển (mức cao
(f=10kHz)), mạch điều khiển xung. Các nguồn xung được lấy từ mạch giao động bên
ngoài.

+
Khối điều khiển Xung như sau: gồm 1 cổng OR, 1 cổng NAND và 1 cổng AND.
Kết nối như trong mạch. Khi tín hiệu tại nút CK3 bằng 0 mạch sẽ khóa xung quan sát lên
mức 1 thơng qua cổng NAND, khi tín hiệu xuống nên 1 mạch sẽ khóa xung điều khiển
lên mức 1 thơng qua 1 cổng OR. Hai tín hiệu đó sẽ được tổng hợp và đưa ra ngồi qua
cổng AND và cơng tắc.

3.4 MÔ PHỎNG PROTEUS

16


17


18


3.5 VẼ PCB

19


3.6 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ
Thành viên 1: Nguyễn Văn A
- Mơ phỏng mạch trên Proteus
-

Giải thích lý do chọn linh

kiện Thành viên 2: Nguyễn Văn B
- Tìm hiểu IC 74LS90
- Chuẩn bị báo cáo
Thành viên 3: Nguyễn Văn C
- Tìm hiểu IC 74LS85
- Vẽ mạch in
Thành viên 4: Nguyễn Văn D
- Tìm hiểu IC 74LS47
-

Vẽ mạch nguyên lý

Thành viên 5: Nguyễn Văn E
- Vẽ sơ đồ khối
- Giải thích hoạt động các khối và mạch nguyên lý

20


Chương 4: KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
4.1 KẾT LUẬN
Mạch hoạt động tương đối ổn định

4.2 TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. />2. />3. />
4. Nguyen Dinh Phu, Nguyen Truong Duy, “Giáo trình: Kỹ Thuật Số”, Xuất bản
ĐH Quốc Gia, Tp.HCM, 2013.
5.

21