MẠCH BÀN PHÍM SỐ DÙNG IC 74LS147, 74LS47 HIỂN THỊ TRÊN LED 7S

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH


ĐỒ ÁN MƠN HỌC: KỸ THUẬT SỐ

MẠCH BÀN PHÍM SỐ DÙNG IC 74LS147, 74LS47
HIỂN THỊ TRÊN LED 7S

Ngành:

ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Lớp:

19DDTA1

Giảng viên hướng dẫn: THS. VÕ PHI SƠN
SVTH: Đinh Tiến Hưng Mã SV: 1911790085 Lớp: 19DDTA1

Tp.HCM, ngày … tháng … năm …
1


LỜI NÓI ĐẦU
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã hướng dẫn và chỉ bảo hết
sức tận tình trong thời gian em làm Đồ án điện tử tương tự vừa qua, đặc biệt là Viện Kỹ Thuật
Hutech đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em hoàn thành đồ án này.
Em cảm ơn thầy Võ Phi Sơn là người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em thực hiện đề tài đúng
thời gian và đúng hướng. Những kiến thức thu nhặt được trong quá trình nghiên cứu đề tài,
phần nhiều được thầy hướng dẫn cực kỳ có ích, giúp em hiểu rõ hơn, nắm chắc hơn một số

vấn đề cơ bản, đồng thời sẽ giúp cho em trong con đường học tập sau này.
Với ước mong học hỏi em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cơ giáo chỉ bảo,
hướng đẫn thêm để rút kinh nghiệm lần sau làm tốt hơn. Nhưng do lượng kiến thức còn hạn
chế nên trong đề tài này khơng tránh khỏi thiếu sót. Em mong được sự đóng góp của thầy cơ
để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

2


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH……….10
1.1 IC 74LS147 ……………………………………………….…........10
1.1.1 Giới thiệu……..………………………………….…………..…..10
1.1.2 Mạch mã hóa ưu tiên ....................................................................10
1.1.3 Bảng sự thật ...................................................................................11
1.2 IC 47LS47 .......................................................................................11
1.2.1 Giới thiệu …………………………………………………..……11
1.2.2 Hình dạng và sơ đồ chân ………………………………......……12
1.2.3 Hoạt động …………………………………………..…...………13
1.3 IC 74LS04 …………………………………………………..……..14
1.3.1 Giới thiệu ………………………………………….………….....14
1.3.2 Sơ đồ chân ………………………………………..……...……....14
1.4 LED 7S …………………………………………………..…….......15
1.4.1 Giới thiệu ………………………………………..………….……15
1.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc …………………...…...…………16
1.5 NÚT NHẤN……………………………………………….……….17
1.5.1 Giới thiệu ……………………………………………...…………17
1.5.2 Nguyên lý làm việc của nút nhấn ……………...……...…………18

1.5.3 Ứng dụng ……………………………………………...…………18
3


1.6 ĐIỆN TRỞ………………………………………………...………..19
1.6.1 Giới thiệu ……………………………………………….………19
1.6.2 Hình dáng và ký hiệu ………………………..……………….…19
1.6.3 Cách đọc trị số điện trở trong thực tế ………...…………………20
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ HOẠT ĐỘNG……………...21
2.1 SƠ ĐỒ …………………………………………………………......21
2.1.1 Sơ đồ nguyên lý…………………………………………….…… 21
2.1.2 Sơ đồ mạch Layout ……………………………………….…...…22
2.1.3 Mặt trên của mạch ……………………………………….…….…23
2.1.4 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động……………….………23
2.2 SƠ ĐỒ KHỐI ……………………………………………...........…24
2.2.1 Sơ đồ khối …………………………………..............................…24
2.2.2 Khối tín hiệu ……………………………………………..………24
2.2.3 Khối mã hóa …………………………………………..…………25
2.2.4 Khối giải mã …………………………………………..…………26
2.2.5 Khối hiển thị ………………………………………..……………26
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………………………….……….….27
2.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG…………………………………….….….28
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN …………………...…....................………...29
3.1 Hướng dẫn phát triển đề tài……………………..………………….29
3.2 Tài liệu tham khảo…………………………….……………………29
4


CHƯƠNG I
CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1.1 IC 47LS147
1.1.1 Giới thiệu
IC 74LS147 là IC mã hoá ưu tiên 10 đường sang 4 đường có các ngõ vào và ngõ ra tích
cực mức thấp. Bên trong IC đã tích hợp sẵn một mạch mã hóa ưu tiên. Hình dạng và sơ đồ
chân của 74LS147 như hình bên dưới:
1.1.2 Hình dạng và sơ đồ chân:

1.1.3 Mạch mã hóa ưu tiên:
Với mạch mã hoá được cấu tạo bởi các cổng logic như ở hình trên ta có nhận xét rằng trong
trường hợp nhiều phím được nhấn cùng 1 lúc thì sẽ khơng thể biết được mã số sẽ ra là bao
nhiêu. Do đó để đảm bảo rằng khi 2 hay nhiều phím hơn được nhấn, mã số ra chỉ tương
ứng với ngõ vào có số cao nhất được nhấn, người ta đã sử dụng mạch mã hoá ưu tiên. Rõ
ràng trong cấu tạo logic sẽ phải thêm 1 số cổng logic phức tạp hơn, IC 74LS147 là mạch
mã hoá ưu tiên 10 đường sang 4 đường, nó đã được tích hợp sẵn tất cả các cổng logic trong
nó.
Cấu trúc logic của IC 74LS147:

5


1.1.4 Bảng sự thật IC 74LS147

Nhìn vào bảng sự thật ta thấy thứ tự ưu tiên giảm từ ngõ vào 9 xuống ngõ vào 1. Chẳng
hạn khi ngõ vào 9 đang là 0 thì bất chấp các ngõ khác (X) số BCD ra vẫn là 1001 (sau khi
qua cổng NOT). Chỉ khi ngõ vào 9 ở mức 1 (mức không tích cực) thì các ngõ vào khác
mới có thể được chấp nhận, cụ thể là ngõ vào 8 sẽ ưu tiên trước nếu nó ở mức thấp.

1.2 IC 47LS47

1.2.1 Giới thiệu

IC 74LS47 là IC giải mã BCD sang mã led 7 đoạn dùng cho loại led 7 đoạn loại Anode
chung. IC này chỉ hiển thị được các số từ 0 đến 9. Nếu giá trị BCD đưa vào lớn hơn 9 thì
sẽ hiển thị các ký hiệu khơng có nghĩa.
6


IC này được sử dụng khi bạn cần hiện thị số trên LED 7 đoạn trong mạch số mà không cần
dùng vi điều khiển, hoặc muốn tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

7


1.2.2 Hình dạng và sơ đồ chân:

Tên chân

Chức năng

VCC

Chân cấp nguồn +5V

GND

Chân nối đất (GND)

A, B, C, D

Ngõ vào BCD

a, b, c, d, e, f, g

Ngõ ra mã 7 đoạn

LT (Lamp Test)

Chân kiểm tra các đoạn của LED

BI/RBO
Output)

(Blank

Input/Ripple

Blanking

xem phần hoạt động

xem phần hoạt động

RBI (Ripple Blanking Input)

8


1.2.3 Hoạt động

IC 74LS47 thường được sử dụng ở 4 chế độ hoạt động:
1. Sáng bình thường đủ các số từ 0 ÷ 9 (thường dùng nhất). Các chân BI/RBO, RBI và LT

phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao.
2. Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất các các đoạn của LED đều không sáng bất chấp
trạng thái của các ngõ vào còn lại.
3. Bỏ trạng thái số 0 (khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn của LED 7 đoạn
đều tắt). Chân RBI ở mức thấp. Tất cả các ngã ra kể cả RBO đều xuống mức thấp.
4. Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống mức thấp.
Tất cả các đoạn của LED 7 đoạn đều sáng (số 8), bất chấp các ngõ vào BCD. Nếu có một
đoạn nào đó khơng sáng lên thì ta sẽ biết led của đoạn đó đã bị hỏng.

Thơng thường thì chúng ta hay sử dụng chế độ 1 nhất.

9


1.3 IC 74LS04
1.3.1 Giới thiệu:
74LS04 là một IC của dòng vi mạch 74XXYY. Dịng 74 là các mạch tích hợp logic kỹ
thuật số.
IC 74LS04 có sáu cổng NOT. Các cổng NOT này thực hiện chức năng đảo ngược. Cổng
đảo NOT là phần tử logic có 1 đầu vào ,1 đầu ra thực hiện phép toán phủ định.

Ảnh IC 74LS04
1.3.2 Sơ đồ chân:

10


Trong đó:
Số chân Mơ tả
Đầu vào của các cổng đảo ngược

1
Đầu vào 1A của cổng 1
3
Đầu vào 2A của cổng 2
5
9
11

Đầu vào 3A của cổng 3
Đầu vào 4A của cổng 4
Đầu vào 5A của cổng 5

13

Đầu vào 6A của cổng 6

Các chân dùng chung
7
GND - nối đất
14
VCC - nối nguồn dương
Đầu ra của các cổng đảo
2
Đầu ra 1Y của cổng 1
4
6
8
10

Đầu ra 2Y của cổng 2

Đầu ra 3Y của cổng 3
Đầu ra 4Y của cổng 4
Đầu ra 5Y của cổng 5

12

Đầu ra 6Y của cổng 6

1.4 LED 7 ĐOẠN ( LED 7S ):
1.4.1 Giới Thiệu
Led 7 đoạn là 7 đèn led hiển thị số đếm được sắp xếp thành hình chữ nhật như hình bên
dưới:

11


Mỗi led là một đoạn. Khi mỗi đoạn chiếu sáng thì một phần của chữ số (hệ thập phân hoặc
thập lục phân) sẽ được hiển thị. Đơi khi có thêm led thứ 8 để biểu thị dấu thập phân khi có
nhiều led 7 đoạn nối với nhau để hiển thị các số lớn hơn 10.
1.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Mỗi đèn led 7 đoạn có chân đưa ra khỏi hộp hình vng. Mỗi một chân sẽ được gán cho
một chữ cái từ a đến g tương ứng với mỗi led. Những chân khác được nối lại với nhau
thành một chân chung.
Như vậy bằng cách phân cực thuận (forward biasing) các chân của led theo một thứ tự cụ
thể, một số đoạn sẽ sáng và một số đoạn khác không sáng cho phép hiển thị ký tự mong
muốn. Điều này cho phép chúng ta hiển thị các số thập phân từ 0 đến 9 trên cùng một led
7 đoạn.
Chân chung được sử dụng để phân loại led 7 đoạn. Vì đèn led có 2 chân, 1 chân là anode
và 1 chân là cathode nên có 2 loại led 7 đoạn là cathode chung (CC) và anode chung (CA).
Sự khác nhau giữa 2 loại có thể thấy ngay ở tên gọi của nó. Loại CC là các chân cathode

được nối chung với nhau. Còn loại CA là các chân anode được nối chung với nhau. Cách
chiếu sáng mỗi loại như sau:
Loại CC (common cathode): Tất cả các chân cathode được nối với nhau và nối đất, hay
logic là 0. Mỗi phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện trở đặt tín hiệu logic 1
(hay mức cao) để phân cực thuận từng cực anode (từ a đến g) .

Loại CA (common anode): Tất cả các chân anode được nối với nhau với logic là 1. Mỗi
phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện trở tín hiệu logic 0 (hay low) vào các
cực cathode (từ a đến g) .

12


Nói chung loại CA phổ biến hơn trong 2 loại. Loại CA không thay thế được cho loại CC
trong mạch điện, và ngược lại vì cách nối đèn led bị đảo ngược.
Tùy vào chữ số thập phân nào được hiển thị mà một bộ đèn led cụ thể sẽ được phân cực
thuận. Ví dụ để hiển thị chữ số 0, cần phải chiếu sáng 6 đoạn tương ứng là a, b, c, d, e và
f. Như vậy các số từ 0 đến 9 có thể hiển thị bằng 1 led 7 đoạn như hình bên dưới:

1.5 NÚT NHẤN 2 CHÂN ( BUTTON ):
1.5.1 Giới Thiệu
Nút nhấn là một loại công tắc đơn giản điều khiển hoa ̣t đô ̣ng của máy hoặc một số loại quá
trình. Hầu hết, các nút nhấ n là nhựa hoặc kim loại. Hình dạng của nút nhấn có thể phù hợp
với ngón tay hoặc bàn tay để sử dụng dễ dàng. Tất cả phụ thuộc vào thiết kế cá nhân. Nút
nhấn có 2 loa ̣i chính là nút nhấ n thường mở hoặc nút nhấ n thường đóng.

Ảnh nút nhấn 2 chân
13

1.5.2 Nguyên lí làm viêc̣ của nút nhấ n:
Nút nhấn có ba phần: Bộ truyề n động, các tiế p điể m cố đinh
̣ và các rãnh. Bộ truyền động
sẽ đi qua tồn bộ cơng tắc và vào một xy lanh mỏng ở phía dưới. Bên trong là một tiế p
điể m đô ̣ng và lò xo. Khi nhấn nút, nó chạm vào các tiế p điể m tĩnh làm thay đổ i tra ̣ng thái
của tiế p điể m. Trong một số trường hợp, người dùng cần giữ nút hoặc nhấn liên tục để thiế t
bi ̣hoa ̣t đô ̣ng. Với các nút nhấn khác, chốt sẽ giữ nút bật cho đến khi người dùng nhấn nút
lần nữa.
1.5.3 Ứng dụng
Công tắc nút nhấn sử du ̣ng nhiều trong các ứng dụng khác nhau như máy tính, điện thoại
nút nhấn và nhiều thiết bị gia dụng. Bạn có thể nhìn thấy chúng trong nhà, văn phòng và
trong các ứng dụng cơng nghiệp ngày nay. Chúng có thể bật, tắt máy hoặc làm cho thiết bị
thực hiện các hoa ̣t đô ̣ng cụ thể, như trường hợp với máy tính. Trong một số trường hợp,
các nút nhấ n có thể kết nối thông qua liên kết cơ học, điề u khiể n mô ̣t nút nhấ n khác hoa ̣t
đô ̣ng
Đa số, các nút sẽ có màu sắc cụ thể để biể u thi ̣ mục đích của chúng. Ví du ̣ như nút nhấ t
màu xanh thường đươc̣ sử du ̣ng để bâ ̣t thiế t bi ̣ hay nút nhấ n màu đỏ để tắ t thiế t bi.̣ Điều
này tránh gây nên mô ̣t sô nhầ m lẫn. Nút dừng khẩn cấp thường là các nút ấn lớn, thường
có màu đỏ và có đầu lớn hơn để sử dụng dễ dàng hơn.

14


1.6 ĐIỆN TRỞ ( RESISTOR ):
1.6.1 Giới thiệu
Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện
trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn
Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo
cơng thức
Trong đó:

R=
R là điện trở. Đơn vị là Ω
là điện trở suất
L là chiều dài dây dẫn
S là tiết diện của dây dẫn

1.6.2 Hình dáng và ký hiệu:
Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử khơng phân cực, nó là một linh kiện
quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại
và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau.

Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ.
1MΩ=1000KΩ=100
000Ω
15


1.6.3 Cách đọc trị số điện trở trong thực tế:
Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế:

Màu

Trị số

Sai số

Bạc

10%

Vàng

5%

Đen

0

Nâu

1

1%

Đỏ

2

2%

Cam

3

Vàng

4

Xanh

5

0.5%

Lục

6

0.25%

Tím

7

0.1%

Xám

8

Trắng

9

16


CHƯƠNG 2
SƠ ĐỒ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
2.1 SƠ ĐỒ MẠCH

2.1.1 Sơ đồ nguyên Lý

17


2.1.2 Sơ đồ mạch Layout

18


2.1.3 Mặt trên của mạch

2.1.4 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động
Mạch ban đầu được cấp 1 trạng thái logic nhất định sau khi ta nhấn phím thì có sự thay đổi
trạng thái logic. Bộ mã thập phân đưa vào khối mã hóa để xử lý cho ra tín hiệu BCD tương
ứng. Sau đó khối giải mã tiếp nhận mã BCD đã được đảo và tiếp tục giải mã sang mã led
7 đoạn và khối hiển thị có nhiệm vụ hiển thị con số tương ứng.

19


2.2 SƠ ĐỒ KHỐI
2.2.1 Sơ đồ khối

Gồm các khối: Khối tín hiệu, khối mã hóa, khối giải mã, khối hiển thị

1. khối tín hiệu

2.2.2 Khối tín hiệu

Khối tín hiệu gồm 9 điện trở hạn dòng 4.7k, 1 chân được nối với nguồn VCC để tạo ra bộ
mã thập phân ban đầu, còn chân còn lại nối với các nút nhấn tương ứng từ nút nhấn 1 đến
9. Có 9 nút nhấn BUTTON loại 2 tiếp điểm 1 chân nối với nguồn VCC chân còn lại được
nối đất. Khi được nhấn thì tín hiệu logic mức thấp được nút nhấn đó cho đi qua và truyền
tới khối giải mã.

20


2.2.3 Khối mã hóa

Chức năng của khối này là giải mã tín hiệu thập phân. Các phím thường hở để các đường
I0 đến I9 ở mức cao do có điện trở khoảng nối lên VCC. Trong 1 thời điểm chỉ có 1 phím
được nhấn để đường đó xuống mức thấp, các đường khác đều ở cao. Khi 1 phím nào đó
được nhấn thì sẽ tạo ra 1 mã thập phân ở các cổng vào và bên trong IC có 4 cổng NAND
thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu thập phân thành tín hiệu nhị phân BCD.
Ví dụ khi nhấn phím SW2 mã thập phân sẽ tạo ra là 101111111 và ngõ ra là 1011. Như
vậy mạch đã sử dụng 1 bộ mã hoá 10 đường sang 4 đường hay còn gọi là mạch chuyển đổi
mã thập phân sang BCD.

21


2.2.4 Khối giải mã
Chức năng của khối giải mã là IC 74LS47 trong mạch sẽ nhận tín hiệu thuộc hệ số BCD
được đảo logic từ cổng NOT của IC 74LS04 ở các chân ngõ vào A, B, C, D sau đó thực
hiện giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thị số thập phân.

2.2.5 Khối hiển thị

Chức năng của khối hiển thị là giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thị số thập
phân từ các các ngõ ra là Qa đến Qg, các ngõ ra này cấp số chân cho các chân a, b, c, d, e,
f, g của led 7 đoạn loại Cathode chung hiển thị số thập phân từ 0 – 9.
22


2.3 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Mạch bàn phím dùng IC 74LS147 gồm có 9 phím nhấn từ SW1 đến SW9. Các phím thường
hở để các ngõ vào từ 1 đến 9 được kéo lên mức cao do có các điện trở nối với nguồn VCC
nhằm thiết lập mức logic 1 khi không được nhấn. Khi tất cả đầu vào ở mức logic 1 thì ngõ
ra cũng là logic 1 với mã BCD là đảo của số 0 ( lúc chưa nhấn phím thì led sẽ hiển thị số 0
). Khi đều ở mức logic 1, phím nào đó được nhấn thì IC 74LS147 sẽ tiếp nhận mã thập
phân được tạo từ mức logic của các nút nhấn đó sẽ tạo ra 1 mã nhị phân ( BCD ) tương ứng
ở các ngõ ra. Mã nhị phân này được đưa qua các cổng NOT trên IC 74LS04 để đảo mức
logic và sau đó IC 74LS47 tiếp nhận mã nhị phân ( BCD ) từ IC 74LS04 để giải mã sang
led 7 đoạn và hiển thị số trên led 7 đoạn tương ứng với mã thập phân mà IC74LS74 tạo ra.
Ví dụ: Khi phím số 9 được nhấn (lúc này ngõ vào 9 của IC 74LS147 được tích cực mức
thấp) thì mã nhi phân ta thu được ở các ngõ ra của IC 74LS147 sẽ là 0110, bất chấp các
phím cịn lại có được nhấn hay khơng. Mã nhị phân này sau khi qua các cổng NOT sẽ là
1001 và được IC 74LS74 giải mã sang led 7 đoạn để hiển thị số 9.
Như đã trình bày ở trên, IC 74LS147 là IC mã hóa ưu tiên, vì vậy mã nhị phân ở ngõ ra
của IC này được xác định tương ứng với ngõ vào có thứ tự ưu tiên cao nhất được tích cực.
Nên khi có nhiều phím được nhấn cùng lúc thì số thập phân hiển thị trên led 7 đoạn là
tương ứng với phím nối với ngõ vào có thự tự ưu tiên cao nhất.
Ví dụ: khi cả 3 phím số 1, 8, 9 được nhấn đồng thời thì trên led 7 đoạn sẽ hiển thì số 9 vì
ngõ vào 9 có thứ tự ưu tiên cao nhất.

23

2.4 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG

Khi nhấn nút nhấn B1 thì led 7s sẽ hiển thị số “1” và tương tự như thế nếu ta nhấn
các phím cịn lại thì led 7s sẽ hiển thị con số tương ứng.

Hình ảnh trên cho ta thấy khi ấn nút B2 thì số “2” được hiển thị trên led 7s.

24


CHƯƠNG 3
KẾT LUẬN
Mạch hồn thiện đẹp mắt, nhỏ gọn, tính di động cao.
Dễ sử dụng, mang tính ứng dụng hiệu quả.
Mạch tương đối hoạt động tốt, không sử dụng quá nhiều linh kiện.

3.1 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Có thể ứng dụng làm mạch bàn phím mật khẩu cửa nhà, cơng ty, bàn phím bấm xuất con
số cụ thể.
Có thể ứng dụng vào học tập và nghiên cứu.
Thay thế bằng những linh kiện khác có khả năng làm mạch hoạt động hiệu quả hơn.

3.2 TÀI LIỆU THAM KHẢO
3.2.1 Tài liệu sách
Giáo trình Kỹ Thuật Số (Trường Đại Học Cơng Nghệ Tp HCM)
Th.s Nguyễn Thị Bích Ngọc . NXB Hutech, Ấn bản 2015
3.2.2 Tài liệu web
1/ />2/ />
25