đồ án thiết kế đồng hồ số hiển thị giờ phút giây trên led 7 thanh

Lời mở đầu
Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế kỉ có công nghệ phát triển
mạnh mẽ. Việc ứng dụng kĩ thuật số vào lĩnh vực Điện- Điện Tử đã mở ra một
thời kì mới - thời kì công nghệ số với nhiều sản phẩm nh: máy ảnh số, đầu số,
truyền hình số, camera số và trong nhiều lĩnh vực khác.
Từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kĩ
thuật điều khiển hiện đại có nhiều u điểm hơn so với việc lắp ráp bằng các linh
kiện rời nh: kích thớc nhỏ, giá thành hạ, làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ
nhỏ Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã đợc ứng dụng nhiều trong các thiết bị, sản
phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày làm cho đời sống của chúng ta
ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn.
Trải qua quá trình học tập và nghiên cứu môn học kĩ thuật số em đã chọn đề
tài Thiết kế đồng hồ số hiển thị giờ, phút, giây làm đồ án. Em hi vọng
rằng sau khi hoàn thành đồ án này nó sẽ giúp em củng cố lại kiến thức mà em đã
tích lũy đợc trong suốt thời gian học tập và với ớc mong nó sẽ là một điểm tựa cơ
bản (về kiến thức) cho em sau khi ra trờng.
Trong quá trình làm đồ án em đã đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy CAO
VĂN THế. Mặc dù đã cố gắng hết sức nhng do khả năng còn hạn chế, hơn nữa
đây còn là một lĩnh vực mới đối với em, nên không tránh khỏi những thiếu sót về
nội dung và phơng pháp trình bày.Em rất mong đợc sự chỉ bảo hớng dẫn của thầy
cô và ý kiến đóng góp của các bạn để đề tài của em hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Phần I: Cơ sở lý thuyết
I. Tổng quan về logic số
I.1. Mạch tơng tự và tín hiệu tơng tự (Analog circuit)
a.Mạch tơng tự (Analog )
* Định nghĩa : Mạch tơng tự là mạch xử lý các tín hiệu tơng tự
- Tín hiệu tơng tự : Là những tín hiệu có biên độ biến đổi liên tục theo thời
gian đợc xác định theo quan hệ của hàm số bất kì .

1

- Đặc điểm : Mạch tơng tự có khả năng chống nhiễu và độ ỗn định kém ,
phân tích và thiết kế phức tạp.
b. Mạch số và tín hiệu số
* Định nghĩa :Là các mạch điện xử lý tín hiệu số là mạch logic số
- Tín hiệu số : là tín hiệu chỉ có 2 mức logic phân biệt. Trong kỹ thuật số 2
mức logic đó đơc gọi là mức cao (H) và mức thấp (L) , còn gọi là mức 1 và
mức 0
* Đặc điễm:
-Tín hiệu số chỉ đợc phát sinh bởi các mạch thích hợp. Gián đoạn về thời
gian và biên độ. Sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao xảy ra nhanh chóng.
-Khả năng chống nhiễu tốt .
-Thiết kế, phân tích mạch đơn gian dễ làm .
-Thuận lợi cho mạch lu chữ thông tin.
I.2. Các hệ thống đếm (Number systems)
I.2.1.Các hệ thống đếm (Number systems)
1.Hệ thống số thập phân(Decimal System)
- Sử dụng mời chữ số từ 0 đến 9 ghép lại với nhau tạo thành số đếm, số sau
lớn hơn số trớc một đơn vị. Mỗi chữ số có mặt trong số thập phân gọi là một bít
tính từ phải sang trái, bít đầu tiên đợc gọi là hàng đơn vị ,bít 2 hàng chục, bít 3
hàng trăm, bít 4 hàng nghìn.
ví dụ:

D
168
860100
10.810.610.1168
012
=

++=
++=
Tổng quát:
2.Hệ thống số nhị phân(Binery)
* Định nghĩa:hệ thống số nhị phân là loại số đếm sử dụng 2 kí tự số 0 và 1
ghép lại với nhau tạo thành số đếm
-Tổng quát:
3.Hệ thống số thập lục phân (Hexa)
2
0
1
2
1
1
10 10.10. aaaX
n
n
n
nD
+++=



0
1
2
1
1
2 2.2. aaaX
n

n
n
nD
+++=




* Định nghĩa:Hệ thống số thập lục phân là hệ thống số sử dụng 16 kí tự
trong đó 10 kí tự đầu là số từ 0 đến 9 và 6 kí tự sau là A,B,C,D,E,F ghép với nhau
tạo thành số đếm.
ví dụ:

D
h
549
532512
16.516.216.2225
012
=
++=
++=
-Tổng quát:
I.2.2.Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm
1.Chuyển từ số thập phân sang số nhị phân
* Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang số nhị phân ngời ta lấy số
thập phân cần chuyển đổi chia liên tiếp cho 2 để tìm số d .Số d (là 0 hay 1)
trong các lần chia là số chữ số của hệ nhị phân tơng ứng ghi theo trật tự ngợc lại.
- Ví dụ:
DD

?69 =
69/2=34 d 1 1
34/2=17 d 0 0
17/2=8 d 1 1
8/2=4 d 0 0
4/2=2 d 0 0
2/2=1d 0 0
1/2=0 d 1 1


BD
100010169 =
2.Chuyển từ số nhị phân sang số thập phân
* Cách làm:Muốn chuyển từ số nhị phân sang số thập phân ta chỉ việc tính
tổng tất cả các tích của các chữ số trong hệ nhị phân với trọng số tơng ứng của
nó.
- Tổng quát:
0
1
2
1
1
2 2.2. aaaX
n
n
n
nD
+++=

-Ví dụ:

D
B
69
2.12.12.11000101
026
=
++=
3.Chuyển từ số thập phân sang thập lục phân
3
0
1
2
1
1
16 16.16. aaaX
n
n
n
nD
+++=




* Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang thập lục phân ta lấy số thập
phân chia liên tiếp cho 16,số d trong mỗi lần chia là các chữ số của số ở hệ thập
lục phân tơng ứng ghi theo trật tự ngợc lại.

Ví dụ:
( )
H
D
?69 =
69/16 = 4 d 5 5
4/16 = 0 d 4 4
HD
4569 =
4. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang hệ thập phân
* Cách làm: Muốn chuyển từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân ta chỉ
việc tính tổng tất cả các tích của các chữ số trong hệ thập lục phân với trọng số t-
ơng ứng của nó.
Ví Dụ :

DH
DH
6956416.516.445
?45
01
=+=+=
=
5.Chuyển đổi từ số thập lục phân sang số nhị phân
* Cách làm:Muốn chuyển từ số thập lục phân sang số nhị phân ta tính từ
trái qua phải của số thập lục phân mỗi bít của số thập lục phân tơng đơng với 4
bít của số nhị phân có vị trí tơng ứng.
6. Chuyển từ nhị phân sang thập lục phân
* Cách làm: Muốn chuyển từ nhị phân sang thập lục phân ta tính từ phải
qua trái cứ 4 bít của số nhị phân tơng đơng với 1 bít của số thập lục phân. Những
số cuối cùng nằm về phía bên trái nếu thiếu số lợng bít ta có thể thêm 0 vào

phía bên trớc .
I.3. Các loại mã thông dụng
1. Khái niệm: mã số là tập hợp của những hệ thống số đếm theo một quy
luật nhất định dùng để biểu diễn các thông tin theo quy luật đó. Mã số là phơng
tiện giao tiếp cơ bản của hệ thống thông tin.
Đơn vị tính: byte (B)
- Trong thực tế có nhiều loại mã khác nhau nhng chủ yếu sử dụng mã:
+ BCD (Binery Code Decimal )
+ ASC II
+ Mã GRAY(mã vòng)
2. Các loại mã thông dụng
4

a.Mã BCD:
- Cách thành lập:đợc thành lập dựa trên cở sở 4 bít của số nhị phân
ghép lại với nhau.
- Có 2 dạng cơ bản để thể hiện mã số BCD
+ BCD không gói: BCD thể hiện tất cả các trạng thái mà nó có thể biểu
diễn đợc (16 trạng thái )
+ BCD gói: là các mã số mà BCD thể hiện đợc nằm trong 10 kí tự của
hệ số đếm thập phân. Các mã lớn hơn 10 cần biểu diễn ở dạng BCD ta dùng
nhiều tổ hợp BCD ghép lại với nhau
- Quy ớc: Mã BCD là những mã số thuộc 10 kí tự cơ bản của số thập
phân.
b. Mã thập lục phân(Hexa)
- Cách thành lập: đợc thành lập trên cơ sở hệ thống số đếm thập lục phân
- Dạng thể hiện của nó giống thập lục phân: gồm 16 kí tự để biểu diễn 1
mã số gồm 10 kí tự số từ 0 đến 9 và 6 kí tự chữ A,B,C,D,E,F
Mã thập phân Mã BCD Mã thập lục
0 0000 0

1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
10 1010 A
11 1011 B
12 1100 C
13 1101 D
14 1110 E
15 1111 F

Bảng 1-1-1: Các dạng mã của các số tự nhiên từ
150
ữ
c.Mã ASC II
- Là hệ thống mã số cơ bản dùng để mã hóa phần cứng với các thiết bị vào
ra: bàn phím, chuột.
5

d.Mã GRAY (Mã vòng )
-Là loại mã số đợc viết theo qui luật vòng tròn 2 mã liên tiếp nhau chỉ sai
khác 1 bit
e.Mã thừa 3(EXCESS - 3)
- Mã thừa 3 là loại mã số sử dụng với số thập phân cộng thêm 3 sau đó
chuyển sang dạng BCD không gói .

3.Chuyển đổi giữa các loại mã
* Chuyển đổi từ mã BCD sang mã Hexa : Tính từ phải qua trái mỗi tổ hợp 4
bit của mã BCD đợc một bit của mã Hexa .
* Chuyển đổi từ mã thừa 3 sang mã thập phân : Lấy mã thừa 3 chuyển sang
BCD sang số thập phân trừ 3 đơn vị đơc kết quả .
I.4.Đại số Boolean
1.Các định lí cơ bản của đại số Boolean
a.Cơ sở đại số Boolean
- Đại số Boolean là các phép tính đại số dựa trên phép tính nhị phân với 2
giá trị cơ bản là 0 và 1
- Một biến A bất kì nhận 2 giá trị A=0 hoặc A=1
+Nếu cho A=0 phủ định của A:
1=A


AA
AAA
AA
=
===
==
010
01
Kết luận: Phủ định 2 lần bằng chính nó

11.1
00.1
111
101
=

=
=+
=+
b.Các định lí cơ bản:
- Ta có biến A bất kì :
6


0.
.
1.
00.
1
0
11
=
=
=
=
=+
=+
=+
=+
=
AA
AAA
AA
A
AA
AAA

AA
A
AA
2.Các tính chất của đại số Boolean
* Phép hoán vị :

BACACBCBA
ABCACBCBA
++=++=++
==
* Phép kết hợp :
ACBBCACBACBA ++=++=++=++ )()()(
* Phép phân kì :
CABACBA ).( +=+
3.Các định lý cơ bản của đại số Boolean
* Phép phủ định:Phủ định 2 lần thì bằng chính nó
)( AA =
* Định lí Dermorgan:
-Phủ định của một tổng bằng tích các phủ định thành phần
CBACBA )( =++
-Phủ định của một tích bằng tổng các phủ dịnh thành phần
) ( CBACBA
++=
* Một số đẳng thức tiện dụng :
7


)() (.10
9
8

7
)).(()).().(.(6
)_).(( 5
)).(.(4
)).(.(3
.).(.2
).(.1
CBACBBA
BABAA
ABAA
CABACBCABA
CABACBCABA
BACACABA
BACACABA
ABABA
BABAA
ABAA
+=+
+=+
=+
+=++
++=+++
+=+
+=++
=++
=+
=+
I.5. Hàm logic
1. Định nghĩa hàm logic.
- Là 1 dạng hàm số dùng để biểu diễn mối quan hệ logic của tín hiệu ra và

tín hiệu vào.
- Hàm logic có thể đợc biểu diễn dới dạng chữ hoặc số
Ví Dụ:
CBACBACBAY ++=
dạng chữ

{ }

= 11,9,7,3,1,0Y
dạng số
-Thể hiện ở các dạng:
+ Dạng hội chuẩn
+ Dạng tuyển chuẩn
+ Bảng trạng thái
+ Bìa Karnough
2. các dạng biểu diễn hàm logic
a. biểu diễn dới dạng tuyển chuẩn( tổng các tích)
- Đây là dạng biểu diễn cơ bản của hàm logic, nó đợc biểu diễn trạng thái
logic đầu ra ở mức cao toàn bộ hàm số là tổng nhiều thành phần.Mỗi thành phần
là 1 tổ hợp các biến dới dạng 1 tích.
Ví Dụ:
CBACBACBACBAY +++=

1111 +++=Y
-Để xác định đợc dạng này phải dựa vào yêu cầu và các điều khiện của bài
toán
b. Biểu diễn dới dạng hội chuẩn( tích các tổng)
8

-Là 1 hàm quan hệ của tín hiệu ra với tổ hợp tín hiệu vào là các tích của

nhiều thành phần, mỗi thành phần chứa tổ hợp các biến dới dạng 1 tổng.
c.Biểu diễn dạng bảng trạng thái
- Là 1 cách biểu diễn trực quan mối quan hệ hàm logic giữa tín hiệu ra và
tín hiệu vào. Bảng trạng thái thực chất là 1 ma trận hàng cột, trong đó số cột
bằng tổng số các biến của bài toán, số hàng bằng(2
n
+1). Trong đó n: là số các
biến đầu vào hàng trên cùng của bảng trạng thái ghi tên các biến vào ra dới dạng
chữ. Các hàm tiếp theo về phía bên trái của bảng trạng thái ghi tổ hợp giá trị các
biến đầu vào dới dạng số nhị phân theo thứ tự tăng dần từ trên xuống. Các hàm
còn lại thuộc cột bên phải tơng ứng với đầu ra ghi giá trị logic của biến đầu ra.
Tơng ứng với tổ hợp trạng thái biến đầu vào .
Ví Dụ: 3 công tắc A, B, C

3 biến đầu vào
A, B, C kín

1
A, B, C hở

0
Đèn Y: Y=1 đèn sáng
Y=0 đèn tắt


1 biến ra
Số cột=

các biến =4 cột
Số hàng=2

3
+1=9 hàng
Bảng trạng thái :
Bảng 1-1-2 . Bảng trạng thái điểu kiển bóng đèn sáng tối
d.Biểu diễn bằng bìa Karnough
- Cách xác định bìa:
A B C Y
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
9

+ Bìa karnough là 1 ma trận hình chữ nhật chứa các ô bên trong nó. Số ô
của ma trận= 2
n
(n: số các biến đầu vào)
+ Xung quanh ma trận tơng ứng với vị trí hàng cột. Ngời ta ghi tên các
biến có thể ghi ở dạng chữ hoặc số (dạng mã GRAY)
+ Bên trong các ô đợc ghi: 3 cách
Giá trị logic của biến đầu ra tơng ứng với tổ hợp trạng thái đầu vào có tọa
độ chiếu đến ô đó.
Ghi giá trị nhị phân tơng ứng tọa độ tổ hợp các biến đầu vào.
Ghi giá trị thập phân tơng ứng với tọa độ tổ hợp các biến đầu vào.
Ví Dụ: 3 công tắc A, B, C kín = 1
A, B, C hở = 0

Đèn Y: Y=1 đèn sáng
Y= 0 đèn tắt
3 biến đầu vào

2
3
= 8
Cách ghi 1:
AB
C
00 01 11 10
0 1 0 0 0
1 1 1 1 0

Cách ghi 2 :
AB
C
00 01 11 10
0 000 010 110 100
1 001 011 111 101

Cách ghi3 :
AB
C
00 01 11 10
0 0 2 6 4
1 1 3 7 5
Bảng 1-1-3. Biểu diễn trạng thái bóng đèn bằng bìa Karnough
3. các phơng pháp tối giản hàm logic
a. Khái quát chung

10

- Trong quá trình thiết kế mạch điện logic các hàm số mà ta xây dựng ban
đầu đều là các hàm số cha tối giản vì vậy khi xây dựng mạch theo các hàm này
mạch điện thờng phức tạp có những cổng, những phép biến đổi không cần thiết.
- Để mạch điện là tối u và ngắn gọn nhất trớc khi vẽ mạch ngời ta tìm cách
tối giản hàm logic. Trong thực tế có nhiều phơng pháp khác nhau để tối giản
hàm logic nhng chủ yếu sử dụng 2 phơng pháp: sử dụng đại số Boolean và dùng
bìa karnough
b.Phơng pháp đại số Boolean tối giản hàm logic
- Nội dung phơng pháp: sử dụng các tính chất và các phép biến đổi cơ bản
của đại số Boolean để biến đổi hàm logic sao cho hàm số là ngắn gọn nhất.
- Đặc điểm phơng pháp:
+ các phếp biến đổi phức tạp đối với những hàm có nhiều biến vậy phơng
pháp này chỉ sử dụng cho những hàm đơn giản.
+ Hàm số biến đổi cuối cùng có thể là không tối giản hoàn toàn tùy thuộc
khả năng của ngời biến đổi.
+ Phơng phá này phải chú ý các số 1 và số 0 và sử dụng chúng 1 cách
linh hoạt trong quá trình biến đổi.
Ví Dụ:
BACBACBACBAY +++=

).(.).(. BBCACCBA +++=
=
CABA +
c. Phơng pháp bìa Karnough tối giản hàm logic
- Nội dung phơng pháp:
+ Xây dựng bìa Karnough đối với hàm số cần đơn giản
+ Ghép các ô trong bìa Karnough liền kề nhau có giá trị =1.Số lợng ô
ghép phải lớn nhất và tỉ lệ với 2

n
Ví Dụ: 2 ô = 2
1
1 biến bỏ đi
4 ô = 2
2
2 biến bỏ đi
8 ô = 2
3
3 biến bỏ đi
16 ô = 2
4
4 biến bỏ đi
+ Trong số các ô ghép với nhau biến nào có giá trị thay đổi biến đó bỏ đi.
Cứ 2
n
ô ghép với nhau thì bỏ đợc n biến.
+ 1 ô có thể đợc ghép nhiều lần với các ô khác nhng trong mỗi lần ghép
phải có 1 ô mới.
11

+ Có thể ghép các ô ở cạnh, ở mép với nhau, ở 4 góc với nhau hoặc các ô
đối xứng nhau.
-Ví dụ:

DCBADCBADCBADCBA
DCBADCBADCBADCBADCBADCBAY


++++

+++++=
Dùng bìa Karnough đơn giản hàm lôgic:
AB
C
00 01 11 10
00 1 1 1 1
01 0 0 1 1
11 0 0 1 0
10 1 1 0 1
Bảng 1-1-4. Bìa Karnough tối giản hàm logic
Tối giản:
DBDADBACADCY ++++=
II.Một số cổng logic
1. Cổng Đảo (Inverter gate)
a. Định nghĩa: Cổng đảo còn gọi là cổng not. Nó thực hiện thuật toàn lôgíc
phủ định biến số ở đầu vào tức là Y =
b. Kí hiệu : cổng NOT chỉ có một đầu vào và một đầu ra

YA
c.Bảng sự thật:
Bảng 1-2-1.Bảng chân lý cổng NOT
d. Biểu diễn cổng not bằng mạch điện và mạch bán dẫn đơn giản

Uv
Uv
L1
A
C

e. Dạng xung cổng NOT:

A Y
0 1
1 0
12


2.Cổng hoặc (OR gate).
a. Định nghĩa :Cổng hoặc là cổng lôgic cơ bản nó thực hiện phép tính tổng
các biến số ở đầu vào: Y = A+ B + + N
Với : A,B N là các biến số ở đầu vào
Y là hàm số hay kết quả đầu ra.
b. Kí hiệu :Cổng OR hai đầu vào và cổng OR 3 đầu vào đợc biểu diễn nh
hình vẽ:
Y
A
B
C
Y
A
B
Cổng OR 2 đầu vào Cổng OR 3 đầu vào
c. Bảng sự thật :
Bảng 1-2-2.Bảng chân lý cổng OR
d. Biểu diễn cổng OR bằng một mạch điện thay thế đơn giản:
Các đầu vào Đầu ra
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

13

e. Dạng xung của cổng OR:

3.Cổng Và (AND gate):
a. Định nghĩa :Cổng and là cổng lôgic cơ bản nó thực hiện phép tính tích
lôgic của các biến số ở đầu vào tức là : Y= A.B N
Với : A,B N là các biến số đầu vào
Y là biến số đầu ra
Một cổng AND có thể có nhiều đầu vào nhng thông thờng nó chỉ có từ 2 đến 3
đầu vào .
b.Kí hiệu : Cổng AND có 2 đầu vào và 3 đầu vào có kí hiệu nh hình vẽ :

Y
A
B
C
Y
A
B

Cổng AND 2 đầu vào Cổng AND 3 đầu vào

c. Bảng sự thật:
Bảng 1-2-3.Bảng chân lý cổng AND
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

14
Y
A
B

d. Biểu diễn cổng and bằng mạch điện, bán dẫn đơn giản :
Biểu diễn bằng mạch điện đơn giản và Biểu dễn bằng mạch bán dẫn đơn giản

e.Dạng xung của cổng AND:
Ta có thể biểu diễn dạng sóng của cổng and nh hình trên với A,B là dạng sóng
đầu vào còn Y là dạng sóng đầu ra. Chỉ khi nào 2 đầu vào A,B ở mức cao thì đầu
ra Y mới ở mức cao.
4.Cổng Và Đảo(NAND gate):
a. Định nghĩa :Cổng nand là một cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện thuật toán
phủ định tích lôgíc các biến số đầu vào tức là : Y=
b. Kí hiệu:
Cổng nand có thể có 2 hay nhiều đầu vào
c. Bảng sự thật:

Bảng 1-2-4.Bảng chân lý cổng
NAND
d. Biểu diễn bằng mạch điện và mạch bán dẫn đơn giản:
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
15
C
Uv

Uv
B
A
L1
Q2
NPN
Rc
Rb
Ur
Vcc
Vcc
A
B
R1
DB
DA
Y = A . B
Ur
Vcc
Vcc
A
B
R1
DB
DA

e. Dạng xung của cổng NAND :

5. Cổng Hoặc Đảo(NOR gate)
a. Định nghĩa :Cổng NOR là một cổng lôgic cơ bản nó thực hiện thuật toán

phủ định tổng lôgic các biến số ở đầu vào : Y=
b. Kí hiệu :

Y
A
B
Cổng NOR có thể có 2 hoặc nhiều đầu vào
c. Bảng sự thật
A B Y
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 0
Bảng 1-2-5.Bảng chân lý cổng NOR
Cổng NOR 2 đầu vào hoat dộng theo bảng chân lý trên ,chỉ khi nào cả hai đầu
vào ở mức thấp trhì đầu ra mới ở mức cao ,tất cả các trờng hợp còn lại thì đầu ra
đều ở mức thấp.
d. Biểu diễn cổng NOR bằng một mạch điện và một mạch bán dẫn đơn giản

16
Q2
NPN
Rc
Rb
Ur
Vcc
Vcc
A
B
R1

DB
DA

Cần chú ý tụ C trong mạch điện dùng để chống ngắn mạch nguồn 220v AC đầu
vào khi các công tắc A,B đều ở trạng thái đóng.
Mạch bán dẫn thể hiện sự hoạt động của cổng NOR nh hình vẽ :
chỉ khi nào 2 đầu vào ở mức thấp thì đầu ra mới ở mức cao còn lai các trờng hợp
khác thì đầu ra đều ở mức thấp
e. Dạng xung của cổng NOR:

6. Cổng Hoặc loại trừ( EXOR gate)
a. Định nghĩa :Cổng EXOR là một loại cổng lôgíc mà nó có khả năng thực
hiện thuật toán cộng lôgíc khác dấu các biến số ở đầu vào : tức là Y= A B
b. Kí hiệu:

Y
A
B
c. Bảng chân lý :

A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Bảng 1-2-6.Bảng chân lý cổng EXOR
Cổng EXOR hoạt động theo bảng chân lý trên .
d. Biểu diễn sự hoạt động của cổng EXOR bằng một mạch lôgíc đơn giản:
17
C

Uv
Uv
B
A
L1

Y
B
A
e. Dạng xung của cổng EXOR:

7. Cổng loại trừ EXNOR (EXNOR GATE):
a. Định nghĩa : Cổng EXNOR là 1 loại cổng lôgíc nó có khả năng thực
hiện thuật toán phủ định tích lôgíc loại trừ của biến số đầu vào :
Y=
b. Kí hiệu :

Y
A
B
c. Bảng chân lý :
Bảng chân lý của cổng loại trừ EXNOR đợc xây dựng nh hình vẽ . Khi cả hai
đầu vào ở mức cao hoặc ở mức thấp thì đầu ra có mức cao , còn khi một trong
hai đầu vào ở mức thấp hoặc ở mức cao thì đầu ra ở mức thấp.
A B Y
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 1
Bảng 1-2-7.Bảng chân lý cổng EXNOR

d. Biểu diễn cổng EXNOR loại trừ bằng mạch điện lôgíc :
18


Y
B
A
e. Dạng xung của cổng loại trừ EXNOR:

8. Cổng đệm (Buffer gate).
a. Định nghĩa :Cổng đệm có tác dụng cho tín hiệu đi qua mà không hề làm
thay đổi dạng sóng của tín hiệu truyền qua nó : Y=A
Cổng đệm dùng trong trờng hợp khi ta cần một dòng điện thúc cho tải tơng đối
lớn tri số của nó vợt quá khả năng tải dòng của IC lôgíc thì ta cần phải lắp thêm
một cổng đệm nằm trung gian giữa ic lôgic và tải.
b. Kí hiệu:

Y
A
c. Bảng chân lý :

Bảng 1-2-8.Bảng chân lý cổng đệm
Cổng đệm hoạt động theo bảng chân lý trên khi đầu vào bằng 1 thì đầu ra bằng 1
và khi đầu vào bằng 0 thì đầu ra cũng bằng 0
d. Biểu diễn cổng đệm bằng mạch bán dẫn đơn
giản :

A Y
0 0
1 1

19
Vcc
A
Y
Q1
R3
R2

e. Dạng xung của cổng đệm :
Dạng sóng của A và Y luôn luôn đồng pha với nhau
III. Giới thiệu về các IC sử dụng trong mạch
III .1.IC 4520
Có rất nhiều loại mạch đếm nhng trong mạch thiết đồng hồ số hiển thị giờ
,phút ,giây này em chỉ xét mạch đếm đồng bộ Modul 16(đếm lên).
Cụ thể ta xét IC 4520:
IC HEF 4520B gồm hai mạch đếm nhị phân đồng bộ bên trong 4 bit. Mạch đếm
có một ngõ vào Clock tác động mức cao (CP
0
) và một ngõ vào Clock tác động
mức thấp (
1
CP
), các ngõ ra đợc đệm từ tất cả 4 bit (O
0
ữ
O
3
) và một ngõ vào
master reset không đồng bộ tác động mức cao (MR). Bộ đếm tiến triển hoặc theo
mỗi cạnh lên CP nếu

1
CP
= H hoặc theo cạnh xuống của ngõ vào
1
CP
nếu CP
0
=L
CP
0
hoặc
1
CP
có thể dùng nh ngõ vào clock cho mạch đếm và ngõ vào còn lại có
thể dùng nh ngõ vào cho phép clock vào. Mức cao tại MR làm Reset bộ đếm (O
0
ữ
O
3
=L) độc lập với CP
0
,
1
CP
.
Hoạt động Schmitt-trigger ở ngõ vào clock tạo ra khả năng chụi đựng cao đối với
clock có thời gian lên / xuống chậm hơn.
a. sơ đồ chân IC HEF 4520B
20
1

2
3
4
5
6
9
11
12
13
7
10
15
14
CP
0A
CP
0B
MR
A
MR
B
1B
CP
O
OA
O
OB
O
1A
O

2A
O
3A
O
1B
O
2B
O
3B

Hình 1-3-1.Cơ đồ chân IC 4520
HEF 4520BP: 16 lead DIL, plastic
HEF 4520BD: 16 lead DIL, ceramic
HEF 4520BT: 16 lead mini-pack, plastic
b. nhiệm vụ các chân
-CP
0A
, CP
0B
: Các ngõ vào xung clock (clock inputs) Kích khởi cạnh lên
1A
CP
,
1B
CP
: Các ngõ vào xung clock (clock inputs) Kích khởi cạnh xuống
-MR
A
, MR
B

: Các ngõ vào Master Reset (Master reset inpus)
- 0
0A
ữ
0
3A
: Các ngõ ra (outputs)
- 0
0B
ữ
0
3B
: Các ngõ ra (outputs)
c. sơ đồ logic

Hình 1-3-2.Sơ đồ logic IC4520
d. bảng trạng thái

21
SS
DD
V
V
HEF 4520B
9
101112
13
14
1516
8

7
654
3
2
1
1B
0B
CP
A
1A
0A
CP
CPCP
3A
2A1A
0A
O O
OO
OO
O
1B2B
3B 0B
O
B
MR
MR
C
FF
1
T

O
O
2
C
D
FF
T
O
O
C
D
FF
T
O
O
C
D
FF
T O
O
43
o
O
O O
O
0
1
2
3
0

1
CP
CP
MR
.
D
.
.
.
.
.
.
.
.
CP
0
Cp
1
MR MODE
H L Mạch đếm làm việc
L L Mạch đếm làm việc
X L Không đổi
X L Không đổi
L L Không đổi
H L Không đổi
X X H
O
0
ữO
3

=L


Bảng 1-3-1.Bảng trạng thái IC 4520

e. dạng sóng

III.2. IC 74LS247
Là IC chuyển đổi mã BCD thành dạng phù hợp với hệ thập phân bằng LED 7
thanh có anode chung hoặc cathode chung. Khi đầu vào LT (Lamp-Test) mức
thấp tất cả các đầu ra đều mức thấp. Khi đầu vào RB (Ripple-Blanking) mức thấp
tất cả các đầu ra đều cao. Khi các đầu vào A, B, C, D, E mức thấp và RB mức
thấp tất cả các đầu ra đều là mức cao. Điều này cho phép xoá bỏ các trạng thái
không mong muốn trong dãy các tín hệu.
a. Tác dụng các chân IC 74LS247
Chân 1, 2, 6, 7: (A, B, C, D) Là các chân
tín hiệu vào
Chân 16: (Vcc) Là chân nguồn cấp
Chân 8: (GND) Là chân nối mass
Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15:
(a, b, c, d, e, f, g,) Là các chân tín hiệu ra
b. Các thông số IC 74LS247
22
1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 137 10 1715 16 1814
1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 137 10 115 0 214
CP
0
CP
1
__

MR
O
0
O
1
O
2
O
3



B¶ng 1-3-2.B¶ng th«ng sè IC 74LS247
c. S¬ ®å cÊu tróc bªn trong IC 74LS247
23


H×nh 1-3-3.S¬ ®å logic IC 74LS247
d.B¶ng ch©n lý
Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó đối với các ngõ
ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS247 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn
a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS247
là L hay H.
24

Bảng 1-3-3.Bảng chân lý IC 74LS247
III.3. IC 555
a. Sơ đồ chân và cấu trúc
Vi mạch 555 đợc chế tạo thông dụng nhất là
dạng vỏ plastic nh hình vẽ :

Chân 1: GND(nối đất)
Chân 2: tringer input( ngõ vào xung nảy)
Chân 3: Output (ngõ ra)
Chân 4: reset(hồi phục )
Chân 5: Con troi Vontage(điện áp điều khiển )
Chân 6: thershold( thềm ngỡng )
Chân 7: Discharge(xả điện)
Chân 8: +Vcc(nguồn dơng)
25
1
Gnd
2
Trg
3
Out
4
Rst
5
Ctl
6
Thr
7
Dis
8
Vcc
IC
555
2
3
4

5
6
7
8
I
j
A1
A2
Q1
R
1k
Rb
1k
Ra
1k
S
R Q
_
Q
+
O2
+
O1