Bai 4 mach so sv TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP

Khoa Cơ Khí
Bộ mơn Cơ Điện Tử

Khảo sát và ứng dụng mạch số

1. Giới thiệu
Cổng logic biểu diễn các chức năng logic cơ bản và là thành phần chủ yếu của mạch số tích hợp. Ngõ
vào và ngõ ra của mạch tích hợp đều đại diện cho giá trị số Boolean hoặc số nhị phân, ví dụ như vol
(chuẩn TTL sử dụng 0V cho mức 0 và +5V cho mức 1). Sự kết hợp giữa các cổng logic cơ bản như
cổng AND, OR, NAND, NOR, NOT, và XOR tạo nên các mạch tổ hợp (mạch mà tín hiệu ngõ ra tại
mỗi thời điểm chỉ phụ thuộc vào trị các tín hiệu ngõ vào ở thời điểm đó). Sự kết hợp của chúng cịn
có thể tạo nên các phần tử nhớ (Flip-Flip). Cùng với những phần tử nhớ này, sự kết hợp giữa các cổng
logic cịn có thể tạo thành mạch tuần tự (mạch mà tín hiệu ngõ ra khơng những phụ thuộc vào các tín
hiệu ngõ vào mà cịn phụ thuộc vào trang thái hiện tại của một số ngõ ra).
Mục tiêu:


Làm quen với bảng test board đa năng và các đặc điểm nhận dạng chung của IC số.



Giới thiệu vài loại IC cơ bản: 7408, 7411, 7432, 7400, 7402, 7486.



Thực thi mạch số tổ hợp.



Thực thi mạch số tuần tự thông qua IC đếm 74193 và IC giải mã 7447

2. Thiết bị thực hành/thí nghiệm
2.1 Thành phần:
-

Bảng breadboard

-

Hộp linh kiện:

IC
7408 7411 7432 7400 7402 7486 74193 7447
Số lượng 2
1
2
2
1
1
1
1

-

Led 7 đoạn
1

Led & 220 
5

Dây nối

30

Bộ nguồn 5V:

Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

1


2.2 Sơ lược đặc tính thiết bị:
a) Breadboard (test board đa năng):
Breadboard là một dạng đế cắm nhiều lỗ, cho phép cắm các
linh kiện điện tử, IC và dây nối để tạo thành mạch điện tử mà
không cần hàn nối. Vì thế nên nó có thể được sử dụng lại và giúp
cho việc thiết kế một mạch điện tử thí nghiệm được dễ dàng hơn.
Về cấu tạo breadboard gồm có hai phần chính:


Terminal strip: là vùng gắn các linh kiện điện tử. Vùng này có
5 cột bên trái (A, B, C, D, E) và 5 cột bên phải (F, G, H, I, J).
Trong đó, cột E và cột F cách nhau khoảng 0.3 inch (khoảng
cách giữa hai hàng chân IC) nên hai cột này được ưu tiên để
gắn IC. Với vùng này, mỗi hàng nối với nhau như hình vẽ.



Bus strip: là vùng cung cấp nguồn cho các linh kiện điện tử.
Một bus strip có hai cột, mỗi cột được nối với nhau như hình
vẽ bên.

b) Các IC họ 74:
Các IC họ 74 thơng thường có 14 chân / 16 chân. Các chân

VCC
14

13

12

11

10

9

8

1

2

3

4

5

6

7

được đánh số theo ngược chiều kim đồng hồ với chân đầu tiên là chân
ở hàng dưới bên trái.

GND

STT

Linh kiện

Đặc điểm

1

IC 7408

Mạch tích hợp 4 cổng AND 2 ngõ vào

2

IC 7411

Mạch tích hợp 3 cổng AND 3 ngõ vào

3

IC 7432

Mạch tích hợp 4 cổng OR 2 ngõ vào

4

IC 7400

Mạch tích hợp 4 cổng NAND 2 ngõ vào

5

IC 7402

Mạch tích hợp 4 cổng NOR 2 ngõ vào

6

IC 7486

Mạch tích hợp 4 cổng XOR 2 ngõ vào

7

IC 74193

Mạch đếm song song lên/xuống 4 bit

8

IC 7447

Mạch giải mã 4 bit sang Led 7 đoạn

Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

2


7408

VCC

7411

VCC

14

13

12

11

10

9

1

2

3

4

5

6

14

13

12

11

10

9

7

1

2

3

4

5

6

GND

7400

VCC
13

12

11

10

9

1

2

3

4

5

6

13

12

11

10

9

7

1

2

3

4

5

6

13

12

11

10

9

7

1

2

3

4

5

6

8

7

GND

7486

VCC

14

8

14

13

12

11

10

9

7

1

2

3

4

5

6

GND

8

7

GND

Đối với IC 74193:
MR
H
L
L
L
L



14

7402

8

GND



8

GND

VCC

14

7432

VCC

8

PL
X
L
H
H
H

CPU

CPD

X
X
H

H

X
X

H
H


Mode
Asynchronous reset
Asynchronous preset
No change
Count up
Count down

IC 7447 và Led 7 đoạn
Led 7 đoạn cần được chọn cho phù hợp với IC giải mã. Trong trường hợp của IC 7447, các

ngõ ra a,b, …, g là tích cực mức thấp, do đó Led cần được chọn theo kiểu cực Anode chung.

c) Led:
LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), là diode có khả năng phát ra ánh
sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Led có hai chân với độ dài khác nhau: chân dài là
cực dương (+), chân cịn lại là cực âm hay GND. Khi có dịng phân cực thuận đi qua,
Led sẽ phát sáng.
Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

3


3. Nội dung thực hành, thí nghiệm
3.1 Thời lượng: 5 tiết cho mỗi nhóm sinh viên.
3.2 Nội dung thí nghiệm
3.2.1 Thí nghiệm về cổng AND

+5V

LED

220

GND

Thực hiện lần lượt theo các bước sau (như được minh họa trên hình vẽ):
-

Nối tín hiệu +5V của nguồn lên dãy bus strip trên cùng của breadboard.

-

Nối tín hiệu GND của nguồn lên dãy bus strip dưới cùng của breadboard.

-

Nối tương ứng chân 7, chân 14 của IC 7408 với GND và +5V.

-

Đặt Led lên breadboard: cực dương của Led được nối chân số 3, cực âm nối GND qua
điện trở 220 Ω.

-

Nối chân số 1 và chân số 2 xuống mức thấp (GND).

Yêu cầu:
a) Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát đèn Led.
b) Nối 2 tín hiệu vào lên mức cao (+5V) và quan sát ngõ ra.
c) Đưa bất kỳ một ngõ vào xuống mức thấp và quan sát ngõ ra.
d) Để hở hai ngõ vào (không nối lên mức cao hoặc nối xuống mức thấp), quan sát đèn Led. Rút
ra được kết luận gì?
3.2.2 Thiết lập bảng chân trị
Lập lại các bước của bài trên cho IC 7486 và thiết lập bảng chân trị tương ứng.
3.2.3 Thực thi mạch logic
Cho hàm F(A, B, C) = (0, 1, 3, 4, 6, 7).
Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

4


Yêu cầu:
a) Viết biểu thức hàm F.
b) Dùng bảng Karnaugh để đơn giản hàm F.
c) Thực hiện mạch logic sử dụng cổng AND và OR (sử dụng cổng NAND thực hiện chức năng
NOT).
d) Chọn các IC thích hợp để nối mạch như đã thiết kế ở câu c. Sau đó, đưa tất cả các tổ hợp
ngõ vào và quan sát ngõ ra.
e) Thực hiện mạch logic chỉ sử dụng toàn cổng NAND sao cho số cổng là ít nhất.
3.2.4 Thực thi mạch tuần tự
Thực hiện lần lượt theo các bước sau (như được minh họa trên hình vẽ) để thực hiện mạch đếm lên
Mod 16:
-

Nối chân CPD của 74193 lên +5V.

-

Nối chân PL của 74193 lên +5V.

-

Nối chân MR của 74193 xuống GND.

-

Nối 4 ngõ ra của 74193 vào 4 ngõ vào của 7447 tương ứng.

-

Nối 7 ngõ ra của 7447 vào 7 ngõ vào của Led 7 đoạn tương ứng (nối tiếp qua 220 ).

-

Cấp nguồn cho IC 74193 và IC 7447.

-

Nối chân chung của Led 7 đoạn lên +5V.

Yêu cầu:
a) Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát giá trị trên Led 7 đoạn khi lần lượt đưa tín hiệu ngõ
vào chân CPU xuống GND rồi lại nối lên +5V.
b) Thay đổi sơ đồ đấu dây để mạch đếm xuống.
c) Thay đổi trạng thái của chân MR và quan sát giá trị Led 7 đoạn.

d) Thay đổi trạng thái của chân PL và quan sát giá trị Led 7 đoạn.
e) Kết hợp các cổng logic để mạch đếm ở trên trở thành mạch đếm lên Mod 10.

Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

5


4. Kết quả thực hành, thí nghiệm:
4.1

Khi ngõ vào IC để hở như trong bài thí nghiệm này, thì ngõ vào được hiểu là mức:
Mức thấp

4.2

Mức cao

Bảng chân trị của cổng XOR
Input 1

Input 2

0

0

1

0

0

1

1

1

Output

4.3

Sơ đồ đấu dây trong mạch 74193 và 7447 để tạo thành mạch đếm lên Mod 10.

4.4

Đánh giá mạch logic đã được đấu dây:

- Mạch ở phần 3.2.3. d)
- Mạch ở phần 3.2.4. e)

Khơng chạy

Chạy khơng hồn chỉnh

Chạy tốt










Ý kiến khác: .....................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
Họ và tên sinh viên: ............................................................... MSSV: ....................... Nhóm: ............
Ngày thực hành / thí nghiệm: ................................................ Ký tên: ...............................................
Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

6


5. Tài liệu tham khảo
[1] R.J. Tocci and N.S. Widmer, Digital Systems – Principle and Applications, 8th Edition, Prentice
Hall, 2001
[2] Paul Scherz, Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill, 2000.

Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT

7