BTL xung số haui nhóm 11 Thiết kế mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8, sử dụng DFF hiển thị kết quả đếm trên LED 7 thanh, có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI


PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ
Thơng tin chung

1. Mã lớp học phần: 20231FE6021002
2. Tên nhóm: 11
3. Họ và tên thành viên trong nhóm:

Khóa: K16

Sinh viên 1: Nguyễn Chí Hiếu
MSV 2021603275
Sinh viên 2: Nguyễn Thành Nam
MSV 2021603760
Sinh viên 3: Phạm Xuân Tiến
MSV 2021603610
I. Nội dung học tập
1. Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8, sử dụng D-FF hiển thị
kết quả đếm trên LED 7 thanh, có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4
2. Hoạt động của sinh viên (xác định các hoạt động chính của sinh viên trong quá trình thực
hiện Đồ án để hình thành tri thức, kỹ năng đáp ứng mục tiêu/chuẩn đầu ra nào của học phản).
TT

Nội dung cần thực hiện

1

Lựa chọn đề tài

2

Xác định yêu cầu bài toán

3

Xây dựng sơ đồ khối chức năng và xác
định nhiệm vụ các khối

4

Phân tích và thiết kế sơ đồ nguyên lý

5

Thử nghiệm và hiệu chỉnh.

6

Thiết kế mạch in và lắp ráp

7

Viết và hoàn thiện báo cáo

CĐR

Thời gian hoàn thành


3. Sản phẩm nghiên cứu (xác định cụ thể sản phẩm của chủ đề nghiên cứu cần đạt được)
-

Nội dung mơ tả xác định u cầu bài tốn

-

Nội dung thể hiện việc xây dựng sơ đồ khối chức năng và nhiệm vụ các khối

-

Nội dung thiết kế sơ đồ nguyên lý và mô phỏng mạch điện

-

Mạch in đã thiết kế, lắp ráp, hiệu chỉnh và hoàn thiện

-

Báo cáo Đồ án theo mẫu BM03 của quyết định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 18 tháng 8 năm
2019 của trường ĐH Công nghiệp Hà nội (Phụ lục 3), bao gồm các nội dung sau:
TT

Nội dung báo cáo đồ án

1

Mở đầu (Nêu lý do chọn đề tài; Mục tiêu của đề tài; Phương pháp thực hiện

2

Phần 1. Tổng quan (Nêu tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu; Cơ sở xác định đề
tài; Ứng dụng trong thực tiễn …)

3

Phần 2. Xây dựng sơ đồ khối; Tính tốn, mơ phỏng và thiết kế sơ đồ ngun lý

4

Phần 3. Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh

5

Kết luận

6

Tài liệu tham khảo

7

Phụ lục (Nếu có)

8

Hướng dẫn sử dụng sản phẩm

II. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành đồ án theo đúng quy định: từ ngày 14/11/2023 đến ngày 22/12/2023
2. Báo cáo sản phẩm và trình bày kết quả thực hiện nghiên cứu theo đề tài đã được giao trước
giảng viên và các sinh viên.
III. Học liệu thực hiện đồ án
1. Tài liệu học tập:
1. Nguyễn Thị Thu Hà (2013), Giáo trình điện tử số, Nhà Xuất Bản KH&KT
2. Đặng Văn Chuyết (2000), Điện tử số, Nhà xuất bản giáo dục.
3. Nguyễn Viết Tuyến (2016), Giáo trình CAD trong điện tử/Nguyễn Viết Tuyến Nhà Xuất
bản ĐHSPHN


2. Trang web:
/> /> /> />Mạch đồng hồ số đơn giản (Thạch anh, 7490, 7447) (semicon.edu.vn)
3. Phương tiện, nguyên liệu thực hiện đồ án (nếu có): Bộ nguồn, diode, tụ điện, điện trở, led
đơn, led 7 thanh, IC 74LS47, IC 7447, IC 7432, IC 7408, IC 7432
.

Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2023
Trưởng bộ môn

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


PHỤ LỤC: MÔ TẢ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ

1. Các tính năng:
Có thể được ứng dụng trong các thiết bị điện tử sau:
- Đồng hồ
- Máy đếm số
- Máy đếm thời gian
- Thiết bị báo động
2. Các thơng số kỹ thuật chính:
- Điện áp cấp cho linh kiện 5V
- Kích thước dự kiến 40×25×5
- Điều kiện hoạt động: 15-40℃
- Khối đếm xung
- Khối giải mã sử dụng 74LS47
- Khối hiển thị sử dụng LED 7 đoạn


KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
Mã lớp học phần: 20231FE6021002
Khóa: 16
Tên sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Chí Hiếu
Mã SV: 2021604274
2. Nguyễn Thành Nam
Mã SV: 2021603760
3. Phạm Xuân Tiến
Mã SV: 2021603610
Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8, sử dụng D-FF hiển thị kết
quả đếm trên LED 7 thanh, có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4
Tuần

Nội dung công việc

Phương pháp thực hiện

1

Tìm hiểu về đề tài và
cách thiết kế mạch in
điện tử

Các thành viên tìm hiểu qua mạng, họp và
thảo luận, trao đổi với nhau và đưa ra kết
luận chung

2

Thực hiện bài toán thiết
kế và thống kê các thiết
bị cần sử dụng trong đề
tài.

Các thành viên tìm hiểu qua mạng, sách và
họp thảo luận trao đổi về hướng sử dụng
thiết bị và đưa ra kết luận chung

3

Mua các thiết bị điện tử
và thiết kế mạch in

Góp quỹ mua các linh kiện điện tử và mạch

và thống nhất mạch in thiết kế.

4

Làm mạch, chạy thử
nghiệm, làm báo cáo

Cả nhóm làm mạch và thử nghiệm, mỗi
người hoàn thành 1 phần báo cáo rồi sau đó
tổng hợp lại.

5

Hồn thiện báo cáo và
và sản phẩm

Chỉnh sửa những lỗi cịn lại và hồn thiện
tồn bộ báo cáo, sản phẩm.

Ghi chú

Ngày ……. tháng …….. năm 2023.
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN


Mục lục
ontents
Mục lục............................................................................................................................................1
Danh mục hình ảnh..........................................................................................................................2
Danh mục bảng biểu........................................................................................................................3

LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.......................................................................................5
1.1. Giới thiệu đề tài....................................................................................................................5
1.2. Tổng quan về bộ đếm...........................................................................................................7
1.3. Tổng quan về bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ...............................................................10
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG..................................................................................12
2.1. Xây dựng sơ đồ khối...........................................................................................................12
2.2. Tính tốn.............................................................................................................................12
2.3. Mơ phỏng sơ đồ logic trên phần mềm proteus...................................................................14
2.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý....................................................................................................21
CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG.............23
3.1. Chế tạo................................................................................................................................23
3.2. Lắp ráp................................................................................................................................30
3.3. Thử nghiệm.........................................................................................................................34
3.4. Đánh giá hệ thống...............................................................................................................34
CHƯƠNG 4: Đánh giá và kết luận................................................................................................35
4.1. Kết quả đạt được.................................................................................................................35
4.2. Hạn chế...............................................................................................................................36


Danh mục hình ảnh
Hình 1-1: bộ đếm.............................................................................................................................8
Hình 1-2: Đồ hình trạng thái............................................................................................................8
Hình 1-3: ứng dụng bộ đếm trong đồng hồ...................................................................................11
Hình 1-4: ứng dụng bộ đếm trong máy tính..................................................................................11
Hình 2-1: sơ đồ khối......................................................................................................................12
Hình 2-2: đồ hình trạng thái..........................................................................................................12
Hình 2-3: kí hiệu phần tử AND.....................................................................................................15
Hình 2-4: kí hiệu phần tử OR........................................................................................................16
Hình 2-5: kí hiệu phần tử NOT......................................................................................................16

Hình 2-6: Bước 1 mơ phỏng..........................................................................................................17
Hình 2-7: bước 2 tạo xung.............................................................................................................17
Hình 2-8: bước 3 tạo khối điều khiển D-FF..................................................................................17
Hình 2-9: đầu vào D1....................................................................................................................18
Hình 2-10: đầu vào D2..................................................................................................................18
Hình 2-11: đầu vào D3..................................................................................................................18
Hình 2-12: đầu ra Z.......................................................................................................................18
Hình 2-13: tạo khối hiển thị...........................................................................................................19
Hình 2-14: mạch khi hồn chỉnh...................................................................................................19
Hình 2-15: khi đầu ra khác 1 hoặc 4..............................................................................................20
Hình 2-16: khi đầu ra bằng 1 hoặc 4.............................................................................................20
Hình 2-17: sơ đồ nguyên lý trên Altium........................................................................................21
Hình 2-18: mạch ayout..................................................................................................................21
Hình 2-19: mạch 3D......................................................................................................................22
Hình 3-1: sơ đồ IC NE555.............................................................................................................24
Hình 3-2: IC 7447..........................................................................................................................25
Hình 3-3: sơ đồ chân IC 7447........................................................................................................25
Hình 3-4: IC74LS74......................................................................................................................26
Hình 3-5: sơ đồ chân IC 7474........................................................................................................27
Hình 3-6: LED 7 thanh loại Anode..............................................................................................28
Hình 3-7: Sơ đồ cấu tạo LED 7 thanh...........................................................................................28
Hình 3-8: IC7408...........................................................................................................................28
Hình 3-9: sơ đồ chân IC7408.........................................................................................................28
Hình 3-10: IC 7432........................................................................................................................29
Hình 3-11: sơ đồ chân IC 7432......................................................................................................29
Hình 3-12: mài tấm phíp đồng.......................................................................................................31
Hình 3-13: là mạch........................................................................................................................31
Hình 3-14: ngâm mạch..................................................................................................................32
Hình 3-15: mạch sau khi mài.........................................................................................................32
Hình 3-16: khoan lỗ.......................................................................................................................33

Hình 3-17: sau khi khoan...............................................................................................................33
Hình 3-18: hàn mạch.....................................................................................................................33
Hình 3-19: mạch khơng chạy.........................................................................................................34
Hình 3-20: mạch chạy ổn định......................................................................................................34
Hình 4-1: hình ảnh sau khi hoàn thiện...........................................................................................35


Danh mục bảng biể


Bảng 2-1: bảng chuyển đổi trạng thái............................................................................................13
Bảng 2-2: bảng karnaugh D3.........................................................................................................13
Bảng 2-3: bảng karnaugh D2.........................................................................................................14
Bảng 2-4: : bảng karnaugh D1.......................................................................................................14
Bảng 2-5: bảng karnaugh Z...........................................................................................................14
Bảng 2-6: bảng trạng thái phần tử AND........................................................................................15
Bảng 2-7: bảng trạng thái phần tử OR...........................................................................................15
Bảng 2-8: bảng trạng thái phần tử NOT........................................................................................16
Bảng 3-1: bảng linh kiện...............................................................................................................23
Bảng 3-2: bảng miêu tả IC 7408....................................................................................................29
Bảng 3-3: bảng miêu tả IC 7432....................................................................................................30


LỜI NĨI ĐẦU
Cùng với mơn học kỹ thuật điện tử thì mơn học kỹ thuật xung số là một học kỹ thuật cơ
sở quan trọng của bộ môn kỹ thuật mạch và vi xử lí tín hiệu. Ngày nay cùng với sự tiến
bộ của khoa học kĩ thuật, công nghệ điện tử đã đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi,
đặc biệt là trong kĩ thuật số. Mạch số được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật cũng như đời
sống của xã hội. Các ứng dụng của mạch số như đèn giao thông, máy đếm số, máy đếm
thời gian, thiết bị báo động.

Trong các mạch số, mạch đếm là một mạch quan trọng được sử dụng trong nhiều ứng
dụng khác nhau. Mạch đếm có thể được sử dụng để đếm số lượng vòng quay của một
động cơ, số lượng sản phẩm được sản xuất, số lượng khách hàng đến cửa hàng,…
Nhóm chúng em lựa chọn đề tài “Thiết kế mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8,
sử dụng D-FF hiển thị kết quả đếm trên LED 7 thanh, có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4”.
Mạch sử dụng D-FF để thực hiện chức năng đếm. Kết quả đếm được hiển thị trên LED 7
thanh. Ngoài ra, mạch cịn có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn cơ Hà Thị Phương đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ chúng em trong quá trình thực hiện tập đồ án này.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu đề tài
1.1.1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỉ của khoa học-kĩ thuật, của tri thức cùng với nó là sự phát
triển nhanh chóng,mạnh mẽ của cơng nghệ thông tin và khoa học ứng dụng. Kĩ thuật số
cũng nằm trong số đó,nó đang phát triển rất nhanh và ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực xã hội. Chúng ta đang chuyển dần từ điều khiển bằng tay sang điều khiển tự động.
Ngày nay công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của hàng loạt các vi
mạch. Sự phát triển của kĩ thuật số như hiện nay khiến cho nhu cầu tiếp xúc với điện tử
số không thể thiếu được. Để xây dựng một thiết bị số hoàn chỉnh bao giờ cũng phải có
mạch đếm,thanh ghi,bộ nhớ... trong đó mạch đếm là thơng số cơ bản của hệ thống.Mạch
đếm nghịch sử dụng D-FF là một mạch đếm khá thông dụng và cơ bản. Chính vì vậy
chúng em đã lựa chọn đề tài này để báo cáo
1.1.2. Mục tiêu của đề tài
Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8.
Vận dụng kiến thức về flip-flop D để thiết kế mạch đếm.
Hiểu được nguyên lý hoạt động của LED 7 thanh.
Vận dụng kiến thức về IC giải mã 7447 để hiển thị kết quả đếm trên LED 7 thanh.
Hoàn thành thiết kế, thực nghiệm thực tế,mạch hoạt động ổn định với độ bền cao

1.1.3. Nhiệm vụ của đề tài
Nghiên cứu lý thuyết về mạch đếm nghịch, nhị phân, đồng bộ Kđ = 8.
Thiết kế sơ đồ mạch đếm.
Mơ phỏng mạch đếm trên phần mềm Proteus.
Tìm hiểu ngun lý hoạt động của mạch đếm.
Thiết kế bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ Kđ=8, sử dụng D-FF và hiển thị số đếm trên
LED 7 thanh, có đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4.


1.1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Lý thuyết về mạch đếm nhị phân và thiết kế mạch đếm nhị phân.
Mạch đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ sử dụng D-FF
1.1.5. Ý nghĩa nghiên cứu
Nắm vững,hiểu biết về mạch đếm
Nâng cao kĩ năng thực hành,lắp ráp và thiết kế mạch đếm
1.1.6. Phương pháp nghiên cứu
Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết về bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ và D-FF.
Ở bước này, cần nắm vững các kiến thức sau:


Nguyên lý hoạt động của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ.



Đặc điểm của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ.



Phân loại của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ.



Ứng dụng của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ.



Nguyên lý hoạt động của D-FF.



Đặc điểm của D-FF.



Phân loại của D-FF.



Ứng dụng của D-FF.

Bước 2: Thiết kế mạch đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ Kđ=8 sử dụng D-FF, hiển thị kết
quả đếm trên LED 7 thanh, đầu ra báo khi gặp số đếm 1, 4.
Ở bước này, cần thực hiện các công việc sau:


Lập bảng trạng thái của mạch đếm.



Xác định hàm chuyển của các D-FF.



Vẽ sơ đồ mạch đếm.

Sơ đồ mạch đếm cần đảm bảo các yêu cầu sau:


Sơ đồ mạch phải đáp ứng đúng hàm chuyển của các D-FF.



Sơ đồ mạch phải đảm bảo hoạt động ổn định.

Kiểm tra hoạt động của mạch đếm bằng phần mềm mô phỏng:


Sử dụng phần mềm mô phỏng Proteus để kiểm tra hoạt động của mạch đếm.



Sử dụng phần mềm Altium để thiết kế mạch in

Bước 3: Chế tạo, lắp ráp và hiệu chỉnh


Chế tạo các linh kiện:


Tìm hiểu các linh kiện cần thiết cho mạch đếm bao gồm: IC D-FF 7474, IC 7447, IC

7432, LED 7 thanh, điện trở, tụ điện,…



Các linh kiện này có thể được mua tại các cửa hàng linh kiện điện tử.

Lắp ráp mạch đếm:


Mạch đếm được lắp ráp theo sơ đồ mạch đã được thiết kế.



Khi lắp ráp cần chú ý đến các mối nối giữa các linh kiện để đảm bảo mạch hoạt động
ổn định.

Hiệu chỉnh mạch đếm:


Sau khi lắp ráp, cần kiểm tra hoạt động của mạch đếm bằng phần mềm mô phỏng.
Nếu mạch đếm hoạt động đúng, có thể tiến hành hiệu chỉnh mạch đếm trên bo mạch
thực tế.



Việc hiệu chỉnh mạch đếm bao gồm các bước sau:



Kiểm tra điện áp cấp cho các linh kiện.



Kiểm tra các mối nối giữa các linh kiện.



Kiểm tra các giá trị điện trở, tụ điện.



Sau khi hiệu chỉnh, mạch đếm sẽ hoạt động ổn định và đạt yêu cầu kỹ thuật.

1.2. Tổng quan về bộ đếm
1.2.1. Khái niệm
Mạch đếm là một mạch dãy đơn giảm được xây dựng từ các phần tử nhớ và các phần tử
tổ hợp, mạch đếm là thành phần cơ bản của các hệ thống số. Bộ đếm là một mạch dãy
tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong chính hệ số
đếm (Kđ).
Dưới tác động của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển từ trạng thái trong này đến một trạng
thái trong khác thoe một thứ tự nhất định. Cứ sau Kđ lần tín hiệu vào đếm, mạch sẽ trở về
trạng thái xuất phát ban đầu.
Bộ đếm thực hiện việc đếm các dãy xung khi có xung điều khiển và nó chỉ có một đầu
vào. Do đó, nếu xung đồng bộ (CLK) xuất hiện khác thời điểm xung đếm (Xđ) xuất hiện
thì việc đếm xung khơng thực hiện được nên mạch đếm phải có xung đếm đưa vào chính
là dãy xung đồng bộ hay mạch đếm chỉ có một đầu vào.


Hình 1-1: bộ đếm

Đồ hình trạng thái

Đồ hình là mơ hình mơ tả sự chuyển đổi các trạng thái trong hay chính là mơ tả hoạt động
của bộ đếm.
Khi khơng có tín hiệu vào đếm mạch giữ ngun trạng thái ban đầu khi có tín hiệu vào
đếm (Xđ) mạch sẽ chuyển đến trạng thái kế tiếp.
Khi bộ đếm ở trạng thái nếu tác động một tín hiệu vào đếm thì bộ đếm sẽ trở về trạng thái
ban đầu và khi đó đồng thời xuất hiện tín hiệu ra một lần duy nhất.
Trong trường hợp cần hiển thị trạng thái của bộ đếm thì phải dùng thêm mạch giải mã.

Hình 1-2: Đồ hình trạng thái

1.2.2. Phân loại bộ đếm
Có nhiều cách phân loại bộ đếm:
Phân loại theo cách làm việc:


Bộ đếm đồng bộ (Synchronous counter): là bộ đếm mà sự chuyển đổi trạng thái trong
các FF diễn ra đồng thời khi có tác động của xung đếm. Mọi sự chuyển đổi trạng thái
(từ Si sang trạng thái mới Sj) đều không thông qua trạng thái trung gian (Si → Sj).
Xung đồng bộ tác động đồng thời tới các phần tử nhớ.



Bộ đếm không đồng bộ (Asynchronous counter): là bộ đếm tồn tại ít nhất một cặp
chuyển biến trạng thái Si Sj mà trong đó các FF khơng thay đổi trạng thái đồng thời.
(Si→Si’→ Si’’→ Sj). Xung đồng bộ tác động không đồng thời tới các FF.

Phân loại theo hệ số đếm:



Bộ đếm có hệ số đếm K đ =2 n : Bộ đếm có hệ số đếm cực đại, khi sử dụng n FF để mã
hoá các trạng thái trong cho bộ đếm thì khả năng mã hố tối đa là (Kđ = 2, 4, 8, 16...)



Bộ đếm có hệ số đếm K đ ≠2n : Sử dụng n FF để mã hoá các trạng thái trong cho bộ
đếm, sẽ có (2n−K đ ¿ trạng thái khơng được sử dụng đến. Do vậy khi thiết kế bộ đếm
cần phải lưu ý đến các trạng thái không sử dụng tức là cần phải có biện pháp làm cho
bộ đếm thốt khỏi các trạng thái đó một cách hợp lý để trở về chu trình đúng mà vẫn
phải đảm bảo bộ đếm được thiết kế là đơn giản. (Kđ = 3, 5, 6, 7, 10...).

Phân loại theo mã: Quá trình đếm của bộ đếm là quá trình thay đổi từ trạng thái trong này
đến trạng thái trong khác và mỗi trạng thái trong của bộ đếm được mã hoá bởi một mã cụ
thể. Cùng một bộ đếm có thể có nhiều cách mã hoá trạng thái trong khác nhau, các cách
mã hoá khác nhau sẽ tương ứng với các mạch thực hiện khác nhau. Mã nhị phân, Mã
Gray Mã BCD, Mã Johnson Mã vòng...
Phân loại theo hướng đếm:


Bộ đếm thuận (Up counter): là bộ đếm mà khi có tín hiệu vào đếm (Xđ) thì trạng thái
trong của bộ đếm tăng lên 1. (Si→ Si+1).



Bộ đếm nghịch (Down counter): là bộ đếm mà khi có tín hiệu vào đếm (Xđ) thì trạng
thái trong của bộ đếm giảm đi 1. (Si→ Si-1)



Bộ đếm thuận nghịch: là bộ đếm vừa có khả năng đếm thuận vừa có khả năng đếm
nghịch.

Phân loại theo khả năng lập trình:


Bộ đếm có khả năng lập trình: Kđ có thể thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển.



Bộ đếm khơng có khả năng lập trình: Kđ cố định, khơng thay đổi được.

1.2.3. Các bước thiết kế bộ đếm
Để thiết kế bộ đếm ta tiến hành theo các bước sau:
Bước 1: Xác định u cầu của bài tốn
Phân tích u cầu đầu bài, tìm ra số trạng thái trong
Bước 2: Lập đồ hình trạng thái
Căn cứ vào yêu cầu của bộ đếm cần thiết kế như: Hệ số đếm và một số các yêu cầu khác
để xây dựng đồ hình mô tả hoạt động của bộ đếm
Bước 3: Xác định số phần tử nhớ cần sử dụng, mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm
theo mã đã cho
Số phần tử nhớ được xác định như sau:




Mã nhị phân và mã Gray n ≥ log 2 K đ



Mã vòng n=K đ



Mã Johnson n= K đ

1
2

Bước 4: Xác định hàm kích của các FF và hàm ra
Dựa vào bảng chuyển đổi trạng thái, bảng ra để xác định phương trình kích cho các FF
và phương trình hàm ra
Bước 5: Vẽ sơ đồ mạch thực hiện
Từ các phương trình đầu vào kích các FF và phương trình hàm ra đưa ra sơ đồ mạch thực
hiện
1.3. Tổng quan về bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ
Nguyên lý hoạt động của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ

Nguyên lý hoạt động của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ dựa trên sự hoạt động của
các flip-flop. Flip-flop là một mạch điện tử có hai trạng thái logic, thường là 0 và 1.
Trong bộ đếm nhị phân nghịch, mỗi flip-flop có hai đầu ra, Q và Q'. Đầu ra Q là trạng
thái logic hiện tại của flip-flop, trong khi đầu ra Q' là trạng thái logic đảo ngược của Q.
Khi xung đồng hồ dương đi qua, trạng thái của flip-flop sẽ được chuyển đổi. Nếu đầu ra
hiện tại của flip-flop là 0, thì đầu ra sẽ được chuyển đổi thành 1. Ngược lại, nếu đầu ra
hiện tại của flip-flop là 1, thì đầu ra sẽ được chuyển đổi thành 0.
Để tạo ra một bộ đếm nhị phân nghịch, đồng bộ, chúng ta cần kết nối các flip-flop
với nhau theo cách mà trạng thái của flip-flop tiếp theo phụ thuộc vào trạng thái
của flip-flop hiện tại và trạng thái của flip-flop trước đó.

Đặc điểm của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ

Bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ là một mạch điện tử dùng để đếm số lượng xung nhịp.
Bộ đếm này có các đặc điểm sau:


Sử dụng tín hiệu nhị phân để đếm



Có trạng thái đầu ra ngược với trạng thái đầu vào



Các flip-flop trong bộ đếm được kích hoạt đồng bộ với tín hiệu xung nhịp

Phân loại của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ

Bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:


Theo số lượng flip–flop : Bộ đếm n bit là bộ đếm có n flip-flop đếm được 2n số.



Theo hướng đếm: Bộ đếm lên, bộ đếm xuống



Theo tính năng: Bộ đếm có reset, bộ đếm khơng reset



Theo ứng dụng: Bộ đếm thời gian, bộ đếm chu kỳ, bộ đếm xung,…


Ứng dụng của bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ

Bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử


Đếm số lần lặp lại của một sự kiện



Xác định thời gian



Điều khiển các thiết bị điện tử

Dưới đây là một số ví dụ hình ảnh về bộ đếm nhị phân, nghịch, đồng bộ


Đồng hồ điện tử : bộ đếm nhị phân được sử dụng để đếm số xung nhịp từ thạch anh,
từ đó hiển thị thời gian chính xác

Hình 1-3: ứng dụng bộ đếm trong đồng hồ

Trong máy tính: bộ đếm nhị phân được sử dụng để đếm số xung nhịp từ clock, từ đó điều khiển

hoạt động của CPU và các thành phần khác.

Hình 1-4: ứng dụng bộ đếm trong máy tính


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
2.1. Xây dựng sơ đồ khối
2.1.1. Sơ đồ khối

Hình 2-5: sơ đồ khối

2.1.2. Chức năng các khối
Bộ nguồn: Cung cấp điện áp 5 VDC ôn định cho mạch.
Bộ phát xung: Tạo ra các xung điện với chu kỳ và tần số xác định.
Bộ đếm: Đếm số lượng xung điện được tạo ra bởi bộ phát xung.
Bộ giải mã: Chuyển đổi mã nhị phân thành các tín hiệu tương tự hoặc rời rạc
Bộ hiển thị: Hiển thị kết quả đếm của bộ đếm
2.2. Tính tốn
Thiết lập đồ hình trạng thái

Hình 2-6: đồ hình trạng thái

Bảng chuyển đổi trạng thái và giá trị đầu vào

Với Kđ=8, ta cần tử dụng 3 D-FF để thiết kế bộ đếm
Ta gọi Z là hàm đầu ra
Z=1 khi đầu ra gặp số đếm 1, 4 và Z=0 khi đầu ra gặp các số đếm khác.
Ta lập được bảng chuyển đổi trạng thái, các giá trị đầu vào kích và hàm Z đầu ra