THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM SỐ TỪ 2040 ( KỸ THUẬT XUNG SỐ )

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC
BỘ MƠN: ĐIỆN – CƠ KHÍ – TỰ ĐỘNG HỐ

ASSIGMENT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT

ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HỐ

MƠN: Kĩ Thuật Xung Số

Đề tài: Thiết kế mạch đếm tăng từ 20 đến 40 sử dụng
IC555, 74192, 7447 hiển thị ra led 7 thanh

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ĐÀO VĂN HOA

NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM 2
LỚP : AE19301

THÀNH VIÊN NHÓM

Đỗ Văn Toàn :PH48745

Nguyễn Chí Hiếu : PH48263

Dương Việt Phương : PH48322

0

LỜI MỞ ĐẦU

Trong đời sống công nghệ hiện đại ngày nay ngành kỹ thuật Điện tử là
ngành kỹ thuật mũi nhọn, hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực
của sản xuất và đời sống và là đòn bẩy giúp các ngành khoa học kĩ thuật khác
phát triển. Các hệ thống điện tử ngày nay rất đa dạng và đang thay thế các công
việc hằng ngày của con người từ đơn giản đến phức tạp. Việc hiện đại hoá năng
suất lao động bằng các thiết bị điện tự động là nhu cầu cấp thiết. Do đó yêu cầu
máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển hơn, thông minh
hơn và tiết kiệm điện hơn. Vì vậy, ngành Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử ngày càng
đóng vai trị quan trọng trong sản xuất và đời sống.

Các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi
và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như trong
đời sống xã hội. Việc gia cơng xử lý tín hiệu trong các thiết bị làm việc dựa trên
nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn các thiết bị điện tử làm việc dựa trên cơ sở
nguyên lý tương tự.

Trải qua sự phát triển của khoa học công nghệ, giờ đây chúng ta đã chết tạo
ra rất nhiều loại tần số phục vụ trong ngàn điện tử viễn thông, cơng nghệ thơng
tin, tự động hóa…

Bên cạnh đó với việc thiết kế được các mạch đếm có ứng dụng rộng rãi
trong thực tế, nó giúp con người tự động hóa một số ngành cơng nghiệp.

Xuất phát từ những ứng dụng đó cùng với những kiến thức được học trên
lớp và tìm hiểu thực tế, em đã quyết định lựa chọn đề tài: “ Thiết kế mạch đếm
tăng từ 20 đến 400 sử dụng IC555, 74192, 7447 hiển thị ra led 7 thanh ”.

1

2

Bảng phân công công việc

ST Công việc Người thực Người Người Hạn hoàn
hỗ trợ kiểm tra thành
hiện Phương 23h
Tồn
1 Phân tích u cầu Hiếu 8/1/2024
Asignment

2 Lập đề cương Phương Hiếu Toàn 23h
Hiếu Toàn Phương 10/1/2024
chi tiết Toàn Phương
Hiếu 23h
3 Lập bảng kế hoạch Toàn Hiếu 11/1/2024
thực hiện Phương Toàn
Phương 23h
4 Thao khảo, trích Hiếu 11/1/2024
dẫn các nguồn tài
nguyên phục vụ cho Phương 23h
nội dung Assinment Hiếu 14/1/2024

5 Nguyên lý mạch 23h
điều khiển 16/1/2024

6B Trích dẫn các Toàn 23h
thông số kỹ thuật 16/1/2024
lựa chọn thiết bị
7 Lựa chọn thiết bị

8 Lập bảng vật tư, Phương Toàn Hiếu 23h
thiết bị Toàn Hiếu Phương 18/1/2024
Hiếu Phương Toàn
9 Thi công sản 23h
19/1/2024
phẩm
23h
10 Kết luận 20/1/2024

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT XUNG, KỸ THUẬT SỐ
1 Tổng quan về mạch đếm

1.1 Khái niệm về bộ đếm
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 hồn 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. Sơ đồ khối của bộ đếm
Đồ hình là mơ hình mô tả sự chuyển đổi các trạng thái trong hay chính là mơ tả
hoạt động của bộ đếm.

Hình 1. 2. Đồ hình trạng thái tổng quát của bộ đếm
Khi khơng có tín hiệu vào đếm ( (Xđ )̅ ) mạch giữ nguyên trạng thái ban đầu (i 
i) khi có tín hiệu vào đếm (Xđ) mạch sẽ chuyển đến trạng thái kế tiếp( i i+1).
Khi bộ đếm ở trạng thái S_(Kđ-1) nếu tác động một tín hiệu vào đếm thì bộ đếm
sẽ trở về trạng thái ban đầu S_0 và khi đó đồng thời xuất hiện tín hiệu ra một lần duy
nhất.

4

Trong trường hợp cần hiển thị trạng thái của bộ đếm thì phải dùng thêm mạch
giải mã.

1.2 Phân loại
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 Kđ = 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 hoá tối đa là 2^n .(Kđ =
2, 4, 8, 16...

+ Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = 2^n : Sử dụng n FF để mã hoá các trạng thái trong
cho bộ đếm, sẽ có (2^n - Kđ) 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 hố bởi một mã cụ thể.
Cùng một bộ đếm có thể có nhiều cách mã hố 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)
Chú ý: Khái niệm thuận nghịch chỉ là tương đối chủ yếu là do vấn đề mã hoá các
trạng thái trong của bộ đếm .

5

+ 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, không thay đổi được.
 1.3 Ứng dụng của bộ đếm
Bộ đếm số có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một
số ví dụ về cách bộ đếm số được sử dụng:

Công nghiệp và Sản xuất:Bộ đếm số được sử dụng để theo dõi số lượng sản
phẩm được sản xuất trong quy trình sản xuất. Nó có thể giúp tự động ghi lại và kiểm
soát sản lượng, giúp cải thiện hiệu suất và quản lý tồn kho.

Giao thông và Điều khiển:Trong hệ thống đèn giao thơng, bộ đếm số có thể
được sử dụng để theo dõi số lượng phương tiện đi qua một giao lộ.

Trong hệ thống giao thơng cơng cộng, bộ đếm số có thể được tích hợp vào cổng
và thang máy để theo dõi số lượng người sử dụng.

Y tế: Trong lĩnh vực y tế, bộ đếm số có thể được sử dụng để đếm số lần nhất
định sự kiện như nhịp tim, số lần hô hấp, hoặc số lượng viên thuốc đã được sử dụng.

Thương mại và Bán lẻ: Các doanh nghiệp bán lẻ có thể sử dụng bộ đếm số để
theo dõi số lượng khách hàng, số lượng lượt xem trực tuyến, hoặc số lượng sản phẩm
đã bán.

Điều khiển quy trình tự động: Trong các hệ thống tự động hóa, bộ đếm số
thường được sử dụng để kiểm soát số lượng chu kỳ hoạt động của các thiết bị và đảm
bảo rằng quy trình hoạt động đúng cách.

Điện tử và Máy tính: Trong lĩnh vực điện tử và máy tính, bộ đếm số thường
được sử dụng trong các mạch đồng hồ, đếm xung, hay các ứng dụng khác liên quan
đến xử lý tín hiệu.

Thể thao và Giải trí: Trong các sự kiện thể thao hoặc giải trí, bộ đếm số có thể
được sử dụng để theo dõi số điểm, số lượt và các thống kê khác liên quan.

Những ứng dụng trên chỉ là một số ví dụ, và bộ đếm số có thể được tích hợp
trong nhiều lĩnh vực khác nhau để cung cấp thơng tin chính xác về số lượng đối tượng
hoặc sự kiện cụ thể.

Ứng dụng của bộ đếm được điều khiển qua máy tính.
Ứng dụng của chức năng bộ đếm BATCH.

6

Hình 1.4 Bộ đếm BATCH
VD: Đặt 5 sản phẩm vào 1 hộp rồi đóng gói các hộp khi số lượng hộp đạt tới 200.
Giá trị cài đặt trước: 5
Giá trị cài đặt BATCH: 200

Hình 1.4 Sơ đồ nguyê lý bộ đếm Batch
Ứng dụng của bộ đếm để cắt sản phẩm:
VD: Trường hợp cắt giấy là 300mm, sử dụng roller đường kính (D) 50mm kết
hợp vơi Encoder 1000 xung.

Hình 1.5 Sơ đồ bộ đếm để cắt sản phẩm
Ứng dụng của bộ định thời trong việc rót sữa vào chai.
VD: Rót đầy sữa vào chai trong 30sec (Thời gian cài đặt), rồi khi hòan tất 500
chai, đèn báo kết thúc đếm Batch bật ON.

7

Hình 1.6 Sơ đồ bộ đếm định thời giúp rót sữa tự động

2 Vai trị của kỹ thuật xung với chuyên ngành và ứng dụng

2.1 Vai trò của kỹ thuật xung với chuyên ngành tự động hóa
Trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật xung (hoặc cịn gọi là kỹ thuật điều khiển
xung) đóng một vai trị rất quan trọng. Dưới đây là một số vai trị chính của kỹ thuật
xung trong ngành tự động hóa:
Điều khiển Motor: Trong các hệ thống tự động hóa, motor thường được sử dụng để
thực hiện các chuyển động. Kỹ thuật xung được sử dụng để điều khiển tốc độ và
hướng của motor thông qua việc cung cấp các xung điều khiển chính xác.
Điều Khiển PID: Kỹ thuật xung thường được kết hợp với các bộ điều khiển PID
(Proportional-Integral-Derivative) để điều chỉnh các biến điều khiển như vận tốc, vị
trí, áp suất, nhiệt độ và các biến khác trong các hệ thống tự động.
Máy CNC (Máy điều khiển số): Trong công nghiệp chế tạo, kỹ thuật xung rất quan
trọng trong việc điều khiển các trục di chuyển của máy CNC, giúp máy thực hiện các
phép cắt và gia cơng chính xác.
Biến Tần (Inverter): Kỹ thuật xung cũng được sử dụng trong các biến tần để biến
đổi dòng điện đầu vào thành dạng xung điều khiển tần số và biên độ, từ đó điều khiển
tốc độ và hướng quay của motor.
Mạch Điều Khiển Logic: Trong các hệ thống tự động, kỹ thuật xung được sử dụng
để đồng bộ hóa và điều khiển các tín hiệu logic, bao gồm việc kích hoạt các thiết bị
hoặc chuyển đổi trạng thái của chúng.

2.2 Ứng dụng của kỹ thuật xung trong cuộc sống
Kỹ thuật xung khơng chỉ có ứng dụng trong các lĩnh vực cơng nghiệp và tự động
hóa mà cịn có những ứng dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Dưới
đây là một số ví dụ:
Điều Khiển Tốc Độ Motor: Trong các thiết bị gia đình như máy giặt, máy sấy, quạt
điện, kỹ thuật xung được sử dụng để điều khiển tốc độ quay của motor, giúp điều

chỉnh công suất và tiết kiệm năng lượng.

8

Điều Khiển Ánh Sáng: Trong các hệ thống chiếu sáng thông minh, kỹ thuật xung
được sử dụng để điều khiển độ sáng và màu sắc của đèn LED, tạo ra các hiệu ứng ánh
sáng đa dạng và tiết kiệm điện năng.

Điều Khiển Động Cơ Xe Đạp Điện: Trong xe đạp điện, kỹ thuật xung được sử dụng
để điều khiển động cơ, giúp điều chỉnh tốc độ và hiệu suất của xe.

Điều Khiển Máy In 3D: Trong công nghệ in 3D, kỹ thuật xung được sử dụng để
điều khiển chuyển động của đầu in và bàn làm việc, giúp tạo ra các sản phẩm in 3D
chính xác và đẹp mắt.

Điều Khiển Đèn LED Trang Trí: Trong trang trí nội thất và ngoại thất, kỹ thuật
xung được sử dụng để điều khiển đèn LED trang trí, tạo ra các hiệu ứng ánh sáng độc
đáo và thu hút.
Điều Khiển Máy Tính: Trong máy tính và các thiết bị điện tử, kỹ thuật xung được sử
dụng để tạo ra xung clock, điều khiển tốc độ hoạt động của các thành phần và đồng bộ
hóa chúng.

3 Vai trị của kỹ thuật số với chuyên ngành và ứng dụng

3.1 Vai trò của kỹ thuật số với chuyên ngành tự động hóa
Kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng trong chun ngành tự động hóa bởi vì nó
cung cấp các cơng cụ và phương tiện để xử lý và điều khiển các tín hiệu số, dữ liệu và
các thiết bị điện tử trong các hệ thống tự động. Dưới đây là một số vai trị chính của kỹ
thuật số trong tự động hóa:
Xử Lý Tín Hiệu Số: Trong các hệ thống tự động hóa, tín hiệu từ cảm biến và

thiết bị đầu ra thường được chuyển đổi sang dạng số để xử lý bởi các vi xử lý số và các
thiết bị logic kỹ thuật số.
Điều Khiển Tự Động: Kỹ thuật số được sử dụng để lập trình và điều khiển các hệ
thống tự động, từ các thiết bị đơn giản như các bộ điều khiển logic PLC
(Programmable Logic Controller) đến các hệ thống phức tạp như các hệ thống điều
khiển tối ưu dựa trên thuật toán.
Mạch Logic Programable (PLC): Kỹ thuật số cung cấp cơ sở cho việc phát triển
và lập trình các hệ thống điều khiển logic có thể lập trình lại, như PLC. Các PLC được
sử dụng rộng rãi để điều khiển các quy trình tự động trong sản xuất và cơng nghiệp.
Mạch Điện Tử Số: Các mạch điện tử số được sử dụng để điều khiển các thiết bị
như van, motor và các thiết bị điện tử khác trong hệ thống tự động hóa.
Giao Thức Liên Kết Dữ Liệu: Kỹ thuật số hỗ trợ việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị
tự động hóa thơng qua các giao thức liên kết dữ liệu như Modbus, Profibus,
Ethernet/IP, và CAN bus.

9

Mô Phỏng và Kiểm Tra: Kỹ thuật số cho phép mô phỏng các hệ thống tự động
trước khi triển khai thực tế, cũng như kiểm tra và xác minh tính đúng đắn của các thuật
toán điều khiển.

3.2 Ứng dụng của kỹ thuật số trong cuộc sống
Kỹ thuật số có ứng dụng rất đa dạng và phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của
chúng ta. Dưới đây là một số ví dụ về cách kỹ thuật số được áp dụng:
Công nghệ Thông tin và Viễn thông (ICT):
Internet và Mạng Xã Hội: Sử dụng internet và mạng xã hội để giao tiếp, chia sẻ
thông tin, và kết nối với người khác trên khắp thế giới.
Ứng dụng di động: Sử dụng các ứng dụng di động để làm việc, giải trí, mua sắm
trực tuyến, đặt vé, và thực hiện nhiều tác vụ khác từ xa.
Giải Trí Số và Truyền Hình Kỹ Thuật Số:

Dịch vụ phát trực tuyến: Xem phim, nghe nhạc, chơi game, và tiêu thụ nội dung giải
trí trực tuyến thơng qua các dịch vụ như Netflix, Spotify, và Steam.
Truyền hình kỹ thuật số: Xem truyền hình kỹ thuật số và đa kênh thông qua các
dịch vụ cáp, vệ tinh, và truyền hình Internet.
Y Tế Kỹ Thuật Số:
Hồ sơ điện tử: Lưu trữ và truy cập thông tin y tế cá nhân và lịch sử bệnh án qua các
hệ thống hồ sơ điện tử.
Ứng dụng y tế: Sử dụng ứng dụng di động để theo dõi sức khỏe, tập thể dục, và
quản lý bệnh tật.
Giao Thương Điện Tử:
Thương mại điện tử: Mua sắm sản phẩm và dịch vụ trực tuyến thông qua các trang
web như Amazon, eBay, và Alibaba.
Thanh toán điện tử: Sử dụng các phương thức thanh toán trực tuyến như PayPal,
Apple Pay, và Google Pay để thanh tốn hóa đơn và mua hàng trực tuyến.
Giáo Dục và Học Tập Kỹ Thuật Số:
Học trực tuyến: Tham gia các khóa học trực tuyến và các chương trình học trực
tuyến từ các trường đại học và tổ chức giáo dục.
Sách điện tử và tài liệu số: Đọc sách điện tử, bài giảng, và tài liệu học tập trên các
thiết bị di động và máy tính.
Điều Khiển và Tự Động Hóa:
Nhà Thơng Minh: Sử dụng các thiết bị nhà thơng minh để kiểm sốt ánh sáng, nhiệt
độ, an ninh, và các thiết bị gia đình khác từ xa thơng qua điện thoại di động hoặc bằng
giọng nói.
Tự động hóa văn phịng: Sử dụng các phần mềm và hệ thống tự động hóa để quản lý
văn phòng, lập kế hoạch và lên lịch làm việc, và tối ưu hóa quy trình cơng việc.

10

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH TẠO XUNG
1 Các phương án thiết kế

1.1 Mạch dao động đa hài dùng BJT dựa vào sự nạp điện và xả điện
của tụ điện kết hợp với đặc tính chuyển mạch của Transistor

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý
Khi mới cấp nguồn, thì tất cả các bản tụ của C1 lẫn C2 đều được nạp điện, một trong 2
transistor Q1 hoặc Q2 hoạt động trước (vì trên thực tế dù 2 transistor cùng một loại
nhưng khơng hề giống nhau hồn tồn, sẽ có con transistor này nhạy hơn con kia). Ta
giả sử Q1 nhạy hơn nên hoạt động trước, đồng nghĩa Q1 có Vbe lớn hơn hoặc bằng
0.6V (do điện áp tại cực B của Q1 tăng từ 0 đến 0.6V, trước khi điện áp ở đây bằng
0.6V thì cực âm tụ C1 vẫn đang được nạp), dịng điện có thể đi từ cực C xuống cực E
và xuống mass nên led D2 sáng, đầu cực dương tụ C2 không được nạp điện do dịng
điện chỉ đi xuống mass. Cùng lúc đó vì Q2 không dẫn (không hoạt động) nên led D1
không sáng, cực dương tụ C1 sẽ được nạp điện, nhưng sẽ khơng nạp được bao nhiêu vì
dịng điện lúc này chủ yếu chạy về mass, cực âm tụ C2 lẫn âm tụ C1 cũng vậy, không
nạp được bao nhiêu. Khi Q1 hoạt động thì cực B cũng được coi như đang nối với cực
E xuống mass nên dòng điện ở chân B được đi qua chân E xuống mass, đồng nghĩa
điện áp tại B giảm từ 0.6 V về 0V (cực âm tụ C1 xả điện). Khi điện áp tại chân B xả
hết thì Q1 ngưng dẫn, đèn led D2 tắt, tới Giai đoạn 2.

11

Q1 ngưng dẫn, cực âm C2 được nạp điện áp thơng qua dịng điện đi qua điện trở
R1, khi giá trị được nạp đạt 0.6V thì Q2 dẫn (do VBE >= 0.6V), cực C của Q2 nối
thông với cực E xuống mass, đèn led D1 sáng, cực dương tụ C1 xả điện, cực dương tụ
C2 được nạp điện vì Q1 khơng dẫn. Ngun lý tương tự như giai đoạn 1, cực âm tụ C2
xả điện áp xuống mass do cực B của Q2 nối thông với cực E, khi điện áp xả hết từ
0.6V về 0V thì Q2 ngưng dẫn, led D1 tắt, sau đó cực âm tụ C1 lại được nạp điện làm
điện áp tại cực B của Q1 tăng dần lên 0.6V, điện áp này bằng 0.6V thì Q1 lại dẫn.

1.2 Mạch tạo xung sử dụng NE555

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý
Nguyên tắc cơ bản:
NE555 là một bộ đếm tự do (astable multivibrator) được thiết kế để tạo ra một xung
dao động không ổn định, nghĩa là nó tạo ra một chu kỳ xung khơng đổi nhưng có thể
điều chỉnh được tần số của nó.
Mạch này hoạt động nhờ sự kết hợp của các phần tử như ba résitor, hai capacitor, và
một số transistor nối tiếp và nối song song.
Cấu trúc cơ bản:
Mạch NE555 bao gồm ba chân chính: chân 1 (GND), chân 4 (Reset), và chân 8
(VCC).

12

Trong một mạch tạo xung cơ bản sử dụng NE555, chân 4 thường được kết nối
với nguồn cấp (VCC), chân 1 kết nối với mạch đất (GND), và chân 8 được kết nối với
nguồn cấp thông qua một resistor.

Mạch tạo xung NE555 sử dụng hai resistor (R1 và R2) và một capacitor (C) để
tạo ra xung dao động.

Nguyên lý hoạt động:
Trong mạch tạo xung, resistor R1 và R2 được sử dụng để xác định chu kỳ và thời gian
của xung.
Khi mạch được cấp nguồn, capacitor sẽ bắt đầu sạc qua resistor R1 và R2. Khi điện áp
trên capacitor đạt mức cao đủ, mạch sẽ chuyển trạng thái và capacitor sẽ bắt đầu xả
thơng qua R2.
Q trình này lặp lại và tạo ra một chu kỳ xung đều đặn.

Điều chỉnh tần số xung:
Tần số của xung được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị của resistor R1, R2 và
capacitor C.
- Tính tần số làm NE555

2 Lựa chọn phương án thiết kế
- Mạch dao động đa hài sử dụng BJT (Bipolar Junction Transistor) và mạch tạo

xung sử dụng NE555 đều là các mạch phổ biến trong điện tử, thường được sử dụng để
tạo ra các tín hiệu dao động có tần số và chu kỳ khác nhau. Dưới đây là một so sánh
giữa hai loại mạch này:

- Nguyên lý hoạt động:

13

+ Mạch dao động đa hài sử dụng BJT tận dụng sự tích điện và giải điện của các tụ
điện để tạo ra tín hiệu dao động. Khi tụ điện nạp điện và giải điện qua các phần tử
trong mạch, tín hiệu ra sẽ biến đổi theo thời gian.

+ Mạch tạo xung sử dụng NE555 hoạt động dựa trên sự kích hoạt và vơ hiệu hóa
của một bộ kích thích, cùng với khả năng sạc và xả của một tụ điện nối tiếp. Khi tụ
điện xả, đầu ra của mạch sẽ chuyển đổi giữa trạng thái cao và thấp, tạo ra tín hiệu
xung.

- Độ ổn định và độ chính xác:
+ Mạch dao động đa hài sử dụng BJT thường ít ổn định hơn so với mạch tạo xung
sử dụng NE555. Điều này có thể làm cho tần số và chu kỳ của tín hiệu dao động biến
đổi theo điều kiện hoạt động và các yếu tố môi trường.
+ NE555 thường cung cấp độ chính xác và ổn định tốt hơn trong việc tạo xung, do

có khả năng điều chỉnh các tham số của mạch như tần số và thời gian.

- Điều chỉnh và linh hoạt:
+ Mạch dao động đa hài sử dụng BJT thường khó điều chỉnh và có ít linh hoạt hơn
so với NE555. Điều này có thể yêu cầu sự điều chỉnh kỹ thuật hơn trong quá trình thiết
kế và lắp ráp.
+ NE555 có thể dễ dàng điều chỉnh thông qua các thành phần ngoại vi và các điện
trở và tụ điện bên ngoài, giúp người dùng điều chỉnh tần số và thời gian của xung dễ
dàng hơn.

- Ứng dụng:
+ Mạch dao động đa hài thường được sử dụng trong các ứng dụng u cầu độ chính
xác khơng cao và có thể chấp nhận biến đổi tần số và chu kỳ.
+ NE555 thường được sử dụng trong các ứng dụng địi hỏi độ chính xác cao hơn,
như trong các mạch đồng hồ, các mạch đèn LED nhấp nháy, hoặc các ứng dụng điều
khiển khác đòi hỏi tần số và thời gian xung ổn định.
 Sau thời gian thảo luận của nhóm và tham khảo ý kiến của giáo viên hứng dẫn,
nhóm 2 chúng em quyết định thực hiện mạch tạo xung bằng NE555.

14

3 Thiết kế mạch tạo xung

Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng
15

STT TÊN LINH KIỆN SL THÔNG SỐ GIÁ TIỀN
33uf, 50V 2000vnd
1 Tụ hóa 2 1k ohm, 10k Ohm 1000vnd
Với nguồn điện áp đầu vào 6.500vnd

2 Điện trở 2 nằm trong dải từ 2 – 18V;
Dòng điện tiêu thụ: 6 – 15.000vnd
3 NE555 1
15mA;
4 Pin 1 Công suất tiêu thụ lớn nhất

(Pmax): 600mW;
Điện áp logic đầu ra ở mức

cao (mức 1): 0.5 – 15V;
Điện áp logic đầu ra ở mức
thấp (mức 0): 0.03 – 0.06V;

Điện áp: 9V

Hình 2.4 Bảng vật tư

Các bước thi công

Hình 1: Mua linh kiện

Hình 2: Là mạch in
16

Hình 3 Khoan mạch

Hình 4 Kiểm tra Linh kiện
Hình 4 Hàn mạch

Hình 5 Sản phẩm hồn thành

17

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM
1 Các phương án thiết kế mạch đếm

1.1 Mạch đếm sử dụng AT89C51

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý
- Nhận tín hiệu đầu vào từ các nguồn như cảm biến hoặc nút nhấn.
- Sử dụng chương trình nhúng để đếm và xử lý các sự kiện.
- Lưu trữ số lần xảy ra của các sự kiện trong các biến đếm.
- Hiển thị kết quả thông qua các thiết bị ngoại vi như LED hoặc hiển thị 7 đoạn.
- Có khả năng giao tiếp với các thiết bị khác thông qua các giao thức như SPI hoặc I2C
để tương tác với môi trường xung quanh.

1.2 Mạch đếm sử dụng IC75192 ,7447,7400

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý
18

- IC 74192 - Bộ đếm BCD Synchronous Up/Down Counter:
+ IC 74192 là một bộ đếm nhị phân (Binary Coded Decimal - BCD) có khả năng

đếm lên hoặc đếm xuống đồng bộ với xung clock.
+ Nó có bốn đầu vào đồng bộ (A, B, C, D) để thiết lập giá trị ban đầu của bộ đếm

và một đầu vào clock (CP) để đồng bộ hóa việc đếm.
+ Khi có xung clock được đưa vào, bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị theo hướng

được thiết lập (lên hoặc xuống) và lưu trữ giá trị đếm trong bốn flip-flop đồng bộ.

- IC 7447 - Bộ mã 7 đoạn Decoder/Driver:

+ IC 7447 là một bộ mã 7 đoạn, có nhiệm vụ chuyển đổi các đầu ra nhị phân từ
bộ đếm thành tín hiệu hiển thị trên một hiển thị 7 đoạn.

+ Nó nhận vào một đầu vào BCD 4-bit từ bộ đếm và chuyển đổi nó thành các tín
hiệu kích hoạt các đoạn LED trong hiển thị 7 đoạn tương ứng với giá trị BCD đó.

+ IC 7447 cũng cung cấp các đầu ra cho các dấu chấm và các chân cộng thêm
nếu cần thiết.
- Hoạt động tổng quát:

+ Xung clock được cung cấp cho IC 74192 để bắt đầu quá trình đếm.
+ IC 74192 đếm lên hoặc đếm xuống tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển.
+ Giá trị BCD được sinh ra từ IC 74192 được chuyển đổi bởi IC 7447 thành các
tín hiệu kích hoạt các đoạn LED trong hiển thị 7 đoạn.
+ Kết quả của quá trình đếm sẽ được hiển thị trên hiển thị 7 đoạn theo thứ tự tăng
dần hoặc giảm dần tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển của bộ đếm.

2 Lựa chọn phương án thiết kế
Dưới đây là một so sánh giữa mạch đếm sử dụng vi điều khiển AT89C51 và mạch
đếm sử dụng IC 74192, 7447 và 7400:

Vi điều khiển AT89C51:
- Ưu điểm:

+ Linh hoạt: Có khả năng lập trình linh hoạt, cho phép xử lý nhiều chức năng
khác nhau.

+ Dễ dàng lập trình: Có thể lập trình bằng ngơn ngữ lập trình C hoặc assembly.

+ Tích hợp: Một vi điều khiển có thể thực hiện nhiều chức năng, bao gồm đếm
và điều khiển các thiết bị ngoại vi.
- Nhược điểm:
+ Chi phí: Tích hợp nhiều chức năng trong một vi điều khiển có thể làm tăng chi
phí.
+ Phức tạp: Yêu cầu kiến thức lập trình và thiết kế phần cứng đặc biệt.

Mạch đếm sử dụng IC 74192, 7447 và 7400:
- Ưu điểm:

19