Báo cáo bài 12 thực hành điện điện tử cơ bản

BÁO CÁO BÀI 12
Môn: Thực hành Điện – Điện tử cơ bản
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Bài 12. Mạch đếm Johnson – Mạch đếm vòng
12.1 Mục tiêu
Khảo sát mạch đếm Johnson, mạch đếm vòng.
Ứng dụng mạch đếm để chia tần số tín hiệu, tạo tín hiệu lệch pha, điều khiển đèn giao
thông…
12.2 Câu hỏi chuẩn bị
1. Mạch đếm Johnson là gì? Nêu sơ đồ mạch?
- Mạch đếm Johnson là mạch có một chu kỳ đếm mặc nhiên mà không cần đặt trước và
nếu có đặt trước, mạch sẽ cho các chu kỳ khác nhau tùy vào tổ hợp đặt trước đó.
- Sơ đồ mạch:
2. Mạch đếm vòng hoạt động như thế nào?
- Mạch đếm vòng có cấu trúc cơ bản là thanh ghi dịch với ngõ ra tầng sau cùng
được đưa về ngõ vào tầng đầu. Hình dưới là mạch đếm vòng 4 bit dùng FF D.
- Giả sử ban đầu chỉ cho D0 = 1, các ngõ vào tầng FF khác là 0. Bây giờ cấp xung
ck đồng bộ khi ck lên cao, dữ liệu 1000 được dịch sang phải 1 tầng do đó Q0 = 1,
các ngõ ra khác là 0. Tiếp tục cho ck xuống thấp lần nữa, Q1 sẽ lên 1, các ngõ ra
Trang 2
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
khác là 0. Như vậy sau 4 nhịp xung ck thì Q3 lên 1 và đưa về làm D0 = 1. mạch đã
thực hiện xong 1 chu trình.
3. Nêu một số ứng dụng của mạch đếm trong thực tế cuộc sống?
- Đếm nhiều hàng hay chia tần số liên tiếp
- Đếm sự kiện
- Máy đếm tần

- Đồng hồ số
12.3 Nội dung
12.3.1 Khảo sát IC 1047
12.3.1.1 Khảo sát datasheet của IC 4017
Tra cứu datasheet để biết sơ đồ chân, bảng trạng thái, chức năng và các thông số
của IC, sau đây là tóm tắt sơ đồ chân, sơ đồ logic và bảng trạng thái của IC:
Trang 3
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
12.3.1.2 Sơ đồ chân IC 4017 trên bộ thí nghiệm
IC 4017 gắn trên bộ thí nghiệm ở board số 2, có sơ đồ kết nối với test board có các
tên như Hình 12-2, nguồn IC đã được cung cấp.
12.3.1.3 Kiểm tra IC 4017
Hãy kết nối mạch như Hình 12-3:
Trang 4
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Chú ý: trong sơ đồ kí hiệu và sơ đồ mạch thí nghiệm các chân có các tên
khác nhau nhưng chúng có cùng chức năng. Ví dụ chân “CE:Clock Enable” thì có
tên ngắn gọn là “ENA” (enable), “TC: Terminal Count” cũng chính là “CO: Carry
Out” cho biết kết thúc 1 chu kỳ đếm để kích xung cho hàng kế – tức IC kế, “MR:
Master reset” thì tương tự “RST: reset”.
Chuyển đổi các ngõ vào SW1(ENA), SW2(RES) và CLK để kiểm tra các
trạng thái thứ 2, thứ 3, thứ 4 và thứ 7 trong bảng trạng thái, các trạng thái còn lại
không cần kiểm tra.
Nếu hoạt động đúng thì IC còn tốt, nếu không đúng thì kiểm tra lại và thay
bằng IC khác.
12.3.2 Mạch đếm
12.3.2.1 Mạch đếm 2
Kết nối mạch điện như Hình 12-4: Có thể giữ nguyên hình 3 nhưng
chỉ cần quan tâm đến LED0, LED1.
Trang 5

Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Quan sát tín hiệu vào/ra và điền vào Bảng 12-2:
Bảng 12-2:
Cl
k
Q
1
Q
0
0 0 0
1 0 1
2 1 0
Dựa và bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng ngõ vào CLK và dạng sóng
ngõ ra
[chú ý: ghi tên cho từng dạng sóng].
Trang 6
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
12.3.2.2 Mạch đếm 3
Kết nối mạch như Hình 12-6:
Quan sát tín hiệu vào/ra và điền vào Bảng 12-3:
Bảng 12-3:
Cl
k
Q
0
Q
1
Q
2
0 0 0 0

1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
Dựa vào bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng ngõ vào CLK và dạng
sóng ngõ ra
Trang 7
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Muốn kết nối mạch đếm 4 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q4
Muốn kết nối mạch đếm 5 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q5
Muốn kết nối mạch đếm 6 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q6
Muốn kết nối mạch đếm 7 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q7
Muốn kết nối mạch đếm 8 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q8
Muốn kết nối mạch đếm 9 thì thay đổi như thế nào?
 Nối chân RES vào Q9
Chú ý: các mạch đếm ở trên cũng chính là các mạch chia tần số.
12.3.3 Mạch đếm rồi dừng lại
12.3.3.1 Mạch đếm từ 1 đến 5 rồi dừng lại
Kết nối mạch như Hình 12-8:
Trang 8
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Nhấn nút RST-H và quan sát trạng thái vào ra và điền vào Bảng 12-4:
Bảng 12-4
Clk Q
0

Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0
2 0 1 0 0 0
3 0 0 1 0 0
4 0 0 0 1 0
5 0 0 0 0 1
12.3.4 Mạch ứng dụng
12.3.4.1 Mạch tạo tín hiệu lệch pha 180 độ
Kết nối mạch như Hình 12-9:
Trang 9
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Quan sát tín hiệu vào và ra rồi điền vào bảng trạng thái Bảng 12-5:
Bảng 12-5
Clk Led8 Led9 Led10
0 Tắt Tắt Tắt
1 Sáng Tắt Sáng
2 Tắt Tắt Sáng
3 Tắt Sáng Sáng
4 Tắt Sáng Tắt
5 Sáng Sáng Tắt
6 Sáng Tắt Tắt
7 Tắt Tắt Tắt

Dựa vào bảng trạng thái hãy vẽ dạng sóng vào ra, chú ý vẽ đầy đủ 1 chu kỳ
Trang 10
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
12.3.4.2 Mạch đèn điều khiển đèn giao thông
Hãy kết nối mạch theo sơ đồ Hình 12-11, chú ý sử dụng các led xanh vàng đỏ.
Hãy cho biết 1 chu kỳ hoạt động 12 clk.
Trang 11
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Quan sát các đèn và điền vào Bảng 12-6, sau đó vẽ các dạng sóng vào clk và các đèn.
Bảng 12-6
Clk Xanh 1 Vàng 1 Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2 Đỏ 2
0 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
1 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
2 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
3 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
4 Tắt Sáng Tắt Tắt Tắt Sáng
5 Tắt Tắt Sáng Sáng Tắt Tắt
6 Tắt Tắt Sáng Sáng Tắt Tắt
7 Tắt Tắt Sáng Sáng Tắt Tắt
8 Tắt Tắt Sáng Sáng Tắt Tắt
9 Tắt Tắt Sáng Tắt Sáng Tắt
10 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
11 Sáng Tắt Tắt Tắt Tắt Sáng
Hình 12-12 Dạng sóng vào ra mạch đèn giao thông
• Hãy cho biết đèn xanh, vàng và đỏ sáng bao nhiêu xung ck?
Xanh: 4
Trang 12
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
Vàng: 1
Đỏ: 5

• Nếu muốn thay đổi thời gian làm việc của mạch thì phải thực hiện như thế nào?
Nếu muốn điều khiển bóng đèn công suất lớn sử dụng nguồn 220V thì phải làm
gì?
=> Nếu muốn thay đổi thời gian làm việc của mạch thì phải thay đổi xung clock.
12.3.4.3 Mạch sáng hết rồi tắt dần
Hãy kết nối mạch theo Hình 12-13
Vẽ dạng sóng các ngõ vào ra và cho biết chu kỳ làm việc của mạch, chức năng của
mạch.
Trang 13
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
12.4 Tổng kết
Bài này thực hiện khảo sát IC đếm 1047 và ứng dụng thực hành các mạch đếm số thập
phân rồi dừng lại. Tiếp đó là thực hiện các mạch ứng dụng như mạch tạo tín hiệu lệch
pha 180 độ, mạch đèn điều khiển giao thông, mạch điều khiển led sáng dần rồi tắt hết để
ứng dụng cho các mạch led chạy chữ quảng cáo.
12.5 Câu hỏi ôn tập
1. Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch tạo 3 tín hiệu lệnh pha 180 độ.
- Q0 = 1 và Q1, Q2,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 và LED8 sáng. LED9 tắt
- Q1 = 1 và Q0,Q2,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 sáng, LED 8 và LED9 tắt
- Q2 = 1 và Q0,Q1,Q3,Q4,Q5 = 0 thì LED10 sáng, LED9 sáng, LED 8 tắt
- Q3 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q4,Q5 = 0 thì LED9 sáng, LED10 và LED8 tắt
- Q4 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q3,Q5 = 0 thì LED9 sáng, LED8 sáng, LED10 tắt
- Q5 = 1 và Q0,Q1,Q2,Q3,Q4 = 0 thì LED8 sáng, LED9 và LED10 tắt
Trang 14
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
2. Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển đèn giao thông.
- Do đèn XANH1 = ((Q0 + Q1) + Q2) + Q3 nên khi một trong các Q0, Q1, Q2, Q3
bằng 1 thì đèn XANH1 sẽ sáng. DO2 sáng
- Khi Q4 = 1 thì đèn VANG1 sáng. Đèn DO2 sáng do DO2 = XANH1 + Q4
- Khi Q5 =1 thì XANH2 sáng. Do XANH2 = ((Q5 + Q6) + Q7) + Q8.

Đồng thời, khi lần lượt Q6, Q7, Q8 bằng 1 thì đèn XANH2 sáng. DO1 sáng
- Khi Q9 = 1 thì VANG2 sáng, và DO1 sáng do DO1 = XANH2 + Q9
3. Hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch sáng hết và tắt dần.
- Q0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 = 1 thì tất cả các đèn đều sáng.
- Qua chu kì xung clock tiếp thì Q0 = 0, các Q còn lại là 1. Q0 OR Q1 là 1 nên Led
7 sáng.
- Qua chu kì xung clock tiếp thì Q0 = 0, Q1 = 0, các Q còn lại là 1. Q0 OR Q1 là 0
nên Led 7 tắt.
- Cứ tiếp tục qua các chu kì xung clock tiếp thì các Led sẽ tắt dần cho đến Led 0
4. Hãy thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông với đèn xanh sáng 10 xung clk, vàng
sáng 5 xung clk, đỏ sáng 20 xung clk. Cho xung clk có tần số 1Hz.
5. Thiết kế mạch đèn quảng cáo có 8 Led hiển thị với 4 chương trình như sau:
Trang 15
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
a. Điểm sáng chạy từ trái sang phải.
b. Điểm sáng chạy từ phải sang trái.
c. Hai điểm sáng chạy song - song vào từ hai hướng.
Trang 16
Báo cáo Thực hành điện điện tử cơ bản Báo cáo Bài 12
d. Hai điểm sáng chạy song - song từ chính giữa ra ngoài, sau đó chạy vào
Trang 17