BÁO cáo bài tập lớn môn điện tử số mạch LED chạy chữ (trái phải, phải trái, nhấp nháy)

Họ và tên: 1- Bùi Văn Việt
2- Sỹ Hồng Quân
3- Hà Minh Đức
4- Nguyễn Công Thành
Lớp: D10VT6
Mạch LED chạy chữ (trái phải, phải trái, nhấp nháy)
Phân tích bài toán và cách thức xây dưng bài toán:
Giả sử ta có mạch led như hình bên:
D1 D2 D3 D4
⊗ ⊗ ⊗ ⊗
Để LED sáng từ trái sang phải( lần lượt D1 sáng rồi đến D2, D3 và D4) và
ngược lại ( D4 sáng rồi đến D3, D2, D1 sáng). Cuối cùng là cả 4 led cùng sáng sau
đó cùng tắt.
Như vậy sẽ có 10 trạng thái của mạch điện như sau:
Page 1
Với D=1 đèn sẽ sáng, D=0 đèn tắt.
Vậy để thiết kế được mạch điện theo yêu cầu bài tóan thì ta có 10 trạng thái
mạch điện (S1, S2,…S10). Như vậy, ta có thể sử dụng bộ đếm thập phân đê mã
hóa 10 trạng thái của mạch điện với 10 Mod đếm của bộ đếm thập phân. Sau
đây là đồ hình trạng thái của bộ đém tương ứng với các trạng thái của mạch
điện:
Giả sử ban đầu mạch ở trạng thái 0000 tương ướng với trạng thái S1 của
mạch điện:
0000 (S1) → 0001(S2) →0010(S3) →0011(S4) →0100(S5)
↑ ↓
1001(S10) ← 1000 (S9) ←0111(S8) ← 0110(S7) ← 0101(S6)
Vì số trạng thái là 10 nên số trigơ cần dung là để thiết kế và mã hóa các trạng
thái đó là 4( vì 2².2²≥10). 4 trigơ cần để mã hóa lần lượt là Q4Q3Q2Q1.
Ta có bảng chuyển đổi trạng thái sau:
Page 2
Q1=Q2đ.Q1đ + Q2.Q1đ=Q1đ

=> J1 =K1 =1
Q2 = Q4đ.Q2đ.Q1 +Q2Q1đ
⇒ J2 = Q1.Q4đ; K2= Q1
Page 3
Q3 = Q3.(Q1đ +Q2đ) + Q3đ.Q2.Q1
=> J3 = Q2.Q1= K3
Q4 = Q4.Q1đ + Q3.Q2.Q1 .(Q4đ+Q4) =Q4.(Q3Q2+Q1đ) +Q4đ.Q3.Q2.Q1
=>J4= Q3.Q2.Q1; K4=Q1(Q3đ+Q2đ)
Page 4
Thiết kế mạch điện: Như vậy để thiết kế mạch LED như đầu bài thì ta có các
đầu vào của các LED lần lượt là S1,S2,…S10 như sau:
S1= Q1đ.Q2đ.Q3đ.Q4đ ( tất cả các đèn tắt)
S2= Q1đảo.Q2đảo.Q3đ.Q4 ( Đèn 1 sáng)
S3= Q1đ.Q2đ.Q3.Q4đ ( Đèn 2 sáng)
S4= Q1d.Q2đ.Q3Q4 ( Đèn 3 sáng)
S5= Q1đ.Q2.Q3đ.Q4đ ( Đèn 4 sáng)
S6= Q1đ.Q2.Q3đ.Q4 ( Đèn 4 sáng )
S7= Q1đ.Q2.Q3.Q4đ ( Đèn 3 sáng)
S8= Q1đ.Q2.Q3.Q4 ( Đèn 2 sáng)
S9= Q1.Q2đ.Q3đ.Q4đ ( Đèn 1 sáng)
S10= Q1.Q2.Q3.Q4 ( Tất cả các đèn sáng)
→Đèn1 sáng =S2+ S9+ S10
→Đèn 2 sáng =S3 +S8 +S10 (I)
→Đèn 3 sáng = S4 + S7 + S10
→Đèn 4 sáng =S5 + S6 + S10
Từ (I) ta có sơ đồ mạch điện như sau:
Page 5
J
14
Q

12
CLK
1
K
3
Q
13
R
2
U1:A
7473
J
7
Q
9
CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U1:B
7473
J
14
Q
12
CLK

1
K
3
Q
13
R
2
U2:A
7473
J
7
Q
9
CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U2:B
7473
U10
AND_2
U12
AND_2
U13
AND_2
U11

AND_4
U3
AND_4
U4
AND_4
U5
AND_4
U6
AND_4
U8
AND_4
U9
AND_4
U7
AND_4
U16
AND_4
U17
OR_3
U18
OR_3
U19
OR_3
U20
OR_3
D1
LED-RED
D2
LED-RED
D3

LED-RED
D4
LED-RED
1
Page 6
Thực hiện :
* Những linh kiện được sử dụng
- Sử dụng IC: 555, 74164, 4017
* Sơ đồ khối
Khối ghi dịch
Khối tạo xung
Khối hiển thị

Khối đếm
thập phân


* Nguyên lí hoạt động của các linh kiện
1. IC 555


Chức năng của các chân
Page 7
IC NE555 N gồm có 8 chân.
Chân Chức năng Chân Chức năng
1 Đất 5 Điện áp điều khiển
2 Chân kích thích 6 Chân ngưỡng
3 Đầu ra 7 Đầu phóng điện
4 Xoá - Reset 8 Nguồn - Vcc
Thiết kế mạch tạo xung vuông

Page 8
Thông qua công thức:
f= 1,44 / [(R1+2R2)C]
Ta có thể tính được giá trị của trở và tụ điện phù hợp để tạo ra tần số mong
muốn.Ở đây ta lấy R1=R2=1K  C=100u
Vậy ta sẽ lắp R1=R2=1 K và C=100u thì ta sẽ tạo ra được xung với tần số 10Hz
2. Khối đếm thập phân( IC 4017)
Hình dáng và chức năng của các chân của IC 4017:

IC 4017 có tổng cộng số chân là 16, trong đó chức năng của từng chân như sau:
o Chân số 16 là chân nguồn Vcc hoạt động với mức điện áp cho phép là
trong khoảng từ 3-15 V.
o Chân số 8 là chân nối mass.
Ngoài các chân nguồn và mass thì IC 4017 có các chân có chức năng hoạt động rất
quan trọng là:
o Chân 15 là chân Master Reset hoạt động tích cực mức thấp có nhiệm
vụ làm các ngõ ra sẽ đếm trở lại về vị trí hoạt động ban đầu. Cụ thể khi tích cực
mức thấp cho chân 15 hoạt động thì các ngõ ra từ 0
1
-0
9
sẽ trở về mức thấp, còn ngõ
ra 0
5-9
sẽ trở lại mức cao. Chân này hoạt động hoàn toàn độc lập với các chân
Clock 14 và 13.
Page 9
o Chân 14 là chân xung clock hoạt động tích cực mức cao. Chân này có
chức năng đưa xung clock từ bên ngoài vào để cấp cho IC hoạt động.
o Chân 13 cũng là chân xung clock nhưng hoạt động ở mức thấp. Hai

chân này có mối liên hệ tương quan như sau: khi ở trạng thái bình thường: chân 14
ở mức cao, chân 13 ở mức thấp thì IC sẽ hoạt động bình thường, các ngõ ra sẽ tuần
tự xuất giá trị. Trong quá trình các ngõ ra đang hoạt động, ta kích mức cao cho
chân 13 thì giá trị nào đang ở mức cao sẽ giữ nguyên trạng thái, các ngõ ra còn lại
sẽ ở trạng thái mức thấp hết.
o Các chân 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11 lần lượt sẽ là thứ tự của các giá
trị xuất ra.
o Chân 12 hoạt động mức thấp trong 5 giá trị xuất ra đầu tiên. Nó sẽ
hoạt động mức cao trong 5 giá trị xuất ra sau đó.
Cấu tạo bên trong IC 4017:
Nguyên lí hoạt động
Page 10
Khi nhận được xung vào kích thich IC hoạt động và lúc đó ở các đầu ra sẽ có mức
cao chạy lần lượt từ chân 3 đến hết tuần tự
và khi hết 1 chu kỳ mạch có thể tự khởi
động và chạy tiếp chu kỳ mới
Bảng sự thật
1. H = trạng thái mức cao (điện thế dương hơn).
2. L = trạng thái mức thấp (điện thế âm hơn).
3. X = phi trạng thái.

4. chuyển bậc thang - mức dương
5. chuyển bậc thang - mức thấp
Biểu diễn dạng tín hiệu ngõ ra theo tín hiệu
vào xung Clock:
Page 11

3. Khối ghi dịch (IC 74164)
Đây là IC ghi dịch 8 bit – vào nối tiếp ra song song. IC 74164 được cấu tạo từ 8
trigơ D.

Với sơ đồ nguyên lí như hình vẽ:

Các chân từ QA -> QH là các đầu ra của IC được nối với hệ thống đèn LED.
Page 12
Nguyên lí hoạt động
Sau mỗi xung nhịp thì bit 1 lại được nạp vào, và sau 8 xung nhịp thì cả 8 bit 1 đều
được nạp xong vào 8 đầu ra. Sau đó bit 0 lại được nạp dần vào cho tới khi thay thế
hết các bit 1. Kết thúc quá trình, quá trình lại được lặp lại từ đầu. Quá trình đưa các
bit 1 vào là quá trình các led sáng dần, còn đưa các bit 0 vào là quá trình led tắt
dần. Do vậy các đèn led sáng dần từ trái qua phải sau đó tắt dần từ phải qua trái.
Sơ đồ mô phỏng của mạch với 4 và 7 LED
Page 13
CLK Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0
2 1 1 0 0 0 0 0 0
3 1 1 1 0 0 0 0 0
4 1 1 1 1 0 0 0 0
5 1 1 1 1 1 0 0 0
6 1 1 1 1 1 1 0 0
7 1 1 1 1 1 1 1 0
8 1 1 1 1 1 1 1 1
9 0 1 1 1 1 1 1 1
10 0 0 1 1 1 1 1 1
11 0 0 0 1 1 1 1 1
12 0 0 0 0 1 1 1 1
13 0 0 0 0 0 1 1 1
14 0 0 0 0 0 0 0 1
15 0 0 0 0 0 0 0 0
J

14
Q
12
CLK
1
K
3
Q
13
R
2
U1:A
7473
J
7
Q
9
CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U1:B
7473
J
14
Q

12
CLK
1
K
3
Q
13
R
2
U2:A
7473
J
7
Q
9
CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U2:B
7473
U10
AND_2
U12
AND_2
U13

AND_2
U11
AND_4
U3
AND_4
U4
AND_4
U5
AND_4
U6
AND_4
U8
AND_4
U9
AND_4
U7
AND_4
U16
AND_4
U17
OR_3
U18
OR_3
U19
OR_3
U20
OR_3
D1
LED-RED
D2

LED-RED
D3
LED-RED
D4
LED-RED
1
Page 14
-4
-3
-2
1
4
3
2
-1
-4
-3
2
-1
4
3
-2
1
-3
2
1
4
3
-2
-1

-4
3
-2
-1
4
-3
2
1
-4
3
-2
1
4
-3
2
4
-1
-3
-2
1
-4
3
2
-1
4
-3
-2
-1
-4
3

2
1
4
3
2
1
-4
4
-4
3
-3 -2
1
-1
2
J
14
Q
12
CLK
1
K
3
Q
13
R
2
U1:A
7473
J
7

Q
9
CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U1:B
7473
J
14
Q
12
CLK
1
K
3
Q
13
R
2
U2:A
7473
J
7
Q
9

CLK
5
K
10
Q
8
R
6
U2:B
7473
U3
AND_2
U4
AND_2
1
U5
AND_4
U6
AND_4
U7
AND_4
U8
AND_4
U9
AND_4
U10
AND_4
U11
AND_4
U12

AND_4
U13
AND_4
U14
AND_4
U15
AND_4
U16
AND_4
U17
AND_4
U18
AND_4
U19
AND_4
U20
OR_3
U21
OR_3
U22
OR_3
U23
OR_3
U24
OR_3
U25
OR_3
U26
OR_3
D2

LED-RED
D1
LED-BIRY
D3
LED-BIGY
D4
LED-BIRG
D5
LED-BLUE
D6
LED-GREEN
D7
LED-YELLOW
R
4
DC
7
Q
3
GND
1
VCC
8
TR
2
TH
6
CV
5
U1

555
R21
10k
R22
470R
C1
10uF

Page 15