thiết kế mạch đếm đồng bộ với Kđ = 16.

BÁO CÁO MÔN HỌC
THIẾT KẾ MẠCH SỐ
Đề tài: thiết kế mạch đếm đồng bộ với K
đ
= 16.
I. PH Â N TÍ C H YÊU C Ầ U T H I ẾT KẾ:
Thiết

kế

mạch

đếm

đồng

bộ

với

K
đ

=

16

có

nghĩa

là

thiết

kế

một

mạch

đếm

thay

đổi

trạng
thái

đếm

khi

có

một

xung

đồng

hồ

đưa

đến,

mạch

này

có

thể

đếm

từ

0

=>

15

rồi

lại

đếm

ngược

trở

lại,

nó

có

chu

trình

đếm

là

16
II. SƠ ĐỒ K HỐ I CỦ A M ẠC H :
Bộ tạo xung Bộ đếm đồng
bộ
Bộ giải mã địa
chỉ
Bộ hiển thị
Chức

năng

cơ

bản

của

các

khối:
Bộ

tạo

xung:

tạo

xung

đồng

bộ

điều

khiển

có

chu

kỳ

không

đổi

hoạt

động

của

mạch.
Bộ

đếm

đồng

bộ:

tạo

ra

các

xung

đếm

chuyển

từ

0

tới

15

sau

khi

nhận

được

một

xung
đồng

bộ

dưới

dạng

mã

N-BCD

8421
Bộ

giải

mã:

chuyển

mã

nhận

được

từ

mạch

đếm

là

mã

BCD

sang

thành

một

dạng

mã

có
thể

biễu

diễn

được.
Bộ

hiển

thị:

nhận

xung

giải

mã

và

hiển

thị

kết

quả.
III. PH Â N TÍ C H C H ỨC NĂ N G CÁC KH Ố I:
1.

Sơ



đồ

c ủ a



từ n g



k h ố i:

A.

Bộ

tạo

xung
Dựa

vào

chế

độ

tạo

xung

vuông

của

mạch

đa

hài

phiếm

định

dùng

IC

NE555

ta

có

thể
xây

dựng

một

bộ

tạo

xung

cho

mạch

đếm.
Công

nghệ

chế

tạo:

TTL

-

transistor-transistor

logic
Lí

do:

IC555

phổ

biến

và

đơn

giản. Chức

năng

:

tạo

xung

vuông

để

cấp

cho

mạch

đếm Sơ

đồ

chân:
Chân

1:

(GND)

-

chân
nối

mass.
cho

nối

GND

để

lấy

dòng

cấp

cho

IC

hay

chân

còn

gọi

là
chân

chung.
Chân

2

:

(Trigger) đầu

vào

kích

khởi

dùng

để

đặt

xung

kích

thích

bên

ngoài

khi
mạch

làm

việc

ở

chế

độ

đa

hài

đơn

ổn.
Đây

là

chân

đầu

vào

thấp

hơn

điện

áp

so

sánh

và

được

dùng
như

1

chân

chốt

hay

ngõ

vào

của

1

tần

so

áp.Mạch

so

sánh

ở
đây

dùng

các

transitor

PNP

với

mức

điện

áp

chuẩn

là

2/3Vcc.
Chân

3:

(Output)

-

Ngõ
ra
Chân

này

là

chân

dùng

để

lấy

tín

hiệu

ra

logic.

Trạng

thái

của
tín

hiệu

ra

được

xác

định

theo

mức

0

và

1.

1

ở

đây

là

mức

cao
nó

tương

ứng

với

gần

bằng

Vcc

nếu

(PWM=100%)

và

mức

0
tương

đương

với

0V

nhưng

mà

trong

thực

tế

mức

0

này

ko
được

0V

mà

nó

trong

khoảng

từ

(0.35

->0.75V)

.
Chân

4:

(Reset)

-

Chân
xóa
,

nó

có

thể

điều

khiển

xóa

điện

áp

đầu

ra

khi

điện

áp

đặt

vào
chân

này

từ

0.7

V

trở

xuống

(mức

thấp)
Dùng

lập

định

mức

trạng

thái

ra.

Khi

chân

số

4

nối

masse

thì
ngõ

ra

ở

mức

thấp.

Còn

khi

chân

4

nối

vào

mức

áp

cao

thì
trạng

thái

ngõ

ra

tùy

theo

mức

áp

trên

chân

2

và

6.Nhưng

mà
trong

mạch

để

tạo

được

dao

động

thường

hay

nối

chân

này
lên

VCC.
Chân

5:

(Control
Voltage)

-

Chân

điện

áp
điều

khiển
dùng

làm

thay

đổi

mức

áp

chuẩn

trong

IC.

Tuy

nhiên

trong

các

mạch

ứng

dụng

chân

số

5

nối

mass

qua

1

tụ

từ

10nF

-->
100nF

tác

dụng

lọc

bỏ

nhiễu

cho

mức

áp

chuẩn

ổn

định.
Chân

6:

(Threshold)

–
Điện

áp

n
gƣ
ỡng
là

một

trong

những

chân

đầu

vào

so

sánh

điện

áp

khác

và
cũng

được

dùng

như

1

chân

chốt.
Chân

7:

(Discharge)

–
Chân

phóng

điện
có

thể

xem

chân

này

như

1

khóa

điện

tử

và

chịu

điều

khiển
bỡi

tầng

logic

của

chân

3

.Khi

chân

3

ở

mức

áp

thấp

thì

khóa
này

đóng

lại.ngược

lại

thì

nó

mở

ra.

Chân

7

tự

nạp

xả

điện
cho

1

mạch

R-C

lúc

IC

555

dùng

như

1

tầng

dao

động

.
Chân

8:

(Vcc) Cấp

nguồn

nuôi

cho

IC.

Nguồn

nuôi

cấp

cho

IC

khoản

từ
+5V-->

+15V

,

tối

đa

là

=

+18V
Đóng

vỏ

ICNE555
Cấu

tạo

bên

trong

&

Nguyên

lý

hoạt

động

:
Nguyên

tác

họat

động: Chân

ngương

(threshold)

số

6

được

nối

với

chân

nảy

(trigger)

số

2

,nên

hai

chân

này

có cùng

điện

áp

là

điện

áp

trên

tụ

C1,

để

so

sánh

với

điện

áp

chuẩn

2/3
Vcc

và

1/3

Vcc

bởi OP-AMP(1)

và

OP-AMP

(2).

Chân

5

có

tụ

nhỏ

0.01

µF

nối

mass

để

lọc

nhiểu

tần

số

cao có

thể

làm

ảnh

hưởng

điện

áp

chuẩn

2/3

Vcc.
Khi

cấp

điện

cho

mạch:
-Giai



đọan



1

:

điên

áp

trên

tu

nhỏ

hon

1/3

Vcc

nên

OP-AMP

(1)

ngõ

ra

mức

0,

OP-AMP

(2)

ngõ

ra

ở

mức

1.

Mạch

Flipflop

được

kích

,

ngõ

ra

mức

0

ở

chân

Q
-

qua

cổng

"not"
chân

OUTPUT

(3)

ra

ở

mức

1.

Transistor

T1

không

được

kích

nên

ngưng

dẩn,

điên

áp
trên

tụ

C1

được

tiếp

tực

nap

.

-Giai



đọan



2

:

sau

khoang

thời

gian

tụ

C1

được

nạp

qua

điện

trở

R1

và

R2,

điện

áp

trên
tang

lên

lớn

hơn

1/3

Vcc.

OP-AMP

(2)

có

ngõ

ra

mức

0

,OP-AMP

(1)

ngõ

ra

tiếp

tục

giử
mức

0.

Mach

Flipflop

giử

trang

thái

mức

1

như

ban

đầu,

chân

OUTPUT(3)

mức

1.
Transistor

T1

không

được

kích

nên

ngưng

dẩn.

Tự

C1

tiếp

tục

dược

nap.
-Giai



đọan

3

:

tụ

C1

được

nạp

điện

áp

lớn

hơn

2/3

Vcc

,

lúc

nay

OP-AMP(1)

có

ngõ

ra

ở
mức

1.Chận

reset

của

mạch

Flipflop

được

kích

,nên

Q-

ở

mức

1,

chân

OUTPUT

lức

này
trở

về

mức

0.Trasistor

T1

được

Q-

kích

nên

dẩn,

tụ

C1

bắt

đầu

xả

qua

điện

trở

R2

vào
chân

7

của

IC

555

rồi

xuống

mass.
Bảng

chân

trị

Flipflop
Reset Set Q Q-
0 0 Q
0 Q0-
0 1 1 0
1 0 0 1
-Giai



đọan



4 :

tụ

C1

xả

điện

áp

và

nhỏ

hơn

2/3

Vcc

,

OP-AMP

(1)

có

ngõ

ra

bằng

0,

OP-
AMP

(2)

có

ngõ

ra

mức

0,

mạch

Flipflop

giử

nguyên

trang

thái

mức

1,

ngõ

ra

vẩn

ở

mức
không

.Transistor

T1

tiêp

tưc

dẩn

,tụ

C1

tiếp

tụ

xả

qua

R2.
-Giai



đọan



5 :

tụ

C1

xả

điện

áp

đến

lức

nhỏ

hon

1/3Vcc,

lúc

này

OP-AMP(2)

có

ngõ

ra
mức

1,

OP-AMP

(1)

có

ngõ

ra

bằng

0,

nên

mạch

Flipflop

được

set

lên

mức

1.Chân

Q-

ra
mức

0

,OUTPUT

ra

mức

1.Transistor

ngưng

dẫn,

tụ

C1

bắt

đầu

nạp

và

quai

lai

giai

đọan
1.
Tần

số

dãy

xung

đầu

ra:
Thời

gian

tồn

tại

xung

T
1

(độ

rộng

xung)

phụ

thuộc

vào

tốc

độ

nạp

của

tụ

C

từ

nguồn
cung

câp,

nghĩa

là

tỷ

lệ

với

hằng

số

thời

gian

nạp

τ
n

=

(R
1

+

R
2

).C
1

ta

có:
T
1

=

(R
1
+R
2
)ln2
Thời

gian

không

có

xung

T
2

(thời

gian

nghỉ)

phụ

thuộc

vào

sự

phóng

điện

của

tụ

C

qua
chân

phóng

điện

số

7,

nghĩz

là

tỉ

lệ

với

hằng

số

thời

gian

τ
p

=

R
2
C

và:
T
2

=

R
2
ln2
Vậy

tần

số

của

dãy

xung

ở

đầu

ra:
f

=

1

=



1


=



1






1 . 4 4


T
1
T

+

2
T
ln

2(

1
R

+

2

2
R
).

1
C
(

1
R

+

2

2
R

).

1
C
R
1

=

10kΩ
R
2

=

10kΩ
C
1
=

47μF
f




1 . 4 4

1 . 4 4


1Hz
=

≈
(

1
R

+

2

2
R
).

1
C
(10kΩ

+

2.10k )Ω

.47

µ

F


Cứ

1s

sẽ

có

một

xung

điều

khiển

đến

bộ

phận

đếm.
B.

Bộ

Phận

Đếm
Trong

kỹ

thuật

số

có

vi

mạch

đếm

đồng

bộ

phổ

biến

được

sử

dụng

là

74ls90

vì

nó

là

vi
mạch

đếm

module

10

vi

mạch

này

có

thể

đếm

từ

0

=>

9
Công

nghệ

chế

tạo

:

TTL
Đóng

vỏ

IC7490
Sơ

đồ

chân:
STT Tên

Chân

–

Kí

hiệu Chức

năng
1 CP
1

(input

B) Chân

đầu

vào

đưa

xung

đồng

hồ

vào

các

flip

flop
B,

C,

D
2 MR
1

(R0
1
) Một

trong

hai

chân

Reset,

thiết

lập

chế

độ

làm việc

của

IC
3 MR
2

(R0
2
) Một

trong

hai

chân

Reset,

thiết

lập

chế

độ

làm việc

của

IC
4 NC No

Connection

–

Không

sử

dụng

chân

này
5 Vcc Nguồn

cung

cấp

:

Nguồn

một

chiều

+5V
6 MS
1

(R9
1
) Một

trong

hai

chân

Set,

thiết

lập

chế

độ

làm

việc
của

IC
7 MS
1

(R9
2
) Một

trong

hai

chân

Set,

thiết

lập

chế

độ

làm

việc
của

IC
8 Q
2

(Q
C
) Một

trong

bốn

chân

đầu

ra

của

IC

9 Q
1

(Q
B
) Một

trong

bốn

chân

đầu

ra

của

IC
10 GND Chân

nối

đất
11 Q
3

(Q
D

) Một

trong

bốn

chân

đầu

ra

của

IC
12 Q
0

(Q
A
) Một

trong

bốn

chân

đầu

ra

của

IC
13 NC No

Connection

–

Không

sử

dụng

chân

này
14 CP
0

(input

A) Chân

đầu

vào

đưa

xung

đồng

hồ

vào

flip

flop

A
(flip

flop

đầu

tiên)
Nhận

xét:

IC74LS90

có

thể

chia

làm

2

phần:
• Các

chân

thực

hiện

nhiệm

vụ

đếm

:


Đầu

vào:

các

chân

CLK

gồm

CP
1

(input

B);

CP
0

(input

A);

Vcc


Đầu

ra:

Q
0

(Q
A
);

Q
1

(Q
B
);

Q
2

(Q
C
);

Q
3

(Q
D
)
• Các

chân

thiết

lập

chế

độ

làm

việc

của

IC74LS90:


Đầu

vào:

MR
1

(R0
1
);

MR

2

(R0
2
);

MS
1

(R9
1
);

MS
1

(R9
2
)


Đầu

ra:

Q
0

(Q
A

);

Q
1

(Q
B
);

Q
2

(Q
C
);

Q
3

(Q
D
)