Báo cáo đồ án số thiết kế mạch đếm đa năng file mềm

BẢNG THÔNG QUA ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên:
Lớp:

Khoa: Điện tử Viễn thông

Tên đồ án: “ THIẾT KẾ MẠCH ĐÊM ĐA NĂNG ”
L
ần

Nhận xét cho phép
Ngày

Nội dung

thông qua hoặc không
thông qua đồ án

Chữ

ký

GVHD

Nhận xét chung:
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
Ghi chú:
- Điều kiện để sinh viên được phép bảo vệ đồ án: Phải thông qua đầy đủ

và có chữ kỹ GVHD xác nhận.
- Bảng này phải được đóng kèm vào đầu của quyển thuyết minh đồ án.
Vinh, ngày

tháng

năm 2016

Người hướng dẫn


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ điện tử
đã, đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi, đặc biệt là trong kỹ 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, đo tốc độ động cơ, đồng hồ số,
mạch đếm sản phẩm… Mục đích của tập đồ án này là thiết kế mạch đếm đa
năng. Qua đây cho em gửi lời cảm ơn tới thầy Phạm Mạnh Toàn đã tận tình
chỉ dẫn và giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
Đồ án hoàn thành giúp em có được nhiều kiến thức hơn về môn học mà
còn giúp em được tiếp xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,
linh hoạt hơn và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm. Quá trình thực
hiện đồ án này thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt. Vì kiến thức và
thời gian còn hạn chế kinh nghiệm còn yếu nên không tránh khỏi những sai
sót, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và góp ý của các bạn.
Sinh viên thực hiện


GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

I
1

Lý do chọn đề tài.
Chúng ta đang sống trong thế kỷ của khoa học, của tri thức cùng với nó là
sự phát triển mạch mẽ của công nghệ thông tin và khoa học ứng dụng. Kỹ
thuật điện tử cũng nằm trong số đó, nó đang phát triển rất nhanh và ứng
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của xã hội. Con người đang chuyển dần từ
điều khiển bằng tay sang điều khiển tự động.
Nền công nghiệp đã đạt được những thành tựu nhờ ứng dụng của khoa
học kỹ thuật và công nghệ. Máy móc đã thay thế con người trong nhiều công
việc, đặc biệt là công việc nặng nhọc.
Ngày nay công nghệ vi điện tử phát triển mạch mẽ với sự ra đời của hang
loạt các vi mạch. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử như hiện nay khiến cho
nhu cầu tiếp xúc với lĩnh vực 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 thông số cơ bản của hệ thống.
Mạch đếm sử dụng IC 74LS192 là một mạch đếm khá thông dụng chúng có
thể đếm tiến, đếm lùi, đếm ở các cơ số khác nhau. Để hiểu rõ hơn về các thông
số và khai thác tối đa khả năng đếm của IC 74LS192 chúng tôi đã chọn đề tài:
“thiết kế mạch đếm đa năng”.

2

Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.
Mục tiêu:

-

Tìm hiểu về mạch đếm và một số vấn đề liên quan.

-

Hoàn thành thiết kế - thi công thực tế, mạch hoạt động ổn định với độ bền
cao.
Nhiệm vụ:

-

Tìm hiểu kiến thức cơ bản về mạch đếm.

-

Tìm hiểu các vi mạch đếm thông dụng.

-

Tìm hiểu mạch tạo xung sửa dụng IC 555.


-

Mạch giải mã 7 thanh và hiện thị 7 thanh.

-

Thiết kế mạch đếm đa năng.

3

Đối tượng nghiên cứu.
Mạch đếm và thiết kế mạch đếm.

4

Phạm vi nghiên cứu.

-

Lý thuyết về mạch đếm.

-

Mạch đếm đa năng dùng IC 74LS192.

5

Ý nghĩa nghiên cứu.

-

Nắm vững, hiểu biết về mạch đếm.

-

Nâng cao kỹ năng thực hành lắp ráp, đo đạc và thiết kế mạch đếm.

6

Phương pháp nghiên cứu.

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.

CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ MẠCH ĐẾM


I

Đại cương về mạch đếm.
1.1. Khái niệm
Mạch đếm là một mạch dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm X đ và một
đầu ra Y.
Mạch có vô số trạng thái đếm K đ, Kđ chính là hệ số mà mạch có thể đếm
được dưới tác dụng của xung nhịp hay tín hiệu vào đếm. mạch chuyển trạng
thái theo một trình tự nhất định, cứ sau K đ tín hiệu vào đếm mạch trở về
trạng thái ban đầu.
Sơ đồ khối của bộ đếm.

Bộ đếm (counter)
Hệ số đếm = Kđ

Xđ

Y

Hình 1.1 Sơ đồ khối của bộ đếm
Phần tử cơ bản cấu thành nên bộ đếm là các Flip-flop (FF). Mỗi mạch đếm
sử dụng số FF nhất định nên trạng thái đếm tối đa của mạch đếm cũng bị giới
hạn. số xung đếm tối đa của mạch đếm được gọi là dung lượng đếm cực đại.
1.2. Đồ hình trạng thái cơ bản của bộ đếm
Đồ hình trạng của bộ đếm có hệ số đếm K đ được mô tả như sơ đồ sau:

Xđ/1

0

Xđ/0

1

Xđ/0

Xđ/0

Hình 1.2. Đồ hình trạng thái của bộ đếm

Xđ/0
Kđ-2

Kđ-1


Khi có tín hiệu vào đếm Kđ, mạch giữ nguyên trạng thái cũ ( i → j ) khi có
tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển đến trạng thái kế tiếp ( i → j +1 ).
Tính chất tuần hoàn của mạch đếm thể hiện ở chỗ: sau khi K đ tín hiệu vào
đếm Xđ mạch quay lại trạng thái ban đầu.
Tín hiệu ra của bộ đếm chỉ xuất hiện Y = 1 duy nhất trong trường hợp:
Bộ đếm ở trạng thái Kđ - 1 và có tín hiệu vão Xđ. Khi đó bộ đếm sẽ chuyển về
trạng thái 0.
1.3. Phân loại bộ đếm
Căn cứ vào đặc trưng chính như phương thức hoạt động, Mod đếm,
hướng đếm, mã trạng thái bộ đếm được phân thành nhiều trạng thái khác

Đồng bộ

nhau.
Phân loại theo cách hoạt động

Không đồng bộ

Đếm thuận
Phân loại theo chiều đếm
Đếm nghịch

Kđ = 2n
Bộ đếm

Phân loại theo hệ số đếm
Kđ ≠ 2n

Không lập trình
Phân loại theo cách tạo M
Lập trình

Mã nhị phân
Mã BCD
Phân loại theo mã

Mã Gray
Mã Johnson
Mã vòng

Hình 1.3 phân loại bộ đếm
1

Phân loại theo cách hoạt động.
Mạch đếm đồng bộ.
Bộ đếm đồng bộ là bộ đếm mà các Flip-flop dùng để mã hóa các trạng thái
trong của bộ đếm thay đổi cùng một lúc (S i → Sj) khi có tín hiệu vào đếm và
mọi sự chuyển đổi trạng thái đều không qua trạng thái trung gian.
Đặc điểm của bộ đếm này là xung nhịp được đưa vào đồng thời.
Si

Sj

Hình 1.4 sự chuyển đổi trạng thái của mạch đếm đồng bộ
Mạch đếm không đồng bộ.
Bộ đếm không đồng bộ là bộ đếm tồn tại ít nhất một cặp trạng thái S i → Sj
mà trong đó các Flip-flop không thay đổi trạng thái cùng một lúc.
Đặc điểm của bộ đếm này là xung nhịp không được đưa vào cùng một lúc.
Si

Si’

Si’’

Sj

Hình 1.5 Sự chuyển đổi trạng thái của mạch đếm không đồng bộ
2

Phân loại theo chiều đếm.

Bộ đếm thuận.
Bộ đếm thuận là bộ đếm mà mỗi khi có tín hiệu vào đếm X đ thì trạng thái
trong của bộ đếm tăng lên một.
Bộ đếm Nghịch.


Bộ đếm nghịch là bộ đếm mà mỗi khi có tín hiệu vào đếm X đ thì trạng thái
trong của bộ đếm giảm đi một.
Trên thực tế người ta còn thiết kế bộ đếm thuận nghịch. Bộ đếm thuận
nghịch là bộ đếm vừa có thể đếm thuận vừa có thể đếm nghịch nhưng phải có
thêm tín hiệu để điều khiển đếm thuận hay đếm nghịch.
X

Bộ đếm thuận nghịch

Y

Tín hiệu vào điều khiển
Hình 1.6 Sơ đồ khối của bộ đếm thuận nghịch
3

phân loại theo hệ số đếm.
Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = 2n.
Với bộ đếm có Kđ = 2n . Ví dụ Kđ = 2, 4, 8, 16… bộ đếm này gọi là bộ đếm có
hệ số đếm cực đại hay chiều dài cực đại, vì khi sử dụng n Flip-flop để mã hóa
các trạng thái trong cho bộ đếm thì khả năng mã hóa tối đa là 2 n.
Bộ đếm có hệ số đếm Kđ ≠ 2n.
Với bộ đếm Kđ ≠ 2n. Ví dụ, Kđ = 5, 6, 10 … vẫn sử dụng n Flip-flop để mã hóa
các trạng thái trong bộ đếm. Vì vậy khi thiết kế phải chú ý đến các trạng thái
trong không sử dụng tới.

4

Phân loại theo cách tạo M.
Bộ đếm có khả năng chương trình hóa.
Là bộ đếm có thể sử dụng cới các hệ số đếm khác nhau tùy thuộc tín hiệu
điều khiển đưa vào nó.
Bộ đếm không có khả năng chương trình hóa.

5

Phân loại theo mã.
Quá trình đếm của bộ đếm là quá trình thay đổi trạng thái trong này sang
trạng thái trong khác được mã hóa bởi một mã cụ thể.
Các bộ đếm có thể có nhiều cách mã hóa trạng thái trong khác nhau. Sau
đây là một số mã thường dùng trong mạch đếm:


a

mã nhị phân.
Mã nhị phân là các mã mà các bit của nó có trọng số 1, 2, 4,…, 2 n-1. Bít có
trọng số thấp nhất ứng với 20 = 1, tiếp theo là bít 21 = 2,… bit có trọng số cao
nhất ứng với 2n-1.

b

Mã Gray.
Mã Gray là loại mã không có trọng số, hai từ mã gần nhau chỉ khác nhau 1
biến.

c

Mã BCD (Binary coded decimal).
Mã BCD là mã nhị phân mã hóa số thập phân.
Số

thập

phân
0

Mã

nhị

nhân
0000

1

0001

2

0010

3

0011

4

0100

5

0101

6

0110

7

0111

8

1000

9

1001

Hình 1.7 Bảng mã BCD – Normal
d

Mã vòng.
Mã vòng có đặc điểm:

-

Nếu dùng n biến nhị phân thì mã hóa được n trạng thái.

-

Hai từ mã gần nhau luôn khác nhau 2 biến.

-

Trong từ mã có duy nhất một bít bằng 1, các bít khác bằng 0, chữ số 1 được
dịch từ bít thấp nhất đến bít cao nhất tạo thành vòng kín.


A
B
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
Hình 1.8 Bảng mã vòng 6 bít

e

C
0
0
1
0
0
0

D
0
0
0
1
0
0

E
0
0
0
0
1
0

F
0
0
0

0
0
1

Mã Johnson.
Mã Johnson là mã có đặc điểm:

-

Nếu dùng n biến nhị phân thì sẽ mã hóa được tối đa 2n trạng thái.

-

Hai từ mã gần nhau chỉ khác nhau một biến.

-

Trong bảng mã các bít 1 được đẩy dần lên từ bít thấp nhất đến bít cao nhất
rồi giảm dần từ bít thấp nhất.
A
0
1
1
0

B
0
0
1
1

0
0

0
0

A
0
1
1
1
0
0
1
0

B
0
0
1
1
1
0
1
1

C
0
0

0
1
1
1
0
0
0
0

A
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0

B
0
0
1
1
1
1
1
1

0
0

C
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0

Hình 1.9 Bảng mã Johnson
Sơ đồ khối và chức năng của các khối mạch.

II
1

Sơ đồ khối
Sơ đồ khối của bộ đếm được mô tả như sau:

D
0
0
0
0
1

1
1
1
1
1

A
0
1
1
1
1
1

B
0
0
1
1
1
1

C
0
0
0
1
1
1

D
0
0
0
0
1
1

E
0
0
0
0
0
1


Khối nguồn

Khối tạo xung

Khối đếm

Khối giải mã

Khối hiện thị

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mạch đếm đa năng
2
1

Chức năng của các khối mạch.
Khối nguồn.
Khi thiết kế mạch nguồn một chiều, việc lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu rất quan
trọng. Người ta thường lựa chọn mạch chỉnh lưu cầu vì nó có chất lượng tốt,
độ vấp của tín hiệu ra nhỏ và dễ thực hiện.

Hình 2. Sơ đồ nguồn một chiều.
Máy biến áp nguồn dùng cho mạch đếm có điện áp nhỏ nên ta dùng biến áp
220 – 12Vac.
Diode ở đây là loại diode chỉnh lưu cầu 2W02.
Để lọc tốt thì tụ điện dung càng lớn càng tốt và phải chịu được điện áp ở lối
ra. Ta dùng tụ có thông số C = 1000µF.
Mạch chỉnh lưu và lọc chỉnh lưu điện áp xoay chiều AC thành điện áp một
chiều DC
Mạch điện một chiều cho ta điện áp chuẩn, nhưng nó là dòng một chiều có
độ vấp hay vẫn thay đổi. mạch đếm sử dụng nguồn một chiều ổn định có điện
áp +5V nên ta dùng mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7805.


IC ổn áp là IC có điện áp đầu ra ổn định.
Nhiệm vụ của khối nguồn:
Nhiệm vụ của khối nguồn là cung cấp nguồn nuôi +5V ổn định cho các vi
mạch hoạt động.
2

Khối tạo xung sử dụng IC 555
Có nhiều mạch thiết kế để tạo xung như: thiết kế mạch dùng Transistor,
thiết kế mạch dùng khuếch đại thuật toán nhưng chúng tôi sử dụng mạch tạo
xung dùng IC 555 vì: IC 555 được sử dụng rất phổ biến, mạch tạo xung dùng

IC 555 đơn giản, dễ hiểu nguyên lý làm việc của nó.

Hình 2. Hình ảnh và sơ đồ chân IC 555
Chân 1: nối đất để lấy dòng cấp cho IC.
Chân 2: ngõ vào của một tầng so áp.
Chân 3: lối ra, điện áp của lối ra xác định theo mức áp cao (gần bằng điện
áp chân 8) và áp thấp (gần bằng mức điện áp ở chân 1).
Chân 4: dùng để lập định mức trạng thái ra. Khi chân 4 nối với đất thì ngõ
ra ở mức thấp, chân 4 nối với điện áp mức cao thì trạng thái ngõ ra phụ
thuộc vào điện áp của chân 2 và chân 6.
Chân 5: thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555.
Chân 6: Ngõ vào của một tầng so áp khác.
Chân 7: là một khóa điện, khi chân 3 ở mức thấp thì khóa này đóng lại,
ngược lại thì mở ra.


Chân 8: cấp nguồn nuôi cho IC. Nguồn nuôi cấp cho IC khoảng +5V đến
+15V.

Hình 2. Sơ đồ mạch tạo xung dùng IC 555
Tần số dao động của mạch xác định theo công thức:

Để tìm được tần số dao động của mạch, trước hết ta tìm chu kỳ dao động T
của mạch tạo xung, mà muốn tìm T ta cần xác định thời gian ngưng dẫn của
tụ khi xả và khi nạp.
Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian ngưng
của Transistor là:


T = R.C.ln2 = 0,693R.C

Vậy thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ nạp dòng qua R 1,R2:
 Tn = 0,693.(R1+R2)C1

Thời gian ngưng dẫn ở mức áp thấp cũng là lúc tụ xả dòng qua R 1.
 Tx = 0,693.R1.C1

Chu kỳ của tín hiệu sẽ là:
T = T n + Tx
= 0,693(2R1 + R2)C1
Mà
3

nên:

Khối đếm.
a. Vi mạch 74LS192

Vi mạch 74LS192 là IC có khả năng đếm lên và đếm xuống, phép đếm trong
IC 74LS192 là phép đếm BCD 10 bước (từ 0000 đến 1001).
Bộ đếm hoạt động khi tín hiệu đưa vào chân 5 (đếm tiến) hoặc chân 4 (đếm
lùi).
Bộ đếm được xóa về 0000 khi đầu vào CLIER (chân 14) đặt ở mức cao - nối
với dương nguồn.
Các đầu ra mượn (chân 13) và nhớ (chân 12) khi chuyển xuống mức thấp
sẽ chỉ sự tràn xuống hoặc tràn lên.
Nguồn cấp cho IC là +5 đến +15V


Hình 2. Sơ đồ chân của IC 74LS192
Chân 1 : (data B input) chân nhận tín hiệu vào ứng với B.

Chân 2 : (QB output) chân lấy tín hiệu ra ứng với QB
Chân 3 : (QA output) chân lấy tín hiệu ra ứng với QA
Chân 4 : (counter down input) đếm lùi.
Chân 5 : (counter up input) đếm tiến.
Chân 6 : (QC output) chân lấy tín hiệu ra ứng với QC
Chân 7 : (QD output) chân lấy tín hiệu ra ứng với QD
Chân 8 : (GND) nối mát để lấy dòng cho IC.
Chân 9 : (Data D input) chân nhận tín hiệu vào ứng với D.
Chân 10 : (Data C input) chân nhận tín hiệu vào ứng với C.\
Chân 11 : (Load) đầu vào tải.
Chân 12 : (Carry) chân nhớ chỉ sự tràn lên.
Chân 13 : (Borrow) chân mượn chỉ sự tràn xuống.
Chân 14 : (Clear) chân xóa để bắt đầu đếm lại mạch.


Chân 15 : (Data A input) chân nhận tín hiệu vào ứng với A.
Chân 16 : (VCC) cấp nguồn nuôi cho IC.
b. Tổng quan về Flip-flop (FF)

Mạch FF là phần tử nhớ cơ bản có ứng dụng rộng rãi nhất là trong kỹ thuật
số. Đây là loại mạch có hai trạng thái ra ổn định “0” và “1”.
Sự chuyển đổi các trạng thái này được thực hiện nhờ các kích thích bên
ngoài là các đầu vào. Q và Q là hai lối ra, trạng thái logic trên hai lối này luôn
đối nhau.
FF có hai loại lối vào: Chính và phụ, lối vào chính được sử dụng để
chuyển đổi trạng thái trên các lối ra theo tín hiệu điều khiển. Lối vào phụ
thường được dùng để xác lập trạng thái trên các lối ra theo điều kiện cho
trước hoặc theo mong muốn.
Sơ đồ khối của FF có thể được biểu diễn như sau:
Lối vào chính

Q
Flip - Flop

Lối vào phụ

Q

Hình 1.2. Ký hiệu Flip – Flop JK
Trạng thái của Q không những phụ thuộc cả đầu vào mà còn phụ thuộc
cả trạng thái quá khứ của Q. Nghĩa là cùng với một điều kiện logic các đầu
vào mà Q có thể thay đổi hay không đổi trạng thái tùy theo trước khi kích
thích nó đang ở trạng thái nào. Đây là đặc điểm làm cho FF khác với các cổng
logic khác.
Flip – Flop JK
Flip – Flop JK là mạch điện có chức năng thiết lập trạng thái 0, trạng
thái 1, chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái căn cứ vào các tín hiệu đầu
vào J, K và xung nhịp CP.


Ký hiệu logic của Flip – Flop JK:
LỐI VÀO

LỐI RA

Dữ liệu
(Data)

Bình
thường

Q

Xung nhịp
(Clock)
Dữ liệu
(Data)

Phủ
định

Hình 1.3. Ký hiệu Flip – Flop J-K
Trong đó: Lối vào J và K là lối vào dữ liệu, còn lối vào CLK là lối vào
xung nhịp Clock. Lối ra Q và

Q

là lối ra bình thường và lối ra phủ định của

Flip – Flop.
n

+ Phương trình trạng thái:

Q n +1 = J Q + KQ n

+ Bảng chức năng của đầu vào kích:
Qn

J

K

Qn

Qn

J

K

+1

0
0
0
0
1
1
1
1
4

0
0
1
1
0
0
1

1

0
1
0
1
0
1
0
1

Qn+
1

0
0
1
1
1
0
1
0

0
0
1
1

0
1

0
1

0
1
X
X

X
X
1
0

Khối giải mã (IC giải mã 74LS247)
IC giải mã 74LS247 là IC chuyển đổi mã BCD thành khuôn dạng phù hợp
với hiện thị thập phân bằng Led 7 thanh có anot chung.
Nguồn cung cấp là VCC = +5V.


Hình 2. Sơ đồ chân của IC 74LS247
Chân 1: Đưa tín hiệu vào vi mạch ứng với B.
Chân 2: Đưa tín hiệu vào vi mạch ứng với C.
Chân 3: Lamp test là chân kiểm tra đèn.
Chân 4: Rb output là chân điều khiển.
Chân 5: Rb input chân điều khiển.
Chân 6: Chân đưa tín hiệu vào IC ứng với D.
Chân 7: Chân đứ tín hiệu vào IC ứng với A.
Chân 8: Chân nối đất để lấy dòng cấp cho IC.
Chân 9: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh e của led 7 đoạn.
Chân 10: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh d của led 7 đoạn.

Chân 11: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh c của led 7 đoạn.
Chân 12: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh b của led 7 đoạn.
Chân 13: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh a của led 7 đoạn.
Chân 14: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh g của led 7 đoạn.


Chân 15: Chân giải mã tín hiệu đưa và thanh f của led 7 đoạn.
Chân 16: Nối với nguồn nuôi. Nguồn nuôi của IC là VCC = +5V.

Hình 2. Bảng chức năng IC 74LS247
5

khối hiện thị (Led 7 thanh)
Để hiển thị số thập phân bất kì ta có thể sử dụng dụng cụ LED 7 đoạn.
Cấu tạo như hình vẽ:

Hình 1.4. Cấu tạo LED 7 đoạn


Đối với LED, mỗi đoạn là một Điôt phát quang và khi có dòng điện đi
qua đủ lớn (5 đến 30 mA) thì đoạn tương ứng sẽ sáng. Ngoài 7 đoạn sáng
chính, mỗi LED còn có thêm Điôt để hiển thị dấu phân số khi cần thiết.
LED có 2 loại chính: LED Anot chung và Katot chung.
Cấu tạo của LED Anot chung:

Hình 1.5. Cấu tạo LED Anot chung
Hoạt động ở mức tích cực thấp: Lối vào bằng 0 LED sáng, lối vào bằng
1 LED tắt.
Cấu tạo của LED Katot chung:

Hình 1.6. Cấu tạo LED Katot chung
Hoạt động ở mức tích cực cao: Lối vào bằng 1 LED sáng, lối vào bằng 0
LED tắt.


Hình 2. Chuyển đổi mã BCD - 7 thanh.
2.2.6. Các hàm logic.
a. Hàm AND
* Hàm AND thực hiện phép nhân logic
* Ký hiệu: f(x,y) = x.y
x

x.y

y
*Bảng trạng thái:
x
0
0
1
1

y
0
1
0
1

b. Hàm OR
* Hàm OR thực hiện phép toán cộng logic

* Ký hiệu f(x,y) = x + y

x.y
0
0
0
1


x

x+y

y
*Bảng trạng thái:
x
0
0
1
1

y
0
1
0
1

x+y
0
1

1
1

c. Hàm NOT
* Hàm NOT là hàm thực hiện phép phủ định
* Ký hiệu: f (x) = x
x

x

*Bảng trạng thái :
x

f(x)

0

1

1

0

d. Hàm XOR

Hàm XOR là hàm thực hiện phép so sánh khác.
Ký hiệu: f(x,y) = x y
x

x y

y
Bảng trạng thái :
x

y

0

0

)

f(x,y
0


0

1

1

1

0

1

1

1

0

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
1

Thiết kế
Cấu tạo
Mạch đếm sử dụng IC 74LS192 bao gồm các chi tiết:

-

Nguồn cấp cho mạch đếm và mạch ổn áp cung cấp dòng điện cho mạch đếm
với Vcc = +5V.

-

Mạch tạo xung dùng IC 555 tạo ra xung với tần số xác định theo công thức:
Với R1 = 220Ω, R2 = 15kΩ, C1 = 47µF.
Ta tính được :
Tn = 0,693.(R1+R2)C1 = 0,693(220+15000).47.10-6 = 0,496 s
Tx = 0,693.R1.C1 = 0,693.220.47.10-6 = 7,2.10-3 = 7,2 ms

 T = Tn + Tx = 0,496+7,2.10-3 = 0,503s ≈ 0,5s
 f = = 2 Hz.
-

Mạch đếm dùng vi mạch 74LS192: có nhiệm vụ đếm tín hiệu từ mạch tạo

xung dùng IC 555 đưa vào.

-

Mạch Set số bắt đầu và kết thúc dùng vi mạch 74LS192 sử dụng kích xung
thủ công bằng button: có nhiệm vụ đưa tín hiệu bắt đầu vào vi mạch
74LS192 đếm.

-

Mạch so sánh số đếm vào và số đếm kết thúc dùng các cổng logic: AND, XOR,
NOT có nhiệm vụ so sánh và đưa ra tín hiệu cho mạch đếm dừng lại.

-

Mạch giải mã 7 thanh dùng vi mạch 74LS247: tín hiệu sau khi đếm được đưa
tới vi mạch giải mã, tại đây vi mạch giải mã làm nhiệm vụ giải mã tín hiệu
đưa tới hiện thị Led 7 thanh.


Nguyên lý làm việc
sau khi cấp nguồn +5V cho các vi mạch hoạt động. Từ các giá trị điện trở
và tụ điện đã chọn khi mạch tạo xung được cấp điện nó sẽ hoạt động và tạo ra
tín hiệu có tần số f = 2Hz. Để kiểm tra tín hiệu ra của mạch tạo xung ta lắp
một đèn led khi tín hiệu đi qua với mức logic cao thì nó phát sang. Tín hiệu
được lấy ra từ chân 3 của IC 555.
Để đếm được tín hiệu này thì đầu ra của vi mạch tạo xung được đưa tới
mạch đếm, cụ thể là mạch đếm dùng IC 74LS192. Ở vi mạch 74LS192 hàng
đơn vị nhận tín hiệu ở chân 4 mạch sẽ đếm lùi từ 1001 (9 trong hệ thập phân)
về 0000 ( 0 trong hệ thập phân). Khi tín hiệu đưa vào chân 5 thì mạch sẽ đếm

tiến từ 0000 đến 1001. Ở đây ta dùng công tắc gạt 2 kênh để có thể thay đổi
tín hiệu đưa vào chân 4 hoặc chân 5. Bộ đếm lật trạng thái khi xung nhịp
chuyển từ thấp lên cao. Hai chân 12, 13 (chân borrow và chân carry) lần lượt
được nối vào chân 5 và chân 4 của vi mạch đếm 74LS192 hàng chục. Nó tạo
thành bộ đếm BCD đếm từ 0000 0000 đến 1001 1001 (từ 00 đến 99 trong hệ
thập phân).
Để có thể set số đếm bắt đầu và số đếm kết thúc, trên vi mạch 74LS192
dùng để set ta luôn cho mức logic thấp vào chân 5 (đếm tiến) thông qua điện
trở hạn dòng và nối chân 5 với dương nguồn thông qua công tắc nhấn. khi sử
dụng công tắc này thì tín hiệu lối ra vi mạch set này sẽ tăng từ 0000 đến
1001.


Hình 2. Set số đếm bắt đầu và số đếm kết thúc
Tín hiệu sau khi đếm để người quan sát nhận rõ số lần đếm của bộ đếm thì
sau khi qua bộ đếm tín hiệu được đưa tới bộ giải mã hiện thị 7 thanh dùng vi
mạch 74LS247 .
Tín hiệu sau khi được giải mã nó sẽ được hiện thị trên Led 7 thanh.