MẠCH đếm XUỐNG từ 99 đến 00 (có sơ đồ mạch)

MẠCH ĐẾM XUỐNG TỪ 99 ĐẾN 00


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BCD

Binary Code Decimal

IC

Integrated Circuit

Led

Light-emitting Diode


Trang 6/19

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung:
1.1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay, con người chúng ta đang sống trong thời kỳ đổi mới với sự phát triển
chóng mặt của khoa học – kỹ thuật. Ngành điện tử truyền thông là một trong những
ngành hiện nay đang phát triển khá nhanh và được ứng dụng rộng khắp trong đời
sống hằng ngày của chúng ta. Với sự phát triển đó, nhu cầu tiếp cận các sản phẩm
liên quan đến công nghệ số là không thể thiếu. Vì những lý do đó và những kiến
thức có được từ các môn học ở trường cũng như tham khảo thêm từ nhiều nguồn tin
khác nhau, em quyết định thực hiện một mạch ứng dụng công nghệ số đơn giản để
kiểm chứng lý thuyết đã học với kết quả thực tế. Mạch có tên là “Mạch đếm xuống
từ 99 đến 00”.
1.1.2 Sơ lược về đề tài
Mạch đếm xuống từ 99 đến 00 sử dụng nguồn ổn áp 5Vdc được tạo ra bằng cách
chỉnh lưu cầu diode và các tụ kết hợp IC ổn áp 7805. Nguồn sẽ cấp điện áp trực tiếp
cho khối tạo xung. Khối tạo xung sử dụng IC NE555 giúp tạo xung vuống liên tục
với chu kỳ được thiết lập sẵn qua các biến trở và tụ. Khối tạo xung sau đó sẽ gửi tín
hiệu đến khối đếm. khối đếm sử dụng IC 74ls192 có chức năng đếm lên và đếm
xuống. trong phạm vi đề tài, em chỉ sử dụng chức năng đếm xuống của IC này. Khối
đếm sẽ gửi xung đến cho khối giải mã sử dụng IC 74ls47 sẽ giải mã BCD nhận
được thành mã của Led 7 đoạn để cho hiển thị lên Led 7 đoạn.
1.1.3 Hướng nghiên cứu
Dựa vào cơ sở lý thuyết đã học trên lớp kết hợp tham khảo thêm từ Internet, ta
đi vào tìm hiểu từng linh kiện liên quan đến đề tài. Từ đó thiết kế thành các khối với
các chức năng riêng biệt nhưng bổ trợ cho nhau và ghép lại thành mạch hoàn chỉnh.
1.2 Giới thiệu sơ lược các linh kiện chính trong mạch
1.1.4 IC ổn áp 7805

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00

Trang 7/19

Hình 1-1: IC 7805

IC 7805 là IC có chức năng tạo và duy trì nguồn dương 5 Vdc.
1.1.5 IC NE555

Hình 1-2: IC NE555

NE555 là IC dùng để tạo xung vuông liên tục, ứng dụng trong mạch dao động.
1.1.6 IC 74LS192

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 8/19

Hình 1-3: IC 74ls192

IC 74ls192 có chức năng đếm lên và đếm xuống. trong phạm vi đề tài, ta chỉ sử
dụng chức năng đếm xuống của IC này.
1.1.7 IC 74LS47

Hình 1-4: IC 74ls47

IC 74ls47 dùng để giải mã BCD sang mã Led 7 đoạn, ứng dụng trong các mạch
IC số có sử dụng Led 7 đoạn.

1.1.8 Led 7 đoạn

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 9/19

Hình 1-5: Led 7 đoạn

Hiện có 2 loại chính trên thị trường là chung Anode và chung Cathode, ở đây ta
sử dụng loại chung Anode.
1.1.9 Các linh kiện khác
Ngoài các linh kiện chính nêu trên, còn có một số linh kiện bổ trợ khác cũng
không kém phần quan trọng như: điện trở, tụ, biến trở, Led đơn.

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 10/19

CHƯƠNG 2.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1.3 Sơ đồ khối
Về cơ bản, mạch có 4 khối chính: khối nguồn 5V, khối tạo xung, khối đếm xung,
khối giải mã và hiển thị Led 7 đoạn.
KHỐI

KHỐI TẠO

KHỐI ĐẾM

NGUỒN

XUNG

XUỐNG

5Vdc

GIẢI MÃ
VÀ HIỂN
THỊ

Hình 2-1: Sơ đồ khối của mạch

Mạch sử dụng nguồn nuôi 5 Vdc cấp điện áp cho khối tạo xung. Khối tạo xug sử
dụng NE555 sẽ tạo xung liên tục theo chu kì được thiết lập sẵn và gởi tín hiệu đến
khối đếm. Khối đếm sau khi nhận được tín hiệu của khối tạo xung sẽ đếm (ở đây là
đếm xuống) rồi sau đó gởi tín hiệu đến khối giải mã. IC 74ls47 sẽ có nhiệm vụ giải
mã BCD sang mã của Led 7 đoạn và cho hiện thị lên Led 7 đoạn.
1.4 Nguyên lý, chức năng từng khối
1.1.10 Khối nguồn 5Vdc

Hình 2-2: Mô phỏng khối nguồn 5Vdc

Mạch nguồn sử dụng cầu diode và tụ để chỉnh lưu điện áp từ xoay chiều sang
một chiều, ở đây ta sử dụng biến áp có giá trị hiệu dụng đầu ra là 9Vac. IC 7805
giúp chuyển giá trị đầu vào từ 9Vdc sang 5Vdc. Led báo nguồn hoạt động.

1.1.11 Khối tạo xung dùng NE555

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 11/19

Hình 2.3: Khối tạo xung liên tục dùng NE555

IC NE555:

Hình 2-4: Sơ đồ chân NE555

Các thông số kỹ thuật:

• Điện áp đầu vào ở mức 2V đến 18V.
• Dòng tiêu thụ khoảng 6 mA đến 15mA.
•

Điện áp logic ở mức cao và khoảng 0.5V – 15V.

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 12/19

•

Điện áp logic ở mức thấp vào khoảng 0.03V - 0.06V.

•

Công suất tiêu thụ tối đa 600mW.

Chức năng của NE555:

• Tạo xung liên tục.
• Điều chỉnh độ rộng xung.
• Điều chỉnh vị trí xung
Chức năng từng chân IC:

• Chân số 1(GND): chân này nối đất để lấy dòng cấp cho IC.
• Chân số 2(TRIGGER): đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh. Mạch so
sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
• Chân số 3(OUTPUT): chân dùng để lấy tín hiệu ra. Tín hiệu ngõ ra chia làm 2
mức trạng thái là 0 và 1, tương ứng với 0V và Vcc.
• Chân số 4(RESET): chân thiết lập mức trạng thái ngõ ra. Khi chân này nối đất
thì ngõ ra ở mức thấp, còn khi nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo
mức áp trên chân 2 và 6. Để tạo được dao động thường hay nối chân này lên
Vcc.
• Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): chân dùng làm thay đổi mức áp chuẩn
trong IC theo các mức biến áp ngoài. Để giảm trừ nhiễu, ta thường nối chân này
xuống đất thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF để giữ cho điện áp ổn định.
• Chân số 6(THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp
khác và cũng được dùng như 1 chân chốt.
• Chân số 7(DISCHAGER): chân này giống như 1 khóa điện tử và bị điều khiển
bởi chân 3 .Khi chân 3 ở mức thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra.
• Chân số 8 (Vcc): chân này nối lên nguồn dương Vcc để cấp nguồn cho IC.
Nguyên lý hoạt động:

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 13/19

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lí mạch dao động

Trước tiên ta xét nguyên lý của RS Flip Flop. Theo như ta biết, khi S = 1 thì Q =
1 và khi R = 1 thì Q = 0; tức Q sẽ lấy giá trị theo S khi R và S bù nhau. Khi R và S
đều ở mức 0 thì Flip Flop sẽ giữ trạng thái trước đó.
Bây giờ ta đi đến hoạt động của mạch. Mạch gồm 3 điện trở có giá trị bằng nhau
để phân áp Vcc thành 3 phần bằng nhau. Ta xét các trường hợp khi tụ nạp điện.
Trường hợp 1: tụ nạp từ 0V đến 1/3Vcc:
Lúc này, điện áp V1+ sẽ lớn hơn điện áp V1- (vì V1+ cố định là 1/3Vcc), do đó ngõ
ra của Opamp thứ nhất sẽ ở mức 1, tương ứng S = 1. Tuy nhiên, điện áp V 2+ sẽ nhỏ
hơn V2- (V2- cố định là 2/3Vcc), do đó ngõ ra của Opamp thứ hai sẽ ở mức 0, tương
ứng R = 0.
Khi S = 1 thì Q = 1 và Q- (Q bù) = 0, vây transistor sẽ không dẫn.
Trường hợp 2: tụ nạp từ 1/3Vcc đến 2/3Vcc:

Lúc này, điện áp V1+ sẽ nhỏ hơn V1-, do đó ngõ ra của Opamp thứ nhất sẽ ở mức
0, tương ứng S = 0. Điện áp V 2+ vẫn nhỏ hơn V2- nên ngõ ra của Opamp thứ hai sẽ
vẫn ở mức 0, tương ứng R = 0.
Khi S = R = 0 thì Flip Flop sẽ giữ nguyên trạng thái như ở trường hợp 1.
Trường hợp 3: tụ nạp từ 2/3Vcc đến Vcc:
Lúc này, điện áp V1+ tất nhiên vẫn nhỏ hơn V1- và ngõ ra của Opamp thứ nhất
vẫn ở mức 0. Tuy nhiên, điện áp V 2+ sẽ lớn hơn V2- nên ngõ ra của Opamp thứ 2 sẽ
ở mức 1, tương ứng R = 1.

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00

Trang 14/19

Khi S = 0 và R = 1 thì Q = 0 và Q - = 1. Lúc này, transistor sẽ dẫn làm cho điện
áp chân số 7 sẽ xuống 0V. Khi không còn dòng vào tụ nữa thì tụ sẽ xả điện.
Tụ xả điện cũng với nguyên tắc tương tự như khi nạp nhưng theo chiều ngược
lại.
Ta chỉ xét thêm một trường hợp duy nhất khi xả, đó là tụ xả từ 1/3Vcc đến 0V.
Lúc này, V1+ sẽ lớn hơn V1- là ngõ ra của Opamp thứ nhất sẽ ở mức 1, tức S = 1.
V2- sẽ lớn hơn V2+ làm cho ngõ ra của Opamp thứ hai ở mức 0, tức R = 0.
Khi S = 1 , R = 0 thì Q = 1 và Q - = 0, vậy transistor không dẫn nữa nên điện áp
chân số 7 khác 0V. Lúc đó, tụ sẽ lại nạp điện vào và cứ tiếp tục như vậy sẽ tạo ra
mạch dao động.
1.1.12 Khối đếm

Hình 2-6: Khối đếm dùng 74ls192

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 15/19

IC 74LS192:

Hình 2-7: Sơ đồ chân 74ls192

Chức năng từng chân:

• Chân 8: chân này nối đất.

• chân 16: chân này cấp nguồn dương 5V.
• Chân 15, 1, 10, 9: các chân dữ liệu ngõ vào.
• Chân 4, 5: lần lượt là đếm xuống và đếm lên.
• Chân 11: thiết lập tín hiệu cho IC.
• Chân 14: reset tín hiệu của IC.
• Chân 3, 2, 6, 7: lần lượt là các chân dữ liệu ngõ ra.
• Chân 12: cộng có nhớ (dùng cho đếm lên).
• Chân 13: mượn bit khi trừ (dùng cho đếm xuống).
Bảng chân trị:
Bảng 2-1: Bảng chân trị của 74ls192

Từ bảng chân trị ta thấy, để IC hoạt động bình thường ta phải cho chân Clear ở mức
thấp. khi chân Clear ở mức cao, IC sẽ được reset. Khi chân Count down ở mức cao

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 16/19

và có cạnh lên ở chân Count up thì IC sẽ đếm lên. Khi chân Count up ở mức cao và
có cạnh lên ở chân Count down thì IC sẽ đếm xuống.
Nguyên lý hoạt động của 74ls192:

Hình 2-8: Giản đồ xung 74ls192

1.1.13 Khối giải mã và hiển thị

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00

Trang 17/19

Hình 2-9: Khối giải mã BCD và hiển thị Led 7 đoạn

IC 74LS47:

Hình 2-10: Sơ đồ chân 74ls47

Chức năng từng chân:

• Chân Vcc: cấp nguồn dương 5V.
• Chân GND: chân này nối đất.
• Các chân A, B, C, D: ngõ vào BCD.
• Các chân a, b, c, d, e, f, g: ngõ ra mã led 7 đoạn.
• Chân LT: kiểm tra các đoạn của Led.
• Chân BI/RBO, RBI: các ngõ vào điều khiển.

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 18/19

Bảng chân trị:
Bảng 2-2: Bảng chân trị của 74ls47

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 19/19

IC 74ls47 sẽ giải mã các giá trị BCD nhận được thành các mức điện áp phù
hợp với mã Led 7 đoạn như trên bảng chân trị.Nguyên lý hoạt động:

Hình 2-11: sơ đồ nguyên lý 74ls47

Led 7 đoạn:

Hình 2-12: Led 7 đoạn

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 20/19

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 Led đơn xếp theo hình phía trên và có thêm
một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của Led 7
thanh.
Tám Led đơn trên Led 7 thanh có Anode hoặc Cathode được nối chung với nhau
vào một điểm và được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện, 7 cực còn lại
trên mỗi Led đơn của Led 7 đoạn và 1 cực trên Led đơn ở góc dưới, bên phải của
Led 7 đoạn được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho Led sáng tắt theo ý
muốn.
Ở đây, ta sử dụng Led 7 đoạn chung Anode. Đầu chung này được nối với Vcc,
các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các Led đơn, Led chỉ
sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.
Bảng chân trị:
Bảng 2-3: Bảng chân trị của Led 7 đoạn

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00

Trang 21/19

CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Sau khi tìm hiểu xong toàn bộ lý thuyết liên quan, em đã mô phỏng thành công
mạch đếm xuống từ 99 đến 00 bằng phần mềm Proteus. Sau đây là kết quả mô
phỏng.
Mô hình mô phỏng

Hình 3-1: Mô phỏng mạch trên Proteus

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 22/19

CHƯƠNG 4.

NHẬN XÉT

1.5 Ưu điểm của mạch
• Mạch đơn giản, dễ thực hiện.
• Các linh kiện trong mạch đều rất phổ biến trên thị trường, dễ tìm kiếm.
• Giá thành làm ra mạch cũng rất rẻ

1.6 Nhược điểm của mạch
• Mạch gia công bằng tay, không qua máy móc nên sản phẩm làm ra không đảm

bảo tính thẩm mỹ.
• Mạch tuy có giá thành rẻ nhưng vẫn đắt hơn các sản phẩm có sẵn ngoài thị
trường, kích thước lớn nên không có tính cạnh tranh.

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 23/19

CHƯƠNG 5.

KẾT LUẬN

1.7 Kết luận
Sau một quá trình tìm hiểu và bắt tay vào làm, cuối cùng sản phẩm cũng được hoàn
thiện. Tuy còn nhiều điểm yếu, song vẫn chứng minh được thực tế đúng so với lý
thuyết.
1.8 Hướng phát triển
Từ sản phẩm này, chúng ta có thể phát triển lên thành một sản phẩm khác đa dụng
hơn, nhỏ gọn và tính thẩm mỹ cao hơn.
Từ đếm xuống, ta có thể phát triển lên thành đếm xuống và đếm lên. Hay cao cấp
hơn một chút, ta có thể sử dụng vi điều khiển…

Mạch đếm xuống từ 99 đến 00


Trang 24/19

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:

[1]

/>
[2]

/>
[3]

/>
[4]

/>
Tiếng Anh:
[5]

/>
[6]

/>
[7]

/>
[8]

/>
Mạch đếm xuống từ 99 đến 00