THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM TỪ 0 ĐẾN 7 HIỂN THỊ TRÊN 1 LED 7 ĐOẠN ANODE CHUNG SỬ DỤNG NGUỒN XUNG VUÔNG ĐƯỢC TẠO TỪ IC 7400, IC 74LS73A, IC GIẢI MÃ 7447.

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SVTH: NGUYỄN VĂN NAM - MSSV: 20004693

THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM TỪ 0 ĐẾN 7 HIỂN THỊ TRÊN 1 LED 7
ĐOẠN ANODE CHUNG SỬ DỤNG NGUỒN XUNG VUÔNG
ĐƯỢC TẠO TỪ IC 7400, IC 74LS73A, IC GIẢI MÃ 7447.
Ngành học: Điện cơng nghiệp
Lớp học: 20C1-ĐCN2
TIỂU LUẬN MƠN KỸ THUẬT SỐ
GVGD: Th.S Nguyễn Minh Đức

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021
1


ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SVTH: NGUYỄN VĂN NAM - MSSV: 20004693

THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM TỪ 0 ĐẾN 7 HIỂN THỊ TRÊN 1 LED 7
ĐOẠN ANODE CHUNG SỬ DỤNG NGUỒN XUNG VUÔNG ĐƯỢC
TẠO TỪ IC 7400, IC 74LS73A, IC GIẢI MÃ 7447.
Ngành học: Điện cơng nghiệp
Lớp học: 20C1-ĐCN2
TIỂU LUẬN MƠN KỸ THUẬT SỐ
GV CHẤM 1

GV CHẤM 2

(Ký và ghi rõ họ và tên)

(Ký và ghi rõ họ và tên)

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021
2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………....

3


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

4


MỤC LỤC

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH

6


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học cơng

nghệ nói chung và ngành cơng nghệ kỹ thuật Điện Tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc,
góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật
điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ
nhanh, gọn nhẹ linh hoạt và hoạt động ổn định . Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năng
suất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, hoạt động của con người được giảm bớt. Xuất
phát từ thực tế, nên em chọn đề tài “Thiết kế mạch đếm từ 0 đến 7 hiển thị trên 1 LED 7
đoạn Anode chung sử dụng nguồn xung vuông được tạo từ IC 7400, IC 74LS73A, IC
giải mã 7447. ” được sử dụng để đếm thời gian,đếm sản phẩm, đèn giao thông, chia tần số
và điều khiển các mạch khác……
Tiểu luận gồm có 3 Chương:
Chương 1: Tổng quan về đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Thiết kế mạch .
Mặc dù đã cố gắng hồn thành bài báo cáo này, tuy nhiên vẫn khơng thể tránh sót
mong q Thầy, cơ và bạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án có thể hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin cảm ơn Thầy Nguyễn Minh Đức đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp
đỡ em trong suốt q trình làm đồ án này để em được hồn thành với thời gian sớm nhất và
hoàn chỉnh nhất.

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.Lý do chọn đề tài:
Đây là đề tài rất hay và được ứng dụng rất nhiều trong đời sống cũng như trong công
nghiệp. Nhằm tăng năng suất, hiệu quả trong công việc và giảm sức lao động của con người,
mạch đếm được đưa vào sử dụng thay thế con người trong công việc như đếm sản phẩm,
đếm thời gian, đèn giao thông, chia tần số và điều khiển các mạch khác… Với đặc điểm tiện
lợi, chính xác cao, hoạt động ổn định, gọn nhẹ linh hoạt, mạch đếm nhanh chóng được biết

đến và được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực.
Xuất phát từ thực tế và ứng dụng rộng rãi của mạch đếm, nên em chọn đề tài “Thiết kế
mạch đếm từ 0 đến 7 hiển thị trên 1 LED 7 đoạn Anode chung sử dụng nguồn xung
vuông được tạo từ IC 7400, IC 74LS73A, IC giải mã 7447. ” cho môn học Kĩ thuật số.

1.2.Mô tả đề tài:
-Khi được cấp nguồn, mạch đếm sẽ đếm tiến không đồng bộ liên tục từ 0 đến 7
(Kđ=8) và tuần hoàn lặp lại.
-Khi ngừng cấp nguồn, mạch ngừng đếm, không hoạt động.
- Điện áp hoạt động của hệ thống không gây nguy hiểm đến người sử dụng.
-Giao diện dễ sử dụng, nhỏ gọn, tiện dụng.

1.3. Tìm hiểu về mạch đếm
1.3.1. Khái niệm
Mạch đếm là một mạch dãy đơn giảm được xây dựng từ các phần tử nhớ và các phần
tử tổ hợp, mạch đếm là thành phần cơ bản của các hệ thống số.
Bộ đếm là một mạch dãy tuần hồn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số
trạng thái trong chính hệ số đếm (Kđ).
8


Dưới tác động của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển từ trạng thái trong này đến một
trạng thái trong khác thoe một thứ tự nhất định. Cứ sau Kđ lần tín hiệu vào đếm, mạch sẽ trở
về trạng thái xuất phát ban đầu.
Bộ đếm thực hiện việc đếm các dãy xung khi có xung điều khiển và nó chỉ có một
đầu vào. Do đó, nếu xung đồng bộ (CLK) xuất hiện khác thời điểm xung đếm (Xđ) xuất hiện
thì việc đếm xung không thực hiện được nên mạch đếm phải có xung đếm đưa vào chính là
dãy xung đồng bộ hay mạch đếm chỉ có một đầu vào.

Hình 1. 1. Sơ đồ khối của bộ đếm

Đồ hình là mơ hình mơ tả sự chuyển đổi các trạng thái trong hay chính là mơ tả hoạt
động của bộ đếm.

Hình 1. 2. Đồ hình trạng thái tổng quát của bộ đếm
Khi khơng có tín hiệu vào đếm ( ) mạch giữ ngun trạng thái ban đầu (i  i) khi có
tín hiệu vào đếm (Xđ) mạch sẽ chuyển đến trạng thái kế tiếp( i i+1).

9


Khi bộ đếm ở trạng thái nếu tác động một tín hiệu vào đếm thì bộ đếm sẽ trở về trạng
thái ban đầu và khi đó đồng thời xuất hiện tín hiệu ra một lần duy nhất.
Trong trường hợp cần hiển thị trạng thái của bộ đếm thì phải dùng thêm mạch giải
mã.

1.3.2. Phân loại
 Phân loại theo cách làm việc:
+ Bộ đếm đồng bộ (Synchronous counter): là bộ đếm mà sự chuyển đổi trạng thái
trong các FF diễn ra đồng thời khi có tác động của xung đếm. Mọi sự chuyển đổi trạng thái
(từ Si sang trạng thái mới Sj) đều không thông qua trạng thái trung gian .(SiSj)
Xung đồng bộ tác động đồng thời tới các phần tử nhớ.
+ Bộ đếm không đồng bộ (Asynchronous counter): là bộ đếm tồn tại ít nhất một cặp
chuyển biến trạng thái Si  Sj mà trong đó các FF khơng thay đổi trạng thái đồng thời. (Si 
Si’ Si’’ Sj)
Xung đồng bộ tác động không đồng thời tới các FF.
 Phân loại theo hệ số đếm.
+ Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = : Bộ đếm có hệ số đếm cực đại, khi sử dụng n FF để
mã hoá các trạng thái trong cho bộ đếm thì khả năng mã hoá tối đa là .(Kđ = 2, 4, 8, 16...
+ Bộ đếm có hệ số đếm Kđ = : Sử dụng n FF để mã hoá các trạng thái trong cho bộ
đếm, sẽ có ( - Kđ) trạng thái khơng được sử dụng đến. Do vậy khi thiết kế bộ đếm cần phải

lưu ý đến các trạng thái không sử dụng tức là cần phải có biện pháp làm cho bộ đếm thốt
khỏi các trạng thái đó một cách hợp lý để trở về chu trình đúng mà vẫn phải đảm bảo bộ đếm
được thiết kế là đơn giản. (Kđ = 3, 5, 6, 7, 10...)
 Phân loại theo mã:
Quá trình đếm của bộ đếm là quá trình thay đổi từ trạng thái trong này đến trạng thái
trong khác và mỗi trạng thái trong của bộ đếm được mã hoá bởi một mã cụ thể. Cùng một bộ
10


đếm có thể có nhiều cách mã hố trạng thái trong khác nhau, các cách mã hoá khác nhau sẽ
tương ứng với các mạch thực hiện khác nhau.
-Mã nhị phân, Mã Gray
-Mã BCD, Mã Johnson
-Mã vòng...
 Phân loại theo hướng đếm:
+ Bộ đếm thuận (Up counter): là bộ đếm mà khi có tín hiệu vào đếm (Xđ) thì trạng
thái trong của bộ đếm tăng lên 1.(Si  Si+1)
+ Bộ đếm nghịch (Down counter): là bộ đếm mà khi có tín hiệu vào đếm (Xđ) thì
trạng thái trong của bộ đếm giảm đi 1.(Si Si-1)
Chú ý: Khái niệm thuận nghịch chỉ là tương đối chủ yếu là do vấn đề mã hoá các
trạng thái trong của bộ đếm .
+ Bộ đếm thuận nghịch: là bộ đếm vừa có khả năng đếm thuận vừa có khả năng đếm
nghịch.
 Phân loại theo khả năng lập trình:
+ Bộ đếm có khả năng lập trình : Kđ có thể thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu điều
khiển.
+ Bộ đếm khơng có khả năng lập trình : Kđ cố định, không thay đổi được.

11

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tìm hiểu về khối tạo xung – IC 7400:
Cổng NAND là kết hợp của cổng AND và cổng NOT. Ngõ ra của cổng NAND là
đảo với ngõ ra cổng AND, 7400: 4 cổng NAND, mỗi cổng 2 đầu vào

.

Hình 2. 1. Kí hiệu cổng logic NAND-IC7400.
Bảng trạng thái
Các ngõ vào

Ngõ ra

A

B

Q

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Nhận xét:
•

Ngõ ra cổng NAND = 1 khi có ít nhất 1 ngõ vào của nó bằng 0.

•

Ngõ ra cổng NAND = 0 khi tất cả các ngõ vào của nó bằng 1.

Biểu thức logic

Q=

12

Hình 2. 2. Mạch tạo xung dùng IC 74LS00
Giá trị linh kiện mạch tạo xung dùng 7400: R1=R2=4kΩ,

C1=100uF

2.2 Tìm hiểu về khối giải mã – IC 74LS47
Chân 16 cấp nguồn VCC 5V, nếu quá 5V thì IC này sẽ bị chết.
Chân 8 là chân nối GND (mass).
Các chân 1,2,6,7 là các chân tín hiệu vào ứng với A,B,C,D.
Các chân 15,14,13,12,11,10,9 là các chân ra, các chân này sẽ được nối với led bảy
thanh và được nối như hình trong mạch nguyên lí.
Chân thứ 3 LT( Lamp Test) như tên gọi của nó, chân 3 này là chân kiểm tra led bảy
đoạn, nếu ta cắm chân này xuống mass thì bộ giải mã sẽ sáng cùng lúc với bảy đoạn. Chân
này chỉ phục vụ để kiểm tra xem có led nào bị hỏng hay không và trong thực tế không sử
dụng nó.
Chân 4 (BI/RB0) ln ln được kết nối với mức cao, nếu kết nối với mức thấp thì
tồn bộ led sẽ không sáng bất chấp trạng thái ngõ vào là mức gì.
Chân 5 (RBI) kết nối với mức cao.

13


Hình 2. 3. IC giải mã 74LS47

2.3. Tìm hiểu về khối hiển thị- led 7 thanh
Led 7 thanh (7-segment Display) hay còn được gọi là led 7 đoạn được thiết kế để
hiển thị số và một số ký hiệu khác. Với các đoạn LED trong màn hình đều được nối với các
chân kết nối để đưa ra ngoài. Các chân này được gán các ký tự từ a đến g, chúng đại diện
cho từng LED riêng lẻ. Các chân được kết nối với nhau để có thể tạo thành một chân chung.
Chân Pin chung hiển thị thường được sử dụng để có thể xác định loại màn hình LED

7 thanh đó là loại nào. Có 2 loại LED 7 thanh được sử dụng đó là Cathode chung (CC) và
Anode chung (CA).
Trong màn hình hiển thị Anode chung, tất cả các kết nối Anode của LED 7 thanh sẽ
được nối với nhau ở mức logic “1”, các phân đoạn LED riêng lẻ sẽ sáng bằng cách áp dụng
cho nó một tín hiệu logic “0” hoặc mức thấp “LOW” thông qua một điện trở giới hạn dòng
điện để giúp phù hợp với các cực Cathode với các đoạn LED cụ thể từ a đến g.

14


Hình 2. 4 LED 7 thanh hiển thị giá trị đếm.
Thơng số kĩ thuật:
•
•
•
•
•

Màu đỏ, A chung (A anode), 1 Dot, 10 chân
Điện áp rơi trên LED là 2.2V
Kích thước (19mm x 12.6mm x 8mm)
Dòng tối đa chạy qua mỗi LED là 25mA
Dịng chạy bình thường: 10mA. Nếu nguồn 5V thì mỗi Led phải nối với 1 điện trở
220R (dịng chạy qua mỗi led 13mA).

2.4. Tìm hiểu về khối Trigger JK – IC 74LS73A:
Chân 4 (VCC) đây là chân cấp nguồn 5V để cho IC hoạt động nếu lớn quá IC có thể
bị chết hoặc nhỏ q thì Ic sẽ không làm việc
Chân 11(GND) là chân nối mass để tạo dịng điện. Nếu chân này khơng nối mass
hoặc để hở thì IC sẽ khơng làm việc và khi đó dẫn tới mạch sẽ không hoạt động.

Chân 3,14,7,10 (chân J1,K1,J2,K2) là các chân tín hiệu vào IC. Các chân này sẽ luôn
thay đổi trạng thái và khi kết hợp với xung clock nó sẽ cho ra ngõ Q.
Chân 1,5 (chân CLK) là chân xung clock của Trigger, ở đây nó sẽ tích cực ở sườn
xuống của xung nghĩa là nó sẽ làm việc trong khoảng thời gian xung từ mức cao
chuyển xuống mức thấp, còn khi ta cấp mức cao hoặc mức thấp thì nó sẽ khơng làm
việc.

15


Chân 2,6 (chân CLR) là chân Clear có nhiệm vụ xóa trạng thái về 0. Ở đây nó tích
cực ở mức thấp nếu ta nối nó xuống mass thì nó sẽ hoạt động cịn nếu nối lên mức
cao nó sẽ không hoạt động.
Chân 9,12 (Q1,Q2) là chân ra ở trạng thái bình thường của Trigger JK.
Chân 8,13 (chân đảo) chân ra ở trạng thái đảo so với chân 9,12.

Hình 2. 5. Sơ đồ chân IC 74LS73A

16


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM
3.1. Thiết kế mạch
Với Kđ=8, mạch đếm tiến khơng đồng bộ có 8 trạng thái từ 0 đến 7.
Với n=log2(8)=3 nên ta sử dụng 3 bộ JK_FF

Hình 3. 1. Đồ hình trạng thái mạch đếm từ 0 đến 7.
Đếm nhị phân khơng đồng bộ cịn được gọi là đếm nối tiếp, các trigger mắc nối tiếp
với nhau, lối ra của trigger này được nối với lối vào xung nhịp của trigger sau.
Đặc điểm của bộ đêm này là xung nhịp đếm không được đưa đồng thời vào các

trigger mà chỉ được đưa vào lối vào xung nhịp CLK của trigger đầu tiên làm chuyển trạng
thái trigger đầu tiên, xung ở lối ra của trigger này lại là xung nhịp làm chuyển trạng thái của
trigger tiếp theo....
Khi đếm tiến thì lấy ở đầu ra Q, khi đếm lùi thì lấy ở đầu ra Q đảo. Tín hiệu vào Xđ
luôn được đưa tới lối vào xung nhịp của trigger có trọng số nhỏ nhất.
Đặt lối vào đếm J=K=1, mạch đếm bắt đầu hoạt động theo trạng thái của các lối vào
đồng bộ J,K và xung nhịp. Tất cả 3 trigger đều có J=K=1 nên khi có xung nhịp tác dụng, các
trigger đều chuyển trạng thái.
17


Trigger Q0 chuyển trạng thái với mọi xung nhịp tác dụng chuyển từ 1 về 0.
Trigger Q1 chuyển trạng thái khi Q0 chuyển từ 1 về 0.
Trigger Q2 chuyển trạng thái khi Q1 chuyển từ 1 về 0.

Hình 3. 2. Sơ đồ khối bộ đếm tiến không đồng bộ.

3.2. Thiết kế mạch mơ phỏng

Hình 3. 3. Mạch đếm được thiết kế mô phỏng trên phần mềm Proteus
Nguyên lý hoạt động: Mạch sử dụng IC tạo xung 7400 để tạo xung vng, cấp xung
CLK cho tồn mạch hoạt động. Mạch sử dụng 3 bộ JKFF cho khối đếm 74LS73A. Các chân
18


J=K=1 được nối nguồn VCC. Đầu ra Q của trigger này được nối với xung nhịp CLK của
trigger kế tiếp. Mạch đếm sử dụng IC 7447 để giải mã. Các đầu ra Q được nối lần lượt với
chân 7,1,2 (A,B,C) của IC 7447. Chân 6 của IC 7447 nối mass GND. Các chân 3,4,5 của IC
7447 nối nguồn VCC. Mạch đếm sử dụng LED 7 thanh Anode chung để hiển thị giá trị đếm
từ 0 đến 7.

CLK

QA

QB

QC

Hình 3. 4. Giản đồ xung mạch đếm thu được trên phần mềm Proteus.
Dạng xung thu được là xung vuông, xung đầu tiên là xung CLK được tạo từ IC
7400, xung thứ hai là dạng xung thu được ở đầu ra QA, xung thứ ba thu được là xung
ở đầu ra QB, xung thứ tư thu được là xung ở đầu ra QC.

19


KẾT LUẬN- KẾT QUẢ

Ưu điểm: mạch chạy đúng yêu cầu, hoạt động ổn định, gọn nhẹ linh hoạt, dễ dàng
thực hiện.
Nhược điểm: bố trí mạch chưa khoa học, thiết kế chưa mang tính cơng nghiệp.
Tính thực tế của sản phẩm: Đây là đề tài rất hay và được ứng dụng rất nhiều trong đời
sống cũng như trong công nghiệp.Nhằm tăng năng suất, hiệu quả trong công việc và giảm
sức lao động của con người, mạch đếm được đưa vào sử dụng thay thế con người trong công
việc như đếm sản phẩm, đếm thời gian, đèn giao thông, chia tần số và điều khiển các mạch
khác… Với đặc điểm tiện lợi, chính xác cao, hoạt động ổn định, gọn nhẹ linh hoạt; mạch
đếm nhanh chóng được biết đến và được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực.
Hướng phát triển: Có thể thay thế các linh kiện, IC tạo xung, IC điều khiển đếm, IC
giải mã… bằng các linh kiện khác trên thị trường mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của đề tài.

20


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đinh Mạnh Tường, 2001, Cấu trúc dữ liệu & Thuật toán, Nhà xuất bản khoa

học và kỹ thuật, Hà nội.
2. />3. dientuviet.com
4. Giáo trình mơn kỹ thuật số, khoa Điện- Điện Tử, trường cao đẳng LÝ TỰ

TRỌNG TP. Hồ Chí Minh.

21