Tài liệu Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM, chương 10 - 11 pdf

CHƯƠNG 10: BỘ DAO ĐỘNG – TẠO ĐỊA CHỈ
Để EPROM hoạt động được thì cần phải có đòa chỉ cung
cấp cho nó. Việc này được thực hiện bằng các IC đếm chuyên
dùng hoặc các mạch đếm được ráp từ những Flip-Flop rời. Các
mạch đếm cần được cung cấp xung đồng hồ ở ngõ vào. Việc tạo
xung đồng hồ có thể tạo được bằng nhiều cách: dùng Transistor
ráp mạch dao động đa hài; các mạch dao động TTL, CMOS dựa
vào đặc tính nạp-xả của tụ hoặc TTL, CMOS kết hợp với thạch
anh làm mạch dao động; dùng các IC chuyên dùng tạo dao động
như 555, 556… Ngoài ra còn có loại IC đặc biệt với hai chức
năng là tạo xung và đếm được tích hợp vào trong cùng một vỏ,
IC 4060 thuộc loại này.
Do nhiệm vụ của khối này là tạo đòa chỉ cho EPROM nên
nếu dùng các mạch dao động rời (không có bộ đếm) như: dao
động đa hài, TTL, CMOS, 555… thì phải tốn thêm các IC đếm và
do đó mạch sẽ phức tạp hơn, giá thành cao hơn. Nếu dùng IC
4060 thì chỉ với một IC ta ráp được cả mạch dao động lẫn mạch
đếm, do đó mạch sẽ đơn giản hơn, giá thành sẽ thấp hơn.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ đếm dùng IC 4060 và
IC 4040 được vẽ như sau:
Đưa đến
A
0
~A
4
EPROM
Đưa đến
A
5
~A
13

EPROM
Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch: IC 4060 kết hợp
với thạch anh làm thành mạch dao động có tần số 36 KHz (bằng
tần số dao động riêng của thạch anh). Theo sơ đồ trên thì tần số
tại mạch dao động phải qua 12 (hoặc 13 tùy người sử dụng quy
đònh) tầng Flip-Flop chia tần mới tạo ra một xung kích vào 4040
và làm tăng đòa chỉ của EPROM lên 1.
Mạch dao động có tần số 36 KHz thì sau khi qua 12 tầng
chia (chia cho 2
12
lần) sẽ có tần số là 36KHz/2
12
≈ 9Hz (sau
khoảng thời gian t = 1/9
≈ 0,1s thì chữ sẽ dòch đi một cột). Nếu
SW được gạt qua vò trí 13 tầng chia thì tần số di chuyển của các
chữ là 36KHz/2
13
≈ 4,4 Hz (tức sau 0,2 s thì chữ sẽ dòch đi một
cột).
Với tốc độ di chuyển như trên thì sẽ không quá nhanh (có
đủ thời gian để người xem đọc được chữ) nhưng cũng không quá
chậm để có thể gây cảm giác nhàm chán nơi người xem.
CHƯƠNG 11: BỘ QUÉT CỘT
Việc quét cột của bảng đèn được thực hiện bởi bộ giải mã
đòa chỉ. Bảng đèn có bao nhiêu cột thì cần bấy nhiêu đường điều
khiển từ bộ giải mã đòa chỉ đưa đến. Tại mỗi thời điểm nhất đònh
thì bộ giải mã đòa chỉ chỉ đưa ra duy nhất một tín hiệu cho phép
trên các đường điều khiển và chỉ có những đèn thuộc cột này
mới được phép hoạt động (đèn sáng) các đèn ở những cột còn

lại thì không được phép hoạt động (đèn tối). Để thực hiện việc
này ta có thể dùng các IC như: 74164, 74138.
Sau đây là mạch quét cột dùng IC 74164:
Giải thích nguyên lý hoạt động: ngay khi vừa đïc cấp
nguồn, mạch Auto Set sẽ làm ngõ ra Q của D Flip-Flop ở mức
logic [1], tất cả các ngõ ra của các IC 74164 đều ở mức logic
[0]. Mức logic [1] tại ngõ ra Q của IC 4013 được đưa đến ngõ
vào A, B của IC 74164 đầu tiên. Khi có xung Ck xuất hiện thì
mức logic [1] này sẽ được dòch đến ngõ ra đầu tiên Q
A
của IC
Từ A
0
EPROM
đến
VCC
VCC
MẠCH QUÉT CỘT DÙNG IC 74164
74164
A
1
B
2
CL
K
8
CL
R
9
Q

A
3
Q
B
4
Q
C
5
Q
D
6
Q
E
10
Q
F
11
Q
G
12
Q
H
13
74164
A
1
B
2
CL
K

8
CL
R
9
Q
A
3
Q
B
4
Q
C
5
Q
D
6
Q
E
10
Q
F
11
Q
G
12
Q
H
13
4013
D

5
CLK
3
Q
1
Q
2
S
6
R
4
74164 đầu tiên. Đồng thời lúc này mức logic [0] ở ngõ ra gần
cuối Q
G
của IC 74164 cuối cùng sẽ được truyền qua Flip-Flop để
đến ngõ ra Q của nó và đưa đến ngõ vào A, B của IC 74164 đầu
tiên. Từ lúc này trở đi, tại ngõ ra của các IC 74164 sẽ có một
mức logic [1] di chuyển mỗi khi có xung đồng hồ tác động (chỉ
có duy nhất một mức logic [1], tất cả các ngõ ra còn lại đều ở
mức logic [0]).
Khi mức logic [1] này di chuyển đến ngõ ra Q
G
của IC
74164 cuối cùng thì khi có xung Ck tiếp theo tác động, mức
logic [1] này sẽ được đưa đến hai ngõ vào A, B của IC 74164
đầu tiên (thông qua D Flip-Flop), đồng thời nó cũng được dòch
đến ngõ ra cuối cùng của bộ quét cột Q
H
. Xung Ck tiếp theo tác
động: mức logic [1] tại A, B sẽ được đưa vào Q

A
của IC 74164
đầu tiên, mức logic [1] tại Q
H
của IC 74164 cuối cùng sẽ tự động
biến mất.
Như vậy, với mạch điện như trên ta sẽ được một mạch quét
cột với mức logic [1] di chuyển (quét bằng mức cao).
Tuy nhiên do IC 74164 có tín hiệu cho phép ở mức cao nên
dòng ngõ ra thấp (0,4mA). Ngược lại, IC 74138 có tín hiệu cho
phép ở mức thấp nên có dòng ngõ ra lớn (dòng điện từ ngoài đổ
vào IC, 8mA). Như vậy, dùng IC 74138 để quét cột thì ta được
lợi hơn nhiều về công suất so với khi dùng IC 74164 để quét cột.
Do đó đề tài này dùng IC 74138 để làm mạch quét cột.
Do bảng đèn có 30 cột nên ta dùng bốn IC 74138 để thực
hiện việc quét cột và thêm một IC 74138 nữa để điều khiển các
IC này hoạt động đúng như yêu cầu thiết kế (tại mỗi thời điểm
chỉ đưa ra một tín hiệu cho phép duy nhất). Vì mỗi IC 74138 có
8 ngõ ra nên ta được tổng cộng 32 ngõ ra, nhiều hơn 2 đường so
với 30 cột của bảng đèn, do đó phải bỏ bớt hai đường của các IC
74138. Người viết đề tài quy đònh bỏ hai đường đầu tiên của bộ
quét cột. Bộ giải mã đòa chỉ dùng IC 74138 có sơ đồ nguyên lý
hoạt động như sau:
Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch: IC 74138 (I) có
nhiệm vụ điều khiển 4 IC 74138 còn lại. Do điều khiển bốn IC
nên nó chỉ cần dùng hai đường đòa chỉ để tạo tín hiệu điều khiển
(2
2
= 4 trạng thái) đường đòa chỉ còn lại được nối mass để mạch
hoạt động ổn đònh. Ba đường đòa chỉ của bốn IC quét cột được

dùng hết để giải mã ra được 32 đường.
Tại thời điểm đầu tiên khi vừa cấp nguồn, mạch Auto
Reset của bộ tạo đòa chỉ sẽ làm cho các đường đòa chỉ đều ở
mức logic [0]. Khi đó IC 74138 (I) sẽ cho phép IC 74138 (II) (IC
đầu tiên của bộ quét cột) hoạt động, dựa vào bảng trạng thái
của IC 74138 ta biết được trạng thái logic ở các ngõ ra của các
IC này. Ta nhận thấy chỉ có 1 ngõ ra đầu tiên của IC 74138 (II)
là ở mức logic [0], tấc cả các ngõ còn lại đều ở mức logic [1]
nên chỉ có 1 cột đèn ứng với ngõ ra này được phép hoạt động
(sáng).
VCC VCC VCC VCC
VCC
MẠCH QUÉT CỘT DÙNG C 74138
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
O0
15
O1
14

O2
13
O3
12
O4
11
O5
10
O6
9
O7
7
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
O0
15
O1
14
O2

13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
15
14
13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3

E3
6
E1
4
E2
5
15
14
13
12
11
10
74LS138
A0
1
A1
2
A2
3
E3
6
E1
4
E2
5
15
14
13
12
11

10
Từ A
0
đến A
2
A
3
A
4
Khi xung kế tiếp tác động, đòa chỉ tăng lên 1, bây giờ chỉ
có ngõ ra thứ 2 của IC 74138 (II) ở mức logic [0], tất cả các ngõ
còn lại của bộ quét cột đều ở mức logic [1]. Tương tự như trên,
bây giờ cũng chỉ có cột thứ 2 của bảng đèn (ứng với ngõ ra thứ 2
của IC 74138 (II) mới được phát sáng.
Cứ tiếp tục như thế, khi đến xung thứ 9 tác động thì chỉ có
IC 74138 (III) mới được phép hoạt động, các IC còn lại ở trạng
thái cấm. Và tại thời điểm này chỉ có ngõ ra đầu tiên của IC
74138 (III) ở mức logic [0], cho phép cột đèn ứng với nó được
phép hoạt động. Như vậy, mức logic [0] được chuyển từ IC
74138 (II) sang IC 74138 (III) một cách liên tục và như vậy việc
quét cột cũng được thực hiện liên tục.
Khi xung thứ 32 tác động thì mức logic [0] được dòch đến
ngõ ra cuối cùng của bộ quét cột, cho phép cột đèn ứng với ngõ
ra này hoạt động. Và khi xung thứ 33 tiếp theo tác động, IC
74138 (I) lại quay về trạng thái đầu tiên, chỉ cho phép IC đầu
tiên trong bộ quét cột hoạt động (IC 74138 (II)). Lúc này các
đường đòa chỉ đặt vào IC 74138 (II) đều ở mức logic [0] nên ngõ
ra đầu tiên của bộ quét cột cũng ở mức logic [0] và mạch điện
lại trở về trạng thái đầu tiên giống như khi vừa cấp điện.
Như vậy, mạch giải mã đòa chỉ dùng IC 74138 trên đã hoạt

động đúng như yêu cầu khi thiết kế là tại mỗi thời điểm nhất
đònh chỉ có một tín hiệu cho phép duy nhất và tín hiệu này được
dòch chuyển theo vòng mỗi khi có xung điện tác động. Dòch
chuyển theo vòng: tín hiệu cho phép được di chuyển từ ngõ ra
đầu tiên đến ngõ ra cuối cùng, sau đó lại quay về ngõ ra đầu
tiên và bắt đầu chu kỳ di chuyển mới.