Tìm hiểu ic 74164 thiết kế mạch dịch 2 chế độ 2 điểm sáng 1điểm tối xen kẻ và 2 điểm tối 1 điểm sáng xen kẻ trên 24 led đơn sử dụng 1 nút nhấn để chuyển chế độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO Mơn học: Kỹ Thuật Số Đề tài: TÌM HIỂU IC 74164 THIẾT KẾ MẠCH DỊCH CHẾ ĐỘ: ĐIỂM SÁNG ĐIỂM TỐI XEN KẺ VÀ ĐIỂM TỐI ĐIỂM SÁNG XEN KẺ TRÊN 24 LED ĐƠN SỬ DỤNG NÚT NHẤN ĐỂ CHUYỂN CHẾ ĐỘ GVHD: Võ Đức Dũng Nhóm thực hiện: Ngơ Thanh Quang 20161355 Vũ Việt Phương 20161354 Phạm Tấn Phước 20161352 Nguyễn Văn Tuấn 18161300 Hồ Nhất Nguyên 20129068 TPHCM, ngày 11 tháng 12 năm 2021 LỜI CAM ĐOAN - Đề tài nhóm tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay công trình có từ trước Nếu có chép tơi hồn tồn chịu trách nhiệm PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ I GIỚI THIỆU CÁC IC LIÊN QUAN CÓ TRONG MẠCH CẦN THIẾT KẾ IC NE555 IC NE555 gồm chân Chức chân: - Chân (GND): Chân nối mass để giúp cung cấp dòng cho IC - Chân (TRIG): Chân kích - Chân (OUT): Chân tín hiệu ngõ - Chân (RESET): Lập định mức trạng thái Khi nối mass ngõ mức thấp, nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tuỳ theo mức áp chân - Chân (CONT): Chân điện áp điều khiển - Chân (THRES): Chân ngưỡng, ngõ vào tầng so áp khác - Chân (DISCH): Chân xả tụ - Chân (VCC): Chân ngõ vào cung cấp nguồn Thông số kĩ thuật: Vcc: 4,5 – 16V Dòng tiêu thụ: 6mA – 15mA Điện áp mức cao: 0.5 – 15V Điện áp mức thấp: 0.03 – 0.06V IC 74164 IC 74164 ghi dịch bit ngõ vào nối tiếp ngõ song song - Chân 2: Ngõ vào liệu - Chân 3,4,5,6,10,11,12,13: Ngõ - Chân 7: Chân nối mass - Chân 8: Chân ngõ vào xung CK - Chân 9: Chân reset IC Thông số kỹ thuật: Vcc: 2-6V Điện áp ngõ vào mức cao: 1.5 - 4.2V Điện áp ngõ vào mức thấp: 0.5 – 1.8V Điện áp ngõ mức cao: 1.9 – 5.6V Điện áp ngõ mức thấp: 0.1 – 0.4V II SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THIẾT KẾ VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHỐI TRONG SƠ ĐỒ  Thiết kế sơ đồ khối:  Hoạt động khối sơ đồ:  Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho mạch hoạt động  Khối tạo dao động: Sử dụng IC555 để tạo xung clock cấp cho mạch  Khối dịch led: Sử dụng IC 74164 để dịch trạng thái  Khối tạo chế độ: Sử dụng ngõ Q0 Q1 ic 74164 để tạo chế độ sáng tắt sáng tắt  Khối chuyển chế độ: Sử dụng nút nhấn FF D để chuyển đổi chế độ  Khối thị: Sử dụng 24 Led đơn để mô tả chế độ mạch III MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ LÝ DO CHỌN LINH KIỆN, TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ TRONG MẠCH  Mạch ngun lý  Lý chọn linh kiện, tính tốn thông số mạch  Khối tạo dao động + Chức năng: Cấp xung clock cho ghi + Lựa chọn linh kiện lý chọn: - Để đáp ứng chức tạo xung, chúng em sử dụng IC NE555 vài linh kiện phụ trợ khác điện trở tụ điện - IC555 ứng dụng phổ biến để tạo nên mạch như: Mạch đơn ổn, mạch dao dộng đa hài, mạch chia tần,… - Có thể kết hợp với điện trở tụ điện để tạo chu kì dao đơng theo ý muốn Hình: Sơ đồ chân IC 555 Hình: Sơ đồ logic IC NE555 + Nguyên lí hoạt động: - Khi cấp vào Ic nguồn Vcc tụ điện nạp thông qua R1 R2, lúc Opamp có ngõ vào V+ lớn V- ngõ op-amp xuất mức 1, đồng th ngõ FF – SR xuất mức - Tụ tiếp tục nạp Op – amp có ngõ vào V+ lớn V- kích ngõ đưa vào chân R FF, ngõ FF ngõ đảo Transitor nối với ngõ đảo dẫn bão hoà nối xuống mass Tụ thông qua R2 xả điện xuống mass, điện áp tụ giảm V+ lớn V- Op – amp bên lặp lại q trình + Tính tốn mạch: Ta chọn: R4 = 10 K Ω R3 = 220 Ω C3= 47uF Tần số mạch là: f= = 2.93 Hz  Khối dịch led + Chức năng: Thanh ghi lưu dịch liệu + Lựa chọn linh kiện lý do: Để đáp ứng việc lưu dịch liệu cho led hoạt động, ta sử dụng ghi dịch bit cụ thể IC 74164 + Chức chân: - Chân A, B: chân dùng để đưa liệu vào, ghép chung chân với để IC 74164 nhận trạng thái - Chân Q0 đến Q7: Các chân kết nối với led điện trở để đưa tín hiệu ngõ - Chân CLK: Chân nhận xung Clock IC Để IC hoạt động phải có xung CK đưa vào chân Xung Clock tạo khối tạo dao động IC NE555 ngõ khối tạo dao động kết nối với ngõ vào xung CK IC 74164 - Chân MR: Chân master reset dùng để reset lại hoạt động IC, tác động mức thấp Khi chân đưa mức thấp tồn ngõ đưa mức thấp - Chân GND: Chân nối xuống mass - Chân Vcc: Chân cấp nguồn cho IC hoạt động Hình: Bảng mơ tả chân IC 74164 + Sơ đồ logic IC 74164: + Bảng trạng thái: Hình: Bảng trạng thái IC 74164 - Khi chân CLR mức thấp ngõ Q0 đến Q7 mức thấp - Khi xung CK tác động cạnh xuống ngõ không thay đổi trạng thái - Khi CLR mức cao CK tác động cạnh lên ngõ vào A, B có ngõ vào mức thấp ngõ Q0 mức thấp ngõ Q1 đến Q7 có giá trị tương ứng từ Q0 đến Q6 - Khi CLR mức cao CK tác động cạnh lên, ngõ vào mức cao Q0 mức cao Q1 đến Q7 có giá trị tương ứng từ Q0 đến Q6 + Nguyên lí hoạt động IC 74164: - Khi có xung CK tác động cạnh lên vào chân CLK IC liệu ngõ vào A B dịch đến ngõ Q0, trạng thái ngõ khác không thay đổi - Khi xung CK tác động liệu ngõ Q0 dịch đến ngõ Q1, liệu từ chân A B dịch đến Q0, trạng thái ngõ lại không thay đổi - Cứ tiếp tục đến xung thứ tác động liệu dịch đến ngõ cuối Q7 Dữ liệu ngõ vào dịch đến Q0 liệu Q0 dịch qua Q1 - Như vậy, liệu đưa vào nối tiếp lấy song song ngõ sau xung CK tác động Khi có xung thứ tác động liệu từ ngõ vào chuyển đến ngõ đầu tiên, trạng thái logic ngõ khác dịch phải bit, trạng thái logic ngõ cuối tự động biến Hình: Giãn đồ thời gian IC 74164  Theo yêu cầu đề tài mạch cần hoạt động theo chế độ sáng tắt sáng tắt Sử dụng bảng trạng thái dùng bìa Kar để rút gọn ta hai hàm sau: Khối tạo chế độ + Trạng thái sáng tắt  Din Q0 Q1 1 1 0 1 Din= + Trạng thái tắt sáng Din Q0 Q1 0 0 + = => cổng NAND (A1) Din= * = => cổng NOR 2(A2)  Khối chuyển đổi chế độ + Chức năng: Chuyển đổi qua lại chế độ hiển thị + Lý lựa chọn: - 74LS112 IC flip-flop JK kép có tính J, K, đồng hồ không đồng riêng lẻ đầu vào rõ ràng cho flip-flop IC 74LS112 có điện áp làm việc đa dạng, nhiều điều kiện làm việc giao tiếp trực tiếp với CMOS, NMOS TTL Đầu IC kèm với TTL, giúp dễ dàng làm việc với thiết bị TTL vi điều khiển khác Yêu cầu cần chuyển chế độ nên chọn IC 74LS112 giúp mạch chuyển đổi qua lại chế độ trạng thái đảo Flip-Flop JK + Cơ chế hoạt động: - Để mạch hoạt động chế độ ta sử dụng nút để chuyển trạng thái sử dụng flip flop D để đảo trạng thái A1 A2 Q0 Din 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 + Giải thích bảng trạng thái: - A1 chế độ 1: sáng tắt - A2 chế độ 2: tắt sáng - Q0 biến chọn chế độ A1 A2 - Din cấp cho 74164: Din lấy liệu A1 Q0 mức lấy liệu A2 Q0 mức  Sử dụng bia Kar để rút gọn A1 00 01 A2Q0 0 1 11 10 1 Din= +A1.Q0  cổng AND cổng OR  Khối hiển thị + Chức năng: Hiển thị kết thông qua led + Lý lựa chọn: - Để đáp ứng nhu cầu hiển thị kết thơng qua led, ta dùng led dây, led đoạn, led đơn,… - Chọn led 10 đoạn led hiển thị rõ kết quả, độ sáng dễ nhìn, kết hợp nhiều đoạn để đáp ứng số ngõ yêu cầu  + Thông số kỹ thuật: Kích thước: dài 0.9in, rộng 0.3in, khoảng cách đoạn 0.1in    Dòng: 10mA Điện áp: 1.8V Cơng suất led: 18mW IV MƠ PHỎNG MẠCH TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS Hình: Trạng thái sáng tối Hình: Trạng thái sáng tối Hình: Hình: V THI CƠNG MẠCH ĐIỆN ... cho mạch hoạt động  Khối tạo dao động: Sử dụng IC5 55 để tạo xung clock cấp cho mạch  Khối dịch led: Sử dụng IC 7 416 4 để dịch trạng thái  Khối tạo chế độ: Sử dụng ngõ Q0 Q1 ic 7 416 4 để tạo chế. .. 7 416 4 để tạo chế độ sáng tắt sáng tắt  Khối chuyển chế độ: Sử dụng nút nhấn FF D để chuyển đổi chế độ  Khối thị: Sử dụng 24 Led đơn để mô tả chế độ mạch III MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ LÝ DO CHỌN LINH... flop D để đảo trạng thái A1 A2 Q0 Din 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 + Giải thích bảng trạng thái: - A1 chế độ 1: sáng tắt - A2 chế độ 2: tắt sáng - Q0 biến chọn chế độ A1 A2 - Din cấp cho 7 416 4: Din