BÁO cáo THỰC tập cơ bản MẠCH đếm THUẬN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ************* BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN MẠCH ĐẾM THUẬN Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV Nguyễn Đức Duy 20182915 Bùi Thái Sơn 20203762 Mã lớp: TTA_05 Hà Nội, tháng năm 2022 Mục lục I Tín hiệu số II Cổng logic Cổng NOT 2 Cổng AND Cổng OR Cổng BUFFER Cổng NAND Cổng NOR Cổng EX-OR .5 Cổng EX-NOR Cổng phức AOI (AND-OR-INVERTER) III Các ICs LED mạch đếm thuận .6 IC đếm 74LS90 IC SN7447 IC SN7400 .11 LED 12 IV Kết luận 14 I Tín hiệu số Tín hiệu số tín hiệu sử dụng để biểu diễn liệu dạng chuỗi giá trị rời rạc; thời điểm nào, đảm nhận số giá trị hữu hạn Điều tương phản với tín hiệu tương tự, đại diện cho giá trị liên tục; thời điểm nào, tín hiệu tương tự đại diện cho số thực phạm vi giá trị liên tục Các tín hiệu số đơn giản biểu thị thông tin dải rời rạc mức tương tự Tất cấp dải giá trị đại diện cho trạng thái thông tin Trong hầu hết mạch kỹ thuật số, tín hiệu có hai giá trị có thể; gọi tín hiệu nhị phân tín hiệu logic Chúng biểu thị hai dải điện áp: dải gần giá trị tham chiếu (thường gọi điện áp đất volt) giá trị gần điện áp cung cấp Các giá trị tương ứng với hai giá trị “0” “1” (hoặc “sai” “đúng”) miền Boolean, thời điểm nào, tín hiệu nhị phân đại diện cho chữ số nhị phân (bit) Do rời rạc này, thay đổi tương đối nhỏ mức tín hiệu tương tự khơng rời khỏi đường bao rời rạc kết bị bỏ qua mạch cảm biến trạng thái tín hiệu Kết là, tín hiệu số có khả chống nhiễu; nhiễu điện tử, miễn khơng q lớn, không ảnh hưởng đến mạch kỹ thuật số, nhiễu ln làm suy giảm hoạt động tín hiệu tương tự mức độ Tín hiệu số có nhiều hai trạng thái đơi sử dụng; mạch sử dụng tín hiệu gọi logic đa trị Ví dụ, tín hiệu giả sử ba trạng thái gọi logic ba giá trị Trong tín hiệu số, đại lượng vật lý đại diện cho thông tin dịng điện điện áp thay đổi, cường độ, pha phân cực trường quang điện từ khác, áp suất âm, từ hóa phương tiện lưu trữ từ tính, vân vân Tín hiệu số sử dụng tất thiết bị điện tử kỹ thuật số, đáng ý thiết bị điện toán truyền liệu Figure Tín hiệu số Tín hiệu số nhận bị suy giảm nhiễu biến dạng mà không thiết ảnh hưởng đến số II Cổng logic Cổng NOT  Còn gọi cổng đảo (Inverter), dùng để thực hàm đảo  Ký hiệu (fig 2), mũi tên chiều di chuyển tín hiệu vịng trịn ký hiệu đảo Trong trường hợp nhầm lẫn chiều này, người ta bỏ mũi tên Figure Kí hiệu cơng NOT bảng chân lí Cổng AND  Dùng thực hàm AND hay nhiều biến  Cổng AND có số ngã vào tùy thuộc số biến ngã Ngã cổng hàm AND biến ngã vào  Ký hiệu cổng AND ngã vào cho biến (fig 3a) Figure Kí hiệu cổng AND bảng chân lí Nhận xét:  Ngã cổng AND mức cao tất ngã vào lên cao  Khi có ngã vào = 0, ngã = bất chấp ngã vào lại  Khi có ngã vào =1, ngã = AND ngã vào lại Vậy với cổng AND ngã vào ta dùng ngã vào làm ngã kiểm soát (fig 3b), ngã kiểm soát = 1, cổng mở cho phép tín hiệu logic ngã vào cịn lại qua cổng ngã kiểm sốt = 0, cổng đóng , ngã ln 0, bất chấp ngã vào cịn lại Với cổng AND có nhiều ngã vào hơn, có ngã vào đưa lên mức cao ngã AND biến ngã vào cịn lại Hình (fig 4) giản đồ thời gian cổng AND hai ngã vào Trên giản đồ, ngã Y lên mức A B mức Figure Giản đồ thời gian cổng AND 3 Cổng OR  Dùng để thực hàm OR hay nhiều biến  Cổng OR có số ngã vào tùy thuộc số biến ngã  Ký hiệu cổng OR ngã vào Figure Kí hiệu cổng OR  Bảng chân lí: Figure Bảng chân lí cổng OR Nhận xét:  Ngã cổng OR mức thấp ngã vào xuống thấp  Khi có ngã vào =1, ngã = bất chấp ngã vào lại  Khi có ngã vào =0, ngã = OR ngã vào lại Vậy với cổng OR ngã vào ta dùng ngã vào làm ngã kiểm soát, ngã kiểm soát = 0, cổng mở, cho phép tín hiệu logic ngã vào cịn lại qua cổng ngã kiểm soát = 1, cổng đóng, ngã ln Với cổng OR nhiều ngã vào hơn, có ngã vào đưa xuống mức thấp ngã OR biến ngã vào lại Cổng BUFFER Cịn gọi cổng đệm Tín hiệu số qua cổng BUFFER không đổi trạng thái logic Cổng BUFFER dùng với mục đích sau:  Sửa dạng tín hiệu  Đưa điện tín hiệu chuẩn mức logic  Nâng khả cấp dòng cho mạch  Ký hiệu cổng BUFFER Figure Kí hiệu cổng BUFFER Tuy cổng đệm khơng làm thay đổi trạng thái logic tín hiệu vào cổng giữ vai trị quan trọng mạch số Cổng NAND  Là kết hợp cổng AND cổng NOT (Ở xét cổng NAND ngã vào, độc giả tự suy trường hợp nhiều ngã vào)  Ký hiệu cổng NAND: Gồm AND NOT, cổng NOT thu gọn lại vòng tròn  Tương tự cổng AND, cổng NAND ta dùng ngã vào làm ngã kiểm soát Khi ngã kiểm soát = 1, cổng mở cho phép tín hiệu logic ngã vào cịn lại qua cổng bị đảo, ngã kiểm soát = 0, cổng đóng, ngã ln  Khi nối tất ngã vào cổng NAND lại với nhau, hoạt động cổng đảo Figure Kí hiệu cổng NAND Cổng NOR  Là kết hợp cổng OR cổng NOT  Ký hiệu cổng NOR: Gồm cổng OR NOT, cổng NOT thu gọn lại vòng tròn Figure Kí hiệu cổng NOR Cổng EX-OR  Dùng để thực hàm EX-OR  Cổng EX-OR có ngã vào ngã  Ký hiệu (fig 10a)  Một tính chất quan trọng cổng EX-OR:  Tương đương với cổng đảo có ngã vào nối lên mức cao, (fig 10b)  Tương đương với cổng đệm có ngã vào nối xuống mức thấp, (fig 10c) Figure 10 Kí hiệu cổng EX-OR Cổng EX-NOR  Là kết hợp cổng EX-OR cổng NOT  Cổng EX-NOR có ngã vào ngã  Hàm logic ứng với cổng EX-NOR  Các tính chất cổng EX-NOR giống cổng EX-OR có ngã đảo lại Figure 11 Kí hiệu cổng EX-NOR Cổng phức AOI (AND-OR-INVERTER) Ứng dụng kết Đại số BOOLE, người ta kết nối nhiều cổng khác chip IC để thực hàm logic phức tạp Cổng AOI kết hợp loại cổng AND (A), OR (O) INVERTER (I) Thí dụ để thực hàm logic  Ta có cổng phức sau: Figure 12 Kí hiệu cổng phức AOI III Các ICs LED mạch đếm thuận IC đếm 74LS90 IC 74LS90 IC đếm thường dùng mạch số đếm lên mạch chia tần số  Chức chân: Số chân Tên chân Mô tả Ngõ vào xung đồng hồ (xung kích cạnh xuống) Clock input (CLKA) Reset (R0(1)) Chân Reset (Reset 0) – Tích cực mức Reset (R0(2)) Chân Reset (Reset 0) – Tích cực mức Not connected (NC) Không sử dụng Supply voltage Chân cấp nguồn 5V (4.75V – 5.25V) Reset (R9(1)) Chân Reset (Reset 9) – Tích cực mức Reset (R9(2)) Chân Reset (Reset 9) – Tích cực mức Output (QC) Ngõ Output (QB) Ngõ 10 Ground (0V) Chân nối đất 11 Output (QD) Ngõ 12 Output (QA) Ngõ 13 Not connected Không sử dụng 14 Clock input (CLKA) Ngõ vào xung đồng hồ (xung kích cạnh xuống) IC đếm 74LS90 mạch đếm thập phân MOD-10 tạo mã BCD ngõ 74LS90 bao gồm bốn flip-flop JK chủ-tớ kết nối bên để cung cấp mạch đếm MOD-2 (2 trạng thái đếm) mạch đếm MOD-5 (5 trạng thái đếm) 74LS90 có flip-flop độc lập điều khiển đầu vào CLKA ba flip-flop JK tạo thành đếm không đồng điều khiển đầu vào CLKB hình bên Figure 13 Cấu tạo bên IC đếm 47LS490 Bốn ngõ IC ký hiệu QA, QB, QC QD Thứ tự đếm 74LS90 kích hoạt cạnh xuống tín hiệu xung đồng hồ, tức tín hiệu xung đồng hồ CLK chuyển từ logic (mức CAO) sang logic (mức THẤP) xem có xung đồng hồ tác động vào mạch đếm Các chân ngõ vào bổ sung R1, R2, R3 R4 chân RESET Khi ngõ vào RESET R1 R2 kết nối với logic 1, mạch đếm bị RESET trở (0000) ngõ vào R3 R4 kết nối với logic 1, mạch đếm RESET số (1001) số đếm vị trị đếm  Bảng hoạt động Reset đếm IC đếm 74LS90 sau: Figure 14 Bảng hoạt động Reset đếm IC đếm 74LS90 Như trình bày trên, bên IC đếm 74LS90 gồm có mạch đếm chia mạch đếm chia Như vậy, sử dụng hai mạch đếm: mạch đếm chia tần số đếm chia tần số kết hợp hai mạch đếm với để tạo mạch đếm BCD chia 10 mong muốn 10 IC SN7447 74LS47 IC điều khiển / giải mã BCD sang đoạn Nó chấp nhận số thập phân mã hóa nhị phân làm đầu vào chuyển đổi thành mẫu để điều khiển đoạn để hiển thị chữ số từ đến Số thập phân mã hóa nhị phân (BCD) kiểu mã hóa chữ số số biểu diễn chuỗi nhị phân (thường bốn bit) IC 74LS47 chấp nhận bốn dòng liệu đầu vào BCD (8421) tạo phần bổ sung chúng bên Dữ liệu giải mã bảy cổng AND / OR để điều khiển trực tiếp LED đoạn Các đầu tương ứng với cấu hình cực dương chung (CA) đoạn Ứng dụng ta cần thị số LED đoạn mạch số mà không cần dùng vi điều khiển, muốn tiết kiệm chân cho vi điều khiển  Sơ đồ chân chức chân 74LS47 Figure 15 Sơ đồ chân IC 74LS47 Số chân Tên chân Mô tả B Đầu vào BCD IC C Đầu vào BCD IC Display test / Lamp test Kiểm tra hiển thị LED Blank input Tắt LED hiển thị Store Lưu trữ nhấp nháy mã BCD D Đầu vào BCD IC A Đầu vào BCD IC GND Chân nối mass e Đầu vào LED đoạn 10 d Đầu vào LED đoạn 10 11 c Đầu vào LED đoạn 12 b Đầu vào LED đoạn 13 a Đầu vào LED đoạn 14 g Đầu vào LED đoạn 15 f Đầu vào LED đoạn 16 VCC Cấp nguồn IC 74LS47 thường sử dụng chế độ hoạt động:  Sáng bình thường đủ trạng thái từ ÷ (thường dùng nhất) Chân BI/RBO phải bỏ trống nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống nối lên mức cao, chân LT phải bỏ trống nối lên mức cao  Chân BI/RBO nối xuống mức thấp tất các đoạn LED không sáng bất chấp trạng thái ngõ vào lại  Bỏ trạng thái số (khi giá trị BCD ngõ vào tất đoạn LED đoạn tắt) Chân RBI mức thấp chân BI/RBO phải bỏ trống (và đóng vai trị ngõ ra)  Chân BI/RBO phải bỏ trống nối lên mức cao chân LT phải nối xuống mức thấp Tất LED đoạn sáng, bất chấp ngõ vào BCD Dùng để Kiểm tra đoạn LED đoạn (còn sáng hay chết) 11 IC SN7400 IC SN7400 họ logic phổ biến mạch tích hợp, xây dựng với số thiết bị, cung cấp tất cổng logic bản, FF (dép xỏ ngón), đếm ALU, thu phát xe buýt Họ IC số mở rộng IC 7400 series Dòng IC chủ yếu bao gồm chip logic kín đáo khác cổng logic với ghi, nhớ RAM giải mã khác IC 7400 chip 14 chân bao gồm bốn cổng NAND đầu vào Mỗi cổng sử dụng chân đầu vào & chân đầu ra, chân lại nguồn đất Con chip tạo với gói khác giá đỡ bề mặt lỗ xuyên qua, bao gồm gói gốm (hoặc) nhựa kép dịng gói phẳng  Sơ đồ chân chức IC SN7400: 11 Figure 16 Sơ đồ chân IC SN7400 Số chân Tên chân Mô tả 1A Đây cổng A-input-1 1B Cổng vào B-1 1Y Cổng Y-1 2A Cổng A-input-2 2B Cổng đầu vào B-2 2Y Cổng Y-2 GND Thiết bị đầu cuối GND 3Y Cổng Y-3 3A Cổng A-input-3 10 3B Cổng đầu vào B-3 11 4Y Cổng đầu Y-4 12 12 4A Cổng A-input-4 13 4B Cổng đầu vào B-4 14 VCC Chân Vcc 12 LED LED hay gọi LED đoạn, bao gồm đoạn đèn LED xếp lại với thành hình chữ nhật Khi đoạn lập trình để chiếu sáng hiển thị chữ số hệ thập phân thập lục phân Đôi LED số hiển thị dấu thập phân có nhiều LED nối với để hiển thị số lớn chữ số Figure 17 LED Với đoạn LED hình nối với chân kết nối để đưa Các chân gán ký tự từ a đến g, chúng đại diện cho LED riêng lẻ Các chân kết nối với để tạo thành chân chung Chân Pin chung hiển thị thường sử dụng để xác định loại hình LED loại Có loại LED sử dụng Cathode chung (CC) Anode chung (CA):  Cathode chung (CC): Trong hình Cathode chung tất cực Cathode đèn LED nối chung với với mức logic “0” nối Mass (Ground) Các chân lại chân Anode nối với tín hiệu logic mức cao (HIGHT) hay mức logic thông qua điện trở giới hạn dịng điện để đưa điện áp vào phân cực Anode từ a đến G để hiển thị tùy ý 13 Figure 18 LED cathode chung  Anode chung (CA): Trong hình hiển thị Anode chung, tất kết nối Anode LED nối với mức logic “1”, phân đoạn LED riêng lẻ sáng cách áp dụng cho tín hiệu logic “0” mức thấp “LOW” thơng qua điện trở giới hạn dòng điện để giúp phù hợp với cực Cathode với đoạn LED cụ thể từ a đến g Figure 19 LED Anode chung Tùy thuộc vào chữ số thập phân mà LED hiển thị LED nên phân cực thuận Chẳng hạn, hiển thị chữ số bắt buộc cần phải làm sáng đoạn LED tương ứng a, b, c, d, f Do đó, số khác thể từ – hình  Bảng chân lí LED thanh: Decima l Digit a x Individual Segments illuminated b c d e f x x x x x g 14 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x IV Kết luận Qua thực hành này, nhóm bọn em hướng dẫn tận tình giảng viên hướng dẫn, học nhiều kiến thức bổ ích từ cách hiểu nguyên lí mạch, sử dụng linh kiện điện tử, xếp linh kiện, đến cách dây cho đẹp mà quy tắc Do thời gian không nhiều, nên tránh sai sót q trình thiết kế mạch làm báo cáo Cuối cùng, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giảng viên tận tình giúp đỡ bảo chúng em suốt trình học tập thực hành 15 ... (1001) số đếm vị trị đếm  Bảng hoạt động Reset đếm IC đếm 74LS90 sau: Figure 14 Bảng hoạt động Reset đếm IC đếm 74LS90 Như trình bày trên, bên IC đếm 74LS90 gồm có mạch đếm chia mạch đếm chia... xuống) IC đếm 74LS90 mạch đếm thập phân MOD-10 tạo mã BCD ngõ 74LS90 bao gồm bốn flip-flop JK chủ-tớ kết nối bên để cung cấp mạch đếm MOD-2 (2 trạng thái đếm) mạch đếm MOD-5 (5 trạng thái đếm) 74LS90... gồm có mạch đếm chia mạch đếm chia Như vậy, sử dụng hai mạch đếm: mạch đếm chia tần số đếm chia tần số kết hợp hai mạch đếm với để tạo mạch đếm BCD chia 10 mong muốn 10 IC SN7447 74LS47 IC điều