Báo cáo môn Kỹ thuật số: Khảo sát các mạch tổ hợp, mạch tuần tự, mạch tạo xung. Thiết kế mạch mã hóa và giải mã led 7 đoạn. Thiết kế mạch đếm lên mod 8 đồng bộ dùng FFD. Thiết kế mạch tạo xung dùng IC555.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH _ PROJECT KỸ THUẬT SỐ GVHD: NGUYỄN NGƠ LÂM MÃ HP: DIGI330163 – 02CLC NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHĨM Nguyễn Hồng Qn 20119272 Nguyễn Phú Thiện 20119043 Đặng Quang Vinh 20161281 Nguyễn Thanh Tùng 19142269 TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG 11/2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… MỤC LỤC PHẦN MẠCH TỔ HỢP THIẾT KẾ MẠCH MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ LED ĐOẠN I Tổng quát linh kiện IC 7404 II Linh kiện IC 7447(74LS47)- IC giải mã BCD led Khái quát IC 74147 (74LS147) 2 IC giải mã BCD led 3 Led đoạn III Kết mô PHẦN MẠCH TUẦN TỰ THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM LÊN MOD ĐỒNG BỘ DÙNG FF-D I Bảng trạng thái II Mạch hoàn chỉnh 10 III Kết mô 11 PHẦN MẠCH TẠO XUNG 12 THIẾT KẾ MẠCH TẠO XUNG DÙNG IC 555 12 I Tổng quát IC 555 12 II Giải thích dao động 13 Giai đoạn ngõ mức 13 Giai đoạn ngõ mức 14 Kết cuối 14 III Kết mô 15 PHẦN MẠCH TỔ HỢP THIẾT KẾ MẠCH MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ LED ĐOẠN I Tổng quát linh kiện IC 7404 IC 7404 : gồm cổng NOT tích hợp IC * Sơ đồ linh kiện tích hợp bên IC * Chức chân: * Bảng trạng thái II Linh kiện IC 7447(74LS47)- IC giải mã BCD led Khái quát IC 74147 (74LS147) Là IC mã hóa 10 đường sang đường có ngõ vào ngõ tích cực mức thấp Bên IC tích hợp sẵn mạch mã hóa ưu tiên * Hình dạng sơ đồ chân * Bảng trạng thái Số thứ tự Trạng thái ngõ vào Trạng thái ngõ 111111111 0000 111111110 0001 111111101 0010 111111011 0011 111110111 0100 111101111 0101 111011111 0110 110111111 0111 101111111 1000 011111111 1001 IC giải mã BCD led * Hình dạng sơ đồ chân * Phân tích cách thức hoạt động linh kiện IC 7447(74LS47) IC giải mã BCD led Nếu IC tích cực mức ta dùng led loại Anot chung, cịn mức ta dùng loại Katot chung.Trong trường hợp IC tích cực mức mà khơng có led loại Anot chung ta dùng loại Katot chung với cổng logic cổng đảo (NOT) - Chân 16 cấp nguồn Vcc cụ thể 5V 5V ic bị chết - Chân chân nối GND (mass) - Các chân 1, 2, 6, chân tín hiệu vào ứng với B,C,D,A - Các chân 15, 14, 13, 12, 11, 10, chân ,các chân nối với led nối hình - Chân thứ LT (Lamp Test) tên gọi chân chân kiểm tra led đoạn,nếu ta cắm chân xuống mass giải mã sáng lúc với đoạn Chân phục vụ để kiểm tra xem có led bị hỏng hay khơng thực tế khơng sử dụng - Chân BI/RB0 luôn kết nối với mức cao, kết nối với mức thấp tồn led khơng sáng bất chấp trạng thái ngõ vào - Chân RBI kết nối với mức cao * Bảng trạng thái Số thứ tự Trạng thái ngõ vào Trạng thái ngõ 0000 000000000 0001 000000001 0010 000000010 0011 000000100 0100 000001000 0101 000010000 0110 000100000 0111 001000000 1000 010000000 1001 100000000 Led đoạn * Sơ đồ chân * Bảng trạng thái led đoạn dùng anode chung Thập phân D C B A g’ f’ e’ d’ c’ b’ a’ 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ngồi mạch mơ cịn có logictoggle, logicprobe * Ngun lý hoạt động mạch bàn phím Mạch dùng IC 74LS147 gồm có ngõ vào từ S1 đến S9 Các ngõ vào từ đến trạng thái không bị tác động mức cao Khi input nhấn qua cổng NOT lên mức thấp IC 74LS147 tạo mã nhị phân tương ứng ngõ Mã nhị phân đưa qua cổng NOT để đảo mức logic IC 74LS47 giải mã sang led đoạn để hiển thị số thập phân tương ứng led đoạn Ví dụ: Khi S9 nhấn (lúc ngõ vào IC 74LS147 tích cực mức thấp) mã nhị phân ta thu ngõ IC 74LS147 0110, bất chấp phím cịn lại có nhấn hay khơng Mã nhị phân sau qua cổng NOT 1001 IC 74LS74 giải mã sang led đoạn để hiển thị số Lưu ý: Như trình bày trên, IC 74LS147 IC mã hóa ưu tiên Mã nhị phân ngõ IC xác định tương ứng với ngõ vào có thứ tự ưu tiên cao tích cực Vì vậy, có nhiều ngõ vào nhấn lúc số thập phân hiển thị led đoạn tương ứng với phím nối với ngõ vào có thự tự ưu tiên cao Ví dụ, ngõ vào S1, S8, S9 nhấn đồng thời led đoạn hiển số ngõ vào có thứ tự ưu tiên cao III Kết mô Trường hợp ưu tiên tác động nhiều ngõ vào PHẦN MẠCH TUẦN TỰ THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM LÊN MOD ĐỒNG BỘ DÙNG FF-D (ĐB, CK cạnh lên, Pre, Clr mức cao) M=8 => Dùng FF I Bảng trạng thái TP CK Hiện Tại Ngõ vào Kế Tiếp Q2 Q1 Q0 D2 D1 D0 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 D1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10 1 1 Rút gọn bìa karnaugh : D1=Q0Q1’ + Q1Q0’ D2 Q1Q0 Q2 00 01 11 10 1 Rút gọn bìa karnaugh : D1=Q2Q1’ + Q2Q0’ + Q1Q0Q2’ II Mạch hoàn chỉnh 10 III Kết mô 11 PHẦN MẠCH TẠO XUNG THIẾT KẾ MẠCH TẠO XUNG DÙNG IC 555 I Tổng quát IC 555 Cấu tạo IC 555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật transistor để xả điện Cấu tạo IC đơn giản hoạt động tốt Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset 12 II Giải thích dao động Ký hiệu mức thấp 0V, mức cao gần VCC Mạch FF loại RS Flip-Flop: - Khi S = [1] Q = [1] QB = [ 0] - Sau đó, S = [0] Q = [1] QB= [0] - Khi R = [1] QB= [1] Q = [0] Tóm lại, S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] QB= [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset Giai đoạn ngõ mức - Khi bấm công tắc khởi động, chân mức Vì điện áp chân (V-) nhỏ V1(V+), ngõ Op-amp mức nên S = [1], Q = [1] QB= [0] Ngõ IC mức - Khi QB= [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp tụ tăng - Khi nhấn cơng tắc lần Op-amp có V- = [1] lớn V+ nên ngõ Op-amp mức 0, S = [0], Q QB không đổi Trong điện áp tụ C nhỏ V2, FF giữ nguyên trạng thái 13 Giai đoạn ngõ mức - Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp có V+ lớn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] QB= [1] Ngõ IC mức - Vì QB= [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé V-, ngõ Op-amp mức Vì Q QB không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor Kết cuối Ngõ OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vng, có chu kỳ ổn định Ta tính xung dao động xác cảu mạch tự tạo xung theo ý thích cơng thức T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Thời gian chu kỳ tồn phần tính (s) f = Tần số dao động tính (Hz) R1 = Điện trở tính ohm R2 = Điện trở tính ohm C1 = Tụ điện tính Fara T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 (Tm : thời gian điện mức cao) Ts = 0,7 x R2 x C1 (Ts : thời gian điện mức thấp ) 14 III Kết mô Trường hợp 1: Ban đầu cho R1 R2 5kohm, C1=2uF Ta tính T=0.7*(5+10)*10^(3)*2*10^(-6)=21ms Ta cịn tính Ts Tm Ts=0.7*5*10^(3)*2*10^(-6)=7ms 15 Tm=0.7*10*10^(3)*2*10^(-6)=14ms Trường hợp 2: Muốn tăng Tm giữ nguyên Ts ta điều chỉnh R1 R2 cụ thể tăng R1 giữ nguyên R2 (Chỉnh R1=10k; R2=5k) Tm=21ms (Tăng với ban đầu) Ts=7ms (Không đổi so với ban đầu) 16 Trường hợp 3: Ta muốn tăng Ts giữ nguyên Tm ta điều chỉnh R1 R2 cụ thể tăng giá trị R2 giảm R1 lượng tương ứng với lượng tăng R2 (Chỉnh R2=10k R1=5k) Tm=21ms (giữ nguyên so với Tm trường hợp 2) Ts=14ms (tăng so với Ts trường hợp 17 Các trường hợp khác ta muốn điều chỉnh xung ý muốn ta dựa vào cơng thức: T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 (Tm : thời gian điện mức cao) Ts = 0,7 x R2 x C1 (Ts : thời gian điện mức thấp ) 18 ... II Mạch hoàn chỉnh 10 III Kết mô 11 PHẦN MẠCH TẠO XUNG THIẾT KẾ MẠCH TẠO XUNG DÙNG IC 555 I Tổng quát IC 555 Cấu tạo IC 555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật transistor để xả điện Cấu tạo. .. PHẦN MẠCH TUẦN TỰ THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM LÊN MOD ĐỒNG BỘ DÙNG FF-D I Bảng trạng thái II Mạch hoàn chỉnh 10 III Kết mô 11 PHẦN MẠCH TẠO XUNG ... định Ta tính xung dao động xác cảu mạch tự tạo xung theo ý thích cơng thức T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Thời gian chu kỳ tồn phần tính (s) f = Tần số dao động tính