Giáo trình thực hành kỹ thuật số

ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ ThS NGUYỄN DUY THẢO ThS NGUYỄN TRƯỜNG DUY ThS HÀ A THỒI GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT SỐ ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ ThS NGUYỄN DUY THẢO, ThS NGUYỄN TRƯỜNG DUY ThS HÀ A THỒI GIÁO TRÌNH THỰ[.]

ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ - ThS NGUYỄN DUY THẢO ThS NGUYỄN TRƯỜNG DUY - ThS HÀ A THỒI GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT SỐ ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ - ThS NGUYỄN DUY THẢO, ThS NGUYỄN TRƯỜNG DUY - ThS HÀ A THỒI GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT SỐ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2017 LỜI NĨI ĐẦU Thực hành Kỹ thuật số môn học sở cho tất ngành kỹ thuật điện - điện tử, điện tử - truyền thông - tự động sau học xong lý thuyết với mục đích tiếp cận thực tế vi mạch số, rèn luyện kỹ tay nghề, kiểm tra vi mạch, phân chia công việc, quan sát, đo lường, phân tích, suy luận, đánh giá Các thực hành biên soạn theo trình tự gồm bước: + Mục đích yêu cầu + Nhiệm vụ giảng viên + Nhiệm vụ học viên + Các bước thực hành + Câu hỏi kiểm tra đánh giá Các bước thực hành bao gồm: bắt đầu đọc datasheet vi mạch, tóm tắt thông tin cần thiết vi mạch, xác định vi mạch thực hành, xác định tín hiệu vào ra, kiểm tra vi mạch để biết tốt hay hỏng Với chức giúp cho học viên sau làm thực tế có kỹ xác định hư hỏng hệ thống điều khiển có dùng vi mạch Tiếp theo, học viên lắp ráp mạch mẫu bản, quan sát kết quả, thu thập liệu, tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạch, học viên phải giải thích nguyên lý hoạt động Sau mẫu có mạch thiết kế nhằm yêu cầu học viên phải tự làm để vận dụng kiến thức học Các ứng dụng có mức độ tổng hợp cao hơn, sử dụng nhiều vi mạch Khi thực hành ứng dụng lớn có nhiều vi mạch học viên nên thực theo trình tự: chia ứng dụng thành nhiều module nhỏ, phải kiểm tra vi mạch trước bắt đầu, lắp ráp module thứ tiến hành kiểm tra module xem chúng hoạt động hay chưa Nếu chưa tiến hành kiểm tra lại dây dẫn kết nối tín hiệu với chưa? Kiểm tra dây có cịn tốt hay khơng cách dùng đồng hồ đo giai đo điện trở có báo âm chân nối với xem chúng có nối khơng? Đo điện áp nguồn cung cấp cho IC có hay khơng? Có đủ điện áp khơng? Đo điện áp tín hiệu vào xem có mức logic 0? Nếu có vi mạch bạn dùng thử vi mạch thứ xem nào? (Nếu bạn kiểm tra vi mạch trước ráp cách khơng cần),… Với giải pháp với kết đo học viên phân tích phải hiệu chỉnh chúng hoạt động Nếu thực hết tất phương pháp yêu cầu giảng viên trợ giúp Với tất thực hành tác giả biên soạn có ráp mạch trước mạch chạy đúng, nên bạn học viên yên tâm cố gắng tìm lỗi kỹ bạn cần học Nếu mạch bạn tự thiết kế xem lại ngun lý nhờ giáo viên xem lại để biết hay sai Sau đó, lắp ráp module thứ tiến hành tương tự Tiếp theo kết hợp module lại với thành mạch hồn chỉnh Ví dụ lắp ráp mạch đếm phút giây ta chia làm module: đếm giây, đếm phút, đếm Tiến hành ráp đếm giây trước, đưa xung vào kiểm tra mạch hoạt động hay chưa? Sau tiến hành ráp module đếm phút, tiến hành đưa xung vào kiểm tra Nếu đếm tiến hành ráp module đếm kiểm tra Sau module xong tiến hành kết nối module đếm giây phút lại kiểm tra kết Để kiểm tra nhanh bạn phải tăng tần số mạch đếm lên cao Nếu hoạt động sai tiến hành kiểm tra xử lý, sau đếm kết hợp module cuối vào quan sát kiểm tra Với cách thực hành giúp bạn tìm nguyên nhân ráp sai hay linh kiện hỏng cách dễ dàng nhanh chóng so với phương pháp ráp hết tất kiểm tra Tài liệu biên soạn chia thành 17 bài: Bài số 1: Hướng dẫn sử dụng thực hành kỹ thuật số Bài số 2: Khảo sát cổng Logic Nand, Or, Not, AND, Ex-Or Bài số 3: Khảo sát Flip Flop ứng dụng Flip Flop Bài số 4: Mạch đếm vòng Bài số 5: Thanh ghi dịch Bài số 6: Mạch đếm Bài số 7: Mạch giải mã hiển thị đoạn Bài số 8: Mạch đếm lên xuống đặt trước số đếm Bài số 9: Mạch dồn kênh (mạch đa hợp) Bài số 10: Mạch đếm nhiều bit, mạch dao động thạch anh Bài số 11: Mạch giải mã n sang m đường, mạch phân kênh Bài số 12: Khảo sát nhớ Eprom/Eeprom Bài số 13: Mạch cộng số nhị phân Bài số 14: Mạch so sánh số nhị phân Bài số 15: Mạch mã hóa sang Bài số 16: Khảo sát ADC - DAC Bài số 17: Mạch dao động - Mạch đơn ổn Chúng hy vọng với tài liệu thực hành giúp học viên thực hành nhanh, hiệu cao, không nhiều thời gian lãng phí thực hành trước Sau kết thúc môn học bạn có kỹ tay nghề cao, kỹ làm việc có kiến thức vững chắc, giúp bạn tự tin cho việc làm tương lai Trong trình biên soạn khơng thể tránh sai sót, nhóm tác giả mong bạn đọc đóng góp ý kiến xây dựng xin vui lòng gởi cho chúng tơi theo địa phund@hcmute.edu.vn phu_nd@yahoo.com Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến; cảm ơn người thân, gia đình tạo điều kiện thuận lợi để nhóm tác giả có nhiều thời gian biên soạn tài liệu Nguyễn Đình Phú Nguyễn Duy Thảo Nguyễn Trường Duy Hà A Thồi DANH SÁCH HÌNH Hình 1-1 Bộ thực hành kỹ thuật số 39 Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý 16 switch có led 39 Hình 1-3 Sơ đồ nguyên lý 40 switch 40 Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý 32 led 40 Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý led đoạn 41 Hình 1-6 Sơ đồ nguyên lý module led quét 42 Hình 1-7 Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp led ma trận 8x8 43 Hình 1-8 Mạch bảo vệ nguồn tạo xung đồng hồ xung mono 44 Hình 1-9 Mạch reset Low reset High 45 Hình 1-10 Mạch reset Low reset High 46 Hình 1-11 Các tụ điện trở 46 Hình 2-1 Sơ đồ chân sơ đồ logic IC cổng NAND 74LS00 50 Hình 2-2 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào cổng NAND AND 51 Hình 2-3 Hình ảnh IC 74LS00 bo mạch tên tín hiệu vào 51 Hình 2-4 Kiểm tra cổng NAND 74LS00 51 Hình 2-5 Sơ đồ chân sơ đồ logic IC cổng AND 74LS08 53 Hình 2-6 Hình ảnh IC 74LS08 bo mạch tên tín hiệu vào 53 Hình 2-7 Kiểm tra cổng AND IC 74LS08 54 Hình 2-8 Sơ đồ chân sơ đồ logic IC cổng OR 74LS32 55 Hình 2-9 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào cổng OR 56 Hình 2-10 Hình ảnh IC 74LS32 bo mạch tên tín hiệu vào 56 Hình 2-11 Kiểm tra cổng OR IC 74LS32 60 Hình 2-12 Sơ đồ chân sơ đồ logic IC cổng EX-OR 7486 58 Hình 2-13 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào cổng XOR 59 Hình 2-14 Hình ảnh IC 74LS86 bo mạch tên tín hiệu vào 59 Hình 2-15 Kiểm tra cổng XOR IC 7486 59 Hình 2-16 Sơ đồ chân IC cổng NOT 74HC14 60 Hình 2-17 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào cổng NOT 74HC14 61 Hình 2-18 Hình ảnh IC 74HC14 bo mạch tên tín hiệu vào 61 Hình 2-19 Kiểm tra cổng NOT IC 74HC14 61 Hình 2-20 Sơ đồ chân IC cổng NAND có ngõ vào 74LS10 62 Hình 2-21 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS10 63 Hình 2-22 Hình ảnh IC 74LS10 bo mạch tên tín hiệu vào 63 Hình 2-23 Kiểm tra IC 74LS10 63 Hình 2-24 Mạch dao động dùng cổng kiểu 65 Hình 2-25 Dạng sóng mạch dao động kiểu 65 Hình 2-26 Mạch dao động dùng cổng kiểu 66 Hình 2-27 Dạng sóng mạch dao động kiểu 70 Hình 2-28 Mạch dao động dùng cổng NOT IC 74HC14 67 Hình 3-1 FF R’S’ dùng cổng NAND 70 Hình 3-2 FF R’S’ dùng cổng NOR 71 Hình 3-3 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu IC Flip Flop 74LS112 71 Hình 3-4 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS112 72 Hình 3-5 Hình ảnh IC 74LS112 bo mạch tên tín hiệu vào 73 Hình 3-6 Kiểm tra IC Flip Flop 74LS112 73 Hình 3-7 Mạch đếm lên KĐB bit dùng IC 74LS112 74 Hình 3-8 Mạch đếm xuống KĐB bit dùng IC 74LS112 80 Hình 3-9 Mạch đếm lên KĐB bit dùng IC 74LS112 80 Hình 3-10 Mạch đếm MOD 10 dùng IC 74LS112 78 Hình 3-11 Mạch đếm xuống KĐB bit dùng IC 74LS112 79 Hình 3-12 Mạch đếm từ 15 xuống dùng IC 74LS112 81 Hình 3-13 Mạch đếm lên đồng bit dùng IC 74LS112 81 Hình 3-14 Mạch đếm xuống đồng bit dùng IC 74LS112 82 Hình 3-15 Mạch đếm lên đồng bit dùng IC 74LS112 82 Hình 3-16 Mạch đếm xuống đồng bit dùng IC 74LS112 84 Hình 3-17 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu IC Flip Flop D 74LS74 85 Hình 3-18 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS74 86 Hình 3-19 Hình ảnh IC 74LS74 bo mạch tên tín hiệu vào 86 Hình 3-20 Kiểm tra IC Flip Flop 74LS74 87 Hình 3-21 Thanh ghi dịch bit dùng IC 74LS74 87 Hình 3-22 Mạch đếm Johnson bit dùng IC 74LS74 89 Hình 3-23 Mạch đếm vịng bit dùng IC 74LS74 90 Hình 3-24 Thiết kế Flip Flop T từ FF D 74LS74 90 Hình 3-25 Dạng sóng vào FF T 91 Hình 3-26 Thiết kế Flip Flop T từ FF D 74LS74 91 Hình 3-27 Dạng sóng vào 92 Hình 3-28 Mạch điều khiển ON/OFF 92 Hình 4-1 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu IC HEF4017 96 Hình 4-2 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC HEF4017 97 Hình 4-3 Hình ảnh IC HEF 4017 bo mạch tên tín hiệu vào 97 Hình 4-4 Kiểm tra IC HEF4017 98 Hình 4-5 Mạch đếm trạng thái dùng IC HEF4017 98 Hình 4-6 Dạng sóng vào mạch đếm 99 Hình 4-7 Mạch đếm trạng thái dùng IC HEF 4017 100 Hình 4-8 Dạng sóng vào mạch đếm 100 Hình 4-9 Mạch đếm từ đến dừng dùng IC HEF 4017 101 Hình 4-10 Mạch lệch pha 120 độ 102 Hình 4-11 Dạng sóng vào 103 Hình 4-12 Mạch điều khiển đèn giao thơng 104 Hình 4-13 Dạng sóng vào mạch đèn giao thơng 104 Hình 4-14 Mạch sáng hết tắt dần 105 Hình 4-15 Dạng sóng vào mạch sáng hết tắt dần 105 Hình 5-1 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu, sơ đồ mạch IC 74LS164 109 Hình 5-2 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS164 110 Hình 5-3 Hình ảnh IC 74LS164 bo mạch tên tín hiệu vào 111 Hình 5-4 Kiểm tra trạng thái làm việc IC 74LS164 111 Hình 5-5 Mạch sáng dần lên tắt hết sử dụng IC 74LS164 112 Hình 5-6 Mạch sáng dần tắt dần sử dụng IC 74LS164 113 Hình 5-7 Mạch sáng dần tắt hết sử dụng IC 74LS164 114 Hình 5-8 Mạch điều khiển 16 led sáng dần tắt dần sử dụng IC 74LS164 115 Hình 5-9 Mạch chưa có chức 117 Hình 5-10 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu logic IC 74LS194 118 Hình 5-11 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS194 119 Hình 5-12 Hình ảnh IC 74LS194 bo mạch tên tín hiệu vào 119 Hình 5-13 Mạch dịch trái IC 74LS194 120 Hình 5-14 Mạch dịch phải IC 74LS194 121 Hình 5-15 Mạch nạp song song IC 74LS194 122 Hình 5-16 Mạch sáng tắt dần từ phải sang trái 122 Hình 5-17 Mạch sáng tắt dần từ trái sang phải 123 Hình 5-18 Mạch sáng dần từ trái sang phải tắt hết sử dụng IC 74LS194 124 Hình 5-19 Mạch sáng dần tắt dần từ trái sang phải sử dụng IC 74LS194 125 Hình 5-20 Mạch sáng dần tắt hết từ phải sang trái sử dụng IC 74LS194 127 Hình 5-21 Mạch sáng dần tắt dần từ phải sang trái sử dụng IC 74LS194 128 Hình 5-22 Mạch sáng tắt dần từ phải sang trái trái sang phải sử dụng IC 74LS194 129 Hình 5-23 Mạch đèn quảng cáo 131 Hình 6-1 Sơ đồ chân sơ đồ ký hiệu IC 74LS90, 74LS92 74LS93 137 Hình 6-2 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS90 139 Hình 6-3 Hình ảnh IC 74LS90 bo mạch tên tín hiệu vào 139 Hình 6-4 Mạch đếm BCD (hay mod 10) sử dụng IC 74LS90 139 Hình 6-5 Mạch đếm mod sử dụng IC 74LS90 141 Hình 6-6 Dạng sóng vào 141 Hình 6-7 Mạch đếm mod sử dụng IC 74LS90 141 Hình 6-8 Dạng sóng vào 142 Hình 6-9 Mạch đếm mod sử dụng IC 74LS90 74LS08 143 Hình 6-10 Dạng sóng vào mạch đếm mod dùng cổng AND 144 Hình 6-11 Mạch đếm mod sử dụng IC 74LS90 144 Hình 6-12 Dạng sóng vào mạch đếm mod không dùng cổng AND 145 Hình 6-13 Mạch đếm mod sử dụng IC 74LS90 IC 74LS08 146 Hình 6-14 Dạng sóng vào mạch đếm mod dùng cổng AND 147 Hình 6-15 Mạch chia sử dụng IC 74LS90 147 Hình 6-16 Dạng sóng vào mạch chia 148 Hình 6-17 Mạch đếm BCD từ 00 đến 99 sử dụng IC 74LS90 149 Hình 6-18 Mạch đếm BCD từ 00 đến 59 sử dụng IC 74LS90 151 Hình 6-19 Mạch đếm BCD từ 00 đến 59 sử dụng IC 74LS90, reset 152 Hình 6-20 Mạch đếm BCD từ 00 đến 65 sử dụng IC 74LS90 cổng Logic 153 Hình 6-21 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS92 154 Hình 6-22 Sơ đồ kết nối tên ngõ vào IC 74LS92 154 Hình 6-23 Mạch đếm mod 12 sử dụng IC 74LS92 154 Hình 6-24 Mạch đếm MOD sử dụng IC 74LS92 155 Hình 6-25 Mạch đếm MOD sử dụng IC 74LS92 156 10 ... DUY - ThS HÀ A THỒI GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT SỐ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2017 LỜI NĨI ĐẦU Thực hành Kỹ thuật số môn học sở cho tất ngành kỹ thuật điện - điện tử,... sử dụng thực hành kỹ thuật số Bài số 2: Khảo sát cổng Logic Nand, Or, Not, AND, Ex-Or Bài số 3: Khảo sát Flip Flop ứng dụng Flip Flop Bài số 4: Mạch đếm vòng Bài số 5: Thanh ghi dịch Bài số 6:... phân kênh Bài số 12: Khảo sát nhớ Eprom/Eeprom Bài số 13: Mạch cộng số nhị phân Bài số 14: Mạch so sánh số nhị phân Bài số 15: Mạch mã hóa sang Bài số 16: Khảo sát ADC - DAC Bài số 17: Mạch dao