dùng flipflop thiết kế bộ đếm 8 bit có chức năng mr,load,updown, hiển thị led 7 đoạn

Lời cảm ơn Trải qua quá trình học tập, với đề tài Dùng Flip Flop thích hợp thiết kế bộ đếm 8 bit có các chân chức năng sau: MR, LOAD, up/ down, số đếm đợc hiển thị qua led 7 đoạn. Em hi vọng sau khi hoàn thành đồ án này nó sẽ giúp em củng cố lại kiến thức mà em đã đợc học trong suốt thời gian học tập đồng thời biết cách vận dụng nó vào thực tế . Trong quá trình làm đồ án không chỉ có việc tham khảo tài liệu mà chúng em còn đợc sự hớng dẫn tận tình của Th.s cùng với sự đóng góp của các bạn trong và ngoài lớp đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày 1 tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực hiện 1 Lời nói đầu Trong những năm gần đây những tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đóng góp rất nhiều vào thành công cho các lĩnh vực của đời sống xã hội. Các ngành tự động hoá, đo lờng, và điều khiển cũng đã có những tiến bộ vợt bậc về mặt công nghệ và giải pháp. Các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đợc ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng nh trong đời sống xã hội. Việc gia công xử lý tín hiệu trong các thiết bị điện tử hiện đại đều dựa trên nguyên lý số vì các thiết bị làm việc dựa trên nguyên lý số có những u điểm hơn hẳn các thiết bị điện tử làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý tơng tự. Môn học kĩ thuật số đã hớng dẫn thiết mạch số, giải thích nguyên lý các bộ biến đổi ADC, DAC, các bộ phân kênh và dồn kênh trong kỹ thuật truyền tin. Bên cạnh đó với việc thiết kế đợc các mạch đếm lên, xuống, lên xuống, có ứng dụng rộng rãi trong thực tế nó giúp con ngời tự động hoá trong một số ngành công nghiệp. Trong nội dung đồ án dùng Flip Flop thích hợp thiết kế bộ đếm 8 bit có các chân chức năng sau: MR, LOAD, up/ down, số đếm đợc hiển thị qua led 7 đoạn FF-JK có mạch hiển thị số trên LED 7 đoạn. Do trình độ và khả năng còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai xót, khiếm khuyết. Rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô giáo và đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên để đồ án của chúng em đợc hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nam Định,1 tháng 11 năm 2010 2 Mục lục Lời cảm ơn 1 Lời nói đầu 2 Chơng 1 : các cổng logic và mạch tổ hợp logic 1.1 Các cổng logic cơ bản 5 1.1.1. Cổng hoặc (OR gate) 5 1.1.2. Cổng và (AND gate) 7 1.1.3. Cổng đảo (NOT gate) 8 1.1.4. Cổng và đảo (NAND gate) 8 1.1.5. Cổng hoặc đảo (NOR gate) 9 1.1.6. Cổng hoặc loại trừ (EXOR gate) 10 1.1.7. Cổng hoặc loại trừ đảo (EXNOR gate) 11 1.2 Các mạch tổ hợp logic 11 1.2.1 Mạch mã hoá 11 1.2.2 Mạch giải mã 13 1.2.3 Các IC giải mã và mã hoá thông dụng 15 CHƯƠNG 2 : mạch FLIP-FLOP Và ứNG DụNG 2.1 Các fip-flop thông dụng 18 2.1.1 Flip-Flop RS 18 2.1.2 Flip-Flop JK 19 2.1.3 Flip-Flop T 20 2.1.4 Flip-Flop D 21 2.2 Mạch đếm 2.2.1 Khái niệm và phân loại 21 2.2.2 Mạch đếm không đồng bộ 22 2.2.3 Các IC đếm thông dụng 23 CHƯƠNG 3 : thiết kế mạch 8 BIT 3.1 Sơ đồ khối mạch 30 3.1.1 Khối nguồn 30 3 3.1.2 Khối tạo xung 34 3.1.3 Khối đếm 38 a, Bng trng thái. b, Biểu thức logic. c, Sơ đồ mạch. 3.1.4 Khối giải mã 45 3.1.5 Khối hiện thị 49 3.2 Sơ đồ lắp giáp 50 Kết luận và kiến nghị. 4 Chơng 1: CC CổNG LOGIC Và MạCH Tổ HợP LOGIC 1.1.1) Cổng OR (Cổng Hoặc-OR gate). a) Định nghĩa : - Cổng hoặc là cổng lôgic cơ bản nó thực hiện phép tính tổng các biến số ở đầu vào tức là : Y = A+ B + + N Với A,B N là các biến số ở đầu vào , còn Y là hàm số hay kết quả đầu ra b) Ký hiệu : Cổng OR hai đầu vào và cổng OR ba đầu vào đợc biểu diễn nh hình vẽ: Y A B C Y A B Cổng OR hai đầu vào Cổng OR bốn đầu vào c) Bảng sự thật : d) Biểu diễn cổng OR bằng một mạch điện đơn giản: Các đầu vào Đầu ra A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 5 e) Dạng sóng của cổng OR: 1.1.2) Cổng AND (Cổng Và-AND gate) a) Định nghĩa : - Cổng AND là cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện phép tính tích lôgíc của các biến số ở đầu vào tức là : Y= A.B N Với A,B N là các biến số đầu vào Y là đầu ra Một cổng AND có thể có nhiều đầu vào nhng thông thờng nó chỉ có từ 2 đến 3 đầu vào . b) Kí hiệu : Cổng AND có 2 đầu vào và 3 đầu vào có kí hiệu nh hình vẽ : Y A B C Y A B Cổng AND 2 đầu vào Cổng AND 3 đầu vào c) Bảng sự thật: A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 6 d) Biểu diễn cổng AND bằng mạch điện, bán dẫn đơn giản : Biểu diễn bằng mạch điện đơn giản và Biểu dễn bằng mạch bán dẫn đơn giản e) Dạng sóng của cổng AND: Dạng sóng của cổng and đợc thể hiện nh hình vẽ. Ta có thể biểu diễn dạng sóng của cổng AND nh hình trên với A,B là dạng sóng đầu vào còn Y là dạng sóng đầu ra. Chỉ khi nào 2 đầu vào A,B ở mức cao thì đầu ra Y mới ở mức cao 1.1.3) Cổng NOT(Cổng Đảo-Inverter gate) a) Định nghĩa: Cổng đảo còn gọi là cổng NOT. Nó thực hiện thuật toàn lôgíc phủ định biến số ở đầu vào tức là Y = b) Ký hiệu : Ký hiệu cổng NOT trình bày nh hình vẽ cổng not chỉ có một đầu vào và một đầu ra YA c) Bảng sự thật: Cổng NOT hoạt động theo bảng chân lý trên d) Biểu diễn cổng NOT bằng mạch điện và mạch bán dẫn đơn giản A Y 0 1 1 0 7 Y = A . B Ur Vcc Vcc A B R1 DB DA Y A B Uv Uv L1 A C e) Dạng sóng cổng NOT: 1.1.4) Cổng NAND (NAND gate) a) Định nghĩa : Cổng nand là một cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện thuật toán phủ định tích lôgíc các biến số đầu vào tức là : Y= b) Kí hiệu: Cổng NAND có thể có 2 hay nhiều đầu vào c) Bảng sự thật: A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 d) Biểu diễn bằng mạch điện và mạch bán dẫn đơn giản: 8 Q2 NPN Rc Rb Ur Vcc Vcc A B R1 DB DA C Uv Uv B A L1 e) Dạng sóng cổng NAND : 1.1.5) Cổng NOR(NOR gate) a) Định nghĩa : Cổng NOR là một cổng lôgíc cơ bản nó thực hiện thuật toán phủ định tổng lôgíc các biến số ở đầu vào .Tức là : Y= b) Kí hiệu : Y A B Cổng NOR có thể có 2 hoặc nhiều đầu vào c) Bảng sự thật: A B Y 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 Cổng NOR 2 đầu vào hoạt dộng theo bảng chân lý trên chỉ khi nào cả hai đầu vào ở mức thấp thì đầu ra mới ở mức cao còn lại tất cả các trờng hợp còn lại thì đầu ra đều ở mức thấp d) Biểu diễn cổng NOR bằng một mạch điện và một mach bán dẫn đơn giản: Cần chú ý tụ C trong mạch điện dùng để chống ngắn mạch nguồn 220v AC đầu vào khi các công tắc A,B đều ở trạng thái đóng. Mạch bán dẫn thể hiện sự hoạt động của cổng NOR nh hình vẽ :chỉ khi nào 2 đầu vào ở mức thấp thì đầu ra mới ở mức cao còn lai các trờng hợp khác thì đầu ra đều ở mức thấp . e) Dạng sóng của cổng NOR: 9 Q2 NPN Rc Rb Ur Vcc Vcc A B R1 DB DA C Uv Uv B A L1 Dạng sóng thể hiện nh hình vẽ: 1.1.6) Cổng EXOR ( EXOR gate) a) Định nghĩa : Cổng EXOR là một loại cổng lôgíc mà nó có khả năng thực hiện thuật toán cộng lôgíc khác dấu các biến số ở đầu vào : tức là: Y= A B b) Kí hiệu: c) Bảng chân lý : A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Cổng EXOR hoạt động theo bảng chân lý trên . d) Biểu diễn sự hoạt động của cổng EXOR bằng một mạch lôgíc đơn giản: Y B A e) Dạng sóng của cổng EXOR: Dạng sóng của cổng đợc thể hiện nh hình vẽ. Qua đó ta thấy chỉ khi nào 2 đầu vào có mức lôgíc đối nhau thì đầu ra mới ở mức cao còn khi 2 đầu vào có cùng một mức lôgíc thì đầu ra ở mức thấp. 1.1.7) Cổng loại trừ EXNOR: a) Định nghĩa : Y A B 10 [...]... số đếm ra +Đếm nhị phân +Đếm lục phân +Đếm bát phân +Đếm thập lục phân * Dựa vào tín hiệu của xung đếm đa đến các FF trong mạch đếm có: +Đếm đồng bộ +Đếm không đồng bộ * Dựa vào trạng thai của mạch đếm ta có: +Đếm lên +Đếm xuống +Đếm lên xuống +Đếm John Son +Đếm vòng 2.2.2: Các bớc thiết kế mạch đếm đồng bộ B1: Xác định số Flip Flop cần dùng trong mạch áp dụng cong thức n=Log2M Trong đó: M là modul đếm. .. chỉnh đợc) có hai loại là ổn áp dơng và ổn áp âm có nhiều họ IC ổn áp nhng ở đây ta chỉ xét đến họ 78 XX tơng ứng với IC ổn áp dơng, hai số sau chỉ điện áp ra cố định của nó ,có thể là 78 0 5: ổn áp dơng có điện áp ngõ ra là 5v, 78 1 2 :ổn áp dơng có điện áp ngõ ra là 12v, 31 Sau đây là một mạch ổn áp có điện áp ngõ ra cố định 5v sử dụng IC ổn áp 78 0 5 VI 104 1 78 0 5 3 2 VO 78 0 5 104 1 23 78 0 5 IC ổn áp 78 0 5 chịu... nhau có 2 đầu ra Q1 ,Q2 nhớ đợc 4 trạng thái : 00, 01, 10, 11 2 2 - Nếu có n FF ghép lại với nhau 2 n trạng thái Đó chính là trạng thái nhớ của bộ đếm nếu bộ đếm thực hiên đếm hết dung lợng hiện có của nó Bộ đếm Module M MOD M 21 - Nếu dung lợng của bộ đếm nhỏ hơn dung lợng hịên có của FF mà các FF có thể thực hiện đợc gọi là Module N MOD N b Phân loại bộ đếm - Có nhiều phơng pháp phân loại bộ đếm. .. trở xuống) *Khảo sát IC 74 LS193 Vi mạch TTL 74 LS193 là bộ đếm đồng bộ thuận nghịch 4 bít, với các ngõ vào dữ liệu cho phép nhập giá trị bắt đầu của bộ đếm ( nội dung đếm ) Sơ đồ chân đợc vẽ trên hình sau 27 28 29 CHƯƠNG 3 : thiết kế mạch 8 BIT 3.1 sơ đồ khối: Khối tạo xung 5v(DC) 220v(AC) Khối đếm Khối nguồn Khối giải mã Khối hiển thị 3.1.1 Khối nguồn Trong một mạch điện tử thì bộ nguồn là một trong... Để thực hiện hiển thị đợc tín hiệu nhị phân từ IC đếm thì ta phải giải mã tín hiệu nhị phân ra thành tín hiệu 7 đoạn IC 74 LS 47 thực hiện giải mã tín hiệu nhị phân từ 00002 đến 100012 thành các số từ 0 đến 9 hệ thập phân hoạt động của IC đợc thể hiện nh bảng chân lý sau: 15 Các tín hiệu đầu ra a,b,c,d,e,f,g đem đi kích thích led 7 đoạn ngoài ic giải m 74 LS 47 ra còn có ic 74 ls2 47, 54ls 47 với nguyên lý... khả năng đếm các xung đa tới Kết quả đếm đợc chỉ thị và lu giữ ở đầu ra của các Flip Flop dới dạng một mã nhị phân nào đó Một số IC đếm thông dụng nh : 74 190, 74 9, 74 192, 74 193, 4520 ,74 90, 4029.4510 ,74 90 *Khảo sát IC đếm 4029 - Sơ đồ chân : 4029 3 P3 13 P2 12 P1 4 P0 1 PL 15 CP 5 CE 9 B/D 10 U/D Q3 2 Q2 14 Q1 11 Q0 6 TC 7 Sơ đồ chân IC 4029 CP : Xung đầu vào Q0ữ Q3: Chân ngã ra của mạch đếm 23 P0ữP3:... logic khi nội dung bộ đếm giảm suống số 0 và không có xung đếm ở đầu vào DOWN Khi đếm thuận thì ngợc lại thì mức logic tại chân 13 = 1 logic,đầu ra chân 12 chỉ nhảy từ giá trị 1 logic xuống 0 logic khi nội dung bộ đếm đã đạt tới giá trị của nó Nmax và không có xung ở đầu vào UP +Cấu tạo bên trong của IC 74 192: 26 + Các thông số của IC 74 192: - IC 74 192 là 1 IC thuộc họ TTL nên IC có thể làm viêc ở tần... nh 74 LS 47 Bảng trạngthái của IC 74 LS 47 Các đầu vào Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 a 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 Các đầu ra c d e 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 b 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC 74 ls 47 - Tác dụng các chân 74 LS 47 16 f 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 g 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 TT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * Chức. .. Sơ đồ chân CD4520 6 Q3A 1 5 2 CP0A Q2A 4 7 CP1A Q1A 3 MRA Q0A 9 14 10 CP0B Q3B 13 15 CP1B Q2B 12 MRB Q1B 11 Q0B Gồm hai bộ đếm nhị phân riêng biệt Chân MR: mắc dây preset của đếm L đến đếm H đến xoá về 0 Chân CP0: Xung vào tác động sờn lên (LữH) 24 Chân CP1: Xung vào tác động sờn xuống (HữL) Q0ữQ3: Đầu ra các đầu đếm * Khảo sát IC đếm 74 ls192 IC 74 192 là bộ đếm BCD một decad (modul 10) sơ đồ cấu trúc:... xoá nội dung đếm. khi mức lôgic tại chân=1logic(mức cao) thì bộ đếm bị xoá,để mạch để mạch đếm đợc thì MR= 0 logic(mức thấp) và mức logic đặt tại chân 11 phải =1logic(mức cao) 25 - Chân 15(P0),1(P1),10(P2),9(P3):là các đầu vào đặt trớc(hoặc gọi là các đầu vào đặt trớc) dùng để đặt một số cho trớc vào bộ đếm. theo thứ tự từ P0 đến P3 thì P0 là bit có trọng số thấp nhất (2^0) và P3 là bit có trọng số cao . qua quá trình học tập, với đề tài Dùng Flip Flop thích hợp thiết kế bộ đếm 8 bit có các chân chức năng sau: MR, LOAD, up/ down, số đếm đợc hiển thị qua led 7 đoạn. Em hi vọng sau khi hoàn thành. đi kích thích led 7 đoạn ngoài ic giải m 74 LS 47 ra còn có ic 74 ls2 47, 54ls 47 với nguyên lý hoạt động nh 74 LS 47 Bảng trạngthái của IC 74 LS 47 Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC 74 ls 47 - Tác dụng. các chân chức năng sau: MR, LOAD, up/ down, số đếm đợc hiển thị qua led 7 đoạn FF-JK có mạch hiển thị số trên LED 7 đoạn. Do trình độ và khả năng còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện