IC 74LS192 là loại IC có chức năng chính là đếm. IC này thực hiện đếm các giá trị từ 0 đến 9 (đếm lên), trong trường hợp đếm lên như vậy thì tại ngõ ra của IC 74LS192 sẽ cho chúng ta giá trị nhị phân 4 bit từ 0000 đến 1001. Ngoài ra IC này còn có chức năng thực hiện việc đếm xuống từ 9 đến 0. Thông thường khi đếm 4 bit bắt đầu từ 0000 thì sẽ cho ra 16 giá trị (tức là từ 0000 đến 1111) nhưng đối với loại IC 74LS192 này, nhà sản xuất đã khống chế 6 trường hợp cuối cùng nên con IC này chỉ đếm được từ 0 đến 9 và ngược lại. Do đó, số nhị phân từ 0 đến 9 tại ngõ ra của IC này được gọi là số BCD hay IC 74LS192 còn được gọi là IC đếm BCD. Ngoài ra 74LS192 đếm BCD còn có chức năng đếm lên hoặc đếm xuống từ giá trị đặt trước nghĩa là bắt đầu đếm từ giá trị khác 0 (đối với đếm lên) và 9 (đối với đếm xuống) theo yêu cầu người dùng.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BỘ MÔN KỸ THUẬT SỐ BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHẢO SÁT IC 74LS192 THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM BCD ĐẾM XUỐNG 8040 ĐẾN 3100 HIỂN THỊ LED ĐOẠN GVHD: ThS Võ Đức Dũng TPHCM, tháng 12, năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN KỸ THUẬT SỐ Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP.HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2023 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA HỌC KỲ NĂM HỌC 2023-2024 1.Mã môn học: DIGI330163_23_1_13 2.Giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Đức Dũng 3.Tên đề tài: Khảo sát Datasheet IC 74LS192 Thiết kế mạch đếm BCD đếm xuống 8040 đến 3100 hiển thị Led đoạn Danh sách thành viên: **Ghi chú: - Tỷ lệ %=100%: mức độ hoàn thành thành viên tham gia đánh giá thành viên nhóm Nhận xét giảng viên ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Điểm: ………… Ngày 07 tháng 12 năm 2023 Giảng viên ký tên BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN KỸ THUẬT SỐ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP.HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2023 KẾ HOẠCH PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ THỰC HIỆN BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ HỌC KỲ NĂM HỌC 2023-2024 MỤC LỤC CHƯƠNG I: KHẢO SÁT DATASHEET IC 74LS192 1 Chức IC 74LS192 2 Chức chân IC 74LS192 Bảng trạng thái IC 74LS192 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH 1 Thiết kế sơ đồ khối Thiết kế mạch nguyên lí đếm xuống 8040-3100 dùng IC đếm 74LS192 hiển thị Led đoạn .1 2.1 Khối đếm 2.2 Khối giải mã .4 2.3 Khối hiển thị CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG MẠCH TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS Thành phần mạch 1.1 Bộ nguồn 1.2 Bộ tạo xung 1.3 Bộ đếm .8 1.4 Bộ giải mã TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 CHƯƠNG I: KHẢO SÁT DATASHEET IC 74LS192 Chức IC 74LS192 IC 74LS192 loại IC có chức đếm IC thực đếm giá trị từ đến (đếm lên), trường hợp đếm lên ngõ IC 74LS192 cho giá trị nhị phân bit từ 0000 đến 1001 Ngồi IC cịn có chức thực việc đếm xuống từ đến Thông thường đếm bit 0000 cho 16 giá trị (tức từ 0000 đến 1111) loại IC 74LS192 này, nhà sản xuất khống chế trường hợp cuối nên IC đếm từ đến ngược lại Do đó, số nhị phân từ đến ngõ IC gọi số BCD hay IC 74LS192 gọi IC đếm BCD Ngồi 74LS192 đếm BCD cịn có chức đếm lên đếm xuống từ giá trị đặt trước nghĩa bắt đầu đếm từ giá trị khác (đối với đếm lên) (đối với đếm xuống) theo yêu cầu người dùng Hình 1: Hình dạng IC 74LS192 Chức chân IC 74LS192 Hình 2: Sơ đồ chân 74LS192 Hình 2: Ký hiệu Logic IC 74LS192 IC 74LS192 thiết kế có 16 chân với chức sau: Chân 1, 9, 10, 15 ngõ vào liệu song song, chân 15 (D0) bit có trọng số bé (LSB) Chân 2, 3, 6, ngõ IC Các ngõ cho giá trị nhị phân bit, chân (Q3) MSB chân (Q0) LSB Chân (CPD-Clock Pulse Down) ngõ vào nhận xung Clock để đếm xuống Chân (CPU-Clock Pulse Up) ngõ vào nhận xung Clock dùng để đếm lên Chân chân nối đất Chân 11 (PL-Parallel Load) ngõ vào tải song song không đồng bộ, tác động mức logic Chân 12 ngõ đếm lên Chân 13 ngõ đếm xuống Chân 14 (MR-Master Reset) xóa giá trị ngõ nghĩa đưa giá trị Q0, Q1, Q2 Q3 0, tác động lên IC mức logic Chân 16 chân cấp nguồn Bảng trạng thái IC 74LS192 Count up Count down H H H H X X X X Load H H H H L X Clear L L L L L H Function Count up No count Count down No count Preset Reset X: don’t care IC74LS192 hoạt đông dựa vào ngõ điều khiển gồm: CPU, CPD, PL MR Dựa vào bảng trạng thái trên, chân PL=1, CLR=0 (chân PL, CLR bị vơ hiệu hóa) thì: Mạch đếm lên xung Clock cấp vào chân CPU (khi CPD=H) Mạch đếm xuống xung Clock cấp vào chân CPD (khi CPU=H) Khi chân PL=0 CLR=0 (chân PL tác động, chân CLR bị vô hiệu hóa): ngõ cài đặt giá trị đặt trước Khi chân CLR=1 (CLR tác động): giá trị ngõ điều khiển lại tùy ý cịn ngõ bị xóa *Một số tính thơng số IC 74192 Tốc độ cao, tần số điển hình 40 MHz Dải điện áp hoạt động: Từ đến vôn Dòng tối đa cho phép qua cổng ra: 8mA Công suất: 90mW Nhiệt độ hoạt động: Từ đến 75 độ C Tính đếm đồng Thiết lập lại tổng thể không đồng tải song song Có đầu vào cài sẵn riêng Mạch giai đoạn cung cấp điện bên Điốt kẹp đầu vào hạn chế hiệu ứng kết thức tốc độ cao Hình 4: Sơ đồ logic IC 74LS192 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH Thiết kế sơ đồ khối BỘ NGUỒN BỘ TẠO XUNG BỘ ĐẾM *Chức BỘ HIỂN BỘ GIẢI MÃ THỊ khối Bộ nguồn: Có chức cung cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động Bộ tạo xung: Có chức tạo xung CLOCK Bộ đếm: Có chức đếm xung, phạm vi đếm từ 0000 đến 9999 Bộ giải mã: Có chức giải mã số xung đếm từ khối sang LED đoạn Bộ hiển thị: Có chức hiển thị số dạng thập phân 2 Thiết kế mạch nguyên lí đếm xuống 8040-3100 dùng IC đếm 74LS192 hiển thị Led đoạn 2.1 Khối đếm IC 74LS192 thực đếm lên xuống số BCD đến 9, sử dụng IC 74LS192 để đếm đầy đủ giá trị theo yêu cầu thiết kế Hình 5: Sơ đồ khối IC 74LS192 phần mềm Proteus Để thực việc đếm xuống từ số thơng qua IC 74LS192 có cách thực hiện: Cách 1: Điều khiển chân MR Cách 2: Điều khiển chân PL Trong tiến hành thực khảo sát mạch đếm 8040-3100 cách điều khiển chân PL, nghĩa chân PL mức khơng tích cực mạch tiến hành đếm theo thiết kế Đầu tiên, xung CK đưa vào chân CPD IC hàng đơn vị, chân CPU IC nối lên Vcc Chân MR không tác động nên nối Mass Sau chân DN nhận 10 xung chân TCD cho xung Nên TCD xung CK IC Chu trình đếm thực từ 8040-3100 lúc PL=1 Trạng thái trung gian 3099 PL=0 *Tính tốn thơng số Vì số đếm 8040 nên số đặt trước 8040 =10002 00002 0100 00002 Gán vào ngõ đặt trước 0 D3 D2 D1 D0 Hàng nghìn 0 0 D3 D2 D1 D0 Hàng trăm 0 D3 D2 D1 D0 Hàng chục 0 0 D3 D2 D1 D0 Hàng đơn vị *BẢNG TRẠNG THÁI Hàng nghìn Trạng thái bắt đầu (8040) Trạng thái kết thúc (3100) Trạng thái trung gian (3099) Hàng trăm Hàng chục Q3 Q1 Q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 … … … … … … … … … … 0 1 0 0 1 0 0 Q3 Q2 Q1 Q Hàng đơn vị Q Q PL 0 0 1 0 1 1 1 … … … … … … 1 0 0 0 0 1 0 Q3 Q2 Q1 Q Q3 Q2 Q1 Biểu thứ PL cho trạng thái trung gian (3099) Hàng nghìn Hàng trăm 0 10 0 Q3 Q2 Q1 Q0Q3 Q2 Q1 Q0 N N Hàng chục 0 Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2nghìn Trong đó: Q N : ngõ IC đếm hàng Hàng đơn vị 0 Q3 Q2 Q1 Q0 ĐV C ĐV C T T T QT1 Qhàng Q 2đếm chục Q2 QQ1 Q C : ngõ raQIC Q T : ngõ IC đếm hàng trăm Q ĐV : ngõ IC đếm hàng đơn vị N N T T T T C C ĐV ĐV PL= Q3 +Q2 +Q3 +Q2 + Q1 +Q0 +Q2 +Q1 +Q2 +Q1 2.2 Khối giải mã Các chân ngõ IC 74LS192 có giá trị nhị phân, nên mạch thiết kế cần phải sử dụng IC giải mã 74247 để đưa ngõ vào số nhị phân cho mức logic phù hợp để thị lên Led đoạn Tương ứng với IC 74LS192, mạch thiết kế sử dụng IC 74247 để thực giải mã hiển thị Led đoạn Hình 6: Sơ đồ khối IC 74247 IC 74247 IC giải mã thuộc họ TTL, chuyên dụng giải mã BCD sang Led đoạn Gồm ngõ vào ngõ Trong ngồi chân tín hiệu vào cịn có chân tín hiệu điều khiển RBI, LT, BI/RBO để thêm vào số chức phụ cho IC Hình 7: IC 74247 phần mềm Proteus Các chân từ đến 15 dùng để kết nối với Led đoạn Các chân ngõ vào A, B, C, D (trong A bit có trọng số bé nhất) kết nối với ngõ Q0, Q1,Q2, Q3 IC 74LS192 Ghi chú: BI/RBO nối theo kiểu điểm AND bên IC dùng ngã vào xóa (Blanking Input, BI) và/hoặc ngã xóa dợn sóng (Ripple Blanking Output, RBO) Ngã vào BI phải để hở hay giữ mức cao cần thực giải mã cho số Ngã vào xóa dợn sóng (Ripple Blanking Input, RBI) phải để hở hay mức cao muốn đọc số Khi đưa ngã vào BI xuống thấp, ngã lên (không tác động) bất chấp ngã vào cịn lại Ta nói IC làm việc điều kiện bị ép buộc trường hợp BI giữ vai trò ngã vào Khi ngã vào RBI mức A=B=C=D=0, tất ngã kể RBO xuống Ta nói IC làm việc điều kiện đáp ứng Khi BI/RBO để hở hay giữ mức ngã vào thử đèn (Lamp test, LT) xuống 0, tất led cháy (ngã xuống 0) Trạng thái LT: Nếu tín hiệu mức RBO mức đèn sáng số Dùng Bảng Karnaugh đơn giản trực tiếp với hàm chứa tổ hợp Hình 8: bảng trạng thái IC 74247 Sau giải mã IC cho 15 giá trị tương ứng hiển thị Led đoạn 2.3 Khối hiển thị Led đoạn có cấu tạo led đơn xếp theo vị trí để sáng tắt tạo nên số thập phân từ đến Led đoạn có chức hiển thị số thập phân cho biết kết sau xử lí Hình 9: Hình dạng Led Các chân ngõ IC giải mã có mức logic 0, nên Led có chân chung chân dương nối lên Vcc Điều đồng nghĩa Led sáng ngõ vào mức Ngược lại Led tắt mức 1.Tương ứng với IC sử dụng mạch thiết kế sử dụng Led đoạn để hiển thị giá trị đếm Trên thực tế, để đảm bảo cho Led hoạt động ổn định, tránh hư hỏng người ta sử dụng điện trở hạn dòng đặt kết nối IC giải mã Led đoạn Thông thường giá trị điện trở hạn dòng chọn khoảng vài trăm ohm CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG MẠCH TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS Thành phần mạch 1.1 Bộ nguồn Nguồn dương (logic mức cao hay mức 1) Nguồn nối đất (logic mức thấp hay mức 0) 1.2 Bộ tạo xung 1.3 Bộ đếm Đối với bộs đếm ta cài đặt trạng thái bắt đầu cho mạch giá trị từ cổng logic qua chân D0, D1, D2,D3 Cấp xung Ck vào chân DN (đếm xuống), chân UP nối lên mức cao, chân MR nối mass Ngõ TCD xung Ck cho chân DN IC 1.4 Bộ giải mã Trên thực tế để bảo vệ Led tránh hư hỏng người ta sử dụng điện trở để hạn dòng nghĩa hạn chế lưu lượng qua mạch điện tránh Led bị tải ngắn mạch Do ngõ IC 74247 thông qua điện trở mà nối vào Led đoạn 1.5 Bộ hiển thị 1.2 Kết mô Proteus TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Bùi Công Tâm, Nguyễn Trần Kiên (2010), Thiết kế mạch đếm sử dụng IC 74LS192,Bài tập Kỹ Thuật Xung Số, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội [2].Nguyễn Thanh (2021) Thiết kế mạch đếm dùng IC 74LS192 Phần https://www.youtube.com/watch?v=kDA7yidD84U&t=1025s [3].Nguyễn Thanh (2021) Thiết kế mạch đếm dùng IC 74LS192 –Phần https://www.youtube.com/watch?v=4SpSrohwOEI 12