Đang tải... (xem toàn văn)
Không chỉ nước ta, mà toàn bộ các nước trên thế giới đều hướng tới mục tiêu số hóa toàn cầu. Như vậy cũng đủ thấy được tầm quan trọng của công nghệ số trong thời đại hiện nay và việc tìm hiểu về nền tảng công nghệ số cũng như ứng dụng công nghệ số vào cuộc sống là hoàn toàn cần thiết. Để hiểu rõ hơn, thông qua đề tài “Khảo sát datasheet ic 74192. thiết kế mạch đếm BCD có 2 chế độ đếm xuống từ 45 đến 20 và từ 45 đến 16 hiển thị led 7 đoạn. tự động chuyển đổi giữa 2 chế độ, khi reset mạch đếm từ 45.” sẽ giúp chúng ta tiếp cận một cách cụ thể hơn về quá trình xây dựng, thiết kế và cách thức hoạt động của một mạch số hoàn chỉnh.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO *** BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ NHÓM SINH VIÊN: NGUYỄN HỮU KHOA_22119191 TP.HCM THÁNG 12/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH *** BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ ĐỀ TÀI: Khảo sát datasheet ic 74192 thiết kế mạch đếm BCD có 2 chế độ đếm xuống từ 45 đến 20 và từ 45 đến 16 hiển thị led 7 đoạn tự động chuyển đổi giữa 2 chế độ, khi reset mạch đếm từ 45 NHÓM SINH VIÊN: NGUYỄN HỮU KHOA_22119191 GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG DUY TP.HCM THÁNG 12/2023 Mục lục PHẦN 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC TIÊU 1 1.3 GIỚI HẠN 1 PHẦN 2 NỘI DUNG 2 2.1 GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2 2.1.1 Khảo sát datasheet IC 74192 2 2.1.2 IC 74LS247 3 2.1.3 Led 7 đoạn 4 2.1.4 Cổng AND: 5 2.1.5 Cổng OR 5 2.1.6 Flip Flop JK 5 2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 6 2.2.1 Sơ đồ khối 7 2.2.2 Tính toán 7 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 11 2.4 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 12 PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 13 3.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 13 3.2 KẾT LUẬN 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 PHẦN 1 GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời đại bùng nổ công nghệ như hiện nay, chúng ta không khó để bắt gặp các thiết bị điện tử được ứng dụng rộng rãi trong mọi mặt của đời sống Công nghệ số ra đời đánh dấu bước tiến lớn trong sự phát triển của nền khoa học công nghệ toàn cầu, thay đổi bộ mặt thế giới từ ti vi trắng đen đến ti vi màu, ti vi màng hình phẳng, màn hình LCD rồi ti vi siêu mỏng OLED, QLED, từ radio, DVD, CD,… đến smartphone, youtube, facebook, tiktok,…lần lượt ra đời Công nghệ ngày càng phát tiển, đời sống vật chất, tinh thần của con người cũng ngày càng đa dạng, phong phú hơn Không chỉ nước ta, mà toàn bộ các nước trên thế giới đều hướng tới mục tiêu số hóa toàn cầu Như vậy cũng đủ thấy được tầm quan trọng của công nghệ số trong thời đại hiện nay và việc tìm hiểu về nền tảng công nghệ số cũng như ứng dụng công nghệ số vào cuộc sống là hoàn toàn cần thiết Để hiểu rõ hơn, thông qua đề tài “Khảo sát datasheet ic 74192 thiết kế mạch đếm BCD có 2 chế độ đếm xuống từ 45 đến 20 và từ 45 đến 16 hiển thị led 7 đoạn tự động chuyển đổi giữa 2 chế độ, khi reset mạch đếm từ 45.” sẽ giúp chúng ta tiếp cận một cách cụ thể hơn về quá trình xây dựng, thiết kế và cách thức hoạt động của một mạch số hoàn chỉnh 1.2 MỤC TIÊU Tìm hiểu các kiến thức liên quan, xây dựng ý tưởng, thiết kế được mạch đếm sử dụng IC 74192 có thể tự động chuyển đổi chế độ 1.3 GIỚI HẠN Giới hạn nội dung kiến thức đã được học trong môn Kỹ thuật số Mạch chưa tối giản 1 PHẦN 2 NỘI DUNG 2.1 GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1.1 Khảo sát datasheet IC 74192 Sơ đồ chân và sơ đồ kí hiệu của IC 74192: Chân 5 CPU ( Clock Pulse Up) nhận xung clock để đếm lên Chân 4 CPD ( Clock Pulse Down) nhận xung clock để đếm xuống Các chân 3, 2, 6, 7 tương ứng Q0 (LSB), Q1,Q2,Q3 là các chân ngõ ra của IC Các chân 15, 1, 10, 9 tương ứng D0 (LSB), D1, D2, D3 là các chân ngõ vào của IC Chân 11 ngõ vào Pload (Paralled Load) là ngõ vào tác động mức thấp, khi mức logic ở ngõ vào PL = 0 thì dữ liệu sẽ được truyền song song từ các chân D0 (LSB), D1, D2, D3 đến các ngõ ra tương ứng Chân 14 MR ( Master Reset) tích cực mức cao, xóa giá trị ngõ ra về 0 Chân 12 TCU được nối với chân CPU của IC kế tiếp để đếm lên Chân 13 TCD được nối với chân CPD của IC kế tiếp để đếm xuống 2 Bảng trạng thái hoạt động của IC 74192: Một số tính năng và thông số của IC 74192: Tốc độ cao, tần số điển hình là 40MHz Dải điện áp hoạt động: Từ 2 – 6 V Dòng điện tối đa được phép qua mỗi cổng ra: 8mA Công suất: 90mW Nhiệt độ hoạt động: Từ 0 đến 75 độ C Tính năng đếm đồng bộ Reset chính không đồng bộ và tải song song Có đầu vào preset riêng lẻ Mạch phân tầng được cấp nội bộ Diode kẹp đầu vào sẽ hạn chế hiệu ứng kết thúc tốc độ cao 2.1.2 IC 74LS247 IC 74LS247 có chức năng giải mã số BCD để điều khiển led 7 đoạn sáng theo giá trị số thập phân 3 4 ngõ vào A, B, C, D để nhận số BCD cần giải mã 7 ngõ ra a, b, c, d, e, f, g dùng để điều khiển led 7 đoạn Bảng trạng thái hoạt động IC 74LS247: 2.1.3 Led 7 đoạn Led 7 đoạn có 2 loại: cathode chung và anode chung Vì ngõ ra của IC 74LS247 tích cực mức thấp nên mạch này sẽ dùng led 7 đoạn có anode chung 4 2.1.4 Cổng AND: Một cổng AND có 2 hay nhiều đầu vào ngưng chỉ mật đầu ra Đầu ra chỉ là 1 khi tất cả giá trị đầu vào là 1 2.1.5 Cổng OR Cổng OR tương đương với phép tính cộng, mức logic ngõ ra chỉ = 0 khi tất cả ngõ vào đều có mức logic là 0 2.1.6 Flip Flop JK Trong bài sử dụng FF JK có xung CK tác động cạnh xuống, với Clr và Pre tích cực mức thấp 5 Phương trình đặc tính: Q n+1 = 𝑲̅ Qn + J𝑸̅𝒏 2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 6 2.2.1 Sơ đồ khối Khối Khối Khối đếm giải hiển Xung CK mã thị Khối điều khiển 2.2.2 Tính toán Chọn số đếm theo đề bài yêu cầu: Đếm từ 45 Ở IC đếm hàng chục, chân D2 được nối lên mức 1 để cài đặt giá trị 4 cho hàng chục, các chân D0, D1, D3 nối xuống ground Ở IC đếm hàng đơn vị, chân D0 và D2 được nối lên mức 1 để cài đặt giá trị 5 cho hàng đơn vị, chân D1 và D3 nối xuống ground Đếm xuống đến 20 Thập phân CHỤC ĐƠN VỊ PL Chục Đơn vị Q3C Q2C Q1C Q0C Q3 Q2 Q1 Q0 4 5 0 1 0 0 01011 4 4 0 1 0 0 01001 4 3 0 1 0 0 00111 7 4 2 0 1 0 0 00101 4 1 0 1 0 0 00011 … … … … 2 0 0 0 1 0 00001 1 9 0 0 0 1 1 0 0 1 0 TTTG Vì chân PL tích cực mức thấp => PL20 = Q3C + Q2C + Q1C + Q2 + Q1 Đếm xuống đến 16 Thập phân CHỤC ĐƠN VỊ PL Chục Đơn vị Q3C Q2C Q1C Q0C Q3 Q2 Q1 Q0 4 5 0 1 0 0 01011 4 4 0 1 0 0 01001 4 3 0 1 0 0 00111 4 2 0 1 0 0 00101 4 1 0 1 0 0 00011 … … … … 1 6 0 0 0 1 01101 1 5 0 0 0 1 01010 TTTG Vì chân PL tích cực mức thấp => PL16 = Q3C + Q2C + Q1C + Q3 + Q1 Tự động chuyển đổi hai chế độ khi reset mạch đếm từ 45 Gọi S là chân điều khiển Cho phép xuất giá trị của PL20 khi S = 0, và xuất giá trị của PL16 khi S = 1 để cấp vào ngõ vào PL Ta có bảng trạng thái như sau: Bìa Karnaugh: 8=> Y = 𝑆̅𝑃𝐿20 + 𝑆𝑃𝐿16 S PL16 PL20 Y 00 0 0 00 1 1 01 0 0 01 1 1 10 0 0 10 1 0 11 0 1 11 1 1 Sơ đồ mạch: Giải mã BCD sang Led 7 đoạn anode chung 9 Bảng trạng thái như sau: Tối giản hàm ngõ ra bằng bìa K: => 𝑎̅ = 𝐴̅𝐵̅𝐶 + 𝐴𝐵̅𝐶̅𝐷 Tương tự ta có được các hàm ngõ ra 𝑏̅, 𝑐̅, 𝑑̅, 𝑒̅, 𝑓̅, 𝑔̅ 10 Ngoài ra có thể sử dụng phương pháp tổng các tích để thiết lập phương trình: 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ nguyên lý Số đếm có 2 chữ số nên ta sử dụng 2 IC đếm 74192, 2 IC giải mã 74LS247 và 2 led 7 đoạn anode chung 11 Nguyên lý hoạt động Khi bắt đầu chạy, mạch sẽ đếm từ giá trị cài đặt ban đầu là 45, tín hiệu truyền từ các chân Q0, Q1, Q2, Q3 của IC 74192 đến các chân Q0, Q1, Q2, Q3 của IC 74LS247 IC74LS247 sẽ giải mã tín hiệu nhận được tới các ngõ ra để điều khiển hiển thị trên led 7 đoạn Xung Ck được cấp vào chân DN của IC đếm hàng đơn vị để thực hiện đếm xuống, khi đếm đến giá trị 0, tín hiệu sẽ được truyền từ chân TCD đến chân DN của IC đếm hàng chục Khi mạch đếm xuống đến giá trị 20, tín hiệu PL20 sẽ kích vào chân SET của FF JK, set Q lên giá trị 1, cho phép xuất tín hệu PL16 tác động vào chân PL để mạch đếm xuống từ 45 đến 16 Và ngược lại khi mạch đếm xuống đến 16, tín hiệu PL16 sẽ kích vào chân CLR của FF JK, xóa Q về giá trị 0, cho phép xuất tín hiệu PL20 tác động vào chân PL để mạch đếm xuống từ 45 đến 20 Như vậy mạch sẽ tự động chuyển đổi giữa hai chế độ đếm khi reset về 45 2.4 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 12 PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 3.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Mạch bắt đầu đếm xuống từ 45 Chế độ đếm xuống từ 45 đến 16 13 Chế độ đếm xuống từ 45 đến 20 3.2 KẾT LUẬN Thiết kế thành công mạch đếm xuống sử dụng IC 74192 với hai chế độ 45 – 20 và 45 – 16, có thể tự chuyển đổi khi reset về 45 Mạch chạy ổn định 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Giáo trình Kỹ thuật số - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM 2 Datasheet IC 74192, datasheet IC 74LS247 15