báo cáo thực tập cơ bản thiết kế mạch đếm thuận 00 59

Các cổng logic cơ bản: 1.. Có nghĩa là, nó thực hiện một phép toán logic trên một hoặc nhi u ềlogic đầu vào, và nó tạo ra một k t qu logic ra duy nh t, với thời gian thực ế ả ấhiện lý tư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I Ộ

KHOA ĐIỆN TỬ VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

*****************

THI T K M Ế Ế ẠCH ĐẾ M THU N 00 - 59 Ậ

Giảng viên hướng dẫn: KS Phan Văn Phương

Sinh viên th ực hiện: Lã Quang D ương

Hà Nội, 2022 11 –

MỤC L C Ụ

I Tín hi u s :ệ ố 4

1 Thông tin chung về tín hi u s :ệ ố 4

2 Ưu điểm và nhược điểm của tín hi u s : ệ ố 4

2.1 Ưu điểm: 4

2.2 Nhược điểm: 4

3 ng d ng c a tín hi u s :Ứ ụ ủ ệ ố 4

II Đạ i số Boole và định lý De Morgan: 5

1 Đại số Boole: 5

2 Tính chất: 5

3 Các định lý 5

4 M t s ng thộ ố đẳ ức: 6

5 Định lý De Morgan 6

III Các cổng logic cơ bản: 7

1 C ng logic:ổ 7

2 B ng chân lý:ả 7

3 C ng logic AND:ổ 8

4 C ng logic OR:ổ 8

5 C ng logic NOT:ổ 9

6 C ng logic NAND:ổ 9

7 C ng logic NOR:ổ 10

8 C ng logic XOR:ổ 10

9 C ng logic XNOR:ổ 11

10 ng d ng c a c ng logic:Ứ ụ ủ ổ 11

IV Tìm hi u v IC sể ề ố: 12

1 IC 7400: 12

1.1 Gi i thi u chung:ớ ệ 12

1.2 Chức năng các chân và sơ đồ chân: 12

1.3 Thông s k thuố ỹ ật: 13

2 IC 7447: 14

2.1 Gi i thi u chung:ớ ệ 14

2.2 Ch c nứ ăng các chân và sơ đồ chân: 14

2.3 Sơ đồ logic: 15

2.4 B ng chân lý:ả 15

2.5 Thông s k thuố ỹ ật: 16

3 IC 7490: 16

3.1 Gi i thi u chung:ớ ệ 16

3.2 Chức năng các chân và sơ đồ chân: 16

3.3 Sơ đồ logic: 17

3.4 B ng l a ch n chả ự ọ ế và b độ ảng đếm BCD: 18

3.5 Thông s k thuố ỹ ật: 19

V Tìm hi u v LED 7 thanh:ể ề 19

1 Gi i thi u chung v LED 7 thanh:ớ ệ ề 19

2 C u t o c a LED 7 thanh:ấ ạ ủ 20

3 Nguyên lý hoạt động của LED 7 thanh: 20

4 Phân lo i LED 7 thanh:ạ 21

5 ng d ng c a LED 7 thanh:Ứ ụ ủ 22

VI K t luế ận: 23

I Tín hi u s ệ ố:

1 Thông tin chung v tề ín hiệu s : ố

Tín hi u s là tín hi u r i r c không n i ti p nhau theo t ng thệ ố ệ ờ ạ ố ế ừ ời điểm Đây là tín hiệu được thể hi n b ng nh ng con s c ệ ằ ữ ố ụ thể trong máy tính g i là nh ọ ị phân điện th 0-1; th ế ể

hi n 2 mệ ở ức cao và thấp trong đó mức điện th ế cao là 1 và mức điện th p là 0 hay còn ấđược hiểu với nghĩa là OFF –ON

2 Ưu điểm và nhược điểm của tín hiệu số:

2.1 Ưu điểm:

- Khi sử d ng tín hi u s ụ ệ ố trong quá trình truyền tải sẽ giúp loại bỏ các t p âm ạ

- Việc sao chép các thông tin được thực hi n ch t lượng hơn và không bị h n chế ệ ấ ạ

- Tín hiệu s không b ố ị ảnh hưởng bởi điện áp và dao động nhi t ệ

- Dù là các bi n d ng tuy n tính hay không tuy n tính, tín hi u s v n không b ế ạ ế ế ệ ố ẫ ị

bi n d ng ế ạ

- Tốc đ không làm ộ ảnh hưởng hay gây méo dao động

2.2 Nhược điểm:

- Tín hi u s ệ ố được bi u th ể ị dưới dạng s 0-1 do v y chúng d b t n th t khi truy n ố ậ ễ ị ổ ấ ề

t i Trong quá trình truyả ền âm thanh nhưng sai sót một vài byte dữ liệu cũng khi n cho âm thanh b l i ế ị ỗ

- So v i tín hiớ ệu tương tự, hệ thống, quy trình x lý tín hi u digital ph c t p và ử ệ ứ ạ

tốn kém hơn rất nhi u ề

3 Ứng dụng của tín hiệu số:

Tín hi u s có nhi u ng dệ ố ề ứ ụng đa dạng, ví d ụ như trong lĩnh vực điện tử y sinh, trong điều chỉnh động cơ diesel, xử lý thoại, các cu c gộ ọi điện thoại khoảng cách xa, xử lý tiếng nói, x ử lý âm thanh, và tăng cường chất lượng hình nh và truy n hình ả ề

II Đạ ố Boole và đị i s nh lý De Morgan:

1 Đại số Boole:

Đạ ối s Boolean còn được gọi là đại s logic: là m t tập h p S của các đối tư ng A, B, ố ộ ợ ợC,… Ở i s Boole không có phân s , sđạ ố ố ố thập phân, s ố ảo, s phố ức, căn số… mà chỉthực hiện ch yủ ếu 3 phép tính toán cơ bản sau:

4 Một số đẳng th c: ứ

5 nh lý De Morgan: Đị

III Các cổng logic cơ bản:

1 C ng logic: ổ

- Trong điện tử học, cổng logic là mạch điện thực hi n m t hàm Boolean lý ệ ộtưởng hóa Có nghĩa là, nó thực hiện một phép toán logic trên một hoặc nhi u ềlogic đầu vào, và nó tạo ra một k t qu logic ra duy nh t, với thời gian thực ế ả ấ

hiện lý tưởng hóa là không có tr ễ

- Các đại lượng nhị phân trong thực tế là những đại lượng Vật lý khác nhau (dòng điện, điện áp,áp suất…) Các đại lượng đó có thể thể hiện bằng hai trạng thái có ‘1’ hoặc không ’0’

- Các c ng logic là các ph n t ổ ầ ử đóng vai trò chủ ếu để thực hiệ y n các chức năng logic đơn giản nhất trong các sơ đồ logic nhằm thực hiện m t hàm logic nào ộ

đó Quan hệ logic cơ bản nhất có ba loại: AND, OR, NOT Cổng logic gồm các

ph n t ầ ử có nhiều đầu vào và ch có mỉ ột đầu ra Đầu ra là t h p cổ ợ ủa các đầu vào T ừ các cổng logic ta có th k t hể ế ợp để ạ t o ra nhi u mề ạch logic th c hiự ện các hàm logic ph c tứ ạp hơn

- Các cổng đơn giản nhất có số ngõ vào t i thi u cố ể ủa phép toán (1 hoặc 2) đôi khi được hiểu là cổng logic cơ bản Đó là 8 cổng: cổng Đệm, cổng NOT (đảo), cổng OR, c ng AND, c ng NOR, c ng NAND, c ng XOR, c ng XNOR Các ổ ổ ổ ổ ổcổng phức hợp thì nhiều ngõ hơn Gắn với cổng là bảng chân lý theo đại sốBoolean

3 C ng logic AND: ổ

- Ký hiệu toán học của cổng AND: Q = A.B

- Ký hiệu c ng logic AND: ổ

- B ng chân lý c ng logic AND:ả ổ

- Ký hiệu toán học của cổng OR: Q = A + B

- Ký hiệu c ng logic OR: ổ

- B ng chân lý c ng logic OR:ả ổ

5 Cổng logic NOT:

- Ký hiệu toán học của cổng NOT: Q = A

- Ký hiệu c ng logic NOT:ổ

- B ng chân lý c ng logic ả ổ NOT:

- Ký hiệu toán học của cổng NAND: Q = A B

- Ký hiệu c ng logic NAND:ổ

- B ng chân lý c ng logic ả ổ NAND:

7 C ng logic NOR: ổ

- Ký hiệu toán học của cổng NOR: 𝐐 = 𝐀 + 𝐁

- Ký hiệu c ng logic NOR: ổ

- Ký hiệu toán học của cổng XOR: Q = A B

- Ký hiệu c ng logic XOR:ổ

- B ng chân lý c ng logic XOR:ả ổ

o Q = 0: Khi tất cả đầu vào có giá trị giống nhau

o Q = 1: Khi tất cả hai đầu vào có giá tr khác nhau.ị

9 C ng logic XNOR: ổ

- Ký hiệu toán học của cổng XNOR: 𝐐 = 𝐀 𝐁

- Ký hiệu c ng logic XNOR:ổ

- B ng chân lý c ng logic XNOR:ả ổ

o Q = 0: Khi tất cả hai u vào có giá tr khác nhau đầ ị

o Q = 1: Khi hai đầu vào có giá tr gi ng nhau ị ố

10 ng dỨ ụng của c ng logic: ổ

- Các ng Các ng d ng cứ ứ ụ ủa cổng logic ch yủ ếu được xác định d a trên b ng ự ảtrạng thái c a chúng, tủ ức là phương th c hoạt độứ ng c a chúng Các c ng ủ ổ logic

cơ bản được sử dụng trong nhiều mạch điện như khóa nút nhấn, kích hoạt báo

trộm bằng ánh sáng, b ộ điều ch nh nhiỉ ệt độ, h ệthống tưới nước tự động,

- Ngoài ra, cổng logic cũng chính là các phần tử cấu thành nên các mạch tổ hợp chẳng hạn như mạch giả mã, mạch mã hóa, mạch đa hi ợp, m ch giạ ải đa hợp,…

IV Tìm hi u v IC s : ể ề ố

1 IC 7400:

1.1 Gi i thi u chung: ớ ệ

- IC 7400 là một mạch 4 cổng NAND 2 đầu vào, g m có 14 chân ồ

1.2 Chức năng các chân và sơ đồ chân:

- Chân 1: Đầu vào biến A cổng 1

- Chân 2: Đầu vào biến B cổng 1

- Chân 3: Đầu ra Y cổng 1

- Chân 4: Đầu vào biến A cổng 2

- Chân 5: Đầu vào biến B cổng 2

- Chân 6: Đầu ra Y cổng 2

- Chân 7: Chân GND nối đấ t

- Chân 8: Đầu ra Y cổng 3

- Chân 9: Đầu vào biến B cổng 3

- Chân 10: Đầu vào biến A cổng 3

- Chân 11: Đầu ra Y cổng 4

- Chân 12: Đầu vào biến B cổng 4

- Chân 13: Đầu vào biến A cổng 4

- Chân 14: Chân c p ngấ ồn, được nối với điện áp dương

1.3 Thông s k thu ố ỹ ật:

- Dải đi n áp hoệ ạt động: +4.75 đến + 5.25V

- Điện áp cung c p tấ ối đa: 7V

- Dòng điện tối đa được phép rút qua mỗi đầu ra c ng: 8mA ổ

- Đầu ra TTL

- ESD tối đa: 3,5KV

- Thời gian tăng điển hình: 15ns

- Thời gian giảm đi n hình: 15ns ể

- Nhiệt độ ho t động: 0°C đến 75°C ạ

2.2 Chức năng các chân và sơ đồ chân:

- Chân 16: c p ngu n Vcc c ấ ồ ụ thể ở đây là 5V

- Chân 8: là chân GND nối đất

- Các chân 1,2,6,7: là các chân tín hi u vào ng vệ ứ ới B, C, D, A

- Các chân 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9: là các chân ra, các chân này sẽ được n i v i ố ớled 7 thanh

- Chân 3: LT (Lamp test) như tên gọ ủi c a nó chân 3 này là chân ki m tra led 7 ểđoạn,nếu ta cắm chân này xuống mass thì bộ giải mã sẽ sáng cùng lúc v i 7 ớđoạn.Chân này ch phục v kiểm tra xem có led nào b h ng hay không và ỉ ụ để ị ỏtrong thực tế không s d ng nó ử ụ

- Chân 4: BI/RB0 luôn luôn được k t n i v i m c cao ,n u k t n i v i m c thế ố ớ ứ ế ế ố ớ ứ ấp thì toàn b led sộ ẽ không sáng b t ch p tr ng thái ngõ vào là gì ấ ấ ạ

- Chân 5: RBI kết nối v i mớ ức cao

2.3 Sơ đồ logic:

2.4 B ng chân lý: ả

- H: Đầu vào mức cao

- L: Đầu vào mức thấp

2.5 Thông s k thu ố ỹ ật:

3 IC 7490:

3.1 Gi i thi u chung: ớ ệ

- IC 74LS90 thu c h TTL có công dộ ọ ụng đếm mã nh phân chia 10 mã hóa BCD ị

C mứ ỗi xung vào thì IC 74LS90 đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân Khi

đếm đến 10 nó s reset và tr về ẽ ở ban đầu IC 74LS90 này có ứng dụng r ng ộtrong các mạch số ng dứ ụng đếm 10 và trong các mạch chia tần

3.2 Chức năng các chân và sơ đồ chân:

1 Clock input 2 (CLKA) Ngõ vào xung đồng hồ 2 (xung kích cạnh xuốn

2 Reset 1 (R0(1)) Chân Reset 1 (Reset v 0) ề – Tích cực mức 1

3 Reset 2 (R0(2)) Chân Reset 2 (Reset v 0) ề – Tích cực mức 1

5 Supply voltage Chân c p ngu n 5V (4.75V 5.25V)ấ ồ –

6 Reset 3 (R9(1)) Chân Reset 3 (Reset v 9) ề – Tích cực mức 1

7 Reset 4 (R9(2)) Chân Reset 4 (Reset v 9) ề – Tích cực mức 1

14 Clock input 1 (CLKA) Ngõ vào xung đồng h 1 (xung kích cạnh xu ngồ ố

3.3 Sơ đồ logic:

3.4 B ng l a ch n ch và bả ự ọ ế độ ảng đếm BCD:

- H: Mức cao

- L: Mức thấp

- X: Không quan trọng

3.5 Thông s k thu ố ỹ ật:

V Tìm hi u v LED 7 thanh: ể ề

1 Giới thiệu chung v LED 7 thanh: ề

LED 7 thanh hay còn được gọi là LED 7 đoạn, bao gồm 7 đoạn đèn LED được xếp

lại với nhau thành hình ch nhữ ật Khi các đoạ ập trình để chiến l u sáng thì s hi n th ẽ ể ịchữ s cố ủa hệ thập phân hoặc thập lục phân Đôi khi LED số 8 được hiển th d u thị ấ ập phân khi có nhiều LED 7 thanh được nối với nhau để có thể ể hi n th ị được các số ớ l n hơn 2 chữ số

2 Cấu tạo c a LED 7 thanh: ủ

- LED 7 đoạn bao gồm 8 LED được kết nối song song để có thể thắp sáng hi n th ệ ị

s ố “0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, A, b, C, d, E, F, …”

- Mỗi đoạn LED được đánh dấu t ừ A tới G

- Đoạn th ứ tám được gọi là “chấm thập phân”(Decimal Point) ký hiệu DP được s ử

d ng khi hi n th s không ph i là s nguyên ụ ể ị ố ả ố

3 Nguyên lý hoạ t đ ộng c a LED 7 thanh: ủ

- Nguyên tắc chung: muốn LED sáng thì LED đó phải được phân c c thu n Do ự ậ

đó muốn tạo ra chữ số nào ta chỉ cần cho LED ở các vị trí tương ứng sáng lên

B ng mô t ả ả cách tạo ra các ch s hi n th ứ ố để ể ị lên LED 7 đoạn như sau:

• Dương chung:

• Âm chung:

4 Phân lo i LED 7 thanh: ạ

Dựa vào các cực được nối, có thể chia LED 7 thanh như sau:

- Loại dương chung: nếu cực dương (anode) của tất cả 8 LED được nối với nhau

và các cực âm (cathode) đứng riêng lẻ

- Loại âm chung: nếu cực âm (cathode) của tất cả 8 LED được nối với nhau và các cực dương (anode) đứng riêng lẻ

VI K t lu n: ế ậ

Thông qua kho ng th i gian h c môn h c Th c tả ờ ọ ọ ự ập cơ bản dướ ự hưới s ng d n cẫ ủa thầy, em đã được hiểu hơn về các linh kiện điện tử, về cách thiết kế và lắp ráp mạch điện tử, đặc biệt là mạch đếm số từ 00 đến 59 trong bài thực hành lần này Đây sẽ là

nh ng n n tữ ề ảng để cho em có th hể ọc được các ki n thế ức nâng cao hơn của ngành học sau này

Em xin được chân thành cảm ơn thầy vì đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bài thực hành và báo cáo này trong kho ng th i gian vả ờ ừa qua!