1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

thiết kế lắp ráp mạch đếm thuận

35 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 35
Dung lượng 5,17 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. Tín hiệu số (0)
    • 1.1. Ư U VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA TÍN HIỆU D IGITAL (7)
      • 1.1.1. Ưu điểm của tín hiệu Digital (7)
      • 1.1.2. Khuyết điểm của tín hiệu Digital (8)
  • CHƯƠNG 2. CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN (9)
    • 2.1. C ỔNG NOT (9)
    • 2.2. C ỔNG AND (9)
    • 2.3. C ỔNG OR (10)
    • 2.4. C ỔNG NAND (11)
    • 2.5. C ỔNG NOR (12)
    • 2.6. C ỔNG EX-OR (12)
    • 2.7. C ỔNG EX-NOR (13)
    • 2.8. S Ự KẾT HỢP CỦA CÁC CỔNG LOGIC (14)
    • 2.9. S Ự ĐA NĂNG CỦA CỔNG NAND VÀ CỔNG NOR (15)
      • 2.9.1. Thực hiện các cổng logic cơ bản bằng cổng NAND (16)
      • 2.9.2. Thực hiện các cổng logic cơ bản bằng cổng NOR (16)
    • 2.10. Ứ NG DỤNG CỦA CỔNG LOGIC (18)
  • CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI IC CƠ BẢN (19)
    • 3.1. IC 7400 (19)
    • 3.2. IC 74LS90 (21)
      • 3.2.1. Hoạt động của 74LS90 (22)
      • 3.2.2. Cấu tạo bên trong IC 74LS90 (22)
    • 3.3. IC 7447 (23)
  • CHƯƠNG 4. LED 7 THANH (25)
    • 4.1. Đ ẶC TÍNH CỦA LED (25)
    • 4.2. C ẤU TẠO CỦA LED (25)
    • 4.3. K IỂM TRA LED (26)
  • CHƯƠNG 5. Thiết kế lắp ráp mạch đếm thuận (0)
    • 5.1. T HIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG (27)
      • 5.1.1. Sơ đồ khối (27)
      • 5.1.2. Mô tả chức năng từng khối (28)
    • 5.2. T HỰC HIỆN TỪNG KHỐI VỚI CÁC IC ĐÃ CHO (28)
      • 5.2.1. Thiết kế khối nguồn (28)
      • 5.2.2. Thiết kế khối tạo xung nhịp (29)
      • 5.2.3. Thiết kế khối bộ đếm thời gian (29)
      • 5.2.4. Thiết kế khối giải mã hiển thị LED 7 thanh (31)
      • 5.2.5. Thiết kế khối hiển thị LED 7 thanh (32)
    • 5.3. T HIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH (33)
    • 5.4. T ÌM HIỂU SƠ ĐỒ CHÂN CÁC LINH KIỆN VÀ BO MẠCH THÍ NGHIỆM (34)
    • 5.5. C ẤP NGUỒN DC CHẠY THỬ VÀ HIỆU CHỈNH MẠCH (35)
    • 5.6. G HI CHÚ (35)

Nội dung

Đây là tín hiệu được thể hiện bằng những con số cụthể trong máy tính gọi là nhị phân điện thế 0-1; thể hiện ở 2 mức cao và thấptrong đó mức điện thế cao là 1 và mức điện thấp là 0 hay cò

Tín hiệu số

Ư U VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA TÍN HIỆU D IGITAL

− Khi sử dụng tín hiệu Digital trong quá trình truyền tải sẽ giúp loại bỏ các tạp âm.

− Việc sao chép các thông tin được thực hiện chất lượng hơn và không bị hạn chế.

− Tín hiệu Digital không bị ảnh hưởng bởi điện áp và dao động nhiệt Dù là các biến dạng tuyến tính hay không tuyến tính, digital vẫn không bị biến dạng.

− Tốc độ không làm ảnh hưởng hay gây méo dao động.

− Tín hiệu digital được biểu thị dưới dạng số 0-1 do vậy chúng dễ bị tổn thất khi truyền tải Trong quá trình truyền âm thanh nhưng sai sót một vài byte dữ liệu cũng khiến cho âm thanh bị lỗi.

− So với tín hiệu analog, hệ thống, quy trình xử lý tín hiệu digital phức tạp và tốn kém hơn rất nhiều.

− Một điểm trừ nữa của tín hiệu Digital chính là không thể cắt nối hay ghi âm được.

Mỗi tín hiệu đều có những ưu và nhược điểm riêng Trong cuộc sống chúng ta không thể không có tín hiệu digital để lưu trữ và xử lý thông tin Mặc dù ứng dụng này có thể được thay thế bằng tín hiệu analog, tuy nhiên analog không thể truyền tải được thông tin đi xa, do đó digital vẫn không thể thay thế.

CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

C ỔNG NOT

Cổng NOT chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra Cổng NOT dùng để thực hiện phép NOT hay phép phủ định trongđại số Boole Cổng NOT còn được gọi là cổng ĐẢO (Inverter).

Hình2.1KýhiệucổngNOT Ngõ vào Ngõ ra

Bảng2.1BảngtrạngtháicổngNOT Nhận xét: Ngõ vào và ngõ ra có mức logic trái ngược nhau.

C ỔNG AND

Cổng AND dùng thực hiện hàm AND của 2 hay nhiều biến Cổng AND có số ngõ vào tuỳ thuộc vào số biến và có một ngõ ra Ngõ ra cổng là hàm AND của các biến ngõ vào.

Các ngõ vào Ngõ ra

Ngõ ra cổng AND chỉ ở mức cao khi tất cả các ngõ vào lên cao.

Khi có một ngõ vào bằng 0, ngõ ra bằng 0 bất chấp các ngõ vào còn lại.

C ỔNG OR

Cổng OR dùng thực hiện hàm OR của 2 hay nhiều biến Cổng OR có số ngõ vào tuỳ thuộc vào số biến và có một ngõ ra Ngõ ra cổng là hàm OR của các biến ngõ vào.

Hình2.3KýhiệucổngOR Các ngõ vào Ngõ ra

Ngõ ra cổng OR chỉ ở mức thấp khi tất cả các ngõ vào xuống thấp.

Khi có một ngõ vào bằng 1, ngõ ra bằng 1 bất chấp các ngõ vào còn lại.

C ỔNG NAND

Cổng NAND là kết hợp của cổng AND và cổng NOT.Ngõ ra của cổng NAND là đảo với ngõ ra cổng AND.

Hình2.4KýhiệucổngNAND Các ngõ vào Ngõ ra

Ngõ ra cổng NAND = 1 khi có ít nhất 1 ngõ vào của nó bằng 0.Ngõ ra cổng NAND = 0 khi tất cả các ngõ vào của nó bằng 1.Biểu thức logic:�=�.�

C ỔNG NOR

Cổng NOR là kết hợp của cổng OR và cổng NOT Ngõ ra của cổng NOR là đảo với ngõ ra cổng OR.

Hình2.5KýhiệucổngNOR Các ngõ vào Ngõ ra

Ngõ ra cổng NOR = 1 khi tất cả các ngõ vào của nó có giá trị 0.Ngõ ra cổng NOR = 0 khi có ít nhất 1 ngõ vào của nó có giá trị 1.Biểu thức logic:�=�+�

C ỔNG EX-OR

Cổng EX-OR dùng để thực hiện hàm EX-OR Cổng EX-OR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra.

Hình2.6KýhiệucổngEX-OR Các ngõ vào Ngõ ra

Bảng2.6BảngtrạngtháicổngEX-OR Nhận xét:

Ngõ ra của cổng EX-OR bằng 0 khi 2 ngõ vào có mức logic bằng nhau.

Ngõ ra của cổng EX-OR bằng 1 khi 2 ngõ vào có mức logic khác nhau.

C ỔNG EX-NOR

Cổng EX-NOR là kết hợp của cổng EX-OR và cổng NOT, dùng để thực hiện hàm EX-NOR Cổng EX-NOR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra.

Hình2.7KýhiệucổngEX-NOR Các ngõ vào Ngõ ra

Bảng2.7BảngtrạngtháicổngEX-NOR Nhận xét:

Ngõ ra của cổng EX-NOR bằng 0 khi 2 ngõ vào có mức logic khác nhau.

Ngõ ra của cổng EX-NOR bằng 1 khi 2 ngõ vào có mức logic bằng nhau.

S Ự KẾT HỢP CỦA CÁC CỔNG LOGIC

Các cổng logic có thể kết hợp lại với nhau để tạo ra một mạch logic thực hiện một yêu cầu cụ thể nào đó Bảng trạng thái có thể được sử dụng để xác định chức năng của một mạch tổ hợp được hiển thị bên dưới:

Hình2.8Mạchlogicvà bảngtrạngthái Đầu tiên, chúng ta tạo ra một bảng hiển thị tất cả các trạng thái có thể có ở các ngõ vào A, B, C với các cột bổ sung cho mỗi ngõ ra trung gian (D và E) cũng như ngõ ra cuối cùng (Q) Sau đó, tính ra tất cả các trạng thái ngõ ra trung gian, điền vào bảng như đã thấy trên Hình 2.8 Các ngõ ra trung gian này tạo thành các ngõ vào cho cổng tiếp theo để bạn có thể sử dụng chúng để xác định trạng thái logic của ngõ ra tiếp theo, trong ví dụ này là ngõ ra cuối cùng (Q)Bảng trạng thái hay bảng chân trị ở trên cho thấy trạng thái hay mức logic của các ngõ ra trung gian D và E cũng như ngõ ra cuối cùng Q tương ứng với mức logic ở các ngõ vào A, B, C.

S Ự ĐA NĂNG CỦA CỔNG NAND VÀ CỔNG NOR

Tất cả các biểu thức logic đều có thể được xây dựng thông qua các cổngNOT, AND và OR Tuy nhiên, để thực hiện các biểu thức mà chỉ dùng một loại cổng NAND (hay cổng NOR), chúng ta sẽ biến đổi cổng NAND (hay cổngNOR) để thực hiện các cổng logic cơ bản (AND, OR, NOT) tương đương như sau:

Hình2.10 ThựchiệncáccổnglogiccơbảnbằngcổngNOR Để minh họa cho vấn đề vừa trình bày ở trên, chúng ta xem ví dụ sau đây.Biến đổi mạch logic bên dưới Hình 2.11 về dạng mạch chỉ dùng một loại cổng NAND.

Hình2.11Mạchlogicbanđầu Chúng ta thấy rằng mạch này có 3 cổng khác nhau (NOR, AND và OR) để thi công mạchnày thì cần phải có ba IC khác nhau cho mỗi loại cổng. Để thiết kế lại mạch logic này bằng cách sử dụng cổng NAND, chúng ta sẽ thay thế mỗi cổng bằng các cổng NAND tương đương của nó, như Hình 2.12 dưới đây.

Hình2.12ThaythếmỗicổngbằngcáccổngNANDSau đó, chúng ta đơn giản mạch bằng cách xóa các cặp cổng NOT liền kề(được đánh dấu X ở hình trên) Điều này có thể được thực hiện vì khi hai cổngNOT mắc nối tiếp nhau thì trạng thái logic ở ngõ vào và ngõ ra là giống nhau.Hình 2.13 dưới đây cho thấy mạch logic sau khi đơn giản.

Hình2.13Mạchlogicsaukhi đơngiản Mạch logic cuối cùng có năm cổng NAND và chỉ dùng hai IC (với bốn cổng cho mỗi IC) Rõ ràng, mạch này tốt hơn so với mạch ban đầu vì số lượng

IC sử dụng ít hơn Điều này dẫn đến việc thi công mạch sẽ dễ dàng và tiết kiệm được chi phí hơn.

Tất nhiên, mạch logic ở trên cũng có thể biến đổi về dạng mạch chỉ dùng một loại cổng NOR Các bạn hãy suy nghĩ cách thực hiện nhé.

Như vậy, chúng ta thấy rằng bất kỳ một mạch logic nào cũng có thể chuyển về dạng mạch chỉ dùng một loại cổng NAND hay cổng NOR Chính vì điều này mà cổng NAND và cổng NOR được gọi là hai cổng đa năng.

Ứ NG DỤNG CỦA CỔNG LOGIC

Các ứng dụng của cổng logic chủ yếu được xác định dựa trên bảng trạng thái của chúng, tức là phương thức hoạt động của chúng Các cổng logic cơ bản được sử dụng trong nhiều mạch điện như khóa nút nhấn, kích hoạt báo trộm bằng ánh sáng, bộ điều chỉnh nhiệt độ, hệ thống tưới nước tự động, v.v.

Ngoài ra, cổng logic cũng chính là các phần tử cấu thành nên các mạch tổ hợp chẳng hạn như mạch giải mã, mạch mã hóa, mạch đa hợp, mạch giải đa hợp…

CÁC LOẠI IC CƠ BẢN

IC 7400

IC 7400 tên đầy đủ là: 74LS00 Quad 2-Input NAND Gate Đây là IC 4 cổng NAND

Số chân Tên chân Mô tả

1 A-input Gate-1 (1A) Ngõ vào A cổng số 1

2 B-input Gate-1 (1B) Ngõ vào B cổng số 1

3 Y-output Gate-1 (1Y) Ngõ ra Y cổng số 1

4 A-input Gate-2 (2A) Ngõ vào A cổng số 2

5 B-input Gate-2 (2B) Ngõ vào B cổng số 2

6 Y-output Gate-2 (2Y) Ngõ ra Y cổng số 2

7 Ground (GND) Chân nối đất

8 Y-output Gate-3 (3Y) Ngõ ra Y cổng số 3

9 A-input Gate-3 (3A) Ngõ vào A cổng số 3

10 B-input Gate-3 (3B) Ngõ vào B cổng số 3

11 Y-output Gate-4 (4Y) Ngõ ra Y cổng số 4

12 A-input Gate-4 (4A) Ngõ vào A cổng số 4

13 B-input Gate-4 (4B) Ngõ vào B cổng số 4

14 Supply voltage (V )cc Chân cấp nguồn 5V (4.75 - 5.25V)

Bảng3.2BảngchânIC7400 Một số thông số kỹ thuật và tính năng của vi mạch 7400 bao gồm những điều sau đây:

•Độ trễ lan truyền cho mỗi cổng sẽ là 10ns

•Tốc độ chuyển đổi tối đa là 25MHz

•Công suất sử dụng cho mỗi cổng là 10mW

•Đầu ra có thể được giao tiếp với TTL, NMOS, CMOS.

•Phạm vi điện áp hoạt động sẽ lớn

•Điều kiện hoạt động rộng rãi

•Không phù hợp với các thiết kế mới sử dụng 74LS00

Một số ứng dụng của IC 7400: hệ thống báo trộm, còi cảnh báo tủ đông, hệ thống tưới nước tự động, …

IC 74LS90

IC 74LS90 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số đếm lên và trong các mạch chia tần số.

Số chân Tên chân Mô tả

Ngõ vào xung đồng hồ 2 (xung kích cạnh xuống)

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

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

4 Not connected (NC) Không sử dụng

5 Supply voltage (V )cc Chân cấp nguồn 5V (4.75 - 5.25V)

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

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

10 Ground (GND) Chân nối đất

13 Not connected (NC) Không sử dụng

Ngõ vào xung đồng hồ 1 (xung kích cạnh xuống)

Bảng3.3BảngchânIC74LS90 3.2.1.Hoạtđộngcủa74LS90

IC 74LS90 về cơ bản là mạch đếm thập phân MOD-10 tạo ra mã BCD ở các ngõ ra 74LS90 bao gồm bốn flip-flop JK chủ-tớ được kết nối bên trong để cung cấp mạch đếm MOD-2 (2 trạng thái đếm) và mạch đếm MOD-5 (5 trạng thái đếm) 74LS90 có một flip-flop độc lập được điều khiển bởi đầu vào CLKA và ba flip-flop JK tạo thành một bộ đếm không đồng bộ được điều khiển bởi đầu vào CLKB.

Hình3.5CấutạobêntrongIC74LS90 Bốn ngõ ra của IC được ký hiệu là QA, QB, QCvà QD Thứ tự đếm của 74LS90 được kích hoạt bởi cạnh xuống của tín hiệu xung đồng hồ, tức là khi tín hiệu xung đồng hồ CLK chuyển từ logic 1 (mức CAO) sang logic 0 (mức THẤP) thì xem như có xung đồng hồ tác động vào mạch đếm.

Các chân ngõ vào bổ sung R1, R2, R3 và R4 là các chân RESET Khi các ngõ vào RESET R1 và R2 được kết nối với logic 1, thì mạch đếm sẽ bị RESET

IC 7447

IC 74LS47 là IC giải mã BCD sang mã led 7 đoạn dùng cho loại led 7 đoạn loại Anode chung IC này chỉ hiển thị được các số từ 0 đến 9 Nếu giá trị BCD đưa vào lớn hơn 9 thì sẽ hiển thị các ký hiệu không có nghĩa.

IC này được sử dụng khi bạn cần hiện thị số trên LED 7 đoạn trong mạch số mà không cần dùng vi điều khiển, hoặc muốn tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

Số chân Tên chân Mô tả

3 LAMP TEST Kiểm tra các đoạn của LED

Blanking Output (BI/RBO) Xem phần hoạt động

5 RBI Xem phần hoạt động

7447 thường được sử dụng ở 4 chế độ hoạt động:

• Sáng bình thường đủ các số từ 0 ÷ 9 (thường dùng nhất) Các chân BI/RBO, RBI và LT phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao.

• Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất các đoạn của LED đều không sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại.

• Bỏ trạng thái số 0 (khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn của LED 7 đoạn đều tắt) Chân RBI ở mức thấp Tất cả các ngã ra kể cả RBO đều xuống mức thấp.

• Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống mức thấp Tất cả các đoạn của LED 7 đoạn đều sáng (số 8), bất chấp các ngõ vào BCD Nếu có một đoạn nào đó không sáng lên thì ta sẽ biết LED của đoạn đó đã bị hỏng.

LED 7 THANH

Đ ẶC TÍNH CỦA LED

− Có hiệu suất rất cao, vì nó chuyển thẳng điện năng ra quang năng

− Có quán tính nhỏ, nghĩa là tắt là tắt ngay và cho sáng là sáng ngay, nhấp nháy nhịp rất nhanh.

− Có thể làm việc ở mức volt DC thấp và dòng nhỏ, chỉ vài Volt và vài mA.

− Kích thước của điểm sáng có thể làm rất nhỏ, lại có nhiều màu.

C ẤU TẠO CỦA LED

Led được cấu tạo từ một mối nối bán dẫn PN, khi chất bán dẫn Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chân bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dư ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chân bán dẫn loại N.

Chất bán dẫn loại P tạo điều kiện dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa trị mà trong kết nối tinh thể chỉ cần có 4).

Ngày nay người ta muốn dùng Led làm nguồn chiếu sáng mạnh để thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển, vì Led có hiệu suất rất cao, an toàn, tuổi thọ dài, ít hao điện và rất dễ dùng Hình trên đây cho thấy hình dạng của các Led công suất lớn, hiện nó đã là nguồn sáng lạnh rất mạnh và trong một tương lai gần thôi nó sẽ thay thế các đèn chiếu sáng nóng như loại đèn sợi nung, loại đèn chiếu sáng ồn, gây nhiều nhiễu, như đèn ống huỳnh quang.

Khi mối nối PN được cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, một dòng điện kích thích khi chảy qua mối nối bán dẫn PN sẽ tạo các dao động của các điện tử (Bạn xem hình) và các dao động này sẽ phát ra sóng điện từ trường đó chính là các tia sáng Tóm lại Led có 2 chân, gọi là chân âm cực hay Cathode(do chân này cho nối vào cực âm của pin) và chân dương cực hay Anode (do chân này cho nối vào cực dương của pin), khi chúng ta cho dòng điện chảy qua một Led nó sẽ phát ra chùm tia sáng, và để có điểm sáng đủ mạch, chúng ta dùng vật liệu nhựa trong suốt làm kính hội tụ.

K IỂM TRA LED

Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led cần nhớ các điểm sau:

Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòng ngắn mạch (chập 2 dây đo lại), dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhất và thường ở thang Rx1 là 150mA (con số này phụ thuộc vào từng máy và có ghi trên máy đo).

Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo), nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cực dương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ.

Khi đo Led (hay nói chung là khi đo các linh kiện có tính phi tuyến như diode, transistor, IC), nên xem kết quả trên vạch chia LV, vạch

LV cho biết mức volt hiện có trên vật đo và khi đọc kết quả trên vạch chia LI, vạch LI cho biết cường độ dòng điện đang chảy qua vật đo.Vậy với Led, khi dây đen đặt trên chân Cathode và dây đỏ trên chân Anode,Led sẽ sáng Đọc kết quả trên vạch chia LV ta sẽ biết điện áp có trên 2 chân củaLed và đọc trên vạch chia LI, ta sẽ biết cường độ dòng điện đang chảy qua Led.Đảo chiều 2 dây đo Led sẽ không sáng, vì nó bị phân cực ngược, khi mối nối bán dẫn PN bị phân cực ngược nó sẽ không cho dòng chảy qua.

Thiết kế lắp ráp mạch đếm thuận

T HIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG

Căn cứ theo hoạt động của mạch đếm thuận hiển thị số trên LED 7 thanh, nhóm thực tập đã thiết kế sơ đồ khối chức năng cho mạch đồng hồ điện tử gồm

5 khối được chỉ ra ở Hình 5.1.

Hình5.1Sơ đồthiết kếkhốichứcnăngchomạchđồnghồđiệntử số

Khối nguồn DC 5V: Các vi mạch số họ TTL (74LSxxx) thường dùng nguồn nuôi 1 chiều 5V, vì vậy ta cần có khối tạo nguồn nuôi DC 5V đưa đến tất cả các khối mạch còn lại.

Khối tạo xung nhịp với chức năng tạo ra xung nhịp chuẩn tần số 1 Hz (chu kỳ 1 giây) để tác động vào khối bộ đếm Như vậy, mỗi nhịp xung sẽ tác động làm bộ đếm tăng lên 1 đơn vị tương ứng với 1 giây.

Khối bộ đếm với chức năng đếm theo sự tác động của xung nhịp 1 Hz cho ra số đếm mã BCD.

Khối giải mã hiển thị LED 7 thanh với chức năng nhận các số đếm mã BCD từ khối bộ đếm chuyển sang để giải mã thành các tín hiệu điều khiển khối LED 7 thanh

Khối hiển thị gồm 2 LED 7 thanh để hiển thị 2 chữ số hàng đơn vị và hàng chục Đây là yêu cầu đặt ra cho thiết kế.

T HỰC HIỆN TỪNG KHỐI VỚI CÁC IC ĐÃ CHO

Có thể thiết kế với 1 biến áp, 1 diode cầu chỉnh lưu, 1 tụ lọc và IC ổn áp 5V L7805 Tuy nhiên trong bài thực tập này không yêu cầu thiết kế khối nguồn này mà được phép lấy luôn nguồn 5V từ nguồn DC điều chỉnh được có sẵn.

Có nhiều cách để tạo xung nhịp cho các mạch số, nhưng với yêu cầu đặt ra ở đây chỉ cần tạo xung nhịp có tần số vài Hz với độ ổn định không cần cao nên nhóm đã chọn sơ đồ mạch tạo xung nhịp cho ở Hình 5.2. Đây là một dạng mạch dao động đa hài sử dụng 2 cổng logic NAND (đấu chập đầu vào như cổng NOT) Tần số xung nhịp phụ thuộc vào trị số linh kiện C1, R1 và R2 Với trị số chọn như trên có thể tạo ra xung nhịp với tần số khoảng

Hình5.2Sơ đồtạoxungnhịpđơngiản tầnsố1Hz 5.2.3.Thiếtkếkhốibộđếmthờigian

Với chức năng đếm thuận từ 00 đến 99 có thể đưa ra mạch đếm thời gian có sơ đồ khối như sau Hình 5.3

Có nhiều cách để thực hiện các bộ đếm 10, trong đó cách sử dụng các IC đếm chuyên dụng là tiện lợi nhất Như yêu cầu của bài thực tập đặt ra là sử dụng

IC đếm 7490 nên nhóm đã thiết kế các bộ đếm trong sơ đồ hình vẽ 3 đều bằng các IC 74LS90.

5.2.3.1 Cấu tạo và hoạt động của IC 74LS90

Dưới đây là bảng mô tả hoạt động, các chân vào ra và sơ đồ bên trong IC 74LS90

Hình5.4Bảnghoạtđộng,cácchân vàoravàsơđồbêntrongIC74LS90

Bộ đếm 74LS90 là IC số họ TTL Đây là bộ đếm không đồng bộ gồm bộ đếm cơ số 2 và bộ đếm cơ số 5 bên trong Bộ đếm cơ số 2 có đầu vào xung nhịp là CP0 (chân số 14) và đầu ra là QA (chân số 12) Bộ đếm cơ số 5 có đầu vào xung nhịp là CP1 (chân số 1) và đầu ra là QB, QC, QD (tương ứng các chân số 9,

8 và 11) Với 2 đầu vào xung clock CP0, CP1 (tích cực sườn âm của xung nhịp) cùng với các chân điều khiển trực tiếp xoá (MR) và thiết lập (MS) (tích cực mức cao) thì IC 7490 trở thành bộ đếm đa năng giúp ta dễ dàng thiết kế dạng đếm 10.

Nghiên cứu sơ đồ bên trong của IC 7490 sẽ giúp ta hiểu rõ hơn hoạt động của IC

7490 Qua đó ta biết lợi dụng các 2 chân clock và các chân xoá của IC để thực hiện các bộ đếm.

5.2.3.2 Dùng IC 74LS90 tạo bộ đếm hàng đơn vị và hàng chuc

Dùng 2 IC 74LS90 tạo bộ đếm 99, trong đó 1 IC để tạo bộ đếm 10 cho hàng đơn vị, IC để tạo bộ đếm cho hàng chục.

Bằng cách nối đầu ra của bộ đếm cơ số 2 với đầu vào bộ đếm cơ số 5, tức là nối chân số 1 với chân số 12, ta sẽ có một bộ đếm cơ số 10 Xung nhịp sẽ đưa vào chân số 14 (CP0) và đầu ra là bộ đếm 10 mã BCD là QA, QB, QC và QD. Tất nhiên để IC đếm được thì ta sẽ để các chân MR và MS mức thấp (nối xuống GND).

Hình5.5Sơ đồnốichânIC74LS90 5.2.4.ThiếtkếkhốigiảimãhiểnthịLED7thanh

IC 74LS47 là vi mạch chuyên dụng để giải mã LED 7 thanh Đầu vào đã được thiết kế với mã BCD, đầu ra đưa tín hiệu điều khiển LED 7 thanh loại chung Anode (Common Anode) Tổng cộng ta phải dùng 2 IC 74LS47.

Hình5.6IC74LS47giảimãLED7thanhhiểnthịcácchữsốthậpphân

Hình5.7Bảngmôtảhoạtđộngcủa74LS47 5.2.5.Thiếtkếkhốihiển thịLED7thanh

Khối hiển thị gồm 2 LED 7 thanh dùng là loại chung Anode, với nguồn nuôi 5V và điều khiển bằng 74LS47.

T HIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH

Với các thiết kế khối nêu ở trên, ta đi đến thiết kế sơ đồ khối toàn mạch.

Hình5.9 Sơđồnguyênlítoànmạch LẮP RÁP VÀ CHẠY KIỂM TRA

• Tìm hiểu sơ đồ chân của các linh kiện và bo mạch thí nghiệm.

• Lắp ráp linh kiện trên bo mạch thí nghiệm.

• Thiết kế sơ đồ đi dây.

• Cấp nguồn DC để chạy thử và hiệu chỉnh mạch.

T ÌM HIỂU SƠ ĐỒ CHÂN CÁC LINH KIỆN VÀ BO MẠCH THÍ NGHIỆM

Chân LED 7 thanh loại CA đã liệt kê ở Hình 5.8, còn các IC trong sơ đồ nguyên lý có hình dạng và bố trí chân như sau:

C ẤP NGUỒN DC CHẠY THỬ VÀ HIỆU CHỈNH MẠCH

Khi cấp nguồn chạy mạch, trước tiên dùng một LED để kiểm tra xung nhịp được tạo ra bởi khối mạch 74LS00 Cắm Anode LED vào chân 6 của IC 74LS00 còn Cathode nối qua 1 điện trở 150 Ohm xuống đất Hiệu chỉnh C1, R1, và R2

Ngày đăng: 17/06/2024, 17:23

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Sơ đồ chân IC 7400: - thiết kế lắp ráp mạch đếm thuận
Sơ đồ ch ân IC 7400: (Trang 19)
w