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

Không quan trọng nó được đấu nối hay không vì nó sẽ không ảnh hưởng đến mạch.VCCChân 5Chân 5 là chân đầu vào cấp nguồn.R3Chân 6Chân 6 được sử dụng như một chân reset trong IC.. Nó sẽ xóa

Trang 1

111Equation Chapter 1 Section 1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

VIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-   -

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN

Báo cáo thiết kế mạch đếm thuận

Giảng viên hướng dẫn:

Nhóm sinh viên thực hiện:

1

2

Hà Nội, ăm 2023

Trang 2

MỤC LỤC MỤC LỤC 2

CHƯƠNG I THÔNG TIN LINH KIỆN

4 I.1 Tên đầu mục cấp 1 4

I.1.1 Tên đầu mục cấp 2 4

I.2 Tên đầu mục cấp 1 4

CHƯƠNG II TÊN CHƯƠNG 5

II.1 Tên đầu mục cấp 1 5

II.1.1 Tên đầu mục cấp 2 5

II.2 Tên đầu mục cấp 1 5

KẾT LUẬN .6

TÀI LIỆU THAM KHẢO .7

Trang 3

CHƯƠNG I LINH KIỆN MẠCH

I.1 SN74LS90N

1.1 Giới thiệu chung

1.2 Sơ đồ chân và chức năng

3 | P a g e

SN74LS90N là bộ đếm thập phân không có chức năng reset tự động, dạng bộ đếm loại gợn sóng 4-bit tốc độ cao được chia thành hai phần Mỗi thiết bị bao gồm bốn flip-flop chính/phụ được kết nối bên trong để cung cấp phần chia cho hai và chia cho năm ; LS90 được kích hoạt bởi

bộ chuyển đổi xung nhịp từ cao tới thấp (High to Low transition) trên các đầu vào của đồng hồ Mỗi phần có thể được sử dụng riêng biệt hoặc gắn với nhau (Q đến CP) để tạo thành các bộ đếm BCD, bi-quinary,

modulo-12 hoặc modulo-16 LS90 có một Bộ cài đặt chính hai cổng vào (2-input gated Master Reset) (Preset 9).

Trang 4

Chân Mô tả chi tiết

CLK

B Chân 1

Chân 1 là đầu vào xung clock của MOD 5 trong IC Là chân tích cực mức thấp (chỉ kích hoạt khi có giá trị logic mức thấp), ddeer thay đổi trạng thái ở 3 bit đầu ra Tại các đầu ra có xung thay đổi từ mức cao đến thấp thì ba bit đầu ra sẽ bị thay đổi.

R1 Chân 2 Chân 2 được sử dụng như một chân reset trong IC Nó sẽ cho giá trị lớn

nhất ở đầu ra Sử dụng kết hợp với chân 3.

R2 Chân 3 Chân 3 cũng được sử dụng như một chân reset trong IC Nó sẽ kích giá trị lớn nhất ở đầu ra Sử dụng kết hợp với chân 2.

NC Chân 4 Chân 4 sử dụng để hình dáng dễ nhìn cho mạch PCB Không quan trọng nó được đấu nối hay không vì nó sẽ không ảnh hưởng đến mạch. VCC Chân 5 Chân 5 là chân đầu vào cấp nguồn.

R3 Chân 6 Chân 6 được sử dụng như một chân reset trong IC Nó sẽ xóa tất cả giá trị các đầu ra khi kết hợp với R4.

R4 Chân 7 Chân 7 cũng được sử dụng như một chân reset Nó sẽ xóa tất cả các đầu

ra khi kết hợp với R3.

QC Chân 8 Chân 8 là một chân đầu ra Nó là bit thứ hai của dữ liệu đầu ra 4 bit.

Q B Chân 9 Chân 9 cũng là một chân đầu ra Nó là bit LSB thứ hai (Bit có trọng số

thấp thứ 2) của dữ liệu đầu ra 4 bit.

GND Chân 10 Chân 10 là chân nối đất.

Q D Chân 11 Chân 11 là bit đầu ra có trong số lớn nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.

Q A Chân 12 Chân 12 là bit đầu ra có trọng số nhỏ nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.

NC Chân 13 Chân 13 là chân không cần đấu nối Nó sẽ không ảnh hưởng đến vi mạch như chân 4. CLK

A Chân 14 Chân 14 là chân đầu vào xung clock dùng để cấp xung clock cho MOD 2 của IC.

1.3 Thông số kỹ thuật

- Dãy nguồn đầu vào cho IC là 4,75V đến 5,25V.

- Dãy nhiệt độ hoạt động cho IC là 0 đến 70 độ.

- Dãy điện áp đầu vào IC ở trạng thái mức CAO nhỏ nhất 2,0V và trạng thái THẤP là tối đa 0,7V.

- IC cho dòng điện đầu ra ở trạng thái mức CAO là -0,4mA và ở trạng thái THẤP là 8,0mA

- Dãy bảo vệ diode kẹp bên trong là -1,5V.

1.4 Nguyên lí hoạt độngHoạt động

IC có cấu trúc bên trong gồm 4 flip flop và flip flop đầu tiên được sử dụng là MOD 2 và

3 chân còn lại được sử dụng ở MOD 5

Có hai chân đầu vào xung nhịp và được sử dụng để thay đổi trạng thái đầu ra Các chân reset được điều khiển thông qua cổng AND.

4 | P a g e

Trang 5

I.2 74LS47

2.1 Giới thiệu chung

2.2 Sơ đồ chân và chức năng

 Chân số 1, 2, 6, 7 là đầu vào ứng với B, C, D, A

 Chân số 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 là các chân đầu ra, những chân này sẽ được nối với led 7 thanh để điều khiển chúng

 Chân số 8 là chân nối đất GND

 Chân số 16 là chân cấp nguồn Vcc 5V, không cấp quá nguồn 5V để IC hoạt động bình thường

 Chân số 3 LT (Lamp Test) dùng để kiểm tra led 7 đoạn Nếu chân số 3 nối mass thì led sẽ sáng cùng lúc 7 đoạn Chân này chỉ dùng để kiểm tra xem led 7 thanh có bị hỏng đoạn nào hay không thôi

 Chân số 4 BI/RB0 được nối với mức cao, nếu bị nối với mức thấp thì toàn bộ đèn sẽ không sáng

 Chân số 5 RBI nối với mức cao

5 | P a g e

IC có 4 chân reset, hai chân xung

nhịp và 4 chân đầu ra Trước khi sử

dụng IC thì trước tiên chúng ta cần

hiểu các chân reset

Bốn chân reset này sẽ được sử

dụng để điều khiển các đầu ra Bốn

chân reset này sẽ tạo ra hơn 16 tổ

hợp nhưng trong một số tổ hợp, sẽ

có đầu ra nhất định

IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7

đoạn Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là

mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều

ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn

led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn

cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự

IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ

ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để

thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anode chung

Trang 6

2.3 Thông số kỹ thuật

 Đóng gói với 16 chân trong một dòng kép DIP

 Bộ chuyển đổi BCD sang led 7 đoạn để hiển thị từ 0 – 9

 Nguồn cấp hoạt động tốt nhất trong khoảng 5V (4.75 đến 5.25)

2.4 Nguyên lí hoạt động

Các chân A, B, C, D: Đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới 15 tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng

Chân QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với QA=a, QB=b, QC=c, QD=d, QE=e, QF=f, QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào của các mạch

I.3 74LS001.1 Tên đầu mục cấp 2

6 | P a g e

3.1 Giới thiệu chung

74LS00 là một thành viên của dòng vi mạch

74XXYY Các vi mạch 74xxyy là các cổng logic

của điện tử kỹ thuật số IC 74LS00 có bốn cổng

NAND Ngoài ra mỗi cổng có hai đầu vào Do đó

nó còn có tên tên bốn cổng NAND hai đầu vào

Trang 7

3.2 Sơ đồ chân và chức năng

Số chân Mô tả

Cổng NAND 1

1 A1 - đầu vào 1 của cổng 1

2 B1 - đầu vào 2 của cổng 1

3 Y1 - đầu ra của cổng 1

Cổng NAND 2

Cổng NAND 3

Cổng NAND 4

7 | P a g e

Trang 8

Các chân chung

7 GND - nối đất

14 Vcc - nối với điện áp dương để cấp điện cho cả bốn cổng 3.3 Thông số kĩ thuật

Dải điện áp hoạt động: 4.75 đến + 5.25V+

Điện áp cung cấp tối đa: 7V

Dòng điện tối đa được phép rút qua mỗi đầu ra cổng: 8mA

Đầu ra TTL

ESD tối đa: 3,5KV

Thời gian tăng điển hình: 15ns

Thời gian giảm điển hình: 15ns

Nhiệt độ hoạt động: 0 ° C đến 75 ° C

I.1.2 Tên đầu mục cấp 2

I.2 Tên đầu mục cấp 1

8 | P a g e

Trang 9

CHƯƠNG II CÁC CỔNG LOGI C CƠ BẢNTÊN CHƯƠNG

II.1 CỔNG NOT

Cổng NOT chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra Cổng NOT dùng để thực hiện phép NOT hay phép phủ định trong đại số Boole Cổng NOT còn được gọi là

cổng ĐẢO (Inverter)

Ký hiệu cổng NOT:

II.2 CỔNG AND

Cổng AND dùng thực hiện hàm AND của 2 hay nhiều biến Cổng AND có số 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

Ký hiệu cổng AND:

Nhận xét: Ngõ ra cổng AND chỉ ở mức cao khi tất cả các ngõ vào lên cao

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

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

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

Nhận xét:

+ Ngõ ra cổng AND chỉ ở mức cao nhất khi tất cả các ngõ ra lên cao

+ Khi ngõ ra bằng 0, ngõ ra bằng 0 bất chất tất cả các ngõ ra còn lại

Biểu thức logic: Q = A.B

II.3 CỔNG 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

Ký hiệu cổng OR:

9 | P a g e

Nhận xét: Ngõ vào và ngõ ra có mức logic trái

ngược nhau

Biểu thức logic: Q = A

Trang 10

Nhận xét:

+ 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

Biểu thức logic: Q = A + B

II.4 CỔNG NAND

Cổng NAND là kết hợp của cổng AND và cổng NOT Ngõ ra của cổng NAND Cổng NAND là kết hợp của cổng AND và cổng NOT Ngõ ra của cổng NAND

là đảo với ngõ ra cổng AND.

Ký hiệu cổng NAND:

Nhận xét:

+ Ngõ ra cổng NADN = 1 khi ít nhất có một ngõ vào của nó bằng 0

+ Ngõ ra cổng NADN = 0 khi tất cả các ngõ vào của nó bằng 1

Biểu thức logic: Q = A.B

II.5 CỔNG NOR

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

Ký hiệu cổng NOR:

Nhận xét:

+ 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: Q = A+B

II.6 CỔNG EX-OR

10 | P a g e

Trang 11

Cổng EX-OR dùng để thực hiện hàm EX-OR Cổng EX-OR chỉ có 2 ngõ vào

và 1 ngõ ra

Ký hiệu cổng EX-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.

Biểu thức logic:A.B+A.B=AB

II.7 CỔNG EX-NOR

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

Ký hiệu cổng EX-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

Biểu thức logic: Q = A.B + A.B = AB

II.8 SỰ 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:

11 | P a g e

Trang 12

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 bạn thấy trên hình 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)

D = NOT (A OR B)

E = B AND C

Q = D OR E = (NOT (A OR B)) OR (B AND C)

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.

II.9 SỰ ĐA NĂNG CỦA CỔNG NAND VÀ CỔNG NOR

Tất cả các biểu thức logic đều có thể được xây dựng thông qua các cổng NOT, 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 cổng NOR) để thực hiện các cổng logic cơ bản AND, OR, NOT tương đương như sau:

12 | P a g e

Trang 13

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

13 | P a g e

Chúng ta thấy rằng mạch này có 3 cổng

khác nhau (NOR, AND và OR) để thi công

mạch này 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,

Trang 14

Sau 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 cổng NOT mắc nối tiếp nhau thì trạng thái logic ở ngõ vào và ngõ ra là giống nhau Hình dưới đây cho thấy mạch logic sau khi đơn giản.

II.10 ỨNG 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…

14 | P a g e

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

Trang 15

III LED 7 ĐOẠN

III.1 TÌM HIỂU CHUNG

III.2 PHÂN LOẠI

- Có hai loại Led 7 đoạn được sử dụng phổ biến hiện nay: LED 7 đoạn Anode chung và Led 7 đoạn Cathode chung

- Cấu tạo bên trong của cả hai loại gần như giống hệt nhau Đối với led 7 thanh canotchung tất cả các chân cực âm (GND) của LED sẽ được nối với nhau, còn riêng đối với led 7 thanh anot chung các chân dương (VCC) của LED sẽ nối với nhau.

III.3 SƠ ĐỒ CHÂN

15 | P a g e

-LED 7 đoạn, hay còn được viết là “seven segment display”, bao gồm bảy đèn LED được sắp xếp theo hình số

‘8’.

-Mỗi đoạn là một đèn LED và được đưa ra thành các chân tương ứng trên LED 7 đoạn Các chân này được ký hiệu bằng các chữ cái ‘a’ đến ‘g’ Các chân LED còn lại được nối với nhau để tạo thành một chân chung duy nhất -Mỗi đoạn có thể được bật hoặc tắt riêng lẻ bằng cách đặt chân tương ứng thành mức CAO hoặc mức THẤP, giống như một đèn LED thông thường Bằng cách BẬT/TẮT các đoạn LED, có thể tạo hình ký tự số hoặc chữ cái.

Trang 16

III.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

Tùy vào từng trường hợp cụ thể mà bạn muốn hiển thị số hay là chữ, thì cần phải bật các đoạn LED cho phù hợp Ví dụ, để hiển thị số 4, bốn đoạn đèn LED b, c, f và g phải được bật sáng Tương tự, các chữ số khác nhau từ 0 đến 9 và các ký tự từ A đến F

có thể được hiển thị trên màn hình LED 7 đoạn, như hình bên dưới.

Dưới đây là bảng chân lý (Truth-Table) sẽ cho biết đoạn nào cần phải được bật sáng để tạo ra các chữ số và ký tự tương ứng Lưu ý, bảng chân lý cho Led 7 đoạn Anode chung hoàn toàn ngược lại với bảng chân lý Led 7 đoạn Cathode chung.

IV TÍN HIỆU SỐ

IV.1 KHÁI NIỆM

16 | P a g e

Anode chung Cathode chung

Trang 17

Tín hiệu số còn được biết thông dụng với tên gọi tín hiệu digital có biên độ rời rạc, không liên tục nhau theo từng thời điểm Dạng tín hiệu này vận hành theo hệ nhị phân -tại bất kỳ một thời điểm nào, tín hiệu chỉ được thể hiện thông qua chữ số 0 và 1 Với 1 thể hiện mức điện thế cao (ở trạng thái ON) và 0 biểu diễn mức điện thế thấp (ở trạng thái OFF) Tín hiệu số được hình thành từ công nghệ do đó thuận tiện hơn trong việc xử

lý và lưu trữ dữ liệu.

+ Tín hiệu số có nhiều hơn hai trạng thái đôi khi được sử dụng; mạch sử dụng các tín hiệu như vậy được gọi là logic đa trị Ví dụ, các tín hiệu có thể giả sử ba trạng thái có thể được gọi là logic ba giá trị

+ Tín hiệu số là tín hiệu không có thật trong tự nhiên ,được con người tạo ra bằng công nghệ nên có thể thay đổi điều chỉnh theo mục đích của mình Ví dụ: điều chỉnh âm thanh trong loa máy tính, điều chỉnh âm thanh ti vi; có thể tăng âm lượng lớn lên hoặc nhỏ đi trong máy nghe nhạc….; nói chung là không có sẵn mà phải nhờ tác động của con người thông qua công nghệ.

+ Tín hiệu Digital được áp dụng vào nhiều lĩnh vực trong cuộc sống chủ yếu là các thiết bị điện tử viễn thông…

IV.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA TÍN HIỆU SỐ

Tín hiệu số digital được dùng trong nhiều thiết bị âm thanh giúp lưu trữ và xử lý thông tin

2.1 ƯU ĐIỂM

Không bị ảnh hưởng bởi điện áp và dao động nhiệt

Sử dụng tín hiệu Digital trong quá trình truyền tải sẽ giúp loại bỏ tạp âm.

Thông tin được sang chép chất lượng hơn và không bị hạn chế.

Digital vẫn không bị biến dạng dù là tuyến tính hay không tuyến tính

Tốc độ không chi phối hay gây méo dao động

Nhiều công cụ hỗ trợ chỉnh sửa có sẵn

Có thể truyền đi ở khoảng cách xa

Tất cả thông tin dạng kĩ thuật số đều được mã hóa dễ dàng

2.2 Nhược điểm

17 | P a g e

Tiêu đề	Báo cáo thiết kế mạch đếm thuận
Tác giả	STT, Họ và tên, MSSV
Người hướng dẫn	Giảng viên hướng dẫn:
Trường học	ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Chuyên ngành	KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Thể loại	Báo cáo thực tập cơ bản
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	1,51 MB