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:

Hà Nội, ăm 2023

Trang 2

MỤC LỤCMỤC LỤC 2

CHƯƠNG I THÔNG TIN LINH KIỆN

4I.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 SN74LS90N1.1 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 năngreset tự động, dạng bộ đếm loại gợn sóng 4-bit tốc độ caođược chia thành hai phần Mỗi thiết bị bao gồm bốn flip-flop chính/phụ được kết nối bên trong để cung cấp phầnchia cho hai và chia cho năm ; LS90 được kích hoạt bởibộ chuyển đổi xung nhịp từ cao tới thấp (High to Lowtransition) trên các đầu vào của đồng hồ Mỗi phần cóthể được sử dụng riêng biệt hoặc gắn với nhau (Q đếnCP) để tạo thành các bộ đếm BCD, bi-quinary, modulo-12 hoặc modulo-16 LS90 có một Bộ cài đặt chính haicổng vào (2-input gated Master Reset) (Preset 9).

Trang 4

ChânMô tả chi tiết

BChân 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.

R1Chân 2Chân 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.

R2Chân 3Chân 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.NCChân 4Chân 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.VCCChân 5Chân 5 là chân đầu vào cấp nguồn.

R3Chân 6Chân 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.

R4Chân 7Chân 7 cũng được sử dụng như một chân reset Nó sẽ xóa tất cả các đầu ra khi kết hợp với R3.

QCChân 8Chân 8 là một chân đầu ra Nó là bit thứ hai của dữ liệu đầu ra 4 bit.Q BChân 9Chân 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.GNDChân 10Chân 10 là chân nối đất.

Q DChân 11Chân 11 là bit đầu ra có trong số lớn nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.Q AChân 12Chân 12 là bit đầu ra có trọng số nhỏ nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit.NCChân 13Chân 13 là chân không cần đấu nối Nó sẽ không ảnh hưởng đến vi mạch như chân 4.CLK

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

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 Bốnchân 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 7đoạn Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn làmạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiềungõ 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 tảCổng NAND 1

1 A1 - đầu vào 1 của cổng 12 B1 - đầu vào 2 của cổng 13 Y1 - đầu ra của cổng 1Cổng NAND 2

7 | P a g e

Trang 8

12 A4 - đầu vào 1 của cổng 413 B4 - đầu vào 2 của cổng 411 Y4 - đầu ra của cổng 4Các chân chung

7 GND - nối đất

14 Vcc - nối với điện áp dương để cấp điện cho cả bốn cổng3.3 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 2I.2 Tên đầu mục cấp 1I.2.1 Tên đầu mục cấp 2I.2.2 Tên đầu mục cấp 2I.2.3 Tên đầu mục cấp 2

8 | P a g e

Trang 9

CHƯƠNG II CÁC CỔNG LOGIC 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:

+ 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 lạiBiểu thức logic: Q = A.B

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 NANDCổng 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 1Biểu thức logic: Q = A.B

+ 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 1Biểu 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

+ 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 nhauBiểu 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 mạchnày thì cần phải có ba IC khác nhau cho mỗi loại cổng.

Để thiết kế lại mạch logic này bằng cách sửdụng cổng NAND, chúng ta sẽ thay thế mỗicổng 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 nàydẫn 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 thanhcanotchung tất cả các chân cực âm (GND) của LED sẽ được nối với nhau, còn riêng đốivới 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 cácđoạn 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.

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 xửlý 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 lýthông 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

Trang 18

Dễ bị tổn thất khi truyền tải vì chúng được biểu thị dưới dạng số 0-1.Trong khi truyềnâm thanh nếu như sai sót 1 vài byte dữ liệu cũng sẽ làm cho âm thanh bị lỗi.

Quy trình xử lý tín hiệu phức tạp và tốn kém hơn so với tín hiệu Analog.

Không thể ghi âm hay cắt nối đượcIV.3 NHẬN XÉT

Mỗi loai tín hiệu đều có những ưu nhược điểm riêng Trong cuộc sống của chúng ta, tín hiệu số là không thể thiếu được vì nó dùng để lưu trữ và xử lý thông tin Nhiều người dùng tín hiệu Analog để thay thế cho Digital tuy nhiên nó không thể truyền tải thông tin đi xa được Chính vì vậy mà Digital vẫn được sử dụng và không thể thay thế.

V Nguyên lý hoạt động của mạch:

- Mạch gồm có 4 khối:

+ Khối tạo xung : gồm tụ, điện trở, IC 7400 + Khối đếm : gồm 2 IC 7490

+ Khối giải mã : IC 7447 + Khối hiển thị: 2 LED 7 đoạn

Khi cấp nguồn thì khối tạo xung sẽ hoạt động và truyền xung từ chân số 6 qua chân số 14 của IC 7490 IC 7490 nhận xung sẽ thực hiện đếm và truyền tín hiệu qua các chân 8,9,11,12 đến lần lượt các chân 2,1,6,7 của IC 7447 Sau đó IC 7447 sẽ thực hiện giải mã rồi từ đó điều khiển viêc bật tắt các đoạn LED của LED 7 đoạn

18 | P a g e