báo cáo môn học thực tập cơ bản tìm hiểu các loại ic

Tìm hiểu về các loại IC1.Tìm hiểu về IC đếm 74LS90- IC 74LS90 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số đếm lên và trong cácmạch chia tần số.- Hình dạng và sơ đồ chân:- Chức năng của

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO MÔN HỌC

THỰC TẬP CƠ BẢN

Sinh viên : Nguyễn Quốc Dũng 20223697 Nguyễn Tuấn Anh 20223680

Mục lục

I Tìm hiểu các loại IC.

1 Tìm hiểu về IC đếm 74LS90……… ………3

2 IC giải mã 74LS47……… ………5

3 IC 7400……… ………….7

II Tìm hiểu về led 7 thanh ……… ….9

III Tìm hiểu về tín hiệu số ………12

IV Tìm hiểu các cổng logic cơ bản ……… …14

V Nguyên lí hoạt động ……… 21

2

- Chức năng của các chân

Chân Mô tả chi tiết

CLKB 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 trịlogic 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 Chân 4 sử dụng để hình dáng dễ nhìn cho mạch PCB

4 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

GND Chân 10 Chân 10 là chân nối đất

QD Chân 11 Chân 11 là bit đầu ra có trọng số lớn nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit

QA 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

- Nguyên lý hoạt động của IC 7490

+ IC 7490 với cấu trúc gồm 4 Flip Flop, Flip Flop đầu tiền sử dụng MOD 2 và 3 chân còn lại sẽ sử dụng ở MOD 5

+ 2 chân đầu vào sẽ sử dụng xung nhịp để đổi trạng thái đầu ra, các chân reset đều được điều khiển thông các các cổng AND

4

+ 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

- Thông số kỹ thuật của IC 7447

+ 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)

- Nguyên lý 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

+ IC 7447 thường được sử dụng tại 4 trường hợp:

Sáng bình thường, hiển thị các số từ 0 – 9 (thường dùng nhất) Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân LT phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao

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

Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống mức thấp Tất cả các thanh của LED 7 đoạn đều sáng, bất chấp các ngõ vào BCD Dùng để Kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn còn sống hay không

Bỏ trạng thái số 0 khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn của LED 7 thanh đều tắt Chân RBI ở mức thấp và chân BI/RBO phải bỏ trống

và nó đóng vai trò là ngõ ra

6

Nguyên lý hoạt động của IC 7447

3 IC 7400

- IC 7400 hay 7400 series là một dòng chip logic với 14 chân và có 4 cổng NAND

2 đầu vào Trong thập kỷ trước, có nhiều thế hệ tương thích pin khác nhau được phát triển để sử dụng nguồn cung cấp thấp hơn, công suất thấp công nghệ CMOS

và gói gắn kết bề mặt

- IC 7400 được xây dựng cùng với một số thiết bị, cung cấp đầy đủ các cổng giao tiếp logic cơ bản Dòng IC này chủ yếu bao gồm các chip logic khác nhau như cổng logic cùng thanh ghi, bộ nhớ RAM và bộ giải mã khác nhau.

- Với 14 chân, gồm 4 cổng NAND 2 đầu vào, mỗi cổng sử dụng chân 2 đầu vào và

1 đầu ra, 2 chân còn lại là nguồn và nối đất

- Chuỗi logic 7400 của IC được chế tạo bằng công nghệ bóng bán dẫn lưỡng cực

và điều này đã đặt tên cho công nghệ logic, TTL là viết tắt của từ logic bóng bán dẫn-bóng bán dẫn

- Sơ đồ chân:

Dưới đây là sơ đồ chân của dòng chip 7400:

Pin 1: Đây là cổng A-input-1

Pin 2: Đó là Cổng vào B-1

Pin 3: Đó là Cổng ra Y-1

Pin 4: Đây là cổng A-input-2

Pin 5: Đó là Cổng đầu vào B-2

Pin 6: Đây là cổng ra Y-2

Pin 7: Đây là một thiết bị đầu cuối GND

Pin 8: Đây là cổng ra Y-3

Pin 9: Đây là cổng đầu vào B-3

Pin 10: Đây là cổng A-input-3

Pin 11: Đó là Cổng đầu ra Y-4

Pin 12: Đây là cổng đầu vào B-4

Pin 13: Đây là cổng A-input-4

Pin 14: Đó là chân Vcc (Chân nguồn cung cấp tích cực)

8

- Những thông số kỹ thuật cơ bản của IC 7400

Bạn có thể tham khảo một số thông số kỹ thuật cơ bản của IC 7400 dưới đây:Nguồn điện áp: 5V

Độ trễ truyền cho mỗi cổng: 10ns

Công suất chuyển đổi mỗi cổng: 10mW

Tốc độ chuyển đổi tối đa: 25 MHz

Cổng NAND 2-i/p độc lập: 4

Đầu ra có thể giao tiếp với: TTL, CMOS, NMOS

Phạm vi của điện áp hoạt động lớn

Nhiệt độ hoạt động có thể lên đến 70 độ C

Bạn có thể sử dụng mạch tích hợp dựa trên IC 7400 để thiết kế Flip-Flops, bộ đếm,cổng logic trong các gói khác nhau Chúng có thể kết nối tùy theo mục đích xử lý một công việc nào đó

II Tìm hiểu về LED 7 thanh

- LED 7 thanh hay còn được gọi là LED 7 đoạn, bao gồm 7 đoạn đèn LED đượcxếp lại với nhau thành hình chữ nhật Khi các đoạn lập trình để chiếu sáng thì sẽhiển thị chữ số của hệ thập phân hoặc thập lục phân Đôi khi LED số 8 được hiểnthị dấu thập phân khi có nhiều LED 7 thanh được nối với nhau để có thể hiển thịđược các số lớn hơn 2 chữ số

- Phân loại LED 7 đoạn:

Dựa vào các cực được nối, có thể phân loại LED 7 đoạn như sau:

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

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

- Nguyên lí hoạt động:

+ Đánh số các LED phân đoạn lần lượt là a,b,c,d,e,f,g

+ Biểu diễn chữ số bằng Led 7 thanh

+ Số 8 được hiển thị khi tất cả các LED phân đoạn được cấp nguồn Ví dụ nếu bạn ngắt kết nối nguồn điện cho LED ‘g’, thì nó sẽ hiển thị số 0

Nguyên lý hoạt động của LED 7 đoạn+ Trong màn hình LED 7 đoạn, tùy vào việc chúng ta cấp nguồn cho phân đoạn LED nào, mà chúng ta có thể tạo tổ hợp số hiển thị từ 0 đến 9 Vì cấu tạo LED 7 đoạn là dạng số 8, nên không thể tạo thành bảng chữ cái như X và Z, vì vậy nó không thể được sử dụng cho bảng chữ cái và nó chỉ có thể được sử dụng cho hiển thị độ lớn số thập phân Tuy nhiên, led 7 thanh vẫn có thể tạo thành các chữ cái A,

B, C, D, E và F, vì vậy chúng cũng có thể được sử dụng để biểu diễn các chữ số thập lục phân

- Bảng chân lý của Led 7 thanh

10

Bảng chân lý của LED 7 thanh + Biểu diễn trạng thái BẬT tương ứng với “0”, còn TẮT tương ứng với “1” Số phân đoạn được sử dụng bởi chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 lần lượt là 6, 2, 5,

5, 4, 5, 6, 3, 7 và 6 Tức là để hiện số 0 thì 6 đèn phải sáng, số 1 thì 2 đèn phải sáng,…Màn hình LED 7 đoạn phải được điều khiển bởi các thiết bị bên ngoài khác Đơn giản có thể dùng điện trở để phân áp cho các phân ddoanj LED Nhưng thường để điều khiển LED 7 đoạn, chúng ta se dùng vi điều khiển, vi xử lý hoặc các bo mạch chủ khác

-Ứng dụng của LED 7 thanh trong thực tế

Các ứng dụng phổ biến của màn hình bảy phân đoạn là:

Đồng hồ đo đường cho ô tô, xe máy

Trong các thiết bị điệnc ông nghiệp có hiển thị màn hình

III Tìm hiểu về tín hiệu số

- Tín hiệu số là tín hiệu được sử dụng để biểu diễn dữ liệu dưới dạng một chuỗicác giá trị rời rạc; tại bất kỳ thời điểm nào, nó chỉ có thể đảm nhận một trong sốcác giá trị hữu hạn Điều này tương phản với một tín hiệu tương tự, đại diện chocác giá trị liên tục; tại bất kỳ thời điểm nào, tín hiệu tương tự đại diện cho một sốthực trong phạm vi giá trị liên tục.( Tín hiệu Digital là tín hiệu rời rạc không nốitiếp nhau theo từng thời điểm Tín hiệu này hoạt động dựa trên hệ nhị phân; tức làcác giá trị được biểu diễn bằng chữ số 0 và 1 với 2 mức giá trị cố định là 1(cao) và0(thấp) hay trong công nghiệp thì được hiểu là 1(On) và 0(Off)

- Các tín hiệu số đơn giản biểu thị thông tin trong các dải rời rạc của các mứctương tự Tất cả các cấp trong một dải các giá trị đại diện cho cùng một trạng tháithông tin Trong hầu hết các mạch kỹ thuật số, tín hiệu có thể có hai giá trị có thể;đây được gọi là tín hiệu nhị phân hoặc tín hiệu logic.[4] Chúng được biểu thị bằnghai dải điện áp: một dải gần giá trị tham chiếu (thường được gọi là điện áp đất hoặc

0 volt) và giá trị kia gần điện áp cung cấp Các giá trị này tương ứng với hai giá trị

"0" và "1" (hoặc "sai" và "đúng") của miền Boolean, do đó tại bất kỳ thời điểmnào, tín hiệu nhị phân đại diện cho một chữ số nhị phân (bit) Do sự rời rạc này,những thay đổi tương đối nhỏ đối với các mức tín hiệu tương tự không rời khỏiđường bao rời rạc và kết quả là bị bỏ qua bởi mạch cảm biến trạng thái tín hiệu.Kết quả là, tín hiệu số có khả năng chống nhiễu; nhiễu điện tử, miễn là nó khôngquá lớn, sẽ không ảnh hưởng đến các mạch kỹ thuật số, trong khi nhiễu luôn làmsuy giảm hoạt động của tín hiệu tương tự ở một mức độ nào đó

12

- 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.

Trong tín hiệu số, đại lượng vật lý đại diện cho thông tin có thể là dòng điện hoặc điện áp thay đổi, cường độ, pha hoặc phân cực của trường quang hoặc điện

từ khác, áp suất âm, từ hóa của phương tiện lưu trữ từ tính, vân vân Tín hiệu số được sử dụng trong tất cả các thiết bị điện tử kỹ thuật số, đáng chú ý là thiết bị điệntoán và truyền dữ liệu

- Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm của tín hiệu Digital:

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 tínhTốc độ không chi phối hay gây méo dao động

+ Nhược điểm

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

0-Quy trình xử lý tín hiệu phức tạp và tốn kém hơn so với tín hiệu Analog.Không thể ghi âm hay cắt nối được

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 thểtruyền tải thông tin đi xa được Chính vì vậy mà Digital vẫn được sử dụng vàkhông thể thay thế

IV Tìm hiểu các cổng logic cơ bản

- Cổng logic (tiếng Anh: logic gate) là mạch điện thực hiện một hàm Boole lý tưởng hóa Có nghĩa là, nó thực hiện một phép toán logic trên một hoặc nhiều logicđầu vào, và tạo ra một kết quả logic ra duy nhất, với thời gian thực hiện lý tưởng hóa là không có trễ Mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra dựa trên một logic nhất định

- 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 cổng logic là các phần tử đóng vai trò chủ yếu để thực hiện các chức năng logic đơn giản nhất trong các sơ đồ logic nhằm thực hiện một hàm logic nào đó Quan hệ logic cơ bản nhất có ba loại: AND, OR, NOT Cổng logic gồm các phần

tử có nhiều đầu vào và chỉ có một đầu ra Đầu ra là tổ hợp của các đầu vào Từ các cổng logic ta có thể kết hợp lại để tạo ra nhiều mạch logic thực hiện các hàm logic phức tạp hơn

- Cổng logic có thể được chế tạo bằng các công nghệ khác nhau (lưỡng cực, MOS),

có thể được tổ hợp bằng các linh kiện rời nhưng thường được chế tạo bởi các công nghệ tích hợp IC (Intergrated circuit) Cổng logic được sử dụng trong vi xử lý, vi điều khiển, các ứng dụng hệ thống nhúng và trong các mạch điện và điện tử

- Có tất cả 7 cổng logic: NOT, AND, OR, NAND, NOR, EX-OR và EX-NOR

+ Cổng OR

Cổng OR có 2 hoặc nhiều lối vào và chỉ có một lối ra Lối ra ở mức 1 nếu có ítnhất một lối vào ở mức 1 (Lối ra có tín hiệu khi một lối vào có tín hiệu)

14

Nhận xét:

Y = 0 : khi tất cả các biến vào đều bằng 0

Y = 1: khi có ít nhất một biến vào bằng 1

IC cổng OR 74HC32

+ Cổng AND

Cổng AND có 2 hoặc nhiều lối vào và chỉ có một lối ra Toán tử này thực hiệnphép nhân logic Ngõ ra chỉ bằng 1 khi tất cả ngõ vào có mức logic là 1

Nhận xét:

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

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

IC cổng NOT 74HC14

+ Cổng NAND

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

Nhận xét:

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

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

18

IC cổng NOR 74HC02

+ Cổng EXOR

Cổng EXOR dùng để thực hiện hàm EXOR Cổng EXOR chỉ có 2 ngõ vào và 1ngõ ra Đây là một phép toán quan trọng, nếu 2 ngõ vào có mức logic khác nhau thìngõ ra sẽ bằng 1 Đới với cổng EXOR có nhiều ngõ vào thì ngõ ra sẽ bằng 1 khitổng số bit 1 ở ngõ vào là số lẻ

Nhận xét:

Y = 0 : khi tất cả hai biến vào có giá trị giống nhau

Y = 1 : khi tất cả hai biến vào có giá trị khác nhau

IC cổng EXOR 74HC86

+ Cổng EXNOR

Cổng EXNOR là kết hợp của cổng EXOR và cổng NOT, dùng để thực hiện hàmEXNOR Cổng EXNOR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra Cổng này thực hiện phéptoán ngược với phép EXOR tức là khi 2 ngõ vào có giá trị giống nhau thì ngõ rabằng 1 Với cổng EXNOR nhiều ngõ vào thì ngõ ra bằng 1 nếu tổng số bit 1 ở ngõvào là số chẵn

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

20

- 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,…

VI Nguyên lí hoạt động

Sơ đồ nguyên lí

- Xung kích được tạo ra từ khối nguồn chứa IC7400 và xung này được đưa tớichân 14 của IC 74LS90 một các liên tục để đếm, đếm nhanh hay đếm chậm ta cóthể điều chỉnh được tần số đếm trên con IC7400 bằng biến trở R7 Ngõ ra xungcủa IC 74LS90 ở các chân QA, QB, QC, QD được đưa đến ngõ vào tương ứng

A, B, C, D của IC giải mã 74LS47