đề tài mạch đếm từ 0 9 dùng led 7 đoạn sử dụng ic 74ls90 ic 74ls47 và ic lm555

Do đó, chúng ta phải nắm bắt và vậndụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển cho nền khoa họckỹ thuật Việt Nam nói chung và nền kỹ thuật điện tử nói riêng.Ngành điện t

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TIỂU LUẬN KẾT THÚC MÔNMÔN: THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ SỐ

ĐỀ TÀI: MẠCH ĐẾM TỪ 0 – 9 DÙNG LED 7 ĐOẠN SỬDỤNG IC 74LS90, IC 74LS47 VÀ IC LM555

Lớp: 21ĐHĐT02

Chuyên ngành: Công nghệ kĩ thuật điện tử - viễn thôngGVHD: Nguyễn Tâm Hồng Đức

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU Error: Reference source not found

CHƯƠNG I 1

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN 2

I Giới thiệu chung: 2

II Khái niệm: Error: Reference source not found2.1 Domino (cầu đấu dây điện): Error: Reference source not found2.2 Điện trở: Error: Reference source not found2.2.1 Các thông số của điện trở: Error: Reference source not found2.3 Biến trở: Error: Reference source not found2.4 Rào cắm đực: 5

1.5 Tụ hoá: 12

1.6 IC LM555: 131.6.1 Chức năng hoạt động của LM555: Error: Reference source not found

1.6.2 Chức năng hoạt động từng chân của LM555: Error: Reference source not

1.6.3 Nguyên lý hoạt động của IC LM555: Error: Reference source not found1.7 IC 74LS47: Error: Reference source not found1.7.1 Chức năng hoạt động từng chân của IC 74LS47: Error: Reference source not

I Các hình ảnh mô phỏng trên proteus: 23

II Các hình ảnh thực tế 24

KẾT LUẬN 26

NGUỒN TÌM KIẾM TÀI LIỆU 26

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần nào giúp giảm giá thành sản phẩmbằng các linh kiện rời Ứng dụng môn thí nghiệm điện tử số vào thiết kế các bộphận sự thiết thực hàng ngày, giúp chúng ta hiểu được bộ môn thí nghiệm điện tửsố làm gì và được ứng dụng vào những gì Do đó, chúng ta phải nắm bắt và vậndụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển cho nền khoa họckỹ thuật Việt Nam nói chung và nền kỹ thuật điện tử nói riêng.

Ngành điện tử ngày nay đã có ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế toàn cầu nhờ cóưu điểm trong việc xử lý các số liệu truyền dẫn, tính đa thích nghi của nhiều phầnmềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác Việc ứng dụng điện tửtrong đời sống xã hội ngày càng nhiều, một trong số đó là mạch đếm số giúp tănghiệu suất lao động và đồng thời đem lại độ chính xác cao hơn với các phươngpháp đếm truyền thống.

Xuất phát từ những kiến thức đã học cũng như biết đến tầm quan trọng củamạch đếm, nhóm em đã bắt đầu nghiên cứu và thực hành đề tài: “Thiết kế mạchđếm từ 0 – 9 dùng LED 7 đoạn sử dụng IC 74LS90, IC 74LS47 và IC LM555”vớisự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tâm Hồng Đức.

Trong bài cáo cáo này sẽ có các chương cần để tìm hiểu như sau: - Chương 1: Giới thiệu các linh kiện

- Chương 2: Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

- Chương 3: Mô phỏng mạch thực tế “Mạch đếm từ 0 – 9 dùng LED 7 đoạnsử dụng IC 74LS90, IC 74LS47 và IC LM555”

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN I Giới thiệu chung:

Để thực hiện được đếm từ 0 – 9 dùng IC 74LS47, IC 74LS90 và IC LM555, tacần có các linh kiện như sau:

• Domino

• Điện trở 220 Ohm• Điện trở 10K Ohm• Điện trở 470 Ohm• Biến trở 1K Ohm• Jack cắm đực • Tụ hoá 10uF • 1 IC LM555 • 1 IC 74LS47 • 1 IC 74LS90 • LED 7 đoạn

II Khái niệm

2.1 Domino (cầu đấu dây điện)

Cầu đấu dây điện (Domino điện) - cái tên hết sức thân thuộc với nhiều người đanglàm việc trong những ngành nghề liên quan đến thiết bị điện công nghiệp và dândụng Tuy nhiên không phải ai trong số đó cũng nắm bắt được hoàn toàn cấu tạo vàcách thức phân loại của thiết bị này Trong bài viết dưới đây, Amazen xin gửi tớiquý độc giả những kiến thức chính xác nhất về cầu đấu dây điện mà chúng tôi đúckết được từ quá trình làm việc thực tiễn.

Cầu đấu dây điện còn được gọi là Domino điện Trong khi các kỹ thuật viên, kỹ sưcơ khí thường gọi loại thiết bị này là cầu đấu dây điện thì hộ gia đình lại sử dụngphổ biến cái tên Domino điện hơn Còn trong tiếng Anh, Terminal block chính làtên gọi của cầu đấu dây điện.

Nhờ sự ra đời của cầu đấu nối dây điện, các kỹ sư đã có thể giải quyết bài toán nangiải mà khiến họ đau đầu trong thời gian dài: Làm sao để vừa tiết kiệm diện tíchmà vẫn có thể đấu nối một cách đơn giản.

2.2 Điện trở

Là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trởnhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn.

2.2.1 Các thông số của điện trở

Điện trở của dây dẫn:

Giá trị điện trở đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của điện trở Yêu cầu cơ bản đối với giá trị điện trở đó là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian, Điện trở dẫn điện càng tốt thì giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại

Giá trị điện trở được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ, hoặc GΩ ), kΩ), kΩ, MΩ, hoặc GΩ , MΩ), kΩ, MΩ, hoặc GΩ , hoặc GΩ), kΩ, MΩ, hoặc GΩ

Ký hiệu của điện trở trong mạch điện tử

Mỗi điện trở có 1 giá trị nhất định, vòng màu in trên điện trở thể hiện giá trị của nó Thông thường, điện trở có 4 vòng màu 2 vòng màu đầu là 2 chữ số đầu của giátrị Vòng thứ 3 thể hiện số chữ số “0” đứng sau Vòng thứ tư thể hiện sai số

Có tất cả 12 màu, mỗi màu có 1 giá trị khác nhau

Ký hiệu của biến trở:

2.4 Rào cắm đực

Rào cắm đực 1x40pin chân thẳng loại thường là Rào đực đơn chân thẳng dài 1×40 chân (Male Pin Header) được sử dụng để hàn lên board mạch giúp kết nối với dây bus hoặc giữa các board mạch lại với nhau, thích hợp cho việc làm thí nghiệm, prototype,…

2.5 Tụ hóa

Tụ hóa trong tiếng Anh sử dụng với thuật ngữ là electrolytic capacitor hay còn được gọi với tên tụ điện phân Đây là một loại tụ điện phân cực có bản cực dương được làm bằng kim loại sau đó tạo thành một lớp oxit cách điện giữa hai chân tụ Lớp oxit cách điện này chính là lớp điện môi cách điện của tụ.

Tụ điện phân có thể được làm từ chất rắn, gel hoặc chất lỏng bao phủ lên bề mặtcủa lớp oxit và vai trò chính của lớp điện phân chính là bản cực âm của tụ điện hayCathode Do lớp điện môi bằng Oxit rất mỏng và bề mặt bản cực dương mở rộng,điều này khiến cho các tụ điện hóa có điện dung, cùng với điện áp cao hơn nhiềuso với tụ gốm hoặc tụ phim.

Trên thị trường hiện nay, tụ hóa hay tụ điện phân gồm các loại tụ hóa nhôm, tụ hóaniobi và tụ hóa tantali Tụ hóa được ký hiệu là một đường cong chỉ rằng tự điệnđược phân cực Đường cong đó cũng đại diện cho cực âm của tụ và đặt ở điện ápthấp hơn so với cực dương Không những thế cực dương của tụ hóa thường đượcký hiệu thêm dấu công Cụ thể như hình ảnh dưới đây:

2.6 IC LM555

IC 555 là một trong những dòng sản phẩm của công ty Signetics Corporation Với 2 dòng sản phẩm là SE555/NE555 IC 555 là một vi mạch dùng để tạo thời gian trễ

(Time Delays) và tạo xung (Oscillation) với mức ổn định và tỷ lệ chính xác cao

2.6.1 Cấu tạo IC LM555

IC LM555 gồm có một bộ OP – AMP dùng để so sánh điện áp, 1 mạch lật vàtransistor giúp xả điện Cấu tạo rất đơn giản nhưng nó được coi là một mạch tíchhợp hoạt động rất tốt và có độ chính xác cao

Cấu tạo bên trong gồm có 3 điện trở được mắc nối tiếp để có thể chia điện ápnguồn (Vcc) thành 3 phần giúp tạo nên một điện áp chuẩn Điện áp ⅓ Vcc sẽ đượcnối với chân dương của OP – AMP 1 và điện áp ⅔ Vcc còn lại sẽ được nối vớichân âm của OP – AMP 2 Trong trường hợp khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn ⅓ Vccthì chân S bằng và lúc này FF kích hoạt Khi điện áp ở chân số 6 mà lớn hơn ⅔Vcc thì chân R của FF= và FF sẽ được reset

Thông số chuẩn của IC 555 như sau:

• Với nguồn điện áp đầu vào nằm trong dải từ 2 – 18V

• Dòng điện tiêu thụ: 6 – 15mA

• Công suất tiêu thụ lớn nhất (Pmax): 600mW

• Điện áp logic đầu ra ở mức cao (mức 1): 0.5 – 15V

• Điện áp logic đầu ra ở mức thấp (mức 0): 0.03 – 0.06V

2.7 IC 74LS47

74LS47 là IC điều khiển / giải mã BCD sang 7 đoạn Nó chấp nhận một số thậpphân được mã hóa nhị phân làm đầu vào và chuyển đổi nó thành một mẫu để điềukhiển 7 đoạn để hiển thị các chữ số từ 0 đến 9 Số thập phân được mã hóa nhị phân(BCD) là một kiểu mã hóa trong đó mỗi chữ số của một số được biểu diễn bằngchuỗi nhị phân của chính nó (thường là bốn bit).

Ví dụ 239 trong BCD được biểu diễn là 0010 0011 1001.

IC 74LS47 chấp nhận bốn dòng dữ liệu đầu vào BCD (8421) và tạo ra phần bổsung của chúng bên trong Dữ liệu được giải mã bằng bảy cổng AND / OR để điềukhiển trực tiếp LED 7 đoạn Các đầu ra tương ứng với cấu hình cực dương chung(CA) của 7 đoạn.

74LS90 về cơ bản là một bộ đếm MOD-10 tạo mã đầu ra BCD Nó bao gồm bốnflip-flop JK master-slave, được kết nối bên trong để cung cấp bộ đếm MOD-2(đếm đến 2) và bộ đếm MOD-5 74LS90 cũng có một flip-flop JK bật tắt độc lậpcủa CLKA và ba cái khác được điều khiển bởi CLKB.

2.9 LED 7 đoạn

Led 7 đoạn là 7 đèn led được sắp xếp thành hình chữ nhật như hình bên dưới:

Mỗi led là một đoạn Khi mỗi đoạn chiếu sáng thì một phần của chữ số (hệ thậpphân hoặc thập lục phân) sẽ được hiển thị Đôi khi có thêm led thứ 8 để biểu thịdấu thập phân khi có nhiều led 7 đoạn nối với nhau để hiển thị các số lớn hơn 10.

CHƯƠNG II

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG I Nguyên lý hoạt động:

1.1 Domino (cầu đấu dây điện)

Cầu đấu dây điện là thiết bị có chức năng kết nối dây điện với các thiết bị điềukhiển hoặc thiết bị động lực Chúng sẽ giúp nối liền mạch điện trong tủ điện và hệthống điện Giữa các cầu đấu điện được cách điện hoàn toàn với nhau.

Loại cầu đấu dây điện giắc cắm thích hợp để ứng dụng trong các ngành côngnghiệp thiên về chế tạo, lắp ráp thiết bị, máy móc và được dùng nhiều cho các tủđiện trung thế, cao thế Những ngành này đòi hỏi thời gian thi công lắp đặt nhanhchóng.

Loại domino giắc cắm thích hợp dùng trong các ngành công nghiệp thiên về chếtạo, lắp ráp thiết bị, máy móc hơn Những ngành mà yêu cầu thời gian thi côngngắn, lắp nhanh và dùng cho các tủ điện cao thế, trung thế.

1.2 Điện trở

Điện trở sẽ hoạt động theo nguyên lý của định luật Ohm, đây là một định luật nóivề sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở Nội dungcủa định luật cho rằng cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điệnluôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở làmột hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:

V =I × R

Chức năng của nó dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòngđiện chảy trong mạch Dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủđộng như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện đồng thời có trongnhiều ứng dụng khác.

1.3 Biến trở

Nguyên lý hoạt động chủ yếu của biến trở là các dây dẫn được tách rời và có độ dàingắn khác nhau Chúng có các vi mạch hoặc các núm vặn điều khiển Khi đượcđiều khiển các núm vặn của các mạch sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn dẫn đến điệntrở trong mạch thay đổi.

Việc thiết kế mạch điện tử vẫn luôn có một khoảng sai số nên khi điều chỉnh các vimạch điện người ta phải dùng biến trở Lúc này biến trở có vai trò phân áp, phândòng trong mạch

 Nguyên lý xả nạp: Đây chính là tính chất đặc trưng nhất và được coi là cơbản nhất trong nguyên lý làm việc của tụ hóa nói riêng và tụ điện nói chung.

Chính vì thế mà tụ hóa có thể dẫn được dòng điện xoay chiều đi qua Trongtrường hợp điện áp của 2 bản mạch không hề có sự thay đổi đột ngột mà lạixảy ra biến thiên theo thời gian, khi đó ta thực hiện việc cắm nạp hoặc xảnạp sẽ dễ đến hiện tượng nổ và có kèm đó sẽ xuất hiện tia lửa điện Điều nàyđược hình thành là bởi dòng điện tăng lên một cách đột ngột

1.6 IC LM555

1.6.1 Chức năng hoạt động của LM555

Trong một số trường hợp khi điện áp mức ngưỡng (Threshold) và điện áp kích(Trigger) lần lượt là ⅔ và ⅓ so với điện áp nguồn Vcc Với các mức độ điện ápnày thì có thể sẽ bị thay đổi bằng chân điều khiển áp (CONT)

Sơ đồ chân của IC 555

Khi điện áp ở chân số 2 (TRIG) ở dưới mức kích thì mạch Flip – Flop sẽ ở trạngthái Set (mức 1) làm cho gõ ra (OUT) ở mức cao (mức 1) Khi điện áp ở chânTRIG của IC 555 ở trên mức kích và đồng thời chân ngưỡng (THRES – chân 6) ởtrên mức ngưỡng thì tự động mạch Flip – Flop sẽ bị reset về mức 0 và từ đó sẽ làmcho đầu ra output xuống mức 0

Ngoài ra, khi chân RESET (chân 4) xuống mức thấp thì mạch Flip – Flop cũng sẽbị reset khiến cho đầu ra (OUT) xuống mức 0 Khi đầu ra ở mức 0 thì lúc nàyDISCH (chân 7) sẽ được nối với GND

Các chức năng của IC 555 thường được sử dụng để tạo xung, điều chế độ rộngxung (PWM), điều chế vị trí của xung (PPM) hay được sử dụng trong thu pháthồng ngoại

1.6.2 Chức năng hoạt động từng chân của LM555

Chân 1 (GND): Chân nối GND để giúp cung cấp dòng cho IC hay còn được gọi làmass chung

Chân số 2 (TRIGGER): Được biết đến là chân đầu vào thấp hơn so với điện áp sosánh và được sử dụng giống như 1 chân chốt của một tần số áp Mạch so sánh ởđây được sử dụng là các Transistor PNP với điện áp chuẩn là ⅔ Vcc

Chân số 3 (OUTPUT): Đây là chân được lấy tín hiệu logic đầu ra Trạng thái tínhiệu ở chân số 3 này được xác định ở mức thấp (mức 0) và mức cao (mức 1).

Chân số 4 (RESET): Dùng để lập định trạng thái đầu ra của IC 555 Khi chân 4được nối với Mass thì OUTPUT sẽ ở mức 0 Còn khi chân 4 ở mức cao thì trạngthái đầu ra sẽ phụ thuộc theo mức áp trên chân số 2 và chân số 6 Trong trườnghợp, muốn tạo dao động thường chân này sẽ được nối trực tiếp với nguồn Vcc.Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Chân này được sử dụng để làm thay đổi mứcđiện áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng ở các điện trởngoài nối với chân số 1 GND

Chân số 6 (THRESHOLD): Là một trong những chân đầu vào để so sánh điện ápvà cũng được dùng như một chân chốt.

Chân số 7 (DISCHAGER): Đây được coi như một khóa điện tử và chịu tác độngđiều khiển từ tầng logic của chân 3 Khi đầu ra là chân OUTPUT ở mức 0 thì khóanày sẽ được đóng và ngược lại Chân số 7 có nhiệm vụ tự nạp và xả điện cho mạchR-C.

Chân số 8 (Vcc): Đây chính là nguồn cấp cho IC 555 hoạt động Chân 8 có thểđược cung cấp với mức điện áp dao động từ 2 – 18V

1.6.3 Nguyên lý hoạt động của IC LM555

Nguyên lý hoạt động chính của IC 555 có thể mô tả như sau:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động IC LM555

Điện trở bên trong sẽ hoạt động như một mạch tiến hành phân chia áp, xộ so sánhtrên sẽ vào ở ngõ không đảo và ngõ đảo sẽ vào ở bộ so sánh dưới.

Đa phần các ứng dụng mình sẽ không điều chỉnh được ngõ vào điều khiển chính vìthế nó sẽ được giữ cố định bằng Vcc Bất cứ mọi lúc nếu điện áp ở ngưỡng vượtquá điện áp điều khiến ngay lập tức bộ so sánh trên sẽ sét flip-flop lên mức cao

nhất, đồng thời ngõ ra Q của flip-flop sẽ được đưa ngay vào cực B và làm nó dẫnbão hòa.

Để có thể thay đổi ngõ ra của flip-flop xuống ở mức thấp thì anh /em cần điện áp ởchân ngưỡng giảm xuống dưới Vcc.

Nếu điều này xảy ra, ngay ngõ ra của bộ so sánh dưới (LC) sẽ ngay lập tức đượcnối vào chân reset (R) của Flip-flop làm cho ngõ ra hạ xuống mức thấp dẫn đếnviệc ngắt transistor đồng thời làm chân 3 được đẩy lên mức cao.

Tuy nhiên, điều kiện này sẽ tiếp tục độc lập với điện áp phía trên đầu vào kích hoạtvà bộ so sánh dưới cũng chỉ có thể làm cho ngõ ra Flip-flop ở tại mức thấp.

Vì ngõ ra ở reset (chân 4) của IC 555 sẽ làm việc ở mức thấp nên chỉ khi hoạt độngngõ ra ở mức thấp tương ứng với trường hợp transistor dẫn Transistor sẽ tiếp tụcphóng điện tiếp tục và bộ khuếch đại công suất này sẽ cho ra mức thấp.

Ở trạng thái này chúng sẽ tiếp tục cho đến khi nào chân reset được đưa lên mứccao Điều này cho phép đồng bộ hóa tất cả hoặc đặt lại hoạt động của mạch Vccnguồn sẽ được nối lại với chân reset khi không sử dụng.