Đề tài khảo sát datasheet ic 74192 thiết kế mạch Đếm bcd có 2 chế Độ Đếm lên từ 12 Đến 45 và từ 22 Đến 45 hiển thị led 7 Đoạn sử dụng 1 nút nhấn Để chuyển chế Độ

Mục tiêu Tìm hiểu các kiến thức liên quan, xây dựng ý tưởng, thiết kế được mạch đếm sử dụng IC 74192 và dùng một nút nhấn để chuyển đổi giữa hai chế độ đếm...  Chân 12 TCU được nối với

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

 BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ

Đề Tài: Khảo sát datasheet IC 74192 Thiết kế mạch đếm BCD

có 2 chế độ đếm lên từ 12 đến 45 và từ 22 đến 45 hiển thị led

7 đoạn Sử dụng 1 nút nhấn để chuyển chế độ.

GVHD: Nguyễn Trường Duy

Nhóm sinh viên thực hiện:

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

ST

Nguy

ễn Lê Hòa Thắn g

Cao Thàn h Hiệp

Phạm Huỳnh Tuấn Đạt

3 PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN x

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Mục tiêu

1.3 Giới hạn

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG

2.1 Giới thiệu lý thuyết liên quan

2.1.1 Khảo sát datasheet IC 74192

2.1.2 IC 74247 giải mã BCD sang led 7 đoạn

2.1.3 Led 7 đoạn

2.1.4 Flip Flop JK

2.1.5 Cổng NAND

2.1.6 Cổng NOT

2.1.7 IC NE555

2.2 Tính toán thiết kế

2.2.1 Sơ đồ Khối

2.2.2 Tính toán khối tạo xung

2.3 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động

2.4 Sơ đồ mô phỏng

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN

3.1 Kết quả đạt được

3.2 Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

- Trong thời đại bùng nổ công nghệ như hiện nay, chúng ta khơng khó

các thiết bị điện tử được ứng dụng rộng rãi trong mọi mặt của đời

số ra đời đánh dấu bước tiến lớn trong sự phát triển của nền khoa học

cầu, thay đổi bộ mặt thế giới từ ti vi trắng đen đến ti vi màu, ti vi

màn hình LCD rồi ti vi siêu mỏng OLED, QLED, từ radio, DVD, CD,… đến

smartphone, youtube, facebook, tiktok,…lần lượt ra đời Công nghệ

tiển, đời sống vật chất, tinh thần của con người cũng ngày càng đa

hơn

- Không chỉ nước ta, mà toàn bộ các nước trên thế giới đều hướng tới

hóa tồn cầu Như vậy cũng đủ thấy được tầm quan trọng của công

thời đại hiện nay và việc tìm hiểu về nền tảng công nghệ số cũng như

nghệ số vào cuộc sống là hoàn toàn cần thiết Để hiểu rõ hơn, thông

sát datasheet ic 74192 thiết kế mạch đếm BCD có 2 chế độ đếm

và từ 45 đến 16 hiển thị led 7 đoạn tự động chuyển đổi giữa 2 chế độ,

đếm từ 45.” sẽ giúp chúng ta tiếp cận một cách cụ thể hơn về quá

thiết kế và cách thức hoạt động của một mạch số hồn chỉnh

1.2 Mục tiêu

Tìm hiểu các kiến thức liên quan, xây dựng ý tưởng, thiết kế được mạch đếm sử

dụng IC 74192 và dùng một nút nhấn để chuyển đổi giữa hai chế độ đếm

1.3 Giới hạn

Giới hạn nội dung kiến thức đã được học trong môn Kỹ thuật số.

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG 2.1 Giới thiệu lý thuyết liên quan

2.1.1 Khảo sát datasheet IC 74192

+ Chức năng

IC 74192 thuộc họ TTL có chức năng đếm không đồng bộ Đây là bộ đếm BCD có thể đếm thuận nghịch lập trình được IC 74192 là bộ đếm MOD 10 nhưng có thể đấu nối các cách khác nhau dùng để đếm được các MOD khác nhau: MOD2, MOD3, MOD5…

+ Sơ đồ chân và sơ đồ kí hiệu của IC 74192:

 Chân 5 CPU (Clock Pulse Up) nhận xung clock để đếm lên

 Chân 4 CPD (Clock Pulse Down) nhận xung clock để đếm xuống.

 Các chân 3, 2, 6, 7 tương ứng Q0 (LSB), Q1, Q2, Q3 là các chân ngõ

ra của IC

 Các chân 15, 1, 10, 9 tương ứng D0 (LSB), D1, D2, D3 là các chân ngõ vào của IC

 Chân 11 ngõ vào Pload (Paralled Load) là ngõ vào tác động mức thấp, khi mức logic ở ngõ vào PL = 0 thì dữ liệu sẽ được truyền song song từ các chân D0 (LSB), D1, D2, D3 đến các ngõ ra tương ứng

 Chân 14 MR (Master Reset) tích cực mức cao, xóa giá trị ngõ ra về 0

 Chân 12 TCU được nối với chân CPU của IC kế tiếp để đếm lên

 Chân 13 TCD được nối với chân CPD của IC kế tiếp để đếm xuống

+ Bảng trạng thái hoạt động của IC 74192:

+ Một số tính năng và thông số của IC 74192:

 Tốc độ cao, tần số điển hình là 40MHz

 Dải điện áp hoạt động: Từ 2 – 6 V

 Dòng điện tối đa được phép qua mỗi cổng ra: 8mA

 Công suất: 90mW

 Nhiệt độ hoạt động: Từ 0 đến 75 độ C

 Tính năng đếm đồng bộ

 Reset chính không đồng bộ và tải song song

 Có đầu vào preset riêng lẻ

 Mạch phân tầng được cấp nội bộ

 Diode kẹp đầu vào sẽ hạn chế hiệu ứng kết thúc tốc độ cao

2.1.2 IC 74247 giải mã BCD sang led 7 đoạn

+ Chức năng

IC 74247 thuộc họ TTL có ngõ ra tác động mức thấp, cực thu để hở, là

IC chuyên dụng giải mã BCD sang mã 7 thanh Anot chung Giúp ta dễ dàng hơn trong việc điều khiển led 7 đoạn hiển thị số Bao gồm 4 đầu vào và 7 đầu ra Trong đó, ngoài các chân tín hiệu vào, người ta còn thêm các chân tín hiệu vào điều khiển để thêm vào một số chức năng

phụ cho IC

+ Sơ đồ chân và sơ đồ kí hiệu của IC 74247:

 Chân 7, 1, 2, 6: chân dữ liệu BCD (Q3, Q2, Q1,Q0) , dữ liệu được lấy từ

IC đếm

 Chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14: các chân ra tác động mức tích cực thấp (0) và được nối với led 7 đoạn

 Chân 8: chân nối đất GND

 Chân 16: chân nối nguồn

 Chân 3: chân tín hiệu điều khiển (Lamp test)

 Chân 4: Gồm ngõ vào xóa BI được để không hay nối lên cao cho hoạt động giải mã bình thường Khi nối BI ở mức thấp, các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái của các ngõ vào

 Chân 5: Ngõ vào xóa gợn sóng RBI được để không hay nổi lên cao khi không dùng để xóa số 0 (số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân)

+ Bảng trạng thái hoạt động của IC 74247:

Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó để ngõ

ra mức cao(H) là tắt và mức thấp (L) là sáng, nghĩa là nếu 74LS247 tác động vào led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f,g của đèn sẽ sáng hay tắt tùy thuộc vào ngõ ra tương ứng là thấp (L) hay cao (H)

2.1.3 Led 7 đoạn

Led 7 đoạn cấu tạo từ 7 led đơn được nối lại với nhau như hình Ngoài

ra, còn 1 led nhỏ ở chân dp dùng để hiển thị dấu chấm nhưng ở mạch này sẽ không sử dụng đến led này Vì led 7 đoạn chứa các led đơn bên trong nên muốn bảo vệ led ta sẽ dùng điện trở, dòng điện để led hoạt động là khoảng từ 15mA đến 25mA

2.1.4 Flip Flop JK

+ Hình dạng và sơ đồ chân

Sử dụng FF JK có xung CK tác động cạnh lên, với Clr và Pre tích cực mức thấp

+ Bảng trạng thái

1 1 0 X X Q0 Q0 Không

đổi

đổi

+ Phương trình đặc tính

Q n+ 1=J Q n+K Q n

2.1.5 Cổng NAND

+ Hình dạng và sơ đồ chân

+ Bảng trạng thái

Y = A B

2.1.6 Cổng NOT

+ Hình dạng và sơ đồ chân

+ Bảng trạng thái

A Y

2.1.7 IC NE555

+ Cấu tạo

Cấu tạo của IC NE555 gồm OP-Amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để xã điện Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp Vcc thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 Vcc nối vào chân dương ủa OP-Amp 1 và điện áp 2/3 Vcc nối vào chân âm của Op-Amp

2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 Vcc, chân S = [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 Vcc, chân R của FF = [1] và FF được reset

Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông,

có chu kỳ ổn định Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC 555

+ Sơ đồ khối

 Chân 1 (GND): là chân kết nối GND cung cấp dòng cho IC còn gọi là mass chung

 Chân 2 (Trigger): chân đầu vào nó sẽ thấp hơn so với điện áp so sánh được sử dụng là 1 chân chốt của tần số áp Mạch so sánh ở đây được sử dụng các Transistor PNP với điện áp chuẩn là 2/3 Vcc

 Chân 3 (Output): dùng để lấy tín hiệu logic đầu ra, ở chân này trạng thái được xác định ở mức thấp (mức 0) và mức cao (mức 1)

 Chân 4 (Reset): để lập định cho trạng thái đầu ra mạch IC 555 Khi chân số 4 nối với mass thì Output sẽ về ở mức 0 Nếu như ở chân 4 mức cao thì trạng thái đầu

ra sẽ theo mức áp trên chân số 2 và chân số 6 Trong trường hợp tạo mạch dao dộng dùng IC 555 tạo xung thì thường chân này sẽ được nối trực tiếp với nguồn Vcc

 Chân 5 (Control Voltage): nó dùng để làm thay đổi mức điện áp chuẩn trong IC

555 được tính theo các mức biến áp ngoài hay dùng nhiều ở các điện trở ngoài khi nối với chân mass Tuy nhiên, trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối mass qua một tụ từ 0.01µF- 0.1µF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức

áp chuẩn ổn định

 Chân 6 (Threshold): Điện áp đặt vào chân này được so sánh với điện áp tham chiếu 2/3 VCC Khi điện áp tại chân này lớn hơn 2/3 VCC, flip-flop bị RESET và ngõ ra chuyển từ Cao xuống Thấp

 Chân 7 (Discharge): với chân này được coi như là một khóa điện tử có thể chịu tác động điều khiển từ tầng logic chân 3 Mà đầu ra ở chân Output xuống mức 0 thì khóa này được đóng lại Chân số 7 nó có nhiệm vụ như một tụ nạp xả điện cho mạch R-C

 Chân số 8 (Vcc): nguồn cấp cho IC 555 trong suốt quá trình hoạt động Mức điện

áp dao động nguồn cấp hoạt động từ 2 – 18V

+ Các thông số chuẩn của IC NE555

 Nguồn điện áp đầu vào trong dải tần từ 2 – 18V

 Cường độ dòng điện tiêu thụ: 6 – 15mA

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

 Điện áp logic đầu ra lớn nhất (mức 1): 0.5 – 15V

 Điện áp logic đầu ra nhở nhất (mức 0): 0.03 – 0.06V

2.2 Tính toán thiết kế

2.2.1 Sơ đồ Khối

2.2.2 Tính toán khối tạo xung

C=1 μFF , f =5 Hz , HSCT =60 %

T =1

f =

1

5=0,2(s)

T on=HSCT T =0,6 0,2=0,12( s)

T off=(1−HSCT ) T =0,4 0,2=0,08 ( s)

T off=R2.C ln2

⟺ 0,08=R2 10−6 ln2→ R2=115(k Ω)

T on=(R1+R2) C ln2

⟺ 0,12=(R1+115.10 3

).10−6 ln2→ R1=58(k Ω)

→ thỏađiều kiện{ R1≥ 1 k Ω

R1+R2≤10 MΩΩ C=15 pF−1000 μFF

2.3 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động

+ Sơ đồ nguyên lý

+ Nguyên lý hoạt động

Ban đầu chưa có điện, tụ c3 va c2 ở mức logic 0 tác động vào 2 chân

PL của 2 ic đếm => đặt trước số đếm là 12, xung clock của ic 555 tác động vào chân UP của ic đếm đơn vị làm cho ic đếm lên

Khi mạch đếm tới 45 thì lập tức quay về 12 vì ta nối Q1,Q2 của ic đếm đơn vị và Q2 của ic đếm chục vào cổng nand nối vào chân PL

Khi ta muốn chuyển chế độ đếm sang 22 đến 45 thì ta nhấn nút ở phần điều khiển, khi có xung ck, Q của FF JK lập tức đổi trạng thái lên 1( trước đó 0 do chân set tác động), làm cho ic đếm chục đặt trước số đếm là 2

2.4 Sơ đồ mô phỏng

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết quả đạt được

Mạch bắt đầu chế độ đếm thứ nhất từ 12 đến 45 rồi quay về 12 Sau khi nhấn nút, mạch chuyển sang chế độ đếm thứ hai từ 22 đến 45 rồi quay về 22

3.2 Kết luận

Thiết kế thành công mạch đếm lên sử dụng IC 74192 với hai chế độ đếm từ 12 đến 45 và từ 22 đến 45 hiển thị led 7 đoạn Sử dụng 1 nút nhấn để chuyển chế độ Mạch chạy ổn định

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS Nguyễn Trường Duy, ThS Võ Đức Dũng, PGS.TS Nguyễn

Thanh Hải, ThS Nguyễn Duy Thảo, Giáo trình kỹ thuật số, NXB Đại

học Quốc gia, TP.HCM, 2019

[2] Datasheet IC 74192 Đường dẫn:

https://datasheetspdf.com/datasheet/74 192 html

[3] Datasheet IC 74247 Đường dẫn:

https://datasheetspdf.com/datasheet/74247.html

[4] Datasheet IC SN74HC10 Đường dẫn:

https://datasheetspdf.com/datasheet-pdf/1480044/SN74HC10.html

[5] Datasheet IC 7404 Đường dẫn:

https://datasheetspdf.com/datasheet-pdf/506833/7404.html

[6] Datasheet IC NE555 Đường dẫn:

https://datasheetspdf.com/datasheet-pdf/454335/NE555.html