báo cáo anlog mach 4 bit dat truoc so dem

hay

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ

TRUYỀN THÔNG



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN:

MÔN THIẾT KẾ MẠCH LOGIC VÀ ANALOG Các thành viên trong nhóm :

Thái nguyên 11-2011

MỤC LỤC

I I PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI……… 4

II PHÂN TÍCH THIÊT KẾ……… 4

1.Các linh kiện sử dụng trong mạch………4

a)Mạch tạo xung sử dụng IC NE555……… 4

b)IC đếm mã nhị phân 4 bít (74LS193)… ……… 7

c)IC so sánh 74LS85 11

d) Led đơn, tụ, điện trở……… … 13

2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động……… 17

3 Sơ đồ mạch in và sản phẩm hoàn thành……….18

III KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN……… 18

IV TÀI LIỆU THAM KHẢO………

………….19

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay,với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật,việc ứng dụng

các linh kiện bán dẫn đã phần nào làm giảm bớt được giá thành sản phẩm bằng các linh kiện rời.

Ứng dụng của môn học Thiết kế mạch logic và analog là nhằm giúp chúng ta vận dụng tất cả các kiến thức đã học của môn kỹ thuật số để thiết

kế các mạch điện có ứng dụng cao trong thực tiễn.Để tạo ra các mạch điện đó chúng ta sẽ dùng các IC số ,các trigơ … chúng sẽ giúp chúng ta hoàn thành các mạch điện đó khá là đơn giản và nhanh chóng.

Trên cơ sở những kiến thức đã học nhóm chúng em thực hiện đề tài:

“Thiết kế mạch đếm nhị phân 4 bít có đặt trước số đếm”.

Nhóm sinh viên thực hiện

I.PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI

Nói đến bài toán đếm chúng ta nghĩ ngay đến việc là đếm xung các

IC số sẽ đếm sườn lên hay sườn xuống của xung đầu vào cần đếm (Đếm

ở đây là đếm xung vuông) mỗi giá trị sườn lên hay sườn xuống của xungđược đưa vào IC đếm nhờ IC đếm nhị phân 4 bit 74LS193 và hiển thị lênLED đơn đồng thời sẽ được IC74LS85 so sánh rồi gửi tín hiệu điều khiển

về IC74LS193

Mạch đếm nhị phân 4 bít có đặt trước số đếm gồm 3 khối chính:

- Khối tạo xung đếm

- Khối đếm mã nhị phân và so sánh

- Phần hiển thị

II.PHÂN TÍCH THIẾT KẾ

1.Các linh kiện sử dụng trong mạch

- IC tạo xung IC NE555.

+ Chân 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC

555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND

+ Chân 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt

+ Chân 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra

+ Chân 8 (Vcc): Cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Nó được cấp điện áp từ2V >18V

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

*Mạch tạo xung:

Sử dụng IC555.Loại IC này có tác dụng tạo ra xung vuông có thể điều chỉnhđược tần số đầu ra một cách đơn giản Sơ đồ ghép nối rất đơn giản như sau :

Tần số đầu ra : F = 1/(Ln2.C.(R1 + 2R2)) ( Hz)

b.IC đếm mã nhị phân 4 bít (IC 74LS193) -Hình ảnh thực tế

-Hình dạng sơ đồ chân:

Bảng trạng thái

-Chức năng của từng chân

+ CPD(chân số 4): Chân đếm lùi xung đầu vào

+CPU(chân số 5): Chân đếm tiến xung đầu vào

+MR(chân số 14) :Chân đồng bộ lối vào

+PL(Chân số 11):Song song không đồng bộ tải lối vào.

+P0 đến P3 (Chân 1,9,10,15): Chân đầu vào dữ liệu

+VCC(Chân 16):Chân cấp nguồn 5V

+GND(Chân 8): Chân nối Mass

+Q0 đến Q3(Chân 2,3,6,7): Các chân đầu ra của bộ đếm

+ TCU và TCD(chân 12,13):là hai ngõ ra dùng để kết lối liên tầng giữa 2IC74LS193

-Sơ đồ cấu hình chân logic:

-Hoạt.động:

Khối mạch thực hiện: SYNCHRONOUS COUNTER

Vi mạch TTL 74LS193 là bộ đếm đồng bộ thuận/nghịch 4 bít, với cácngõ vào dữ liệu cho phép nhập giá trị bắt đầu của bộ đếm (nội dung đếm)

+ CLEAR: ngõ vào xóa bộ đếm về 0000

+ LOAD: ngõ vào cho phép nhập dữ liệu vào bộ đếm

+ A, B, C, D: các ngõ vào dữ liệu.

+ COUNT UP: ngõ vào nhận xung cho phép đếm lên, kích khởi sườn lên.

+ COUNT DOWN: ngõ vào nhận xung cho phép đếm xuống, kích khởi

sườn lên.

+ QA, QB, QC, QD : các ngõ ra bộ đếm.

+ CARRY và BORROW : các ngõ ra này cho phép người thiết kế cóthể ghép nối tầng nhiều vi mạch 74LS193 với nhau để thực hiện các mạchđếm với số lượng lớn hơn Chẳng hạn: 1 vi mạch 74LS193 có thể thựchiện bộ đếm 4 bít tương ứng 16 (= 24) trạng thái phân biệt, ghép nối tầng 2

vi mạch đếm 4 bít 74LS193 bằng cách sử dụng các ngõ ra CARRY hoặcBORROW có thể thực hiện mạch đếm 8 bít với số lượng trạng thái đếm là16x16 = 256 (= 28 thái) trạng phân biệt, tất nhiên có thể thực hiện hoặcđếm lên hoặc đếm xuống (CARRY cho đếm lên và BORROW cho đếmxuống)

+ Khi đến lên từ 0000 đến 1111 thì ngỏ ra CARRY nháy đèn báo hiệuđếm xong

+ Khi đến xuống từ 1111 đến 0000 thì ngõ ra BORROW nháy đèn báohiệu đếm xong

+ Tăng tần số ngõ vào xung đếm của máy phát sóng thì sẻ tăng tốc độđếm

- Hoạt động đếm xuống:

Khảo sát hoạt động đếm xuống hoàn toàn tương tự như phần a bằng cáchcấp nguồn xung clock tần số 1 Hz từ máy phát sóng vào ngõ vào DOWN của vimạch

*Với ngõ vào UP để trống.

- Nhập dữ liệu vào bộ đếm:

Sử dụng ngõ vào LOAD và các công tắc A, B, C, D ở khối INPUT SIGNALS

để nhập dữ liệu ban đầu cho bộ đếm (nội dung ban đầu của bộ đếm)

+ Đưa ngõ vào LOAD xuống mức 0 và sử dụng các công tắc A, B, C, D

để nhập dữ liệu ban đầu 0011 cho bộ đếm (D=0, C=0, B=1, A=1)

Trạng thái các ngõ ra của bộ đếm QD, QC, QB, QA lúc này bằng 0011

+ Vẫn giữ ngõ vào LOAD ở mức ‘0’, cấp xung clock tần số 1 Hz vào ngõvào UP, nội dung bộ đếm không thay đổi theo xung clock

+ Đưa ngõ vào LOAD lên mức ‘1’ để chuyển sang hoạt động đếm Lúcnày mạch sẽ thực hiện đếm lên bắt đầu từ giá trị 0011 (3 thập phân)

+ Trong khi đang đếm nếu CLEAR thì dừng đếm hoặc LOAD thì cũngdừng đếm

c.IC so sánh 74LS85.

-Hình ảnh thực tế

Chân 8 là chân nối mass

Chân 16 là chân nguồn

-Bảng chân lý của IC74LS85

Nhìn vào bảng sự thật ta thấy được hoạt động của mạch

ở 8 trường hợp đầu mạch so sánh bình thường,lần lượt so sánh mức caotrước.Khi tất cả các bít của 2 ngõ vào đều bằng nhau thì phải xét đến logiccủa các ngõ vào nối chồng(khi so sánh nhiều hơn 4 bít).Logic ở các ngõvào này là của ngõ ra tầng so sánh các bít thấp ,trường hợp ngõ vào nốichồng nào lên cao thì ngõ ra tương ứng cũng lên cao.Trường hợp các bíttrước không so sánh được thì các ngõ ra sau cùng đều thấp.Trường hơpkhông có tín hiệu ngõ vào nối chồng thì tức là dữ liệu ngõ vào A và Bkhác nhau nên ngõ ra A < B và A> B đểu ở mức cao Vậy để mạch so sánhđúng 4 bit thì nên nối ngõ nối chống A = B ở mức cao

Hình sau đây cho cách hiểu dễ hơn với các ngõ vào nối chồng khi ghép 2

IC 74LS85

d.Led đơn,tụ điện, điện trở

- Led đơn:

Led (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các

điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống nhưđiốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫnloại n

Tụ điện là một linh kiện được cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song, có tínhchất cách điện một chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lýphóng nạp

Tụ điện có cấu tạo cơ bản là hai bản cự kim loại đặt song song, tuỳ theo lớpcách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng VD : Lớp cáchđiện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, là gốm cho ta tụgốmhoặc là lớp hoá chất thì cho ta tụ hoá

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từhợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được cácloại điện trở có trị số khác nhau

Hình ảnh minh họa

Kí hiệu

2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động

*Sơ đồ nguyên lý:

*Sơ đồ mạch in

*Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp nguồn điện một chiều 5V cho mạch, tất cả các linh kiện trong mạchbắt đầu hoạt động IC 555 sẽ tạo ra xung đếm liên tục cấp vào 2 chân COUNTUP(chân 5) Xung cấp vào chân COUNT UP của IC74ls193 thì nó sẽ thực hiệnquá trình đếm tiến nhị phân (đếm số lượng xung vào nó) rồi hiển thị ra led đồngthời các bít này được đưa đến các chân A0,A1,A2,A3 của IC 74ls85 và được sosánh với 4 bít ta đặt trước theo yêu cầu từ các công tắc 1,2,3,4 nếu 4 bít này nhỏhơn 4 bít ta đặt trước thì IC sẽ tiếp tục đếm đến khi nào 4 bít này bằng với 4 bít

ta đặt trước thì IC74ls193 sẽ dừng lại và reset

Đếm nhanh hay đếm chậm ta có thể điều chỉnh được tần số đếm trên IC 555bằng biến trở R

3.Sơ đồ mạch in và sản phẩm hoàn thành

*Sơ đồ mạch :

*Sản phẩm hoàn thành:

III KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Sau khi hoàn thành đề tài ” thiết kế mạch đếm 4 bít có đặt trước số đếm ”chúng em hiểu thêm về ứng dụng của IC số cảm thấy hứng thú với môn họchơn.Trên cơ sở đề tài này chúng ta thấy được thêm ứng dụng của các loại ic đểnghiên cứu và thiết kế nhiều mạch đếm khác…

IV.TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong quá trình thực hiện đề tai nhóm chúng em được sự giúo đỡ nhiều của cô giáo Trần Thị Xuân chúng em xin chân thành cảm ơn cô.ngoài ra một số tai liệu quan trong được tham khao từ