Thiết kế bộ đếm không đồng bộ mod 10

- Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong bằng chính hệ số đếm (ký hiệu là Kđ). Dưới tác dụng của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển t

[Year] PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ ĐẾM KHÔNG ĐỒNG BỘ MOD 10 I. Giới thiệu chung về bộ đếm.1.Định nghĩa- Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong bằng chính hệ số đếm (ký hiệu là Kđ). Dưới tác dụng của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển từ trạng thái trong này tới một trạng thái trong khác theo một thứ tự nhất định. Cứ sau Kđ tín hiệu vào đếm, mạch lại trở về trạng thái xuất phát ban đầu.- Theo cách làm việc, bộ đếm được phân làm hai loại:• Bộ đếm đồng bộ (song song): Là bộ đếm mà các FF dùng để mã hóa cho các trạng thái trong của bộ đếm thay đổi trạng thái cùng một lúc khi có tín hiệu vào đếm và sự chuyển trạng thái không qua các trạng thái trung gian. Đặc điểm của bộ đếm này là tín hiệu xung nhịp Ck được đưa vào đồng thời tới các FF. • Bộ đếm không đồng bộ (nối tiếp): Là bộ đếm mà trong đó tồn tại ít nhất một cặp chuyển trạng thái từ Si -> Sj mà trong đó các FF không thay đổi trạng thái cùng một lúc. - Ở đây ta xét bộ đếm không đồng bộ Mod 10 (MOD là số trạng thái trong một chu trình Bộ đếm).2. Các bước thiết kế bộ đếm - B1: Vẽ đồ hình trạng thái của bộ đếm: Căn cứ vào yêu cầu của bộ đếm cần thiết kế như Kđ và một số yêu cầu khác để xây dựng đồ hình mô tả hoạt động của bộ đếm.- B2: Xác định số FF của bộ đếm: Mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm theo mã đã cho. Trước tiên ta phải xác định được n là số FF cần thiết kế để mã hóa cho Kđ trạng thái trong của bộ đếm. Sau đó mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm theo mã đã cho.- B3: Xác định các hàm kích và hàm ra của các FF- B4: Sơ đồ mạch thực hiện Từ các phương trình đầu vào kích các FF và phương trình hàm ra, đưa ra sơ đồ mạch thức hiện.3. Các phần tử sử dụng trong bộ đếm. 3.1. Phần tử nhớ JKFF [Year] JKFF Hình 3.1.1 Cấu trúc mạch của FF JK + JKFF có một đầu vào điều khiển Ck để thiết lập trạng thái đầu ra Q theo tín hiệu đầu vào hai chân điều khiển là J và K. + Có hai tìn hiệu đầu ra tương ứng là Q và Q luôn có giá trị ngược nhau. + Có một chân Reset để cài đặt giá trị đầu ra Q về 0 khi có xung vào tích cực. + Có một chân vào thiết lập để thiết lập giá trị đầu ra Q lên 1 khi có tín hiệu vào tích cực. Một JKFF làm việc dựa trên nguyên lý sau:+ Bảng chức năng Q J KQ’0 00 11 01 1Q10Q+ Phương trình trạng thái Q = JQ + KQ [Year]+ Bảng ứng dụng Q Q’ J K0 0 0 X0 1 1 X1 0 X 11 1 X 0 3.2. Cổng NAND + Bảng chức năng II. Thiết lập bộ đếm không đồng bộ Mod 10. 1. Đồ hình trạng thái S0 S1S2S3S4 0000  →CK 0001  →CK 0010  →CK 0011  →CK 0100 ↑ Ck ↓Ck S9 S8 S7 S6 S5 1001  ←CK 1000  ←CK 0111  ←CK 0110  ←CK 0101 2. Xác định số FF- Vì số đếm hệ thập phân có Kđ = 10 nên ta phải sử dụng ít nhất 4FF vì 4FF mã hóa được 16 trạng thái.- Sáu trạng thái thừa sẽ dùng cổng NAND để khóa và không đếm hết số trạng thái.- Chọn 4 JKFFĐầu vào A BĐầu raQ=AB 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 [Year]3. Lập bảng bảng mã hóa và bảng kích.S D C B A D’ C’ B’ A’ JD KDJC KCJB KBJA KA01234567890 0 0 0 0 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1 0 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1 0 0 0 00 X0 X0 X0 X0 X0 X0 X1 XX 0X 10 X0 X0 X1 XX 0X 0X 0X 10 X0 X0 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 X0 X1 XX 11 XX 11 XX 11 XX 11 XX 1+ Tối thiểu các hàm kích - sử dụng bìa Cacno. -Từ bảng kích nhận thấy: JA = KA = 1(Vì tất cả các giá trị đều =1&X). JB BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 ⇒ JB =AD KB BADC 00 01 11 10 00 01 11 10 ⇒ KB = A JC BA DC 00 01 11 10 1 X X1 X XX X X XX XX X 1 X X 1 X X X X X X X X [Year] 00 01 11 10 ⇒ JC = AB KC BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 ⇒KC = AB JD BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 ⇒ JD = ABC KD BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 ⇒KD = A 1X X X XX X X XX XX X X1X X X XX X X X 1X X X XX X X X X X X XX X X XX X X X1 X X [Year] Ở bộ đếm không đồng bộ, sự thay đổi của FF này lại dẫn đến sự thay đổi trạng thái của FF khác .,nên thường chỉ lấy xung đếm (Xđ) đưa vào Ck đầu tiên FF-A còn các FF sau được điều khiển bởi các FF trước. Từ các hàm J, K ở trên ta có phương trình Ck cho từng FF như sau: CKA = Xđ CKB = A CKC = B CKD = A4. Sơ đồ mạch thực hiện đếm và dạng sóng trên các đầu ra của FF.- Sơ đồ nguyên lý bộ đếm 4bit: - Sơ đồ thực hiện đếm mod 10: - Đồ hình dạng xung đếm : [Year] III. Thiết kế bộ đếm không đồng bộ Mod 10.1. Sơ đồ khối. Xung clock Mã BCD Mã 7 thanh Khối tạo Khối bộ khối giải mã Khối hiển Xung clock đếm led 7 thanh thị2. Chức năng từng khối.2.1. Khối tạo xung - Khối tạo xung có chức năng tạo ra xung nhịp chuẩn để kích cho bộ đếm hoạt động ở sườn âm. - Có thể dùng Transistor hoặc IC . để tạo xung nhưng thông thường ta dùng mạch dao đông tạo xung sử dụng IC NE555. Sơ đồ mạch tạo xung: -Vcc-Nguyên lý : + Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V . + Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định (có thể bỏ qua). + Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức:T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 (R1 + 2R2) × C1 [Year] Trong đó: T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz) R1 = Điện trở tính bằng ohm (Ω ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( Ω ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( F )2.2. Khối bộ đếm.- Chọn IC 74ls76 là loại IC tích hợp 2 bộ đếm JK FF trong cùng một vỏ, nó có 2 ngõ vào cho xung clock (CK) và có 2 ngõ vào trực tiếp là Preset (SD) và Clear (CD) để thiết lập giá trị đầu ra Q khi có xung đầu vào tích cực. Chi tiết thông tin IC 74ls76 có thể xem thêm ở phần Datasheet 74LS76.- Sơ đồ bố trí chân IC và sơ đồ logic của mạch tổ hợp:7476 + sử dụng IC 7476 có các chân chức năng sau:- Chân 1 & 6: 2 chân vào xung đếm của JK1, JK2 tích cực ở mức thấp. [Year]- Chân 2 & 7: 2 chân thiết lập hoạt động ở mức thấp, dùng để thiết lập đầu ra bộ đếm lên 1 khi có xung vào tích cực.- Chân 3 & 8: 2 chân Reset hoạt động ở mức thấp, dùng để reset bộ đếm về trạng thái 0 khi có xung vào tích cực.- Chân 5: chân cấp nguồn cho IC hoạt động.- Chân 4, 9, 12, 16: các chân đầu vào điều khiển của bộ đếm đều được đặt ở giá trị 1.- Chân 10,11,14,15: các chân tín hiệu ra ( Q,Q) của bộ đếm.- Chân 13: nối Mass.+ Hình dạng thực tế của IC 74ls76. + Bảng trạng thái: [Year] 2.3: Khối giải mã Led 7 thanh.- Mạch giải mã sử dụng IC 74LS47- Sơ đồ bố trí chân IC và sơ đồ logic của mạch tổ hợp [...]... 10 -> 20mA. [Year] - Chân 2 & 7: 2 chân thiết lập hoạt động ở mức thấp, dùng để thiết lập đầu ra bộ đếm lên 1 khi có xung vào tích cực. - Chân 3 & 8: 2 chân Reset hoạt động ở mức thấp, dùng để reset bộ đếm về trạng thái 0 khi có xung vào tích cực. - Chân 5: chân cấp nguồn cho IC hoạt động. - Chân 4, 9, 12, 16: các chân đầu vào điều khiển của bộ đếm đều được đặt ở giá trị 1. - Chân 10, 11,14,15:... bộ đếm không đồng bộ, sự thay đổi của FF này lại dẫn đến sự thay đổi trạng thái của FF khác ,nên thường chỉ lấy xung đếm (Xđ) đưa vào Ck đầu tiên FF-A còn các FF sau được điều khiển bởi các FF trước. Từ các hàm J, K ở trên ta có phương trình Ck cho từng FF như sau: C KA = Xđ C KB = A C KC = B C KD = A 4. Sơ đồ mạch thực hiện đếm và dạng sóng trên các đầu ra của FF. - Sơ đồ nguyên lý bộ đếm. .. đồ nguyên lý bộ đếm 4bit: - Sơ đồ thực hiện đếm mod 10: - Đồ hình dạng xung đếm : [Year] Trong đó: T = Thời gian của một chu kỳ tồn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz) R1 = Điện trở tính bằng ohm (Ω ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( Ω ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( F ) 2.2. Khối bộ đếm. - Chọn IC 74ls76 là loại IC tích hợp 2 bộ đếm JK FF trong cùng một vỏ, nó có 2 ngõ vào... (CK) và có 2 ngõ vào trực tiếp là Preset (S D ) và Clear (C D ) để thiết lập giá trị đầu ra Q khi có xung đầu vào tích cực. Chi tiết thơng tin IC 74ls76 có thể xem thêm ở phần Datasheet 74LS76. - Sơ đồ bố trí chân IC và sơ đồ logic của mạch tổ hợp: 7476 + sử dụng IC 7476 có các chân chức năng sau: - Chân 1 & 6: 2 chân vào xung đếm của JK1, JK2 tích cực ở mức thấp. [Year] 2.3: Khối giải mã... xung vào tích cực. - Chân 5: chân cấp nguồn cho IC hoạt động. - Chân 4, 9, 12, 16: các chân đầu vào điều khiển của bộ đếm đều được đặt ở giá trị 1. - Chân 10, 11,14,15: các chân tín hiệu ra ( Q, Q ) của bộ đếm. - Chân 13: nối Mass. + Hình dạng thực tế của IC 74ls76. + Bảng trạng thái: . [Year] PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ ĐẾM KHÔNG ĐỒNG BỘ MOD 10 I. Giới thiệu chung về bộ đếm. 1.Định nghĩa- Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu. FF không thay đổi trạng thái cùng một lúc. - Ở đây ta xét bộ đếm không đồng bộ Mod 10 (MOD là số trạng thái trong một chu trình Bộ đếm) .2. Các bước thiết