Khai thác và sử dụng mạch đếm đa năng dùng vi mạch

Khóa luận tốt nghiệp Mạch đếm đa MỤC LỤC Phần A Mở đầu Phần B Nội dung .4 Chương I Khái quát mach đếm I Đại cương mạch đếm Định nghĩa Đồ hình trạng thái tổng quát mạch đếm Phân loại đếm II Mã đếm Mã nhị phân Mã Gray Mã BCD (Binary coded decimal) Mã Johnson Mã vòng III Các bước thiết kế đếm 11 Chương II Thử nghiệm mạch đếm đa 13 Mạch điện nguồn điện cấp cho mạch đếm 13 Mạch tạo xung sử dụng vi mạch (IC) 555 14 Vi mạch đếm 74192 17 Vi mạch giải mã 7447 18 Hiển thị LED đoạn 20 Mạch đếm sử dụng IC 74192 24 Chú ý 27 Phần C Tổng kết 30 Tài liệu tham khảo 31 Lê Thị Hồng Thủy K31C - SPKT Khóa luận tốt nghiệp Lê Thị Hồng Thủy Mạch đếm đa K31C - SPKT Phần A MỞ ĐẦU ● Lý chọn đề tài Chúng ta sống kỉ khoa học, tri thức với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin khoa học ứng dụng Kĩ thuật điện tử nằm số đó, phát triển nhanh ứng dụng rộng rãi lĩnh vực xã hội Con người chuyển dần từ điều khiển tay sang điều khiển tự động Nền công nghiệp đạt thành tựu nhờ ứng dụng khoa học kĩ thuật cơng nghệ Máy móc thay người nhiều công việc, đặc biệt công việc nặng nhọc Ngày công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ với hàng loạt đời vi mạch cỡ lớn, cực lớn với giá thành hạ Sự phát triển kĩ thuật điện tử khiến cho nhu cầu tiếp xúc với lĩnh vực điện tử số thiếu Để xây dựng thiết bị số hoàn chỉnh phải có mạch đếm, ghi, nhớ… mạch đếm thơng số hệ thống Mạch đếm sử dụng họ IC 74192 mạch đếm thơng dụng chúng đếm tiến, đếm lùi, đếm số khác Để hiểu rõ thông số trình đếm mạch đếm sử dụng họ IC 74192 chọn đề tài: “Khai thác sử dụng mạch đếm đa dùng vi mạch” ● Mục đích nhiệm vụ đề tài + Mục đích: - Tìm hiểu vi mạch đếm số vấn đề liên quan - Sử dụng vi mạch đếm cho thử nghiệm cụ thể + Nhiệm vụ: - Tìm hiểu kiến thức mạch đếm - Tìm hiểu vi mạch đếm thơng dụng - Tìm hiểu mạch tạo xung sử dụng IC 555 - Mạch giải mã hiển thị - Thử nghiệm mạch đếm đa dùng vi mạch ● Đối tượng nghiên cứu Mạch đếm thử nghiệm mạch đếm ● Phạm vi nghiên cứu - Lý thuyết mạch đếm - Mạch đếm đa dùng IC 74192 ● Ý nghĩa nghiên cứu - Nắm vững, hiểu biết mạch đếm - Nâng cao kĩ thực hành lắp ráp đo đạc mạch đếm ● Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Phần B NỘI DUNG Chương I KHÁI QUÁT VỀ MẠCH ĐẾM I Đại cương mạch đếm Định nghĩa Mạch đếm mạch dãy tuần hồn có đầu vào đếm Xđ đầu Y Mạch có vơ số trạng thái đếm Kđ – Kđ hệ số mà mạch đếm tác dụng xung nhịp hay tín hiệu vào đếm Mạch chuyển trạng thái theo trình tự định, sau Kđ tín hiệu vào đếm mạch trở trạng thái ban đầu Sơ đồ khối đếm mơ tả hình 1: Xđ Bộ đếm (counter) Y Hệ số đếm = Kđ Hình 1.1 Sơ đồ khối đếm Phần tử cấu thành mạch đếm flip – flop (FF) Mỗi mạch đếm sử dụng số FF định nên số trạng thái đếm tối đa mạch đếm bị giới hạn Số xung đếm tối đa mạch đếm gọi dung lượng đếm cực đại Đồ hình trạng thái tổng quát mạch đếm Đồ hình trạng thái đếm có hệ số đếm Kđ mơ tả hình sau: Xđ / 0 Xđ / Xđ / Xđ / Xđ/0 Xđ/0 Kd-2đ X /0 Kd-1 Xđ /1 Hình 1.2 Đồ hình trạng thái đếm Khi khơng có tín hiệu vào đếm (Kđ), mạch giữ nguyên trạng thái cũ (i  j) có tín hiệu vào đếm mạch chuyển đến trạng thái ( i  j +1) Tính chất tuần hoàn mạch đếm thể chỗ: sau Kđ tín hiệu vào đếm Xđ mạch quay lại trạng thái ban đầu Tín hiệu mạch đếm xuất (Y=1) trường hợp: đếm trạng thái Kđ - có tín hiệu vào Xđ Khi đếm chuyển trạng thái Phân loại đếm Có nhiều cách phân loại đếm, sau số cách: Bộ đếm Phân loại theo Kđ Phân loại theo cách làm việc Đồng (Sync) Không đồng (ASync) Kđ=2 Phân loại theo hướng đếm n K đ n Đếm thuận Phân loại theo khả lập trình Đếm nghịch Có thể Khơng thể lập lập trình trình Hình 1.3 Phân loại đếm - Mạch tạo xung dùng IC 555: Tạo xung với tần số xác định theo công thức: f  1, 44(R1  2R2 )C - Mạch đếm dùng vi mạch 74192: Có nhiệm vụ đếm tín hiệu từ mạch tạo xung dùng IC 555 đưa vào - Mạch giãi mã dùng vi mạch 7447: Tín hiệu sau đếm đưa tới vi mạch giải mã, vi mạch giải mã làm nhiệm vụ giải mã tín hiệu đưa tới hiển thị b Nguyên lí làm việc Ở phần đầu chương II biết thông qua mạch chỉnh lưu vi mạch ổn áp từ dòng điện lưới (220 V xoay chiều) ta thu dòng điện chiều 5V ổn định để cấp cho vi mạch hoạt động Tuỳ vào giá trị điện trở tụ điện mạch tạo xung cấp điện hoạt động tạo tín hiệu có tần số f xác định Để kiểm tra tín hiệu đầu mạch tạo xung ta lắp đèn Led tín hiệu qua phát sáng Tín hiệu lấy từ chân IC 555 Để đếm tín hiệu đầu vi mạch tạo xung đưa tới mạch đếm, cụ thể mạch đếm dùng IC 74192 Ở vi mạch 74192 nhận tín hiệu vào chân mạch đếm đếm lùi từ 1001 (9 hệ thập phân) 0000 (0 hệ thập phân) Khi tín hiệu đưa vào chân mạch đếm tiến từ 0000 đến 1001 Muốn đếm lại ta dùng chân 14 (chân 14) – đặt chân 14 mức H (nối dương nguồn) mạch đếm trở lại trạng thái ban đầu Bộ đếm lật trạng thái xung nhịp chuyển từ thấp lên cao Hai chân 12, 13 (chân Borrow chân Carry) dùng ta ghép đếm 74192 Nó tạo thành đếm DCB đếm từ 0000 0000 đến 1001 1001 (từ đến 99 hệ thập phân) Tín hiệu sau đếm muốn người quan sát nhận rõ số lần đếm đếm sau qua đếm tín hiệu đưa tới giải mã hiển thị dùng vi mạch 7447 Trước đưa tín hiệu vào ta phải thử đèn, tức làm cho tất sáng dùng chân LT vi mạch 7447 Sau thử đèn để mạch bắt đầu hoạt động ta dùng chân điều khiển 4, Các đầu vào chân điều khiển chân thử đèn hoạt động mức B Ở giả thiết đầu điều khiển LT treo mức cao, nghĩa khơng hoạt động khơng thể hình vẽ Tín hiệu sau giải mã hiển thị Led Vậy mạch đếm hình vẽ mạch đếm đơn tức đếm từ 0000 đến 1001 (từ đến hệ thập) Chú ý Ngoài cách sử dụng trên, hoạt động muốn đếm tiến đếm lùi ta sử dụng hàm NAND để đưa đầu điều khiển dễ dàng kết nối với mạch khác theo sơ đồ (hình 2.12) Khi chân Pr đặt mức (nối với mát) xung nhịp đưa vào chân - đếm tiến Khi chân Pr đặt mức (nối dương nguồn) xung nhịp đưa vào chân – đếm lùi Làm điều vi mạch đếm thường lắp hàm NAND lấy IC 7400 ● Bổ đề: Cấu tạo IC 7400 Bản chất 7400 gồm hàm NAND với: - Chân 3, 6, 8, 11 đầu hàm NAND 1, 2, 3, - Chân 1, đầu vào hàm NAND - Chân 4, đầu vào hàm NAND - Chân 9, 10 đầu vào hàm NAND - Chân 12, 13 đầu vào hàm NAND - Chân 14: Nối với dương nguồn - Chân 7: Nối với âm nguồn tạo thành dòng cung cấp cho IC 5V 10 14 13 12 11 Hình 2.13 Sơ đồ chân IC 7400 Phần C TỔNG KẾT Khoá luận nghiên cứu mạch đếm thử nghiệm lắp mạch đếm đa Mạch đếm đa mạch đếm có khả đếm tiến, đếm lùi đếm số khác tuỳ vào tín hiệu điều khiển Q trình nghiên cứu hồn thành khố luận chúng tơi thu kết sau: - Nắm lý thuyết mạch đếm - Nắm số vấn đề liên quan đến mạch đếm: Mạch tạo xung, mạch giải mã, mạch hiển thị - Nâng cao kĩ thực hành lắp ráp đo đạc vi mạch số Đề tài thực có giá trị phát triển thành mạch điện ứng dụng vào lĩnh vực đời sống xã hội Lê Thị Hồng Thủy 30 K31C - SPKT Lê Thị Hồng Thủy 31 K31C - SPKT TÀI LIỆU THAM KHẢO Kĩ thuật số thực hành - Huỳnh Đắc Thắng Nhà xuất khoa học kĩ thuật – năm 2006 Kĩ thuật điện tử số ứng dụng – Võ Trị An Nhà xuất khoa học kĩ thuật – năm 1995 Kĩ thuật số - Nguyễn Thuý Vân Nhà xuất khoa học kĩ thuật – năm 1997 Kĩ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ (chủ biên), Đặng Văn Chuyết, Nguyễn Viết Nguyên, Nguyễn Vũ Sơn, Nguyễn Đức Thuận, Ngơ Lệ Thuỷ, Ngọ Văn Tồn Nhà xuất giáo dục – năm 2007 Công nghệ 12 - Nguyễn Văn Khơi (chủ biên), Đặng Văn Đào, Đồn Nhân Lộ, Trần Minh Sơ, Trần Văn Thịnh Nhà xuất giáo dục – năm 2008 Cẩm nang thực hành vi mạch tuyến tính TTL/LS, CMOS - Huỳnh Đắc Thắng Nhà xuất khoa học kĩ thuật – 1994 ... ta dựa vào lý thuyết mạch đếm khảo sát mạch đếm đa sử dụng vi mạch đếm 74192 Chương II THỬ NGHIỆM MẠCH ĐẾM ĐA NĂNG Mạch điện nguồn điện cấp cho mạch đếm Khi thiết kế mạch nguồn chiều, vi c lựa... thức mạch đếm - Tìm hiểu vi mạch đếm thơng dụng - Tìm hiểu mạch tạo xung sử dụng IC 555 - Mạch giải mã hiển thị - Thử nghiệm mạch đếm đa dùng vi mạch ● Đối tượng nghiên cứu Mạch đếm thử nghiệm mạch. .. phải có mạch đếm, ghi, nhớ… mạch đếm thông số hệ thống Mạch đếm sử dụng họ IC 74192 mạch đếm thơng dụng chúng đếm tiến, đếm lùi, đếm số khác Để hiểu rõ thơng số q trình đếm mạch đếm sử dụng họ