Đề tài Mạch đếm số

Trường Đại Học Công Nghiệp TP. HCM Khoa Công Nghê Điện TửĐồ Án 1SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN TUẤNLỚP : NCDT 2AGIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PHẠM THANH TÙNGĐỀ TÀI: MẠCH ĐẾM SỐNỘI DUNG ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch đếm bất đồng bộ hiển thị ra LED 7 đoạn tuần tự các giá trị như sau: 12, 13, 14, 36, 37, 38, 18, 19, 20, 30, 31, 32, 24, 25, 26, rồi trở về 12 và lặp lại tuần hoàn. (không dùng IC nhớ, không dùng diode, không dùng BJT)”.MỤC LỤCPHẦN MỞ ĐẦU	 Trang tựa	i	 Nhiệm vụ đề tài	ii	 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn	iii	 Nhận xét của giáo viên phản biện	iv	 Lời mở đầu	v	 Lời cảm tạ	vi	 Danh mục các hình, bảng	viiiPHẦN NỘI DUNGCHƯƠNG I Tổng quan	1.1 Đặt vấn đề	1	1.2 Mục đích yêu cầu	1	1.3 Giới hạn đề tài	1CHƯƠNG II Giới thiệu linh kiện2.1 IC LM555	22.2 IC 74LS93	42.3 IC74LS11	6	2.4 IC74LS08	7	 2.5 IC 74LS04	82.6 IC 74HC147	92.7 IC 7447	102.8 LED 7 đoạn	12 2.9 Điện trở	13 2.10 Tụ điện	14CHƯƠNG III THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG3.1 Sơ đồ khối	153.2 Nguyên lý hoạt động	163.3 Sơ đồ nguyên lý	223.4 Sơ đồ mạch in	23CHƯƠNG IV KẾT LUẬN	4.1 Nhận xét chung	24	4.2 Hướng phát triển	 24	DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...	25CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT1.1 Đặt vấn đề.	 Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội.	Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số. Vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dưạ trên cơ sở nguyên lý tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính toán.	Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đã đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không chỉ riêng đối với những người theo chuyên ngành điện tử mà còn đối với những cán bộ kỹ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử.1.2 Mục đích yêu cầu	 	Sự cần thiết quan trọng cũng như tính khả thi của mạch số hóa cũng chính là lý do để làm đề tài đồ án 1 là thực hiện thi công ” mạch đếm số “. Với đề tài này em mong muốn tìm hiểu nhiều hơn và rõ hơn chức năng và ứng dụng của IC số trong thực tế.1.3 Giới hạn đề tài	 Trong phạm vi thực hiện đề tài này em chỉ thiết kế và thi công mạch đếm số có chức năng đơn giảnChương II: Giới thiệu linh kiện 2.1. IC LM555:Vi mạch định thì LM555 là mạch tích hợp Analog- Digital. Do có ngõ vào là tín hiệu tương tự và ngõ ra là tín hiệu số. Vi mạch định thì LM555 được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor, SCR, Triac. 2.1.1 Hình dạng của IC 555 Hình2.1. Hình dạng IC 555Chương II: Giới thiệu linh kiện	2.1.2 Sơ Đồ Chân	Chân 1: Nối mass.Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy).Chân 3: Output ( ngõ ra).Chân 4: Reset (đặt lại).Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển). Chân 6: Threshold (thềm- ngưỡng).Chân 7: Discharge ( xả điện).Chân 8: Nối Vcc Chân 6: Threshold (thềm- ngưỡng).Chân 7: Discharge ( xả điện).Chân 8: Nối Vcc.Chương II: giới thiệu linh kiện1.1.3 Cấu trúc IC 555Chương II: Giới thiệu linh kiện2.1.4 Các thông số về điện áp và nhiệt độ của IC 555+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555..)+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V+ Công suất lớn nhất là : 600mWChương II: Giới thiệu linh kiện2.2. IC ĐẾM NHỊ PHÂN 74LS93:Trong mạch IC được dùng để đếm MOD152.2.1 Hình dạngChương II: Giới thiệu linh kiện2.2.2 Sơ đồ chân- Chân 1 CP1/ hay CLKB : là chân đưa xung clock vào,nếu đưa xung clock vào chân này thì IC được dùng để đếm lên chẵn. Nghĩa là chỉ có tác dụng làm thay đổi trạng thái ngõ ra Q3Q2Q1 .Với các ứng dụng đếm mod1 đến mod16 thì chân này được nối với chân số 12.- Chân 2 MR1: ngõ vào cổng NAND được dùng để reset.- Chân 3 MR2: ngõ vào cổng NAND được dùng để reset.- Chân 4 NC: trống.- Chân 5 VCC: cấp nguồn.- Chân 6 NC: trống.- Chân 7 NC: trống.- Chân 8 Q2: ngõ ra.- Chân 9 Q1: ngõ ra.- Chân 10 GND: nối đất,mass nguồn.- Chân 11 Q3: ngõ ra.- Chân 12 Q0: ngõ ra.- Chân 13 NC: trống.- Chân 14 CP0/ hay CLKA : là chân đưa xung clock vào, có tác dụng làm thay đổi trạng thái ngõ ra Q0.Chương II: Giới thiệu linh kiệnCấu trúc IC 74ls138Chương II: Giới thiệu linh kiệnIC 74LS93 là một vi mạch đếm nhị phân với 2 ngõ vào xung clock, 2 chân RESET, 4 ngõ ra Q3Q2Q1Q0. cấu tạo bên trong IC gồm 4 JK FlipFlop, có chức năng ngõ vào RESET.FlipFlop 0, với ngõ ra Q0 được để riêng là chân số 12.FlipFlop 1,2,3 được mắc theo kiểu nối tiếp đếm lên với hệ số đếm là MOD8.Nếu cần các ứng dụng đếm đến MOD16 hoặc dưới MOD16 thì cách mắc đơn giản nhất là nối chân 1 với chân 12 lại, lúc này cả 4 FlipFlop bên trong IC được mắc nối tiếp đếm lên Chương II: Giới thiệu linh kiện2.2.4 Bảng sự thật: Bảng2.1 Bảng sự thật IC74ls93Chương II: Giới thiệu linh kiện2.3 IC 74LS154:Đâ là Decorder 416 có ngõ ra tích cực mức thấp là mạch chuyể đổi N bit đầu vào thành M ngõ ra.Ngõ vào gồm các chân:Chân:18, 19: ngõ vào cho phép tích cực mức thấpChân :20, 21, 22, 23 ngõ vào dữ liệuChân: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17 ngõ ra tích cực mức thấpChân: 12 nối massChân: 24 nối Vcc= 5VChương II: Giới thiệu linh kiện2.3.1 Hình dạng 	Hình2.3. Hình dạng IC 7154Chương II: Giới thiệu linh kiện2.3.2 Sơ đồ chânChương II: Giới thiệu linh kiện2.3.3 Bàng sự thật Chương II: Giới thiệu linh kiện2.4 IC 74LS11IC 74LS11 là IC cổng AND2.4.1 Hình dạng và sơ đồ chân Hình2.4. Hình dạng IC74ls11Chương II: Giới thiệu linh kiện2.4.2 Bảng sự thậtBảng2.2.Bảng Sự thật IC74ls11Chương II: Giới thiệu linh kiện 2.6 IC 74HC147IC 74HC147 . IC này mã hóa 9 đường dữ liệu ngõ vào sang 4 đường dữ liệu ngõ ra theo mã BCD .Riêng số “0” được hiện thị khi tất cả các ngõ vào đều ở mức 2.6.1 Hình ảnh:Chương II: Giới thiệu linh kiện2.6.1 Sơ đồ chân 1112123134152637485910Q09Q17Q26Q314U274HC147Chương II: Giới thiệu linh kiệnCHÂN 1,2,3,4,5,10,11,12,13: là các chân ngõ vào cần giải mã.CHÂN 6,7,9,14 : là các chân ngõ ra dữ liệu giải mã, mã BCD tích cực mức cao.CHÂN 8: chân GND.CHÂN 16: chân VCC Chương II: Giới thiệu linh kiện2.6.2 Bảng sự thậtBảng2.4. Bảng sự thật IC74HC147Chương II: Giới thiệu linh kiện2.7 IC 74ls47:IC giải mả BCD sang led 7 đoạn2.7.1 Hình ảnh:	Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau, ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phânIC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp( tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chungIC giải mã 74LS47 là một trong những IC giãi mã thông dụng cho nên việc tìm hiểu IC này là rất cần thết . Sau đây là một số thông số làm việc của IC 74LS47.Điện áp ngõ vào max : 7vNhiệt độ khi làm việc tốt : 0C => 70CKhoảng nhiệt độ dao động cho phép : -65 C => 150 Chương II: Giới thiệu linh kiện2.7.2 Sơ đồ chân	CHÂN 1,2,6,7 : Ngõ vào BCD CHÂN 4: bỏ trốngCHÂN 5,6 : Là các ngõ vào điều khiển, trong mạch chúng được nối lên nguồn. nghĩa là không cho chúng hoạt động, nối lên nguồn vì chúng tích cực mức thấp. CHÂN 9,10,11,12,13,14,15: Là các ngõ ra đưa đến LED 7 đoạn loại Anod chungCHÂN 8: Chân GNDCHÂN 16: Chân VCCChương II: Giới thiệu linh kiện2.7.3 Sơ đồ logic và bảng sự thậtSự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó đối với các ngõ ra H mức thấp và L là mức cao nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H.Chương II: Giới thiệu linh kiệnChương II: Giới thiệu linh kiện2.8 LED 7 ĐOẠNLed 7 đoạn có thể xem như 7 con led đơn ghép lại , có 1 đầu nối chung còn 1 đầu để hở đưa ra ngoài để phân cực cho led.Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn).Qui ước các đọan cho bởi:Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9.Led 7 đoạn thì có Anod chung và Catot chungChương II: Giới thiệu linh kiệnChương II: Giới thiệu linh kiệnSơ đồ cấu trúc loại Anot chung và Catot chungChương II: Giới thiệu linh kiệnBảng giá trị led 7 đoạn:Chương II: Giới thiệu linh kiện2.9 ĐIỆN TRỞ Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau. 	Hình2.6 điện trởĐiện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó. U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V). I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A). R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω). Ký hiệuChương II: Giới thiệu linh kiện2.10 TỤ ĐIỆN	 Hình2.7 tụ điệnTụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhau một khoảng d.	Cường độ điện trường bên trong tụ có trị sốE = 8.86.10-12 C2/ N.m2 là hằng số điện môi của chân không. là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không = 1, giấy tẩm dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4 5CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI:CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG3.2.1 Khối tạo xung +Sơ đồ: Nguồn Vcc cung cấp nguồn cho IC có thể dùng 4.5v-->15v Hình 2.8 Khối tạo xung CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG3.2.2 Khối đếm Sơ đồ: hình 2.10+Nhiệm vụ : dùng để đếm MOD15+ Hoạt động :Khi cấp nguồn cho nó và có xung tác từ chân số 3 của khối tạo xung sang ở chân số 5 thì IC này bắt đầu thực hiện đếm nhị phân và xuất ra các giá trị ở các chân Q0 chân số 3, Q1 chân số2, Q2 chân số 6, Q3 chân số7. nó sẽ đếm từ xung đầu tiên 015 thì nó Reset lại và cứ tiếp tục. Các giá trị này sẽ được nối với các ngõ vào tương đương của chân IC 74154 là: A chân số 20, Bchân số 21 C chân số 22, D chân số 23 để IC 74154 giải mã từ 4 16. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNGCHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG3.2.3Khối phân kênh:+Sơ đồ :hình 2.10	CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG+Nhiệm vụ : giải mã phân kênh	+Hoạt động: Nhận tín hiệu từ khối đếm IC 74ls193 IC74154 này làm nhiệm vụ phân kênh. Số kênh mà nó tạo ra bằng số BCD mà 74ls193 đếm được. IC này có Enible tích cực ở mức thấp (mức 0)Ngõ vào mức cao, ngõ ra tich cực mức thấpKhi nhận được các giá trị từ khối đếm nó thựchiện giải mã với các giá trị tương ứng từ khối đếm Ta cần đếm 14 trạng thái nên ta dùng trạng thái thứ 15 để RESET ta se đưa trạng thái này qua cổng đảo vì chân 14 IC 74ls193 tích cực mức cao, rồi đua về chân số 14 của Ic 74ls193 và sơ đồ RESET như hình -Khi IC 74LS193 đếm ta sẽ có bảng trạng thái như sau:CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNGCHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNGKhi IC 74ls193 đếm đến trạng thái thứ 15 thì ngõ ra Q3 =1 ở mức thấp đi qua cổng đảo sẽ chuyển thành mức cao đi vào chân 14 của IC74ls193 sẽ kích hoạt IC 74ls193 tiếp tục đếm như lúc đầu.Theo yêu cầu của đề bài thì mạch sẽ đếm các giá trị như sau: 12, 13, 14, 36, 37, 38, 18, 19, 20, 30, 31, 32, 24, 25, 26, rồi trở về 12 và lặp lại tuần hoàn. Thì ta sẽ chia như sau: ta se tách số đếm hàng chục và hàng đơn vị như bảng dưới. Từ đó ta bắt đầu tính vì ngõ ra của Ic 74154 là mức thấp và ngõ vào của IC 74147 cũng mức thấp nên ta chỉ cầnn AND lại thì có thể đưa đến ngõ vào của 74147 đượcCHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG