
















Preview text:
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN-Đ ỆN TỬ I --🕮- 🕮 -
BÁO CÁO: THỰC TẬP CƠ BẢN
TÌM HIỂU VỀ MẠCH ĐẾM THUẬN Lê Đức Tâm 20224486 Sinh viên : Vũ Đức Dũng 20224465 Giảng viên hướng dẫn : Thầy Tào Văn Cường Hà Nội – 2025 MỤC LỤC
PHẦN 1: NỘI DUNG THỰC HÀNH ........................................................................... 1
PHẦN 2: THIẾT BỊ DÙNG TRONG THỰC HÀNH ................................................... 1
PHẦN 3: TÌM HIỂU CHI TIẾT VỀ LINH KIỆN ......................................................... 1
3.1. LED 7 THANH .................................................................................................... 1
3.2. IC74LS00 ............................................................................................................. 4
3.3. IC74LS47 ............................................................................................................. 5
3.4. IC74LS90 ............................................................................................................. 8
PHẦN 4: THỰC HÀNH LẮP MẠCH ......................................................................... 10
4.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................ 10 4.2. SƠ ĐỒ K Ố
H I VÀ SƠ ĐỒ MẠCH .................................................................... 13
4.3. MẠCH HOÀN THIỆN ...................................................................................... 15
PHẦN 5: KẾT LUẬN .................................................................................................. 15
PHẦN 1: NỘI DUNG THỰC HÀNH
-Lắp ráp hoàn thiện mạch đếm hiển thị led 7 thanh ( từ 00 cho đến 59 ).
-Tìm hiểu và có kiến thức cơ bản về các vi mạch số: IC 7447 để giải mã, LED 7 thanh
anôt chung (Common Anode), IC 7490 để tạo bộ đếm, IC 7400 để tạo xung clock 1Hz
(không yêu cầu độ chính xác cao).
-Làm quen với linh kiện, cái thiện kĩ năng lắp mạch và viết báo cáo
PHẦN 2: THIẾT BỊ DÙNG TRONG THỰC HÀNH
-Board mạch: cho phép tạo ra mạch điện đơn giản không cần hàn.
-IC 74SL90: bộ đếm thập phân không có chức năng reset tự động. IC hoạt động dựa
trên một flip-flop loại T, chúng có thể tạo ra bộ đếm có 2n số nhị phân.
-IC 7447: dùng trong bộ chuyển đổi BCD trong Led 7 thanh hiển thị từ số 0 đến số 9.
Thông thường, IC 7447 chấp nhận đầu vào là các giá trị n ị
h phân, BCD sẽ xử lý để
led 7 đoạn có thể hiển thị dưới dạng các chữ số từ 0 đến 9.
-IC 7400: sử dụng như một cổng NAND tuy nhiên do tính phổ b ế i n của cổng NAND,
nó có thể được chuyển đổi thành các cổng khác một cách dễ dàng.
-Led 7 thanh: bộ đếm sẽ đếm các tín hiệu đầu vào và chuyển đổi chúng thành các số
tương ứng được hiển thị trên LED 7 thanh. Bộ giải mã sẽ g ả
i i mã các tín hiệu đầu ra
từ bộ đếm để điều khiển các đoạn LED tương ứng. -Tụ đ ệ
i n 100µF: có tác dụng lọc.
-Điện trở 10Ω: có công suất trung bình, nhiệt độ h ạ
o t động phù hợp với những mạch
điện tử có cường độ dòng điện không quá lớn.
-Điện trở 4,7k Ω: Dùng để giảm điện áp trong mạch, bảo vệ mạch không quá tải.
-Dây dẫn: kết nối các linh kiện, truyền điện trong mạch.
-Nguồn: cung cấp điện áp cho mạch.
PHẦN 3: TÌM HIỂU CHI TIẾT VỀ LINH KIỆN 3.1. LED 7 THANH
3.1.1. Tổng quan LED 7 thanh 1
-LED 7 thanh (7-segment display) là một linh kiện điện tử dùng để hiển thị các con số
từ 0 đến 9 và một số ký tự chữ cái đơn giản. Thực chất, đây là một tập hợp các con
LED đơn được sắp xếp theo các hình dạng đoạn thẳng để khi kết hợp lại sẽ tạo thành
hình dáng của các con số.
3.1.2. Cấu tạo
Cấu tạo của LED 7 thanh bao gồm 8 con LED đơn (7 LED tạo hình số và 1 LED tạo
dấu chấm thập phân - Decimal Point). Các đoạn LED này được ký hiệu lần lượt bằng
các chữ cái từ a, b, c, d, e, f, g và dp.
Vỏ: Thường làm bằng nhựa đục hoặc màu để bảo vệ và khuếch tán ánh sáng.
Chân kết nối: Thông thường một LED 7 thanh đơn sẽ có 10 chân (5 chân trên, 5 chân
dưới). Trong đó có 8 chân điều khiển các đoạn LED và 2 chân chung (Vcc hoặc GND).
3.1.3. Phân loại và nguyên lí hoạt động
LED 7 đoạn có cấu tạo khá đơn giản, phân loại dòng công nghệ này cũng rất dễ, bao
gồm hai dạng LED đó là
*LED 7 đoạn CC – Cathode chung: Với LED 7 đoạn sử dụng Cathode chung, tất cả
các cực Cathode – Cực âm của đèn LED được nối chung với nhau theo mức logic “0”
hoặc nối Mass. Các chân còn lại là chân Anode – Cực dương sẽ được nối với tín hiệu
logic mức cao thông qua một điện trở được giới hạn dòng điện. Điều này giúp đưa
điện áp vào phân cực ở Anode từ a – g, mang đến tính năng hiển thị tùy ý. 2
*LED 7 đoạn CA – Anode chung: Trong màn hình hiển thị Anode chung thì tất cả các
cực dương của LED 7 đoạn sẽ được kết nối với nhau ở mức logic là “1”, các đoạn
LED riêng lẻ sẽ được phát sáng bằng cách sử dụng mức tín hiệu logic “0” thông qua
một điện trở được giới hạn dòng điện để phù hợp với cực âm Cathode và các đoạn LED a – g.
Nguyên lý hoạt động:
-Nguyên lý hoạt động của LED 7 thanh dựa trên nguyên lý của Diode phát quang.
-Khi ta cấp một điện áp phù hợp vào các chân tương ứng, dòng điện chạy qua LED
làm cho đoạn đó phát sáng.
-Để hiển thị một con số cụ t ể
h , chúng ta cần kích hoạt các đoạn LED nhất định. -Ví dụ
o Để hiển thị số 1, ta cần làm sáng đoạn b và c.
o Để hiển thị số 8, ta cần làm sáng tất cả các đoạn từ a đến g.
*Data sheet tham khảo led 7 thanh 5611AH: Thuộc tính Giá trị Kích thước 0.56 inch Số kí tự 1 Cực âm, dương chung Âm Màu sắc Led Đỏ Màu bề mặt Đen Số đoạn 7 Độ rộng kí tự 8.1 mm Chiều cao kí tự 14.2 mm Kiểu chân Xuyên lỗ Kích thước ngoài 12.6 x 19.0 x 8.0 mm Cường độ sáng 54 mcd Công suất 65 mW Nhiệt độ h ạ o t động ~40-80 độ C Dòng điện 20 mA Điện áp 2V 3 3.2. IC74LS00
3.2.1. Tổng quan IC74LS00
IC 7400 là một mạch tích hợp (Integrated Circuit) thuộc họ TTL (Transistor-
Transistor Logic). Nó chứa 4 cổng NAND độc lập, mỗi cổng có 2 đầu vào và 1 đầu ra.
Cổng NAND là cổng logic "Vạn năng" vì có thể kết hợp nhiều cổng này lại để tạo ra
bất kỳ cổng logic nào khác (AND, OR, NOT, XOR).
3.2.2. Cấu tạo
IC 7400 thường có dạng đóng gói DIP-14 (14 chân cắm xuyển lỗ) với sơ đồ như sau: •
Chân 14 (Vcc): Chân cấp nguồn dương (thường là +5V). •
Chân 7 (GND): Chân nối đất (0V). •
Các cặp chân đầu vào/đầu ra:
-Cổng 1: Chân 1, 2 (vào) -> Chân 3 (ra).
-Cổng 2: Chân 4, 5 (vào) -> Chân 6 (ra).
-Cổng 3: Chân 9, 10 (vào) -> Chân 8 (ra).
-Cổng 4: Chân 12, 13 (vào) -> Chân 11 (ra).
3.2.3. Phân loại và nguyên lí hoạt động
Họ IC 7400 có nhiều phiên bản khác nhau tùy vào công nghệ c ế h tạo:
-7400: Dòng chuẩn (Standard TTL).
-74LS00 (Low-power Schottky): Tiết kiệm năng lượng, phổ b ế i n nhất trong thực hành. 4
-74HC00 (High-speed CMOS): Tốc độ cao, tiêu thụ điện cực thấp, thường dùng với vi điều khiển.
Nguyên lí hoạt động:
Cổng NAND bên trong IC 7400 hoạt động theo quy tắc: Đầu ra chỉ ở mức Thấp (0)
khi tất cả các đầu vào đều ở mức Cao (1). Ngược lại, chỉ cần một đầu vào ở mức
Thấp, đầu ra sẽ ở mức Cao.
*Data sheet tham khảo IC74LS00 3.3. IC74LS47
3.3.1. Tổng quan IC74LS47
IC 74LS47 là một mạch tích hợp giải mã mã giả t ậ h p phân (BCD - Binary Coded
Decimal) sang mã LED 7 thanh (7-segment). Nhiệm vụ chính của nó là nhận tín hiệu 5
logic 4-bit (từ 0000 đến 1001) và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu điều khiển để
làm sáng các đoạn tương ứng trên LED 7 thanh.
3.3.2. Cấu tạo
IC 74LS47 có kiểu đóng gói phổ b ế
i n là DIP-16 (16 chân cắm).
-Chân nguồn: Chân 16 (Vcc - nối +5V) và Chân 8 (GND - nối đất).
-Đầu vào (BCD Inputs): Chân 7 (A), 1 (B), 2 (C), 6 (D) tương ứng với các trọng số 2^0, 2^1, 2^2, 2^3.
-Đầu ra (Outputs): Chân 13(a), 12(b), 11(c), 10(d), 9(e), 15(f), 14(g). Các đầu ra này
là cực thu hở (Open Collector).
-Các chân chức năng đặc biệt:
LT (Lamp Test - Chân 3): Khi nối xuống mức thấp (0V), tất cả các đoạn LED sẽ sáng để k ể
i m tra xem LED có bị cháy không.
BI/RBO (Chân 4) & RBI (Chân 5): Dùng để xóa số 0 vô nghĩa (ví dụ h ệ i n số "7" thay vì "07").
3.3.3. Phân loại và nguyên lí hoạt động
Trong họ giải mã, cần lưu ý tránh nhầm lẫn:
-74LS47: Giải mã cho LED Anode chung (Đầu ra mức Thấp).
-74LS48: Giải mã cho LED Cathode chung (Đầu ra mức Cao). 6
Nguyên lí hoạt động:
-IC 74LS47 hoạt động dựa trên logic mức Thấp (Active Low) ở đầu ra. Điều này có
nghĩa là khi một đoạn LED cần sáng, chân tương ứng trên IC sẽ xuất mức logic 0 (0V).
-Sự kết hợp hoàn hảo: Do xuất mức thấp, IC 74LS47 được thiết kế chuyên biệt để
điều khiển LED 7 thanh loại Anode chung (Common Anode).
-Dòng điện sẽ đi từ nguồn qua chân chung của LED rồi qua đoạn LED và cuối cùng
vào IC 74LS47 để về đất.
*Data sheet tham khảo IC74LS47 7 3.4. IC74LS90
3.4.1. Tổng quan IC74LS90
IC 74LS90 là một mạch tích hợp (IC) đếm thập phân (Decade Counter) thuộc họ
TTL. Nó có khả năng đếm các xung nhịp (clock) đầu vào và xuất ra mã nhị phân 4-bit
tương ứng với các giá trị từ 0 đến 9 (mã BCD). Khi đếm đến 9, nó sẽ tự động quay về
0 và kích hoạt một chu kỳ đếm mới.
3.4.2. Cấu tạo
IC 74LS90 có kiểu đóng gói DIP-1
4 (14 chân cắm). Cấu tạo bên trong bao gồm một
bộ đếm chia 2 (Mod-2) và một bộ đếm chia 5 (Mod-5).
-Chân nguồn: Chân 5 (Vcc - nối +5V) và Chân 10 (GND - nối đất). -Đầu vào xung (Clock):
CP0 (Chân 14): Đầu vào xung cho bộ đếm chia 2.
CP1 (Chân 1): Đầu vào xung cho bộ đếm chia 5.
-Đầu ra (Outputs): Chân 12 (Q_A), 9 (Q_B), 8 (Q_C), 11 (Q_D). Các chân này xuất ra mã nhị phân (BCD).
-Chân điều khiển Reset (Thiết lập):
MR1, MR2 (Chân 2, 3): Master Reset. Khi cả hai ở mức Cao (1), các đầu ra sẽ bị xóa về 0 (0000_2).
MS1, MS2 (Chân 6, 7): Master Set. Khi cả hai ở mức Cao (1), các đầu ra sẽ được
thiết lập về số 9 (1001_2). 8
3.4.3. Phân loại và nguyên lí hoạt động
-74LS90: Dòng Schottky công suất thấp (phổ biến nhất, cân bằng giữa tốc độ và tiêu thụ điện).
-7490: Dòng chuẩn (Standard).
-74HC90: Dòng CMOS tốc độ cao (tiêu thụ ít năng lượng hơn, thường dùng trong các mạch hiện đại).
Nguyên lí hoạt động:
Để IC 74LS90 hoạt động như một bộ đếm thập phân (đếm từ 0 đến 9), chúng ta cần
kết nối chân đầu ra Q_A (Chân 12) với chân đầu vào xung CP1 (Chân 1).
-Xung nhịp kích khởi sẽ được đưa vào chân CP0 (Chân 14).
-Mỗi khi có một xung tác động, giá trị nhị phân tại các đầu ra Q_A, Q_B, Q_C, Q_D sẽ tăng dần.
-Sau khi đếm đến 9 (1001_2), xung tiếp theo sẽ làm bộ đếm tự động reset về 0 (0000_2) 9
*Data sheet tham khảo IC74LS90
PHẦN 4: THỰC HÀNH LẮP MẠCH 4.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan lí thuyết
4.1.1. Tín hiệu số
Tín hiệu số (Digital Signal) là một dạng tín hiệu vật lý đại diện cho một dãy các giá trị
rời rạc. Khác với tín hiệu tương tự (Analog) có giá trị b ế
i n thiên liên tục theo thời
gian, tín hiệu số chỉ tồn tại ở các mức giá trị xác định (hữu hạn). Trong kỹ thuật số h ệ i n đại, phổ b ế
i n nhất là tín hiệu nhị phân, trong đó thông tin được
mã hóa thành hai trạng thái đối lập, ký hiệu là 0 và 1. 10
Tín hiệu số vận hành dựa trên các quy ước về mức điện áp để phân biệt giữa hai trạng thái logic:
-Mức Logic 1 (High): Đại diện cho trạng thái "Đúng" (True) hoặc "Có". Về mặt điện
vật lý, nó tương ứng với một khoảng điện áp cao gần với nguồn nuôi (Vcc).
-Mức Logic 0 (Low): Đại diện cho trạng thái "Sai" (False) hoặc "Không". Về mặt
điện vật lý, nó tương ứng với một khoảng điện áp thấp gần với điểm trung tính (GND).
Vùng bất định: Giữa mức Cao và mức Thấp luôn tồn tại một khoảng điện áp không
xác định. Các linh kiện số được thiết kế để không hoạt động hoặc không phản hồi
chính xác khi tín hiệu nằm trong vùng này nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Một tín hiệu số lý tưởng được đặc tả bởi các thông số sau:
-Biên độ (A): Độ lớn điện áp của mức logic 1.
-Thời gian trễ (Propagation Delay): Khoảng thời gian cần thiết để tín hiệu chuyển đổi
giữa hai mức logic. Không có tín hiệu nào có thể chuyển trạng thái tức thời; đồ t ị h
thực tế luôn có độ dốc (Slew rate).
-Cạnh lên (Rising Edge): Thời điểm tín hiệu chuyển từ 0 sang 1
-Cạnh xuống (Falling Edge): Thời điểm tín hiệu chuyển từ 1 về 0.
-Chu kỳ (T) và Tần số (f): Áp dụng cho tín hiệu số t ầ
u n hoàn (như xung Clock), với f = 1/T.
Nền tảng toán học của tín hiệu số là Đại số Boole. Tín hiệu số không được xử lý bằng
các phép tính cộng, trừ, nhân, chia thông thường mà thông qua các hàm logic cơ bản:
-Phép AND: Đầu ra là 1 khi tất cả đầu vào là 1.
-Phép OR: Đầu ra là 1 khi ít nhất một đầu vào là 1.
-Phép NOT: Đầu ra là nghịch đảo của đầu vào.
-Phép NAND/NOR: Các phép tính kết hợp tạo nên tính vạn năng trong thiết kế mạch. 11
Về mặt lý thuyết hệ thống, tín hiệu số có những đặc điểm ưu việt:
-Khả năng chống nhiễu (Noise Immunity): Nhờ việc thiết lập các ngưỡng điện áp
(Threshold), các nhiễu nhỏ không làm thay đổi trạng thái logic của tín hiệu.
-Sự rời rạc hóa: Cho phép mã hóa và nén thông tin một cách hiệu quả dưới dạng số học.
-Tính lặp lại: Tín hiệu số có thể được tái tạo lại chính xác 100% qua nhiều tầng xử lý
mà không bị suy hao đặc tính như tín hiệu tương tự.
4.1.2. Các cổng logic cơ bản
Định nghĩa và đặc điểm: - Cổng logic là mạch điện thực hiện một hàm Boole lý tưởng
hóa. Có nghĩa là nó thực hiện một phép toán logic trên một hoặc nhiều logic đầu vào,
và tạo ra một kết quả logic ra duy nhất, với thời gian thực hiện lý tưởng hóa là không có trễ. ố M i quan hệ g ữ
i a ngõ vào và ngõ ra dựa trên một logic nhất định.
Các đại lượng nhị phân trong thực tế là những đại lượng Vật lý khác nhau (dòng điện,
điện áp, áp suất…). Các đại lượng đó có thể thể h ệ
i n bằng hai trạng thái có “1” hoặc không “0”.
Các cổng logic là các phần tử đóng vai trò chủ yếu để thực hiện các chức năng logic
đơn giản nhất trong các sơ đồ logic nhằm thực hiện một hàm logic nào đó. Quan hệ
logic cơ bản nhất có ba loại: AND, OR, NOT. Cổng logic gồm các phần tử có nhiều
đầu vào và chỉ có một đầu ra. Đầu ra là tổ hợp của các đầu vào. Từ các cổng logic ta
có thể kết hợp lại để tạo ra nhiều mạch logic thực hiện các hàm logic phức tạp hơn.
Có tất cả 7 cổng logic: NOT, AND, OR, NAND, NOR, EX-OR và EX NOR.
-Cổng OR: có 2 hoặc nhiều lối vào và chỉ có một lối ra. Lối ra ở mức 1 nếu có ít nhất
một lối vào ở mức 1 (Lối ra có tín hiệu khi một lối vào có tín hiệu).
-Cổng AND: có 2 hoặc nhiều lối vào và chỉ có một lối ra. Toán tử này thực hiện phép
nhân logic. Ngõ ra chỉ bằng 1 khi tất cả ngõ vào có mức logic là 1.
-Cổng NOT: Còn gọi là cổng đảo. Cổng chỉ có một lối vào và một lối ra. Cổng NOT
thực hiện phép phủ định logic hay còn gọi là cổng chặn. Ngõ vào và ngõ ra có mức logic trái ngược nhau.
-Cổng NAND: là kết hợp của cổng AND và cổng NOT. Ngõ ra của cổng NAND là
đảo với ngõ ra cổng AND. 12
-Cổng NOR: là kết hợp của cổng OR và cổng NOT. Ngõ ra của cổng NOR là đảo với ngõ ra cổng OR.
-Cổng EXOR dùng để thực hiện hàm EXOR. Cổng EXOR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ
ra. Đây là một phép toán quan trọng, nếu 2 ngõ vào có mức logic khác nhau thì ngõ ra
sẽ bằng 1. Đới với cổng EXOR có nhiều ngõ vào thì ngõ ra sẽ bằng 1 khi tổng số bit 1
ở ngõ vào là số lẻ. ổ
C ng EXNOR: là kết hợp của cổng EXOR và cổng NOT, dùng để
thực hiện hàm EXNOR. Cổng EXNOR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Cổng này thực
hiện phép toán ngược với phép EXOR tức là khi 2 ngõ vào có giá trị giống nhau thì
ngõ ra bằng 1. Với cổng EXNOR nh ề
i u ngõ vào thì ngõ ra bằng 1 nếu tổng số bit 1 ở ngõ vào là số chẵn. 4.2. SƠ Đ Ồ K Ố H I VÀ SƠ Đ Ồ MẠCH
4.2.1. Sơ đồ khối
*Chức năng của từng khối
1. Khối nguồn (DC 5V)
Chức năng: Chuyển đổi điện áp xoay chiều lưới điện (~220V AC) thành điện áp một chiều ổn định (5V DC).
2. Khối tạo xung nhịp (Clock)
Chức năng: Tạo ra chuỗi xung vuông tuần hoàn với tần số xác định (ví dụ: 1Hz - tương ứng 1 giây/xung).
3. Khối bộ đếm (Sử dụng IC 74LS90)
Chức năng: Tiếp nhận xung nhịp và thực hiện đếm theo cơ số đã thiết lập (ở đây là hệ thập phân). 13
Nhiệm vụ: Chuyển đổi số lượng xung nhịp nhận được thành mã nhị phân 4-bit (Mã
BCD). Giá trị đầu ra sẽ tăng dần từ 0000 (0_10) đến 1001 (9_10) sau đó quay lại 0.
4. Khối giải mã hiển thị (Sử dụng IC 74LS47)
Chức năng: Chuyển đổi (thông dịch) mã BCD 4-bit từ k ố
h i bộ đếm sang mã điều khiển 7 đoạn.
5. Khối hiển thị (LED 7 thanh)
Chức năng: Trình diễn kết quả c ố
u i cùng dưới dạng hình ảnh con số mà con người có
thể đọc được. Các đoạn LED (a, b, c, d, e, f, g) sẽ phát sáng dựa trên tín hiệu từ khối
giải mã để hiển thị các số từ 0 đến 9.
Sự phối hợp hoạt động:
Tín hiệu đi theo một chiều: Nguồn nuôi dưỡng -> Xung kích thích -> Bộ đếm xử lý số lượng -> G ả
i i mã thông dịch dữ liệu -> LED hiển thị kết quả.
4.2.2. Sơ đồ mạch 14
4.3. MẠCH HOÀN THIỆN PHẦN 5: KẾT LUẬN
Qua bài thực hành này, chúng em đã và chạy thử thành công mạch đếm thuận, đã tìm
hiểu và biết được những thông số, nguyên lý hoạt động của các linh kiện trong mạch
đếm thuận. Dù gặp nhiều khó khăn nhưng được sự giúp đỡ của thầy và sự cố gắng tìm
hiểu của cá nhân chúng em đã hoàn thành được đề tài và báo cáo. Dù rất cố gắng
nhưng do thiếu kinh nghiệm nên trong quá trình thực hành và làm báo cáo chúng em
khó có thể tránh khỏi sai xót. Vì vậy, chúng em rất mong có thể n ậ h n được sự góp ý
của thầy để có thể k ắ
h c phục những nhược điểm và ngày càng hoàn thiện hơn. Một
lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Tào Văn Cường đã hướng dẫn chúng
em hoàn thành bài thực hành và báo cáo này. Chúc thầy và sức khỏe, công tác tốt,
ngày càng thành công trong tương lai. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 15