ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN- ỆN TỬĐI
-- --
🕮
🕮
🕮
🕮🕮
BÁO CÁO: THỰC TẬP BẢN
TÌM HIỂU VỀ MẠCH ĐẾM THUN
Nộ 2025i
Sinh viên
Đức Tâm 20224486
Đức Dũng 20224465
Giảng viên hướng dẫn
Thầy Tào Văn Cường
MC LC
PHN 1: NI DUNG THC HÀNH ........................................................................... 1
PHN 2: THIẾT BỊ DÙNG TRONG THC HÀNH ................................................... 1
PHN 3: M HIỂU CHI TIẾT VLINH KIN ......................................................... 1
3.1. LED 7 THANH .................................................................................................... 1
3.2. IC74LS00 ............................................................................................................. 4
3.3. IC74LS47 ............................................................................................................. 5
3.4. IC74LS90 ............................................................................................................. 8
PHN 4: THC HÀNH LẮP MCH ......................................................................... 10
4.1. S LÝ THUYẾT ........................................................................................ 10
4.2. SƠ Đ I VÀ SƠ Đ MKH CH .................................................................... 13
4.3. MCH HOÀN THIN ...................................................................................... 15
PHN 5: KẾT LUN .................................................................................................. 15
1
PHN 1 NI DUNG THỰ: C HÀNH
-Lắp ráp hoàn thin mch đếm hin th led 7 thanh ( t 00 cho đến 59 ).
-m hiu và có kiến thc cơ bn v các vi mch s: IC 7447 đ i mã, LED 7 thanh gi
anôt chung (Common Anode), IC 7490 đ to b đếm, IC 7400 đ to xung clock 1Hz
(không yêu cu đ chính xác cao).
-Làm quen vi linh kin, cái thin kĩ năng lp mch và viết báo cáo
PHN 2: THIẾT BỊ DÙNG TRONG THỰC HÀNH
-Board mch: cho phép to ra mch đin đơn gin không cn hàn.
-IC 74SL90: b đếm thp phân không có chc năng reset t đng. IC hot đng da
trên mt flip-flop loi T, chúng có th to ra b đếm có 2n s nh phân.
-IC 7447: dùng trong b chuyn đi BCD trong Led 7 thanh hin th t s 0 đến s 9.
Thông thưng, IC 7447 chp nhn đu vào là các giá tr phân, BCD s x lý đ nh
led 7 đon có th n th ới dng các ch s t 0 đến 9.hi dư
-IC 7400: s dng như mt cng NAND tuy nhiên do tính ph ến ca cng NAND, bi
nó có th được chuyn đi thành các cng khác mt cách d dàng.
-Led 7 thanh: b đếm s đếm các tín hiu đu vào và chuyn đi chúng thành các s
tương ng đưc hin th trên LED 7 thanh. Bộ i mã s i mã các tín hiu đu ra gi gi
t b đếm đ u khin các đon LED tương đi ng.
-Tụ n 100µF: có tác dng lđi c.
-Đin tr10: có công sut trung bình, nhit đ t đng phù hp vi nhng mch ho
đin t có cưng đ dòng đin không quá ln.
-Đin tr4,7k : Dùng đ m đin áp trong mch, bo v mch không quá tgi i.
-Dây dn: kết ni các linh kin, truyn đin trong mch.
-Ngun: cung cp đin áp cho mch.
PHN 3: M HIỂU CHI TIẾT VLINH KIỆN
3.1. LED 7 THANH
3.1.1. Tổng quan LED 7 thanh
2
-LED 7 thanh (7-segment display) là mt linh kin đin t dùng đ hin th các con s
t 0 đến 9 và mt s ký t cái đơn gin. Thc cht, đây là mt tp hợp các con ch
LED đơn đưc sp xếp theo các hình dng đon thng đ khi kết hp li s to thành
hình dáng ca các con s.
3.1.2. Cấu to
Cấu to ca LED 7 thanh bao gm 8 con LED đơ (7 LED to hình s và 1 LED tn o
du chm thp phân - Decimal Point). c đon LED này đưc ký hiu ln lưt bng
các ch cái t a, b, c, d, e, f, g và dp.
V: Thường làm bng nha đc hoc màu đ bo v và khuếch tán ánh sáng.
Chân kết ni Thông thường mt LED 7 thanh đơn s có 10 chân (5 chân trên, 5 chân :
dưới). Trong đó có 8 chân điu khin các đon LED và 2 chân chung (Vcc hoc
GND).
3.1.3. Phân loi và nguyên lí hot đng
LED 7 đon có cu to khá đơn gin, phân loi dòng công ngh này cũng rt d, bao
gm hai dng LED đó là
*LED 7 đon CC Cathode chung: Với LED 7 đon s dng Cathode chung, tt c
các cc Cathode Cc âm ca đèn LED được ni chung vi nhau theo mc logic 0
hoc ni Mass. Các chân còn li là chân Anode Cực dương s ợc ni với tín hiđư u
logic mc cao thông qua mt đin tr được giới hn dòng đin. Điu này giúp đưa
đin áp vào phân c Anode t g, mang đến tính năng hin th tùy ý. c a
3
*LED 7 đon CA Anode chung: Trong màn hình hin th Anode chung thì tt c các
cc dương ca LED 7 đon s ợc kết ni với nhau mc logic là 1, các đođư n
LED riêng l s được phát sáng bng cách s dng mc tín hiu logic 0 thông qua
mt đin tr được giới hn dòng đin đ phù hợp với cc âm Cathode và các đon
LED a g.
Nguyên lý hot đng:
-Nguyên lý hot đng ca LED 7 thanh da trên nguyên lý ca Diode phát quang.
-Khi ta cp mt đin áp phù hợp vào các chân tương ng, dòng đin chy qua LED
làm cho đon đó phát sáng.
-Đ n th mt con s c , chúng ta cn kích hot các đon LED nht đnh.hi th
-Ví d
o Đ n th s 1, ta cn làm sáng đon b và c.hi
o Đ n th s 8, ta cn làm sáng tt c các đon t a đến g.hi
*Data sheet tham kho led 7 thanh 5611AH:
Thuc tính
Giá tr
Kích thước
0.56 inch
S kí t
1
Cực âm, dương chung
Âm
Màu sc Led
Đ
Màu b mt
Đen
S đon
7
Đ rng kí t
8.1 mm
Chiu cao kí t
14.2 mm
Kiu chân
Xuyên l
Kích thước ngoài
12.6 x 19.0 x 8.0 mm
Cường đ sáng
54 mcd
ng sut
65 mW
Nhit đ t đho ng
~40-80 đ C
Dòng đin
20 mA
Đin áp
2V
4
3.2. IC74LS00
3.2.1. Tổng quan IC74LS00
IC 7400 là mt mch tích hợp (Integrated Circuit) thuc h TTL (Transistor-
Transistor Logic). Nó cha 4 cng NAND đc lp, mi cng có 2 đu vào và 1 đu ra.
Cổng NAND là cng logic "Vn năng" vì có th kết hợp nhiu cng này li đ to ra
bt k cng logic nào khác (AND, OR, NOT, XOR).
3.2.2. Cấu to
IC 7400 thưng có dng đóng gói DIP-14 (14 chân cm xuyn l) với sơ đ như sau:
Chân 14 (Vcc): Chân cp ngun dương (thường là +5V).
Chân 7 (GND): Chân ni đt (0V).
Các cp chân đu vào/đu 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 loi và nguyên lí hot đng
H IC 7400 có nhiu phiên bn khác nhau tùy vào công ngh ế tch o:
-7400: Dòng chun (Standard TTL).
-74LS00 (Low-power Schottky): Tiết kim năng lượng, ph ến nht trong thbi c
hành.
5
-74HC00 (High-speed CMOS): Tốc đ cao, tiêu th n cc thp, thưng dùng vđi i
vi điu khin.
Nguyên lí hot đng:
Cổng NAND bên trong IC 7400 hot đng theo quy tc: Đu ra ch mc Thp (0)
khi tt c các đu vào đ mc Cao (1). Ngược li, ch cn mt đu vào mu c
Thp, đu ra s mc Cao.
*Data sheet tham kho IC74LS00
3.3. IC74LS47
3.3.1. Tổng quan IC74LS47
IC 74LS47 là mt mch tích hp gii mã mã gi p phân (BCD - Binary Coded th
Decimal) sang mã LED 7 thanh (7-segment). Nhim v chính ca nó là nhn tín hiu
6
logic 4-bit (t 0000 đến 1001) và chuyn đi chúng thành các tín hiu điu khin đ
làm sáng các đon tương ng trên LED 7 thanh.
3.3.2. Cấu to
IC 74LS47 có kiu đóng gói ph ến là DIP-16 (16 chân cbi m).
-Chân ngun Chân 16 (Vcc - ni +5V) và Chân 8 (GND - ni đt).:
-Đu vào (BCD Inputs): Chân 7 (A), 1 (B), 2 (C), 6 (D) tương ng với các trng s
2^0, 2^1, 2^2, 2^3.
-Đu ra (Outputs): Chân 13(a), 12(b), 11(c), 10(d), 9(e), 15(f), 14(g). Các đu ra này
là cc thu h (Open Collector).
-Các chân chc năng đc bit:
LT (Lamp Test - Chân 3): Khi ni xung mc thp (0V), tt c các đon LED s sáng
đ m tra xem LED có b cháy không.ki
BI/RBO (Chân 4) & RBI (Chân 5): Dùng đ xóa s 0 vô nghĩa (ví d n s "7" thay hi
vì "07").
3.3.3. Phân loi và nguyên lí hot đng
Trong h i mã, cn lưu ý tránh nhm lgi n:
-74LS47: Gii mã cho LED Anode chung (Đu ra mc Thp).
-74LS48: Gii mã cho LED Cathode chung (Đu ra mc Cao).
7
Nguyên lí hot đng:
-IC 74LS47 hot đng da trên logic mc Thp (Active Low) đu ra. Điu này có
nghĩa là khi mt đon LED cn sáng, chân tương ng trên IC s xut mc logic 0
(0V).
-S kết hợp hoàn ho: Do xut mc thp, IC 74LS47 đưc thiết kế chuyên bit đ
điu khin LED 7 thanh loi Anode chung (Common Anode).
-Dòng đin s đi t ngun qua chân chung ca LED ri qua đon LED và cui cùng
vào IC 74LS47 đ v đt.
*Data sheet tham kho IC74LS47
8
3.4. IC74LS90
3.4.1. Tổng quan IC74LS90
IC 74LS90 là mt mch tích hp (IC) đếm thp phân (Decade Counter) thuc h
TTL. Nó có kh năng đếm các xung nhp (clock) đu vào và xut ra mã nh phân 4-bit
tương ng vi các giá tr t 0 đến 9 (mã BCD). Khi đếm đến 9, nó s t đng quay v
0 và kích hot mt chu k đếm mi.
3.4.2. Cấu to
IC 74LS90 có kiu đóng gói DIP- (14 chân cm). Cu to bên trong bao gm m14 t
b đếm chia 2 (Mod-2) và mt b đếm chia 5 (Mod-5).
-Chân ngun: Chân 5 (Vcc - ni +5V) và Chân 10 (GND - ni đt).
-Đu vào xung (Clock):
CP0 (Chân 14): Đu vào xung cho b đếm chia 2.
CP1 (Chân 1): Đu vào xung cho b đếm chia 5.
-Đu ra (Outputs): Chân 12 (Q_A), 9 (Q_B), 8 (Q_C), 11 (Q_D). c chân này xut
ra mã nh phân (BCD).
-Chân điu khin Reset (Thiết lp):
MR1, MR2 (Chân 2, 3): Master Reset. Khi c hai mc Cao (1), các đu ra s b xóa
v 0 (0000_2).
MS1, MS2 (Chân 6, 7): Master Set. Khi c hai mc Cao (1), các đu ra s đưc
thiết lp v s 9 (1001_2).
9
3.4.3. Phân loi và nguyên lí hot đng
-74LS90: Dòng Schottky công sut thp (ph biến nht, cân bng gia tc đ và tiêu
th đin).
-7490: Dòng chun (Standard).
-74HC90: Dòng CMOS tc đ cao (tiêu th ít năng lượng hơn, thưng dùng trong các
mch hin đi).
Nguyên lí hot đng:
Đ IC 74LS90 hot đng như mt b đếm thp phân (đếm t 0 đến 9), chúng ta cn
kết ni chân đu ra Q_A (Chân 12) với chân đu vào xung CP1 (Chân 1).
-Xung nhp kích khởi s ợc đưa vào chân CP0 (Chân 14).đư
-Mi khi có mt xung tác đng, giá tr nh phân ti các đu ra Q_A, Q_B, Q_C, Q_D
s tăng dn.
-Sau khi đếm đến 9 (1001_2), xung tiếp theo s làm b đếm t đng reset v 0
(0000_2)
10
*Data sheet tham kho IC74LS90
PHN 4: THC HÀNH LP MẠCH
4.1. CƠ S THUYẾT
Tng quan lí thuyết
4.1.1. n hiu s
n hiu s (Digital Signal) là mt dng tín hiu vt lý đi din cho mt dãy các giá tr
rời rc. Khác vi tín hiu tương t (Analog) có giá tr ến thiên liên tc theo thbi i
gian, tín hiu s ch tn t các mc giá tr xác đnh (hu hn).i
Trong k thut s n đi, ph ến nht là tín hiu nh phân, trong đó thông tin đưhi bi c
mã hóa thành hai trng thái đi lp, ký hiu là 0 và 1.
11
n hiu s vn hành da trên các quy ưc v mc đin áp đ phân bit gia hai trng
thái logic:
-Mc Logic 1 (High): Đi din cho trng thái "Đúng" (True) hoc "". V mt đin
vt lý, nó tương ng với mt khong đin áp cao gn vi ngun nuôi (Vcc).
-Mc Logic 0 (Low): Đi din cho trng thái "Sai" (False) hoc "Không". V mt
đin vt lý, nó tương ng vi mt khong đin áp thp gn với đim trung tính
(GND).
Vùng bt đnh: Gia mc Cao và mc Thp luôn tn ti mt khong đin áp không
xác đnh. Các linh kin s ợc thiết kế đ không hot đng hoc không phn hđư i
chính xác khi tín hiu nm trong vùng này nhm đm bo tính toàn vn ca d liu.
Mt tín hiu s lý tưởng đưc đc t bi các thông s sau:
-Biên đ (A): Đ lớn đin áp ca mc logic 1.
-Thời gian tr (Propagation Delay): Khong thời gian cn thiết đ tín hiu chuyn đi
gia hai mc logic. Không có tín hiu nào có th chuyn trng thái tc thi; đ th
thc tế luôn có đ dc (Slew rate).
-Cạnh lên (Rising Edge): Thời đim tín hiu chuyn t 0 sang 1
-Cạnh xung (Falling Edge): Thời đim tín hiu chuyn t 1 v 0.
-Chu k (T) và Tần s (f): Áp dng cho tín hiu s n hoàn (như xung Clock), với f tu
= 1/T.
Nn tng toán hc ca tín hiu s là Đi s Boole. Tín hiu s không đưc x lý bng
các phép tính cng, tr, nhân, chia thông thường mà thông qua các hàm logic cơ bn:
-Phép AND: Đu ra là 1 khi tt c đu vào là 1.
-Phép OR: Đu ra là 1 khi ít nht mt đu vào là 1.
-Phép NOT: Đu ra là nghch đo ca đu vào.
-Phép NAND/NOR: Các phép tính kết hp to nên tính vn năng trong thiết kế mch.
12
V mt lý thuyết h ng, tín hiu s có nhng đc đim ưu vith t:
-Kh năng chng nhiu (Noise Immunity): Nh c thiết lp các ngưỡng đin áp vi
(Threshold), các nhiu nh không làm thay đi trng thái logic ca tín hiu.
-S rời rc hóa: Cho phép mã hóa và nén thông tin mt cách hiu qu dưới dng s
hc.
-nh lp li: n hiu s có th ợc tái to li chính xác 100% qua nhiu tng x đư lý
mà không b suy hao đc tính như tín hiu tương t.
4.1.2. c cng logic cơ bn
Đnh nghĩa và đc đim: - Cổng logic là mch đin thc hin mt hàm Boole lý tưng
hóa. nghĩa là nó thc hin mt phép toán logic trên mt hoc nhiu logic đu vào,
và to ra mt kết qu logic ra duy nht, vi thời gian thc hin lý tưng hóa là không
có tr i quan h a ngõ vào và ngõ ra da trên mt logic nht đnh.. M gi
Các đi lượng nh phân trong thc tế là nhng đi lượng Vt lý khác nhau (dòng đin,
đin áp, áp sut). Các đi lưng đó có th n bng hai trng thái có 1 hoth hi c
không 0.
Các cng logic là các phn t đóng vai trò ch yếu đ c hin các chc năng logic th
đơn gin nht trong các sơ đ logic nhm thc hin mt hàm logic nào đó. Quan h
logic cơ bn nht có ba loi: AND, OR, NOT. Cổng logic gm các phn t có nhiu
đu vào và ch có mt đu ra. Đu ra là t hp ca các đu vào. Từ các cng logic ta
có th kết hp li đ to ra nhiu mch logic thc hin các hàm logic phc tp hơn.
tt c 7 cng logic: NOT, AND, OR, NAND, NOR, EX-OR và EX NOR.
-Cổng OR: có 2 hoc nhiu li vào và ch có mt li ra. Li ra mc 1 nếu có ít nht
mt li vào mc 1 (Lối ra có tín hiu khi mt li vào có tín hiu).
-Cổng AND: có 2 hoc nhiu li vào và ch có mt li ra. Toán t này thc hin phép
nhân logic. Ngõ ra ch bng 1 khi tt c ngõ vào có mc logic là 1.
-Cổng NOT: n gi là cng đo. Cng ch có mt li vào và mt li ra. Cng NOT
thc hin phép ph đnh logic hay còn gi là cng chn. Ngõ vào và ngõ ra có mc
logic trái ngưc nhau.
-Cổng NAND: là kết hợp ca cng AND và cng NOT. Ngõ ra ca cng NAND là
đo với ngõ ra cng AND.
13
-Cổng NOR: là kết hợp ca cng OR và cng NOT. Ngõ ra ca cng NOR là đo vi
ngõ ra cng OR.
-Cổng EXOR dùng đ c hin hàm EXOR. Cổng EXOR ch có 2 ngõ vào và 1 ngõ th
ra. Đây là mt phép toán quan trng, nếu 2 ngõ vào có mc logic khác nhau thì ngõ ra
s bng 1. Đi vi cng EXOR có nhiu ngõ vào thì ngõ ra s bng 1 khi tng s bit 1
ngõ vào là s l ng EXNOR: là kết hp ca cng EXOR và cng NOT, dùng đ . C
thc hin hàm EXNOR. Cổng EXNOR ch có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Cng này thc
hin phép toán ngưc vi phép EXOR tc là khi 2 ngõ vào có giá tr ng nhau thì gi
ngõ ra bng 1. Với cng EXNOR n u ngõ vào thì ngõ ra bng 1 nếu tng s bit 1 hi
ngõ vào là s chn.
4.2. S Đ I VÀ S Đ MẠƠ KH Ơ CH
4.2.1. Sơ đ khi
*Chc năng ca tng khi
1. Khi ngun (DC 5V)
Chc năng: Chuyn đi đin áp xoay chiu lưới đin (~220V AC) thành đin áp mt
chiu n đnh (5V DC).
2. Khi to xung nhp (Clock)
Chc năng: Tạo ra chui xung vuông tun hoàn với tn s xác đnh (ví d: 1Hz -
tương ng 1 giây/xung).
3. Khi b đếm (S dng IC 74LS90)
Chc năng: Tiếp nhn xung nhp và thc hin đếm theo cơ s đã thiết lp ( đây là h
thp phân).
14
Nhim v: Chuyn đi s ợng xung nhp nhn đưc thành mã nh phân 4-bit (Mã lư
BCD). Giá tr đu ra s tăng dn t 0000 (0_10) đến 1001 (9_10) sau đó quay li 0.
4. Khi gii mã hin th dng IC 74LS47)(S
Chc năng: Chuyn đi (thông dch) mã BCD 4-bit t i b đếm sang mã đikh u
khin 7 đon.
5. Khi hin th (LED 7 thanh)
Chc năng: Trình din kết qu i cùng dưi dng hình nh con s mà con người có cu
th đc đưc. Các đon LED (a, b, c, d, e, f, g) s phát sáng da trên tín hiu t khi
gii mã đ n th các s t 0 đến 9.hi
S i hp hot đng:ph
n hiu đi theo mt chiu: Ngun nuôi dưỡng - Xung kích thích - Bộ đếm x lý > >
s ợng - i mã thông dch d u - LED hin th kết qu.lư > Gi li >
4.2.2. Sơ đ mch
15
4.3. MẠCH HOÀN THIỆN
PHN 5: KẾT LUN
Qua bài thc hành này, chúng em đã và chy th thành công mch đếm thun, đã tìm
hiu và biết được nhng thông s, nguyên lý hot đng ca các linh kin trong mch
đếm thun. Dù gp nhiu khó khăn nhưng được s giúp đ ca thy và s c gng tìm
hiu ca cá nhân chúng em đã hoàn thành đưc đ tài và báo cáo. Dù rt c gng
nhưng do thiếu kinh nghim nên trong quá trình thc hành và làm báo cáo chúng em
khó có th tránh khi sai xót. Vì vy, chúng em rt mong có th n được s góp ý nh
ca thy đ có th c c nhng nhưc đim và ngày càng hoàn thin hơn. Mkh ph t
ln na, chúng em xin chân thành cm ơn thy o Văn Cường đã hướng dn chúng
em hoàn thành bài thc hành và báo cáo này. Chúc thy và sc khe, công tác tt,
ngày càng thành công trong tương lai. Chúng em xin chân thành cm ơn!

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 MC LC
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