đ
ơ
TRƯNG Đ C CH KHOA HÀ NI H I
VIN ĐIN T - VIỄN THÔNG
*
BÁO CÁO
THC TP CƠ BN
Sinh viên thc hin: Vương Duy 20210282 Đ c
m Ph c Qu Hùng 20203438
ng d Giáo viên hư n: Tào Văn Cưng
HÀ NI 10 202- 2
MC L C
I.Tín hiu s
1. Khái nim
2. Công dng và các ưu nhược đi a tín him c u s
II. Các cng logic cơ bn
1. C ng NOT
2. C ng AND
3. C ng OR
4. C ng NAND
5. C ng NOR
6. C ng EX- OR
7. C ng EX-NOR
8 ng d ng c a c ng logic các
III. IC 7400
1. m Khái ni
2. C u t o và thông s kĩ thu t
3. ng d ng
IV. IC 7447
1. m Khái ni
2. C u t o
3. Hot đng khi kết ni vi led 7 thanh
4. ng d ng
V. IC 7490
1. mch và sơ đ p phân IC 74LS90 b m th đế
2. i thi u b m th p k IC 74LS90 gi đế
3. cu hình chân 74LS90
4. đc tính b đếm nh phân 74LS90
5. thông s kĩ thut
6. nguyên lý hot đng IC 7490
VI. LED 7 thanh
1. Khái nim
2. cu to
3. Phân loi LED và nguyên lý
I.Tín hiu s
1. m Khái ni
Tín hiu là mt đi lượng vt lý chứa đng mt lượng thông tin hay mt lượng
dliu. Chúng có kh năng truyn ti đi xa đến các thiết b nhn nhm ra lnh
hoc yêu cu thc hin mt công vic nào đó mà ngun truyn cn làm. Thông
thường các tín hiu s được đi vi dng hàm s có đ th phân b c th.
Tín hiu s hay còn gi là tín hiu digital là mt dng tín hiu ri rc theo biên
đ ca chúng. Loi tín hiu này ch được th hin hai mức 0 và 1 tương ng vi
giá tr đin thế 0 và 5V. Đây là mt trong những tín hiu đưc ứng dng khá rng
rãi trong các thiết b truyn tín hiu hin nay như dây mng, usb, các cng kết
ni,
Trong hu hết các mch k thut s, tín hiu có th có hai giá tr có th; đây
được gi là tín hiu nh phân tín hiu logic. hoc
Tín hiu s có nhiu hơn hai trng thái đôi khi đưc sdng; mch sdng các
tín hiu như vy đưc gi là ic đa tr. Ví d, các tín hiu có th gi sba trng log
thái có th được gi là logic ba giá tr .
2. Công dng, ưu và nhược đim ca tín hiu s
Tín hiu s ri rc theo thi gian, gn gũi vi máy tính và thiết b tính toán.
: Công dng Dùng trong tính toán, truyn thông dliu s.
Ưu đim
Nhưc đim
Tín hiu s có th truyn ti thông
tin vi ít nh hưng ca nhiu, méo
và nhiu hơn.
Các mch s có th đưc tái to d
dàng vi s lưng ln vi chi phí
tương đi thp.
X lý tín hiu s linh hot hơn vì
các hot đng ca DSP có th đưc
thay đi bng cách s dng các h
thng có th lp tnh k thut s.
X lý tín hiu s an toàn hơn vì
thông tin k thut s có th đưc
hóa và nén d dàng.
H thng k thut s chính xác hơn
và xác sut xy ra li có th đưc
gim bt bng cách s dng các mã
phát hin và sa li.
Cn có băng thông cao hơn cho
truyn thông s khi so sánh vi
truyn thông tin tương t.
DSP x lý tín hiu tc đ cao và
bao gm nhiu tài nguyên phn
cng ni b hàng đu hơn. Điu
này dn đến tiêu hao năng lưng
cao hơn so vi x lý tín hiu tương
t, bao gm các thành phn th
đng tiêu th ít năng lưng hơn.
X lý tín hiu s thưng phc tp
hơn.
Tín hiu s có th d dàng đưc lưu
trữ tn bt k phương tin t tính
hoc phương tin quang hc nào s
dng chip bán dn.
Tín hiu s có th đưc truyn tn
một khong cách xa.
II. Các cổng logic cơ bn
1. Cng NOT
Cng NOT ch có mt ngõ vào và mt ngõ ra. Cng NOT dùng đ thực hin
phép NOT hay phép ph đnh trong đi s Boole. Cng NOT còn được gi là
cng ĐO (Inverter).
Ký hiu:
Nhn xét: Ngõ vào và ngõ ra có m logic trái ngược c nhau.
u th c logic: Q = Bi
𝐴
2. C ng AND
Cng AND dùng thc hin hàm AND ca 2 hay nhiu biến. Cng AND có s
ngõ vào tu thuc vào s biến và có mt ngõ ra. Ngõ ra cng là hàm AND ca
các biến ngõ vào.
Ký hiu:
Nhn xét:
Ngõ ra cng AND ch mức cao khi tt c các ngõ vào lên cao.
Khi có mt ngõ vào bng 0, ngõ ra bng 0 bt chp các ngõ vào còn
li.
u th c logic: Q = A.B Bi
3. C ng OR
Cng OR dùng thực hin hàm OR ca 2 hay nhiu biến. Cng OR có s ngõ
vào tu thuc vào s biến và có mt ngõ ra. Ngõ ra cng là hàm OR ca các biến
ngõ vào.
Ngõ vào
Ngõ ra
A
Q
0
1
1
0
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
1
0
Bng tr : ng thái
Ký hiu:
Nhn xét:
Ngõ ra cng OR ch mc thp khi tt c các ngõ vào xung thp.
Khi có mt ngõ vào bng 1, ngõ ra bng 1 bt chp các ngõ vào còn
li.
u th c logic: Q = A + B Bi
4. Cng NAND
Cng NAND là kết hp ca cng AND và cng NOT. Ngõ ra ca cng NAND
là đo vi ngõ ra cng AND.
Ký hiu:
Nhn xét:
Ngõ ra cng NAND = 1 khi có ít nht 1 ngõ vào ca nó bng 0.
Ngõ ra cng NAND = 0 khi tt c các ngõ vào ca nó bng 1.
u th c logic: Y Bi = 𝐴. 𝐵
5. C ng NOR
Cng NOR là kết hp ca cng OR và cng NOT. Ngõ ra ca cng NOR là đo
vi ngõ ra cng OR.
Ký hiu:
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
Nhn xét:
Ngõ ra cng NOR = 1 khi tt c các ngõ vào ca nó có giá tr 0.
Ngõ ra cng NOR = 0 khi có ít nht 1 ngõ vào ca nó có giá tr 1
u th c logic: Y = Bi 𝐴 + 𝐵
6. C ng EX- OR
Cng EX OR dùng đ thực hin hàm EX OR. Cng EX OR ch có 2 ngõ vào - - -
và 1 ngõ ra.
: Ký hiu
Nhn xét:
Ngõ ra ca cng EX OR bng 0 khi 2 ngõ vào có mức logic bng -
nhau.
Ngõ ra ca cng EX OR bng 1 khi 2 ngõ vào có mức logic khác -
nhau.
u th c logic: Y = B Bi
𝐴
+ AB
= A B
7. C ng EX-NOR
Cng EX NOR là kết hp ca cng EX OR và cng NOT, dùng đ thực hin - -
hàm EX NOR. Cng EX NOR ch có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra.- -
: Ký hiu
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
Nhn xét:
Ngõ ra ca cng EX NOR bng 0 khi 2 ngõ vào có mc logic khác -
nhau.
Ngõ ra ca cng EX NOR bng 1 khi 2 ngõ vào có mc logic bng -
nhau.
u th c logic: Bi Y = A
B + A. = B A B
8. ng d ng c a c ng logic
Các ứng dng ca cng logic ch yếu được xác đnh da trên bng trng thái ca
chúng, tức là phương thức hot đng ca chúng. Các cng logic cơ bn được s
dng trong nhiu mch đin như khóa nút nhn, kích hot báo trm bng ánh
sáng, b điu chnh nhit đ, h thng tưới nước tđng, v.v.
Ngoài ra, cng logic cũng chính là các phn tcu thành nên các mch t hp
chng hn như mch gii mã, mch mã hóa, mch đa hp, mch gii đa hp,
Ngõ vào
Ngõ ra
A
B
Q
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
III. IC 7400
1. Khái nim
IC 7400 có th được xây dựng vi mt s thiết b, cung cp tt c các cng logic
cơ bn, FF (dép x ngón) , b đếm ALU, và b thu phát xe buýt. H IC s m rng
là IC 7400 series. Dòng IC này ch yếu bao gm các chip logic kín đáo khác nhau
như cng logic cùng vi các thanh ghi, b nh RAM và b gii mã khác nhau.
IC 7400 là mt chip 14 chân và nó bao g ng NAND 2 đu vào. Mm b n c i
cng đ ng chân 2 đu vào & chân 1 đ i 2 chân còn li là ngun và u s d u ra, b
đt. Con chip này được t o ra v i các gói khác nhau như giá đ b m t và l xuyên
qua, bao gm gói g ựa kép trong dòng và gói phm (ho c) nh ng .
2 . C u t o kvà thông s thut
Pin1: Đây là cng A-input-1
Pin2: Đó là Cng vào B-1
Pin3: Đó là Cng ra Y-1
Pin4: Đây là cng A-input-2
Pin5: Đó là Cng đu vào B-2
Pin6: Đây là cng ra Y-2
Pin7: Đây là mt thiết b đu cui GND
Pin8: Đây là cng ra Y-3
Pin9: Đây là cng đu vào B-3
Pin10: Đây là cng A-input-3
Pin11: Đó là Cng đu ra Y-4
Pin12: Đây là cng đu vào B-4
Pin13: Đây là cng A-input-4
Pin14: Đó là chân Vcc (Ngun cung cp tích cực)
Thông s k thut IC 7400
Ngun đin áp là 5 V
Đ tr truyn cho mi cng s là 10 ns
Tốc đ chuyn đi ti đa là 25 MHz
ng sut s dng cho mi cng là 10 mW
Cổng NAND 2 i / p đc lp- - 4
Đu ra có th được giao tiếp với TTL, NMOS, CMOS.
Phm vi đin áp hot đng s ln
Điu kin hot đng rng rãi
Không phù hp vi các thiết kế mới s dng 74LS00
S dng các mch tích hợp da trên 7400 dành cho gia đình, mt
k sư có th thiết kế flip flops (FF), b đếm, b đm và- cng
logic trong các gói khác nhau và chúng có th được kết ni tùy
thích đ gii quyết mt vn đ chính xác.
3. ng dng
Các IC này được s dng đ thiết kế mt h thng như báo trm
hoc báo trm
Chúng được s dng trong còi cnh báo t đông
Chúng được s dng trong báo đng trm đưc kích hot bng ánh
sáng
Chúng đưc s dng trong h thng tưới nước t đng
Vì vy, đây là tt c v tng quan v . Đây là gói tích hợp quy IC 7400
mô nh (SSI). IC này có th đưc xây dng vi 4 cng NAND kép i / p.
Bởi vì, bng cách s dng cng này, bt k loi cng logic nào cũng có
th được thiết kế.
IV. IC 7447
1. Khái nim
Mch gi led 7 thanh t ph n trong thi t bi mã BCD ra được dùng r biế ế đin t
nhưng do sơ đ nh khó lp ráp vì vy đ n kích thướ p ráp m ch c ng k thu g c l
và to điu ki n thu n l i cho vi c l p ráp,các nhà sn xu t linh ki n đin t đã tích
hp các m o ra các hàm a,b,c,d,e,f,g trên 1 đếch c ng t cách đin và đóng chung
vào m .Như vy đã tt v o ra m t m ch t h p BCD ra led 7 thanh ,m ch này gi
là IC gi mã BCD ra led 7 thanh. Đó là IC 7447.i
IC 74LS47,SN7447AN được bán r u trên th có tht nhi s dtrường.Đ ng
được các loi IC này ,ta ph u mà nhà s t đưa ra xem nó đưi tra c u s li n xu c
cp ngu n bao nhiêu,chân nào là mass,chân nào là chân ra a,b,c,d,e,f,g ,chân nào
là tín hi u vào và quan tr t là xem nó tích c ức 0 hay tích cu hi ng nh c m c
mức 1 đ ta xác đ nh s s d ng led 7 thanh Anot chung hay Katot chung.
N c m ếu IC tích c ức 1 thì ta s dùng led 7 thanh loi Anot chung,còn nế u
mức 0 thì ta dùng loi Katot chung.Trong trườ ếu IC tích c ức 1 mà ng h p n c m
không có led 7 thanh loi Anot chung thì ta s dùng loi Katot chung v i c ng logic
cơ bn là cng đo (NOT).
2. C u t o
Sơ đ o bên trong IC7447 c u t
Chân 16 cp ngun Vcc c th
đây là 5V nếu quá 5V ic này s b
chết
Chân 8 là chân nói GND(mass)
Các chân 1,2,6,7 là các chân tín
hiu vào ng v i B,C,D,A.
Các chân 15,14,13,12,11,10,9 là các chân ra ,các chân này s được ni vi
led 7 thanh và đư i như hình trên.c n
Chân th 3 LT(Lamp test ) như tên g a nó chân 3 này là chân ki i c m tra
led 7 đo m chân này xung mass thì b i mã s sáng cùng lúc n,nếu ta c gi
vi 7 đon.Chân này ch m tra xem có led nào b ph c v đ ki h ng hay
không và trong th không s ng nó.c t d ế
Chân 4 BI/RB0 luôn luôn c k t n i vđượ ế i m c cao ,n ếu kết n i v i m c
thp thì toàn b không sáng b led s t ch p tr ng thái ngõ vào là gì.
Chân 5 RBI kết ni v i m c cao.
3. ng khi k t n i v i led 7 thanh Hot đ ế
Sơ đ ch đi m n IC 7447 lo i Anot chung
đây ta dùng công tc K1,K2,K3,K4 đ
to mức logic,như đã nói ph n trên thì loi
Anot chung s m c cao (m tích cc c
1)nghĩa là có đin áp thì led 7 thanh s sáng
,còn m ức 0) thì led 7 thanh sc th p(m
không sáng . hình trên t t c m c logic
mc th mp nghia là khóa K h ch khi đó
trng thái ca led s hin th s 0 ,mu n hi n
th s s d ng chuy i BCD ra nào thì ta s ựa vào b n đ
s thp phân như sau:
Coi công tc K1,K2,K3,K4 ng v i 4 s bên dãy BCD
như hình. ựa vào bng trên coi 4 công tD c h m ch
trên ng vi 0000 bên BCD khi đó s ng vi s 0
bên s thp phân,mun hin th s ng v1 i 0001 thì ta
ch cn đóng công t ng đ c K4 xu t o m c logic 1
như hình sau:
1 ng v i côn c K3 nên ta ch c đóng K3 xung là sg t vi hi n th c s 2. đượ
C ti p t ng chuy i BCD sang s ế c như vy và dưa vào b n đ p phân vy là th
các bn có th làm hi 0 đế n th t n 9 r i.
V. IC 7490
1. mch và sơ đ p phân IC 74LS90 b m th đế
74LS90 là b đếm thp phân không có chức năng reset tđng. Có nhiu loi
b đếm có th sdng trong các thiết b đ đếm chs nh phân hoc thp phân.
Chúng ta s đ cp đến mt IC b đếm 74LS93, hot đng dựa trên mt flip
flop loi T. Khi sdng các flip flop trong nhng bài trước, chúng ta có th to ra
b đếm có 2n s nh phân.
IC 74LS93 đếm t0000 đến 1111 dng s nh phân, 0 đến 15 dng thp
phân. Trong h thp phân, chúng ta ch cn t0 đến 9 là có th bao gm tt c các
giá tr s thp phân mà không cn thêm các giá tr khác.
2. Gii thi u v b m th p k 74LS90 đế
Đ gii quyết vn đ trên, chúng ta sdn IC chứa hai b đếm g IC 74LS90.
MOD. Mt là MOD 2 và hai là b đếm MOD 5. B đếm bt đu đếm t0000 đến
1001 và sau đó nó reset li giá tr.
Vic reset tđng làm cho b đếm bt đu đếm t0 và kết thúc s 9 trong h
thp phân. Trong IC có bn chân reset, những chân này giúp IC đếm bng cách
kích hot hai chân trong 4 chân. IC giao tiếp TTL có th kết hp vi các b đếm
và IC có giao tiếp TTL . khác
3. Cu hình chân 74LS90
Chân
Mô t chi tiết
Chân 1
Chân 1 là đu vào xung clock ca MOD 5 trong IC. Là chân
tích cc mc thp (ch kích hot khi có giá tr logic mc
thp), ddeer thay đ ng thái 3 bit đi tr u ra. Ti các đu ra
có xung thay đ ức cao đếi t m n th u ra s b p thì ba bit đ
thay đi.
Chân 2
Chân 2 đư ng như mt chân reset trong IC. Nó sc s d
cho giá tr ln nh u ra. St đ d ng k t h ế p vi chân 3.
Chân 3
Chân 3 cũng đượ ng như mt chân reset trong IC. Nó c s d
s l n nh kích giá tr t đu ra. S d ng k t h p v ế i chân 2.
Chân 4
Chân 4 s d ng đ hình dáng d nhìn cho m ch PCB. Không
quan trng nó được đ i hay không vì nó s không u n nh
hưởng đến mch.
Chân 5
Chân 5 là chân đu vào cp ngun.
Chân 6
Chân 6 đư ng như mt chân reset trong IC. Nó sc s d
xóa t giá tr các đt c u ra khi k t h p v i R4 ế
Chân 7
Chân 7 cũng đượ ng như mt chân reset. Nó sc s d xóa tt
c u ra khi k t h p v i R3.các đ ế
Chân 8
Chân 8 là mt chân đ Nó là bit th u đu ra. hai c a d li u
ra 4 bit.
Chân 9
Chân 9 cũng là mt chân đ Nó là bit u ra. LSB th hai (Bit
có trng s thp th 2) c a d liu đu ra 4 bit.
Chân 10
Chân 10 là chân ni đt.
Chân 11
Chân 11 là bit đu ra có trong s ln nht ca d li u ra u đ
4 bit.
Chân 12
Chân 12 là bit đu ra có trng s nh nh t c a d liu đu ra
4 bit.
Chân 13
Chân 13 là chân không cn đ Nó s không nh hưởu n i. ng
đến vi mch như chân 4.
Chân 14
Chân 14 là chân đu vào xung clock dùng đ cp xung clock
cho MOD 2 c a IC.
4. Đc tính b đếm nh phân 74LS90
Nó được sdng như mt b đếm đơn gin t0 9.
IC có kh năng bt đu đếm tđng t0 và kết thúc 9.
IC có th giao tiếp vi các thiết b và vi điu khin TTL do đu ra ca nó
cũng dng TTL.
IC có mức tiêu th đin năng thp.
IC có nhiu dng package PDSO, PDIP và GDIP
IC có bo v bên trong khi đin áp kp.
5. Thông s k thut
Dãy ngun đu vào cho IC là 4,75V đến 5,25V.
Dãy nhit đ hot đng cho IC là 0 đến 70 đ.
Dãy đin áp đu vào IC trng thái mức CAO nh nht 2,0V và trng thái
THP là ti đa 0,7V.
IC cho dòng đin đu ra trng thái mức CAO là 0,4mA và trng thái -
THP là 8,0mA
Dãy bo v diode kp bên trong là -1,5V.
6. Nguyên lý hot đng ca IC 7490
IC có cu trúc bên trong g và flip flop đu tiên đượm 4 flip flop c s d ng là
MOD 2 và 3 chân còn li được s dng MOD 5.
Có hai chân đu vào xung nhp và được sdng đ thay đi trng thái đu
ra. Các chân reset được điu khin thông qua cng AND.
IC có 4 chân reset, hai chân xung nhp và 4 chân đu ra. Trướ c khi s d ng IC
thì trước tiên chúng ta c u các chân reset.n hi
Bn chân reset này s ng đ n các đ c s d u khi u ra. Bđượ đi n chân reset
này s o ra hơn 16 t p nhưng trong m có đ t đ t h t s t h p, s u ra nh nh.
VI. LED 7 thanh
1. LED 7 thanh là gì?
LED 7 thanh hay còn i là LED 7 đo m 7 đon đèn LED đưc g n, bao g
đưc xế p l i v n l i nhau thành hình ch t. Khi các đo p trình đ nh
chiếu sáng thì s p phân ho c phân. Đôi hi n th ch s c a h th c th p l
khi LED s c hi n th d u th u LED 7 thanh 8 đư p phân khi có nhi đưc
ni v hi n thi nhau đ có th đư c các s n hơn 2 ch l s .
2. C u t o L ED 7 thanh
Vi các đon LED trong màn hình đu đư i các chân kế i đc n i v t n
đưa ra ngoài. Các chân này đưc gán các ký t a đến g, chúng đ t i di n
cho t c k t n i v tng LED riêng . Các chân đư ế i nhau đ có th l o
thành mt chân chung.
3. i LED 7 thanh Phân lo và nguyên lý
n th Chân Pin chung hi thưng đư ng đc s d nh lo i có th xác đ
màn hình LED 7 thanh đó là loi nào. Có 2 loi LED 7 thanh đưc s
dng đó là Cathode chung (CC) và Anode chung (CA).
Cathode chung (CC): Trong màn hình
Cathode chung thì tt c c Cathode các c
c các đèn LED được ni chung vi nhau
vi m c n i Mass c logic 0 ho
(Ground). Các chân còn li là chân Anode
s được n i v u logic m c cao i tín hi
(HIGHT) hay mức logic 1 thông qua 1
đin tr gii hn dòng đin đ có th đưa
đin áp vào phân c a đếc Anode t n G
đ có th tùy ý.hi n th
Anode chung (CA): Trong màn hình hi các kến th Anode chung, t t c t n i
Anode c a LED 7 thanh s được n i v i nhau mức logic 1, các phân đon LED
riêng l sáng bng cách áp dng cho nó mt tín hiu logic 0 ho s c m c th p
LOW thông qua mt đi n dòng đin đ giúp phù h i các cn tr gi i h p v c
Cathode vi các đon LED c th t a đến g.
LED 7 thanh Anode chung
thưng ph bi ch ến hơn vì các m
đi n thưng s d ng ni vi
ngun chung . V i m t s lưu ý
rng LED 7 thanh Cathode chung
thông thưng các mch đu ni
cc dương chung và ngư i vì c l
thế n u n i v n cế i dương ngu a
mch thì LED 7 đon Cathode
chung s không th phát sáng.

Preview text:

đ ự ậ ơ ả
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG * BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN
Sinh viên thực hiện: Vương Đức D uy – 20210282
Phạm Quốc Hùng – 20203438 Giáo viên hư n
ớ g dẫn : Tào Văn Cườn g HÀ NỘI 10 2 - 022 MỤC LỤC I.Tín hiệu số 1. Khái niệm
2. Công dụng và các ưu nhược điểm của tín hiệu số
II. Các cổng logic cơ bản 1. C n ổ g NOT 2. C n ổ g AND 3. C n ổ g OR 4. C n ổ g NAND 5. C n ổ g NOR 6. C n ổ g EX-OR 7. C n ổ g EX-NOR 8 Ứng dụng c a ủ các c n ổ g logic III. IC 7400 1. Khá i ni m ệ
2. Cấu tạo và thông số kĩ thuật 3. Ứng dụng IV. IC 7447 1. Khái ni m ệ 2. Cấu tạo
3. Hoạt động khi kết nối với led 7 thanh 4. Ứng dụng V. IC 7490
1. mạch và sơ đồ bộ đếm thập phân IC 74LS90 2. giới thi u
ệ bộ đếm thập kỉ IC 74LS90 3. cấu hình chân 74LS90
4. đặc tính bộ đếm nhị phân 74LS90 5. thông số kĩ thuật
6. nguyên lý hoạt động IC 7490 VI. LED 7 thanh 1. Khái niệm 2. cấu tạo
3. Phân loại LED và nguyên lý I.Tín hiệu số 1. Khái niệm
Tín hiệu là một đại lượng vật lý chứa đựng một lượng thông tin hay một lượng
dữ liệu. Chúng có khả năng truyền tải đi xa đến các thiết bị nhận nhằm ra lệnh
hoặc yêu cầu thực hiện một công việc nào đó mà nguồn truyền cần làm. Thông
thường các tín hiệu sẽ được đi với dạng hàm số có đồ thị phân bố cụ thể.
Tín hiệu số hay còn gọi là tín hiệu digital là một dạng tín hiệu rời rạc theo biên
độ của chúng. Loại tín hiệu này chỉ được thể hiện ở hai mức 0 và 1 tương ứng với
giá trị điện thế 0 và 5V. Đây là một trong những tín hiệu được ứng dụng khá rộng
rãi trong các thiết bị truyền tín hiệu hiện nay như dây mạng, usb, các c ổng kết nối,… Trong hầu hế
t các mạch kỹ thuật số, tín hiệu có thể có hai giá trị có thể; đây
được gọi là t ín hiệu nhị phân hoặc t ín hiệu logic.
Tín hiệu số có nhiều hơn hai trạng thái đôi khi được sử dụng; mạch sử dụng các
tín hiệu như vậy được gọi là logic đa trị. Ví dụ, các tín hiệu có thể giả sử ba trạng
thái có thể được gọi là l ogic ba giá trị.
2. Công dụng, ưu và nhược điểm của tín hiệu số
Tín hiệu số rời rạc theo thời gian, gần gũi với máy tính và thiết bị tính toán. Công dụn :
g Dùng trong tính toán, truyền thông dữ liệu số. Ưu điểm Nhược đ iểm •
Tín hiệu số có thể truyền tải thông
• Cần có băng thông cao hơn cho
tin với ít ảnh hưởng của nhiễu, méo
truyền thông số khi so sánh với và nhiễu hơn.
truyền thông tin tương tự. •
Các mạch số có thể được tái tạo dễ
• DSP xử lý tín hiệu ở tốc độ cao và
dàng với số lượng lớn với chi phí
bao gồm nhiều tài nguyên phần tương đối thấp.
cứng nội bộ hàng đầu hơn. Điều •
Xử lý tín hiệu số linh hoạt hơn vì
này dẫn đến tiêu hao năng lượng
các hoạt động của DSP có thể được
cao hơn so với xử lý tín hiệu tương
thay đổi bằng cách sử dụng các hệ
tự, bao gồm các thành phần thụ
thống có thể lập trình kỹ thuật số.
động tiêu thụ ít năng lượng hơn. •
Xử lý tín hiệu số an toàn hơn vì
• Xử lý tín hiệu số thường phức tạp
thông tin kỹ thuật số có thể được hơn. mã hóa và nén dễ dàng. •
Hệ thống kỹ thuật số chính xác hơn
và xác suất xảy ra lỗi có thể được
giảm bớt bằng cách sử dụng các mã phát hiện và sửa lỗi. •
Tín hiệu số có thể dễ dàng được lưu
trữ trên bất kỳ phương tiện từ tính
hoặc phương tiện quang học nào sử dụng chip bán dẫn. •
Tín hiệu số có thể được truyền trên một khoảng cách xa.
II. Các cổng logic cơ bản 1. Cổng NOT
Cổng NOT chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra. Cổng NOT dùng để t hực hiện
phép NOT hay phép phủ định trong đại số Boole. Cổng NOT còn được gọi là cổng ĐẢO (Inverter). Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A Q 0 1 1 0 Bảng trạng thá i :
Nhận xét: Ngõ vào và ngõ ra có mứclogic trái ngược nhau. Bi u ể th c ứ logic: Q = 𝐴 2. Cổng AND
Cổng AND dùng thực hiện hàm AND của 2 hay nhiều biến. C ổng AND có số
ngõ vào tuỳ thuộc vào số biến và có một ngõ ra. Ngõ ra cổng là hàm AND của các biến ngõ vào. Ngõ vào Ngõ ra Ký hiệu: A B Q 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 Nhận xét: •
Ngõ ra cổng AND chỉ ở mức cao khi tất cả các ngõ vào lên cao. •
Khi có một ngõ vào bằng 0, ngõ ra bằng 0 bất chấp các ngõ vào còn lại. Bi u ể th c ứ logic: Q = A.B 3. Cổng OR
Cổng OR dùng thực hiện hàm OR của 2 hay nhiều biến. C ổng OR có số ngõ
vào tuỳ thuộc vào số biến và có một ngõ ra. Ngõ ra cổng là hàm OR của các biến ngõ vào. Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A B Q 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 Nhận xét: •
Ngõ ra cổng OR chỉ ở mức thấp khi tất cả các ngõ vào xuống thấp. •
Khi có một ngõ vào bằng 1, ngõ ra bằng 1 bất chấp các ngõ vào còn lại. Bi u ể th c ứ logic: Q = A + B 4. Cổng NAND
Cổng NAND là kết hợp của cổng AND và cổng NOT. Ngõ ra của cổng NAND
là đảo với ngõ ra cổng AND. Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A B Q 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 Nhận xét: •
Ngõ ra cổng NAND = 1 khi có ít nhất 1 ngõ vào của nó bằng 0. •
Ngõ ra cổng NAND = 0 khi tất cả các ngõ vào của nó bằng 1. Bi u ể th c ứ logic: Y = 𝐴 .𝐵  5. Cổng NOR
Cổng NOR là kết hợp của cổng OR và cổng NOT. Ngõ ra của cổng NOR là đảo với ngõ ra cổng OR. Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A B Q 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 Nhận xét: •
Ngõ ra cổng NOR = 1 khi tất cả các ngõ vào của nó có giá trị 0. •
Ngõ ra cổng NOR = 0 khi có ít nhất 1 ngõ vào của nó có giá trị 1 Bi u ể th c ứ logic: Y = 𝐴  +  𝐵  6. Cổng EX-OR
Cổng EX-OR dùng để thực hiện hàm EX-OR. Cổng EX O - R chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A B Q 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 Nhận xét: • Ngõ ra của cổng EX O
- R bằng 0 khi 2 ngõ vào có mức logic bằng nhau. • Ngõ ra của cổng EX O
- R bằng 1 khi 2 ngõ vào có mức logic khác nhau. Bi u ể th c ứ logic: Y = 𝐴B + AB  = A ⊕ B 7. Cổng EX-NOR
Cổng EX-NOR là kết hợp của cổng EX-OR và cổng NOT, dùng để thực hiện hàm EX-NOR. Cổng EX N
- OR chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Ký hiệu: Ngõ vào Ngõ ra A B Q 0 0 1 1 0 0 1 1 1 Nhận xét: 0 1 0 • Ngõ ra của cổng EX N
- OR bằng 0 khi 2 ngõ vào có mức logic khác nhau. • Ngõ ra của cổng EX N
- OR bằng 1 khi 2 ngõ vào có mức logic bằng nhau. Bi u ể th c ứ logic: Y = AB + A.B = A   ⊕  B  8. Ứng d n ụ g của cổng logic
Các ứng dụng của cổng logic chủ yếu được xác định dựa trên bảng trạng thái của
chúng, tức là phương thức hoạt động của chúng. Các cổng logic cơ bản được sử
dụng trong nhiều mạch điện như khóa nút nhấn, kích hoạt báo trộm bằng ánh
sáng, bộ điều chỉnh nhiệt độ, hệ thống tưới nước tự động, v.v.
Ngoài ra, cổng logic cũng chính là các phần tử cấu thành nên các mạch tổ hợp
chẳng hạn như mạch giải mã, mạch mã hóa, mạch đa hợp, mạch giải đa hợp,… III. IC 7400 1. Khái niệm
IC 7400 có thể được xây dựng với một số thiết bị, cung cấp tất cả các cổng logic
cơ bản, FF (dép xỏ ngón) , bộ đếm ALU, và bộ thu phát xe buýt. Họ IC số mở rộng
là IC 7400 series. Dòng IC này chủ yếu bao gồm các chip logic kín đáo khác nhau
như cổng logic cùng với các thanh ghi, bộ nhớ RAM và bộ giải mã khác nhau.
IC 7400 là một chip 14 chân và nó bao gồm bốn cổng NAND 2 đầu vào. Mỗi
cổng đều sử dụng chân 2 đầu vào & chân 1 đầu ra, bởi 2 chân còn lại là nguồn và
đất. Con chip này được t o
ạ ra với các gói khác nhau như giá đỡ b ề mặt và lỗ xuyên
qua, bao gồm gói gốm (hoặc) nhựa kép trong dòng và gói phẳng. 2 . C u
ấ tạo và thông số kỹ thuật
• Pin1: Đây là cổng A-input-1
• Pin2: Đó là Cổng vào B-1
• Pin3: Đó là Cổng ra Y-1
• Pin4: Đây là cổng A-input-2
• Pin5: Đó là Cổng đầu vào B-2
• Pin6: Đây là cổng ra Y-2
• Pin7: Đây là một thiết bị đầu cuối GND
• Pin8: Đây là cổng ra Y-3
• Pin9: Đây là cổng đầu vào B-3
• Pin10: Đây là cổng A-input-3
• Pin11: Đó là Cổng đầu ra Y-4
• Pin12: Đây là cổng đầu vào B-4
• Pin13: Đây là cổng A-input-4
• Pin14: Đó là chân Vcc (Nguồn cung cấp tích cực)
Thông số kỹ thuật IC 7400 • Nguồn điện áp là 5 V •
Độ trễ truyền cho mỗi cổng sẽ là 10 ns •
Tốc độ chuyển đổi tối đa là 25 MHz •
Công suất sử dụng cho mỗi cổng là 10 mW • Cổng NAND 2 i - / p độc lập- 4 •
Đầu ra có thể được giao tiếp với TTL, NMOS, CMOS. •
Phạm vi điện áp hoạt động sẽ lớn •
Điều kiện hoạt động rộng rãi •
Không phù hợp với các thiết kế mới sử dụng 74LS00 •
Sử dụng các mạch tích hợp dựa trên 7400 dành cho gia đình, một
kỹ sư có thể thiết kế flip f
- lops (FF), bộ đếm, bộ đệm và cổng
logic trong các gói khác nhau và chúng có thể được kết nối tùy
thích để giải quyết một vấn đề chính xác. 3. Ứng dụng •
Các IC này được sử dụng để thiết kế một hệ thống như báo trộm hoặc báo trộm •
Chúng được sử dụng trong còi cảnh báo tủ đông •
Chúng được sử dụng trong báo động trộm được kích hoạt bằng ánh sáng •
Chúng được sử dụng trong hệ thống tưới nước tự động
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về IC 7400 . Đây là gói tích hợp quy
mô nhỏ (SSI). IC này có thể được xây dựng với 4 cổng NAND kép i / p.
Bởi vì, bằng cách sử dụng cổng này, bất kỳ loại cổng logic nào cũng có thể được thiết kế. IV. IC 7447 1. Khái niệm
Mạch giải mã BCD ra led 7 thanh được dùng rất phổ biến trong thiết bị điện tử
nhưng do sơ đồ mạch cồng kềnh khó lắp ráp vì vậy để thu gọn kích thước lắp ráp và tạo điều ki n ệ thu n ậ l i ợ cho vi c
ệ lắp ráp,các nhà sản xu t ấ linh kiện điện t ử đã tích
hợp các mạch cổng tạo ra các hàm a,b,c,d,e,f,g trên 1 đế cách điện và đóng chung vào một ỏ
v .Như vậy đã tạo ra một mạch t ổ h p
ợ BCD ra led 7 thanh ,mạch này gọi là IC giải m ã BCD ra led 7 thanh. Đ ó là IC 7447.
IC 74LS47,SN7447AN được bán rất nh ề
i u trên thị trường.Để có thể sử dụng
được các loại IC này ,ta phải tra cứu số liệu mà nhà sản xuất đưa ra xem nó được
cấp nguồn bao nhiêu,chân nà
o là mass,chân nào là chân ra a,b,c,d,e,f,g ,chân nào
là tín hiệu hiệu vào và quan trọng nhất là xem nó tích cực ở ức m 0 hay tích cực ở
mức 1 để ta xác định sẽ s
ử dụng led 7 thanh Anot chung hay Katot chung.
Nếu IC tích cực ở mức 1 thì ta sẽ dùng led 7 thanh loại Anot chung,còn nếu ở
mức 0 thì ta dùng loại Katot chung.Trong trường hợp nếu IC tích cực ở mức 1 mà
không có led 7 thanh loại Anot chung thì ta sẽ dùng loại Katot chung v i ớ cổng logic
cơ bản là cổng đảo (NOT). 2. C u ấ tạo
Sơ đồ cấu tạo bên trong IC7447
• Chân 16 cấp nguồn Vcc cụ thể ở
đây là 5V nếu quá 5V ic này sẽ b ị chết
• Chân 8 là chân nói GND(mass)
• Các chân 1,2,6,7 là các chân tín
hiệu vào ứng với B,C,D,A.
• Các chân 15,14,13,12,11,10,9 là các chân ra ,các chân này sẽ được nối với led 7 thanh và được ố n i như hình trên.
• Chân thứ 3 LT(Lamp test ) như tên gọi của nó chân 3 này là chân kiểm tra
led 7 đoạn,nếu ta cắm chân này xuống mass thì bộ giải mã sẽ s áng cùng lúc
với 7 đoạn.Chân này chỉ phục vụ để kiểm tra xem có led nào bị hỏng hay
không và trong thực tế không sử ụ d ng nó.
• Chân 4 BI/RB0 luôn luôn được kết nối với mức cao ,nếu kết nối với mức
thấp thì toàn bộ led sẽ k
hông sáng bất chấp trạng thái ngõ vào là gì.
• Chân 5 RBI kết nối với m c ứ cao. 3. Hoạt đ n ộ g khi kết nối v i ớ led 7 thanh
Sơ đồ mạch điện IC 7447 lo i ạ Anot chung
Ở đây ta dùng công tắc K1,K2,K3,K4 để
tạo mức logic,như đã nói ở phần trên thì loại
Anot chung sẽ tích cực ở m c ứ cao (mức
1)nghĩa là có điện áp thì led 7 thanh s ẽ sáng
,còn mức thấp(mức 0) thì led 7 thanh sẽ
không sáng .Ở hình trên tất cả mức logic ở
mức thấp nghia là khóa K hở mạch khi đó trạng thái của led s ẽ hiển th ịs ố 0 ,mu n ố hiển
thị số nào thì ta sẽ s
ẽ dựa vào bảng chuyển đổi BCD ra số thập phân như sau: Coi công tắc K1,K2,K3,K4 n
ứ g với 4 số bên dãy BCD
như hình. Dựa vào bảng trên coi 4 công tắc hở mạch
trên ứng với 0000 ở bên BC
D khi đó sẽ ứng với số 0
bên số thập phân,muốn hiển thị số 1 n ứ g với 0001 thì ta chỉ cần đóng c
ông tắc K4 xuống để t o ạ m c ứ logic 1 như hình sau:
1 ứng với công tắc K3 nên ta chỉ v ệ
i c đóng K3 xuống là sẽ hiển th ị đ c ượ s ố 2.
Cứ tiếp tục như vậy và dưa vào bảng chuyển đổi BCD sang số thập phân vậy là
các bạn có thể l àm hiển thị từ 0 đến 9 rồi. V. IC 7490
1. mạch và sơ đồ bộ đếm thập phân IC 74LS90
74LS90 là bộ đếm thập phân không có chức năng reset tự động. Có nhiều loại
bộ đếm có thể sử dụng trong các thiết bị để đếm chữ số nhị phân hoặc thập phân.
Chúng ta sẽ đề cập đến một IC bộ đếm 74LS93, hoạt động dựa trên một flip
flop loại T. Khi sử dụng các flip flop trong những bài trước, chúng ta có thể tạo ra
bộ đếm có 2n số nhị phân.
IC 74LS93 đếm từ 0000 đến 1111 ở dạng số nhị phân, 0 đến 15 ở dạng thập
phân. Trong hệ thập phân, chúng ta chỉ cần từ 0 đến 9 là có thể bao gồm tất cả các
giá trị số thập phân mà không cần thêm các giá trị khác. 2. Giới thiệu về b ộ đếm thập kỷ 74LS90
Để giải quyết vấn đề trên, chúng ta sử dụng IC 74LS90. IC chứa hai bộ đếm
MOD. Một là MOD 2 và hai là bộ đếm MOD 5. B
ộ đếm bắt đầu đếm từ 0000 đến
1001 và sau đó nó reset lại giá trị.
Việc reset tự động làm cho bộ đếm bắt đầu đếm từ 0 và kết thúc ở số 9 trong hệ
thập phân. Trong IC có bốn chân r
eset, những chân này giúp IC đếm bằng cách
kích hoạt hai chân trong 4 chân. IC giao tiếp TTL có thể kết hợp với các b ộ đếm
và IC có giao tiếp TTL khác. 3. Cấu hình chân 74LS90 Chân Mô tả chi tiết Chân 1
Chân 1 là đầu vào xung clock của MOD 5 trong IC. Là chân
tích cực mức thấp (ch ỉkích hoạt khi có giá trị logic mức
thấp), ddeer thay đổi trạng thái ở 3
bit đầu ra. Tại các đầu ra
có xung thay đổi từ mức cao đến thấp thì ba bit đ u ầ ra sẽ bị thay đổi. Chân 2 Chân 2 được sử ụ
d ng như một chân reset trong IC. Nó sẽ
cho giá trị lớn nhất ở đ u ầ ra. Sử dụng k t ế hợp với chân 3. Chân 3
Chân 3 cũng được sử ụ
d ng như một chân reset trong IC. N ó
sẽ kích giá trị lớn nhất ở đầu ra. S ử dụng k t ế hợp với chân 2. Chân 4
Chân 4 sử dụng để hình dáng dễ nhìn cho mạch PCB. Không
quan trọng nó được đấu nối hay không vì nó sẽ k hông ảnh hưởng đến mạch. Chân 5
Chân 5 là chân đầu vào cấp nguồn. Chân 6 Chân 6 được sử ụ
d ng như một chân reset trong IC. Nó sẽ xóa tất cả giá trị c
ác đầu ra khi kết hợp v i ớ R4 Chân 7
Chân 7 cũng được sử ụ d ng như một chân reset. N ó sẽ xóa tất cả các đầu ra khi k t ế hợp với R3. Chân 8
Chân 8 là một chân đầu ra. Nó là bit thứ hai của dữ liệu đầu ra 4 bit. Chân 9
Chân 9 cũng là một chân đầu ra. Nó là bit LSB thứ hai (Bit
có trọng số thấp thứ 2) c a ủ d ữ liệu đầu ra 4 bit. Chân 10
Chân 10 là chân nối đất. Chân 11
Chân 11 là bit đầu ra có trong số lớn nhất của dữ liệu đầu ra 4 bit. Chân 12
Chân 12 là bit đầu ra có trọng số n ỏ h nhất c a ủ d ữ liệu đầu ra 4 bit. Chân 13
Chân 13 là chân không cần đấu nối. N
ó sẽ không ảnh hưởng
đến vi mạch như chân 4. Chân 14
Chân 14 là chân đầu vào xung clock dùng để cấp xung clock cho MOD 2 của IC. 4. Đặc tính b ộ đếm nhị phân 74LS90 •
Nó được sử dụng như một bộ đếm đơn giản từ 0 – 9. •
IC có khả năng bắt đầu đếm tự động từ 0 và kết thúc ở 9. •
IC có thể giao tiếp với các thiết bị và vi điều khiển TTL do đầu ra của nó cũng ở dạng TTL. • IC có m
ức tiêu thụ điện năng thấp. •
IC có nhiều dạng package PDSO, PDIP và GDIP • IC có bảo vệ bên trong k hỏi điện áp kẹp. 5. Thông số kỹ thuật •
Dãy nguồn đầu vào cho IC là 4,75V đến 5,25V. •
Dãy nhiệt độ hoạt động cho IC là 0 đến 70 độ. •
Dãy điện áp đầu vào IC ở trạng thái mức CAO nhỏ nhất 2,0V và trạng thái THẤP là tối đa 0,7V. •
IC cho dòng điện đầu ra ở trạng thái mức CAO là -0,4mA và ở trạng thái THẤP là 8,0mA •
Dãy bảo vệ diode kẹp bên trong là -1,5V.
6. Nguyên lý hoạt động của IC 7490
IC có cấu trúc bên trong gồm 4 flip flop và flip flop đầu tiên được sử dụng là
MOD 2 và 3 chân còn lại được sử dụng ở MOD 5.
Có hai chân đầu vào xung nhịp và được sử dụng để thay đổi trạng thái đầu
ra. Các chân reset được điều khiển thông qua cổng AND.
IC có 4 chân reset, hai chân xung nhịp và 4 chân đầu ra. Trước khi sử ụ d ng IC
thì trước tiên chúng ta cần hiểu các chân reset.
Bốn chân reset này sẽ được sử ụ
d ng để điều khiển các đầu ra. Bốn chân reset
này sẽ tạo ra hơn 16 tổ ợ
h p nhưng trong một số tổ hợp, sẽ c ó đầu ra n ấ h t định. VI. LED 7 thanh 1. LED 7 thanh là gì?
LED 7 thanh hay còn được g ọi là LED 7 đoạn, bao gồm 7 đoạn đèn LED
được xếp lại với nhau thành hình chữ nhật. Khi các đoạn lập trình để
chiếu sáng thì sẽ hiển thị chữ số của hệ thập phân hoặc thập lục phân. Đôi
khi LED số 8 được hiển thị dấu thập phân khi có nhiều LED 7 thanh được
nối với nhau để có thể hiển thị được các số lớn hơn 2 chữ số. 2. Cấu tạo L ED 7 thanh
Với các đoạn LED trong màn hình đều được nối với các chân kết nối để
đưa ra ngoài. Các chân này được gán các ký tự từ a đến g, chúng đại diện
cho từng LED riêng lẻ. Các chân được kết nối với nhau để có thể tạo thành một chân chung.
3. Phân loại LED 7 thanh và nguyên lý
Chân Pin chung hiển thị thường được sử dụng để có thể xác định loại
màn hình LED 7 thanh đó là loại nào. Có 2 loại LED 7 thanh được sử
dụng đó là Cathode chung (CC) và Anode chung (CA) .
Cathode chung (CC): Trong màn hình
Cathode chung thì tất cả các c c ự Cathode
cả các đèn LED được nối chung với nhau
với mức logic “0” hoặc n i ố Mass
(Ground). Các chân còn lại là chân Anode sẽ được n i
ố với tín hiệu logic m c ứ cao
(HIGHT) hay mức logic 1 thông qua 1
điện trở giới hạn dòng điện để có thể đưa
điện áp vào phân cực ở Anode từ a đến G
để có thể hiển thị tùy ý.
Anode chung (CA): Trong màn hình hiển thị Anode chung, tất cả các kết nối Anode c a
ủ LED 7 thanh sẽ được n i ố v i
ớ nhau ở mức logic “1”, các phân đoạn LED
riêng lẻ sẽ sáng bằng cách áp dụng cho nó một tín hiệu logic “0” hoặc mức thấp
“LOW” thông qua một điện trở giới hạn dòng điện để giúp phù hợp ớ v i các cực
Cathode với các đoạn LED cụ thể từ a đến g. LED 7 thanh Anode chung
thường phổ biến hơn vì các mạch
điện thường sử dụng nối với
nguồn chung . Với một số lưu ý
rằng LED 7 thanh Cathode chung
thông thường các mạch đều nối
cực dương chung và ngược lại vì
thế nếu nối với dương nguồn của
mạch thì LED 7 đoạn Cathode
chu ng sẽ không thể phát sáng.