Một Số Linh Kiện Trong Bộ Đếm Thuận | Thực tập cơ bản | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
Trung tâm đào tạo thực hành Điện - Điện tử *********************
BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN
MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG BỘ ĐẾM THUẬN
Giảng viên hướng dẫn: Tào Văn Cường Mã lớp: 718116
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Phạm Trung Hiếu 20203706 Điện tử 10 – K65
Nghiêm Văn Quang 20203547 Điện tử 10 – K65 Hà Nội, 04/05/2022 MỤC LỤC
I. MỤC ĐÍCH BÁO CÁO ...................................................................... 2
II. MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG BỘ ĐẾM THUẬN ........................ 2
1. LED hiển thị 7 đoạn (7-segment Display / 7SE) ............................. 2
1.1. Cấu tạo ......................................................................................... 2
1.2. Cách sử dụng ............................................................................... 4
2. IC 7447, IC 7490, IC 7400 ................................................................ 6
2.1. IC 7447 ......................................................................................... 6
2.2. IC 7490 ......................................................................................... 7
2.3. IC 7400 ......................................................................................... 11
III. CÁC CỔNG LOGIC THÔNG DỤNG ............................................. 13
1. Hoạt động ........................................................................................... 14
2. Cấu tạo ............................................................................................... 15
3. Ứng dụng ............................................................................................ 16
IV. TÍN HIỆU SỐ ..................................................................................... 16
V. KẾT LUẬN .......................................................................................... 16
HÌNH ẢNH VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................... 17 1 I. MỤC ĐÍCH BÁO CÁO
- Tìm hiểu về một số thành phần cấu thành mạch đếm thuận như LED hiển thị 7
đoạn, một vài loại IC.
- Tìm hiểu một số kiến thức liên quan đến mạch đếm thuận: các cổng xử lý logic,
khái niệm tín hiệu số.
II. MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG BỘ ĐẾM THUẬN
1. LED hiển thị 7 đoạn (7-segment Display / 7SEG)
LED hiển thị 7 đoạn là thiết bị hiển thị chữ số và ký hiệu khác, có thể là một số
chữ Latin, trong các thiết bị điện tử bằng các module chữ số hiển thị (digit) có 7
thanh (hay 7 đoạn), có thể kèm thêm dấu chấm ("."). Các thanh này được điều
khiển mức độ hiện ánh sáng để tạo hình ra chữ số cần hiện.
Hình 2.1. Một số ký tự LED 7SEG có thể biểu diễn (trong hệ HEX) 1.1. Cấu tạo
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 có LED số 8 để hiển thị dấu thập phân khi có nhiều
hơn 1 LED 7 thanh được nối với nhau để có thể hiển thị được các số lớn hơn 2 chữ số. 2
Hình 2.2. Một số ký tự LED 7SEG có thể biểu diễn (trong hệ HEX)
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.
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).
Hình 2.3. Sơ đồ mắc bên trong của LED 7SEG
• Cathode chung (CC): Trong màn hình Cathode chung thì tất cả các cực
Cathode cả các đèn LED được nối chung với nhau với mức logic “0” hoặc nối
Mass (Ground). Các chân còn lại là chân Anode sẽ được nối với tín hiệu logic
mức 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 của LED 7 thanh sẽ được nối với nhau ở mức logic “1”, các phân 3
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
với các cực Cathode với các đoạn LED cụ thể từ a đến g.
Nói chung là 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 chung sẽ không thể phát sáng.
Tùy thuộc vào các chữ số thập phân mà LED hiển thị. LED sẽ nên được phân
cực thuận. Chẳng hạn, nếu hiển thị chữ số 0 thì chúng ta bắt buộc cần phải làm
sáng 6 đoạn LED tương ứng đó là a, b, c, d, f. Do đó, các con số khác nhau sẽ được
thể hiện từ 0 – 9 trên màn hình. 1.2. Cách sử dụng
Đối với LED 7 thanh để hiển thị chính xác các ký tự mong muốn thì chúng ta có
một bảng chân lý để giúp chúng ta nắm bắt và hiển thị những con số, ký tự một
cách nhanh chóng và dễ dàng hơn.
Hình 2.4. Bảng giá trị chân lý của LED 7SEG CA 4
Hình 2.5. Bảng giá trị chân lý của LED 7SEG CC
Hình 2.6. Mạch đếm từ 0 đến 9 sử dụng IC7447 5 2. IC 7447, IC 7490, IC 7400 2.1. IC 7447
IC74LS47 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 anode chung.
Hình 2.7. Hình dạng và sơ đồ chân IC 7447 Chân 1: BCD B Input. Chân 9: 7-Segment e Output. Chân 2: BCD C Input. Chân 10: 7-Segment d Output. Chân 3: Lamp Test. Chân 11: 7-Segment c Output. Chân 4: RB Output. Chân 12: 7-Segment b Output. Chân 5: RB Input. Chân 13: 7-Segment f Output. Chân 6: BCD D Input. Chân 14: 7-Segment g Output. Chân 7: BCD A Input. Chân 15: 7-Segment a Output. Chân 8: GND. Chân 16: Vcc. 6
Ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…
Sơ đồ logic và bảng trạng thái
Hình 2.8. Báo cáo thực hành cơ sở: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC 2.2. IC 7490
Trong các mạch số ứng dụng, ứng dụng đếm chiếm một phần tương đối lớn. IC
7490 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số ứng dụng đếm 10 và trong các mạch chia tần số. 7
Cấu tạo của IC 7490 như hình sau:
Hình 2.9. Sơ đồ chân của IC 7490
Trong cấu tạo của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9. Bằng
giá trị của IC 7490 theo các ngõ vào Reset như sau:
Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho ù
c ng chu kỳ đếm 10, tức là tần số tín
hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng 1/10 tần số xung CK, nhưng dạng tín hiệu ra khác nhau. 8
• Mạch đếm 2x5: nối ngõ ra QA với ngõ vào B, xung clock (CK) nối với ngõ vào A.
• Mạch đếm 5x2: nối ngõ ra QD với ngõ vào A, xung clock (CK) nối với ngõ vào B.
Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên
Dạng sóng ngõ ra sau cùng trong 2 trường hợp trên
Theo như hình, ta thấy dạng sóng ở các ngõ ra của 2 mạch cùng đếm 10 nhưng khác nhau:
• Kiểu đếm 2x5 cho tín hiệu ra ở QD không đối xứng.
• Kiểu đếm 5x2 cho tín hiệu ra ở QA đối xứng. 9
Sơ đồ nguyên lý mạch kiểm tra hoạt động của IC 7490:
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý mạch IC 7490
( Báo cáo thực hành cơ sở: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC ) 10 2.3. IC 7490
Tên đầy đủ là 74LS00 Quad 2-Input NAND Gate. Đây là IC 4 cổng NAND 2 ngõ vào. Bảng trạng thái IC 7400: A" B" Y" 0" 0" 1" 0" 1" 1" 1" 0" 1" 1" 1" 0"
Sơ đồ chân của IC 7400 và hình dạng thực tế:
Hình 2.11. Sơ đồ chân của IC 7400
a. Chức năng các chân IC 74LS00
74LS00 là thiết bị 14 PIN. Chip có sẵn trong các gói khác nhau và được lựa
chọn tùy theo yêu cầu. Mô tả cho mỗi pin được đưa ra bên dưới. CỔNG NAND 1 1 A1-INPUT1 của GATE 1 2 B1-INPUT2 của GATE 1 3 Y1-OUTPUT của GATE1 11 CỔNG NAND 2 4 A2-INPUT1 của GATE 2 5 B2-INPUT2 của GATE 2 6 Y2-OUTPUT của GATE2 CỔNG NAND 3 9 A3-INPUT1 của GATE 3 10 B3-INPUT2 của GATE 3 8 Y3-OUTPUT của GATE3 CỔNG NAND 4 12 A4-INPUT1 của GATE 4 13 B4-INPUT2 của GATE 4 11 Y4-OUTPUT của GATE4 CHÂN NGUỒN
7 GND- Kết nối với đất
14 VCC-Được kết nối với điện áp dương để cung cấp điện cho cả bốn cổng
b. Tính năng và thông số kỹ thuật của 74LS00
• Dải điện áp hoạt động: +4.75 đến + 5.25V
• Điện áp cung cấp tối đa: 7V
• Dòng điện tối đa được phép rút qua mỗi đầu ra cổng: 8mA • Đầu ra TTL • ESD tối đa: 3,5KV
• Thời gian tăng điển hình: 15ns
• Thời gian giảm điển hình: 15ns
• Nhiệt độ hoạt động: 0°C đến 75°C 12 c. Ứng dụng của 74LS00
Có nhiều lý do sử dụng 74LS00 trong các mạch điện tử. Dưới đây là một vài ví
dụ về nơi nó được sử dụng.
74LS00 về cơ bản được sử dụng để thực hiện chức năng NAND. IC có bốn cổng
NAND trong đó. Mỗi cổng có thể được sử dụng riêng biệt.
Khi bạn muốn biến tần logic. Cổng NAND trong chip này có thể được cấu hình
lại để biến chúng thành cổng NOT. Vì vậy, chúng ta có thể tạo 74ls00 thành chip
bốn cổng NOT nếu cần thiết.
Khi cần hoạt động NAND tốc độ cao. Chip này có thời gian chuyển đổi ít cần
cho các ứng dụng tốc độ cao. Vì vậy 74LS00 có thể được sử dụng trong các hệ thống tần số cao.
74LS00 là một trong những IC rẻ. Nó rất phổ biến và luôn có sẵn ở nhiều nơi. • Logic mục đích chung
• Điện tử kỹ thuật số
• PC và máy tính xách tay • Máy chủ • ALU • Kết nối mạng
• Hệ thống kỹ thuật số
III. CÁC CỔNG LOGIC THÔNG DỤNG 13
Hình 3.1. Các cổng logic cơ bản 1. Hoạt động
Cổng logic (logic gate) 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. 14
Các cổng đơn giản nhất có số ngõ vào tối thiểu của phép toán (1 hoặc 2) đôi khi
được hiểu là cổng logic cơ bản. Đó là 8 cổng: cổng Đệm, cổng NOT (đảo), cổng
OR, cổng AND, cổng NOR, cổng NAND, cổng XOR, cổng XNOR. Các cổng
phức hợp thì nhiều ngõ hơn. Gắn với cổng là bảng chân lý theo đại số Boole.
Hình 3.2. Thực hiện các cổng logic cơ bản bằng cổng NAND
Tất cả các biểu thức logic đều có thể được xây dựng thông qua các cổng NOT,
AND và OR. Tuy nhiên, để thực hiện các biểu thức mà chỉ dùng một loại cổng
NAND (hay cổng NOR), chúng ta sẽ biến đổi cổng NAND (hay cổng NOR) để
thực hiện các cổng logic cơ bản AND, OR, NOT tương đương. 2. Cấu tạo
Cổng logic được lập bằng sử dụng diode hoặc transistor làm công tắc điện tử.
Hình 3.3. Cấu tạo của cổng logic OR tạo thành từ Diode và Transistor 15 3. Ứng dụng
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,… IV. TÍN HIỆU SỐ
Tín hiệu số là tín hiệu được sử dụng để biểu diễn dữ liệu dưới dạng một chuỗi
các giá trị rời rạc; tại bất kỳ thời điểm nào, nó chỉ có thể đảm nhận một trong số các giá trị hữu hạn.
Tín hiệu nhị phân, còn được gọi là tín hiệu logic, là tín hiệu số có hai mức phân biệt
Các tín hiệu số đơn giản biểu thị thông tin trong các dải rời rạc của các mức
tương tự. Tất cả các cấp trong một dải các giá trị đại diện cho cùng một trạng thái
thông tin. Trong hầu hết các mạch kỹ thuật số, tín hiệu có thể có hai giá trị có thể;
đây được gọi là tín hiệu nhị phân hoặc tín hiệu logic. Chúng được biểu thị bằng hai
dải điện áp: một dải gần giá trị tham chiếu (thường được gọi là điện áp đất hoặc 0
volt) và giá trị kia gần điện áp cung cấp. Các giá trị này tương ứng với hai giá trị
"0" và "1" (hoặc "sai" và "đúng") của miền Boolean, do đó tại bất kỳ thời điểm
nào, tín hiệu nhị phân đại diện cho một chữ số nhị phân (bit). Do sự rời rạc này,
những thay đổi tương đối nhỏ đối với các mức tín hiệu tương tự không rời khỏi
đường bao rời rạc và kết quả là bị bỏ qua bởi mạch cảm biến trạng thái tín hiệu.
Kết quả là, tín hiệu số có khả năng chống nhiễu; nhiễu điện tử, miễn là nó không
quá lớn, sẽ không ảnh hưởng đến các mạch kỹ thuật số, trong khi nhiễu luôn làm
suy giảm hoạt động của tín hiệu tương tự ở một mức độ nào đó.
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 logic ba giá trị.
Trong tín hiệu số, đại lượng vật lý đại diện cho thông tin có thể là dòng điện
hoặc điện áp thay đổi, cường độ, pha hoặc phân cực của trường quang hoặc điện
từ khác, áp suất âm, từ hóa của phương tiện lưu trữ từ tính, vân vân. Tín hiệu số 16
được sử dụng trong tất cả các thiết bị điện tử kỹ thuật số, đáng chú ý là thiết bị điện
toán và truyền dữ liệu.
Tín hiệu số nhận được có thể bị suy giảm do nhiễu và biến dạng mà không nhất
thiết ảnh hưởng đến các số. V. KẾT LUẬN
- Qua bài thực hành này, nhóm em đã biết cách sử dụng các linh kiện điện tử cơ
bản, cách sắp xếp linh kiện, đến cách đi dây sao cho đẹp mà vẫn đúng quy tắc.
- Do thời gian không nhiều, nên không thể tránh được những sai sót khi thiết kế
mạch cũng như làm báo cáo, mong thầy chỉ bảo để nhóm em có thể hoàn thiện bài thực hành của mình.
- Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Tào Văn Cường đã tận tình giúp đỡ
chúng em trong quá trình học tập và thực hành. Nhóm em xin kinh chúc thầy mạnh khoẻ và công tác tốt. 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Một số ký tự LED 7SEG có thể biểu diễn (trong hệ HEX) –
https://vi.wikipedia.org/wiki/
- Một số module LED 7SEG gồm 1 đến 2 số –
https://daiphongs.blogspot.com
- Sơ đồ mắc bên trong của LED 7SEG –
https://www.dientuvietnam.net/
- Bảng giá trị chân lý cỉa LED 7SEG CA –
https://ngocnganblog.wordpress.com/2017/01/08/led-7-doan/
- Bảng giá trị chân lý cỉa LED 7SEG CC –
https://ngocnganblog.wordpress.com/2017/01/08/led-7-doan/
- Mạch đếm từ 0 đến 9 sử dụng IC7447 –
https:/thuthuat.com.vn/mach-dem-led-7-doan/
- Các cổng logic cơ bản – https://vi.wikipedia.org/wiki/
- Thực hiện các cổng logic cơ bản bằng cổng NAND –
https://dientuviet.com/cac-cong-logic/
- Cấu tạo của cổng logic OR tạo thành từ Diode và Transistor –
https://vi.wikipedia.org/wiki/
- Hình dạng và sơ đồ chân IC7447 – https://www.etechnog.com/
- Báo cáo thực hành cơ sở: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC – tailieumienphi
- Sơ đồ chân của IC7490 18