Báo cáo cấu kiện điện tử: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH ĐẾM TỪ 0099

Tín Hiệu Số 1.1 Định Nghĩa Tín hiệu số là một loại tín hiệu trong đó các thông tin ban đầu được chuyển đổi thành các bit trước khi được truyền.Tín hiệu bao gồm chỉ hai trạng thái, được b

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện Điện tử - Viễn thông

THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH ĐẾM TỪ

00-99

Họ và tên: Phạm Duy Khoa

MSSV: 20172631

Lớp: ĐTVT.04-K62

Hà Nội, ngày 19 tháng 3 năm 2019

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Tín Hiệu Số

1.1 Định Nghĩa

Tín hiệu số là một loại tín hiệu trong đó các thông tin ban đầu được chuyển đổi thành các bit trước khi được truyền.Tín hiệu bao gồm chỉ hai trạng thái, được biểu diễn là on hoặc off, hay là 1 hoặc 0 Tín hiệu

số yêu cầu khả năng bang thông lớn hơn tín hiệu analog

1.2 Đặc trưng cơ bản

-Có mức số có thể là một số hữu hạn Ví dụ: tín hiệu nhị phân hay hai mức trạng thái, M=3 ta có tín hiệu số tam phân hay 3 mức trạng thái Tổng quát tín hiệu là M-ary

- Có thời gian tồn tại

Bộ máy truyền mã morse, tín hiệu trong dây mạng, USB…

1.3 Nguồn tin và tín hiệu nguồn

Nguồn tin trong hệ thống truyền tin là nơi tạo ra hoặc chứa các tin cần

truyền đi Nguồn tin có thể là số hoặc tương tự.Một nguồn tin số tạo

ra một tập hữu hạn các đoạn tin có thể có.Vd: máy chữ

Một nguồn tin tương tự tạo ra các đoạn tin được xác định trên một

dãy liên tục.Vd: microphon.Một hệ thống truyền tin số là một hệ thống truyền tin tức từ một nguồn số hoặc một nguồn tương tự được rời rạc hoá, số hoá tới bộ thu.Một hệ thống truyền tin tương tự là một

hệ thống truyền tin tức từ một nguồn tương tự tới bộ thu.Trong các hệ

thống truyền tin điện tử, tín hiệu là đại lượng vật lý mang thông tin và thường được biểu thị dưới hai dạng: tín hiệu tương tự và tín hiệu số Thực chất, một tín hiệu số hoặc một dạng sóng số được định

nghĩa như một hàm thời gian có một tập rời rạc các giá trị và một tín hiệu tương tự hoặc một dạng sóng tương tự là một hàm thời gian có liên tục các giá trị Giá trị tin tức trong các hệ thống truyền tin điện tử thường được biểu thị dưới dạng điện áp u(t), hoặc dòng điện i(t), liên tục hoặc gián đoạn

Hình 1: Mô tả dạng tín hiệu tương tự và số

Khi một đường truyền tin được thiết lập để truyền tin từ nguồn tin đến nơi nhận, một dãy các phần tử cơ sở của nguồn tin sẽ được truyền đi với một phân bố xác suất nào đó, dãy này được gọi là đoạn tin

Các nguồn tin nguyên thuỷ có thể được đưa trực tiếp

vào kênh đểtruyền đi hoặc có thể qua các phép biến đổi xử lý trước khi đưa vàokênh truyền tin số phải được

số hoá hoặc mã hoá Phép biến đổi tín hiệu nguồn

tương thích với kênh truyền được gọi là phép điều chế

2 Đại Số Boole

2.1 Định nghĩa

Đại số Boole là một cấu trúc đại số có các tính chất cơ bản của cả các phép toán trên tập hợp và các phép toán logic Cụ thể, các phép toán trên tập hợp được quan tâm là phép giao, phép hợp, phép bù; và các phép toán logic là Và, Hoặc, Không

2.2 Thiết Kế Biểu Thức Logic

Bởi vì các đại lượng chỉ có hai trạng thái nên đại số

Boole rất khác đại số thường và dễ tính toán hơn Ở đại

số Boole không có phân số, số thập phân, số ảo, số

phức, căn số… mà chỉ thực hiện chủ yếu 3 phép tính toán cơ bản sau:

Phép OR

Phép AND

Phép phủ định NOT

2.3 Các Định Lí Đại Số Boole

Một biến số

Giao hoán

Phối hợp

Phân phối

Một số đẳng thức hữu dụng

Định lý De Morgan

Các định lý của đại số Boole được chứng minh hay kiểm chứng bằng nhiều cách Các cách chứng minh hay kiểm chứng này tương đối đơn giản, người đọc có thể tự chứng minh hay kiểm chứng

Ví dụ 1: Thiết kế mạch dùng hai cổng logic thỏa bảng sự thật sau đây

Giải: Vì ngõ ra bằng 0 chỉ một trường hợp nên ta viết hệ thức logic ở trường hợp này Y= 0 khi A= 0 VÀ B = 1 nên Để có Y ta đảo , nên Mạch thực hiện cổng NOT để tạo ra A đảo, tiếp theo

là cổng NAND của và B (hình 1.30a)

Mặt khác ta có thể dựa vào bảng sự thật dể viết hàm logic cho Y và kết quả là: sử dụng các định lý của đại số Boole ta biến đổi và được kết quả cuối cùng là (hình 1.30b)

Giải:

Vận dụng các công thức ta dể dang biến đổi được:

Một cách chứng minh khác là ta có thể dùng bảng sự thật để chứng minh biểu thức trên

2.4 Sự Chuyển Đổi Giữa Các Loại Cổng Logic

Các cổng logic có thể chuyển dổi qua lại lẫn nhau từ cổng này thành cổng khác Để thuận tiện cho việc thiết kế mạch logic nên phải

chuyển đổi giữa các cổng với nhau, chủ yếu là chuyển đổi AND thành

OR và ngược lại, chuyển đổi AND – OR thành NAND – NAND Đa

số các bài toán thiết kế logic đều yêu cầu sử dụng cổng NAND(việc chế tạo cổng NAND đơn giản hơn các cổng khác) Để thuận lợi cho việc chuyển đổi cần phải nắm vững các định lý của đại số Boole và đặc biệt là định lý De Morgan

Sau đây là một số chuyển đổi giữa các cổng với nhau:

3 Giới Thiệu IC Và Nguyên Lý

3.1 IC 74LS93

IC 74LS93 thuộc họ TTL có công dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa BCD Cứ mỗi một xung vào thì nó đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân Khi đếm đến 10

nó tự reset và trở về ban đầu, IC này có ứng dụng rộng trong các mạch số ứng đếm 10 và trong các mạch chia tần số

hình 1 : IC 74LS93

Hai chân thiết lập R0(1), R0(2)

Khi đặt R0(1)= R0(2)= H thì mực bộ đếm được xóa về 0

và các đầu ra ở mức thấp

Chân NC bỏ trống

Chân 1 và chân 14 là hai chân nhân xung điểm CK

Bốn chân 8, 9, 11, 12: chân ngõ rả tương Qc, Qd, Qb, Qa

Chân 5: cấp nguồn cho IC

Chân 10: chân nối mass

3.2 IC 74LS47

Đây là IC giải mã giành riêng cho LED 7 đoạn anode chung IC chuyển đổi từ mã BCD sang mã LED 7 đoạn

anode chung.

Ứng dụng khi ta cần hiện số trên LED 7 đoạn trong

mạch số mà không cần dùng vi điều khiển hoặc muốn tiết kiệm chân cho vi điểu khiển

hình 2 : IC 74LS47

Hoạt động: IC 74LS47 thường sử dụng ở 4 chế độ

 Sáng bình thường đủ các trạng thái từ 0-9 Chân phải bỏ trống hoặc nối liền mức cao, chân RBI phải bỏ trông hoặc nối liền lên mức cao, chân LT phải bỏ trống hoặc nối liền mức cao

 Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất cả các đoạn của LED đều không sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại

 Bỏ trạng thái số 0 ( khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng

0 thì tất cả các đoạn của LED 7 đoạn đều tắt) Chân RBI

ở mức thấp và chân BI/RBO phải bỏ trống và nó đóng vai trog là ngõ ra

 Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống mức thấp Tất cả các thanh của LED 7 đoạn đều sáng, bất chấp các ngõ vào BCD Dùng

để kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn

Ứng dụng:Đây là IC giải mã kí giành riêng cho LED 7 thanh anot chung Ứng dụng khi ta cần hiện thị số trên LED 7 thanh trong mạch mà không cần dùng vi xử lý hoặc muốn tiết kiệm chân

3.3 IC 74LS00

IC 7400 ( NAND ) dung tạo xung nhịp cho bộ đếm

hình 3 : IC 74LS00

Nguyên lí hoạt động:

Chân vào : 1,2,4,5,9,10,12,13

Chân ra : 3,6,8,11

Chân 7 nối đất , chân 14 nối dương nguồn

4.Tìm hiểu về mạch đếm

Mạch đếm hay Counter là một mạch tích hợp thực hiện

đếm và chứa số lần xảy ra sự kiện hoặc quá trình nào

đó, thông thường thì có gắn với xung nhịp clock.

PHẦN II: MẠCH NGUYÊN LÝ

Mạch Nguyên Lý