Khảo sát datasheet ic 7490 thiết kế mạch đếm bcd 2 mod (mod 20 và mod 50 ) và mạch tự động chuyển giữa 2 mod đếm khi reset mạch đếm mod 20

Định nghĩa - Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong bằng chính hệ số đếm ký hiệu là Kđ.. Dưới tác dụng của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

***

BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ

NHÓM SINH VIÊN:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP.HCM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

***

BÀI BÁO CÁO MÔN KỸ THUẬT SỐ

ĐỀ TÀI 20:

KHẢO SÁT DATASHEET IC 7490.

THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM BCD 2 MOD (MOD 20

VÀ MOD 50 ) VÀ MẠCH TỰ ĐỘNG CHUYỂN GIỮA 2 MOD ĐẾM KHI RESET MẠCH ĐẾM

MOD 20

NHÓM SINH VIÊN:

GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG DUY

TP.HCM THÁNG 12/2021

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

STT Nội dung

đồng bộ mod m

Mục lục

PHẦN 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 GIỚI HẠN 1

PHẦN 2 NỘI DUNG 2

2.1 GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2

2.1.1 Khảo sát IC 7490( DM7490A) 2

2.1.3 Mạch đếm không đồng bộ mod m 5

2.1.4 Mạch tự động reset 8

PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 14

3.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

PHẦN 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thực tế, nhu cầu đếm số tự động rất cần thiết Ví dụ như máy điếm tiền, đếm thời gian như đồng hồ, đèn giao thông, đếm khoảng cách như đồng hồ tính cước trên xe taxi, đếm người vào ra, đếm xe vào bãi đậu xe,… Trong tình hình dịch bệnh vẫn còn căng thẳng thì việc kiểm soát số lượng là rất cần thiết Vì vậy nhóm em muốn thiết kế một mạch điếm 2 chế độ từ 0 đến 19 -MOD 20 và

từ 0 đến 49 – MOD 50 và tự động chuyển đổi qua lại và khi nhấn nút reset thì

sẽ về chế độ MOD 20

1.2 MỤC TIÊU

Khảo sát thông số kỹ thuật của IC 7490 Từ đó thiết kế được mạch đếm BCD MOD 20 đếm từ 0 đến 19 và MOD 50 đếm từ 0 đến 49 dùng IC 7490, mạch tự động chuyển giữa 2 MOD đếm Khi nhấn nút reset thì mạch điếm sẽ quay về số

0 của chế độ MOD 20

1.3 GIỚI HẠN

Bài báo cáo sử dụng IC 7490 để tạo mạch đếm BCD, điếm liên tục chứ không đếm ngắt quãng

Bài báo cáo này chỉ giới hạn ở mô hình chưa được kiểm tra thực tế

PHẦN 2 NỘI DUNG

2.1 GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

2.1.1 Khảo sát IC 7490( DM7490A)

7490 là IC- dạng chân cắm(DIP)- đếm BCD 4 bit thông dụng có 2 chân Reset

về 1 và 2 chân Clear về 0

Chứa bốn flip-flops chính-phụ và bộ điều chỉnh bổ sung để cung cấp một bộ đếm chia cho hai và một bộ đếm nhị phân ba giai đoạn mà độ dài chu kỳ đếm là chia cho năm

Hình 1 Kí hiệu khối và sơ đồ chân Trong đó:

 A, B là ngõ vào

   Q A,QB,QC ,Q Dlà các ngõ ra

   R 0 ( 1 ), R 0 ( 2 )  là các ngõ Reset

   R 9 ( 1 ), R 9 ( 2 ) là các ngõ Set

- Nối ngõ vàoQ

 A với ngõ vào B để đếm BCD

Hình 2 Sơ đồ mạch điện trong IC 7490

Trong đó

 H là mức logic cao ( mức logic 1)

 L là mức logic thấp ( mức logic 0)

 X là Don’t care

Khi chân R0(1) và R(2) ở mức logic 1 thì các ngõ ra sẽ lập tức trở về mức 0 bất chấp tín hiệu các ngõ vào A,B Khi R9(0) và R9(1) ở mức logic 1 các ngõ ra sẽ lập tức trở

về mức 1 bất chấp tín hiệu các ngõ vào A,B

  Hình 3 Bảng trạng thái

Có 2 chế độ đếm là điếm nhị phân và đếm BCD

 Nguồn cung cấp (VCC) cho IC là 5V

Điện áp ngõ vào mức cao (V  IH ) nhỏ nhất là 2V

Điện áp ngõ vào mức cao (V  IL) lớn nhất là 2V

Dòng điện ngõ ra mức cao (V OH ) lớn nhất là -0.8mA

Dòng điện ngõ ra mức thấp (V OL) lớn nhất là 16Ma

Tần số cấp xung là cho ngõ A lớn nhất là 32MHz

Tần số cấp xung là cho ngõ A lớn nhất là 16MHz

Độ rộng xung của ngõ A nhỏ nhất là 15 ns

Độ rộng xung của ngõ B nhỏ nhất là 30 ns

Độ rộng xung của ngõ reset nhỏ nhất là 15 ns

 Nhiệt độ tối đa là 70℃

2.1.3 Mạch đếm không đồng bộ mod m

2.1.3.1 Giới thiệu chung về bộ đếm

2.1.3.1.1 Định nghĩa

- Bộ đếm là một dãy tuần hoàn có một đầu vào đếm và một đầu ra, mạch có số trạng thái trong bằng chính hệ số đếm (ký hiệu là Kđ) Dưới tác dụng của tín hiệu vào đếm mạch sẽ chuyển từ trạng thái trong này tới một trạng thái trong khác theo một thứ tự nhất định Cứ sau Kđ tín hiệu vào đếm, mạch lại trở về trạng thái xuất phát ban đầu

- Theo cách làm việc, bộ đếm được phân làm hai loại:

 Bộ đếm đồng bộ (song song): Là bộ đếm mà các FF dùng để mã hóa cho các trạng thái trong của bộ đếm thay đổi trạng thái cùng một lúc khi có tín hiệu vào đếm và sự chuyển trạng thái không qua các trạng thái trung gian Đặc điểm của bộ đếm này là tín hiệu xung nhịp Ck được đưa vào đồng thời tới các FF

 Bộ đếm không đồng bộ (nối tiếp): Là bộ đếm mà trong đó tồn tại ít nhất một cặp chuyển trạng thái từ Si -> Sj mà trong đó các FF không thay đổi trạng thái cùng một lúc

2.1.3.1.2 Các bước thiết kế bộ đếm

  - B1: Vẽ đồ hình trạng thái của bộ đếm:

-CK

- Căn cứ vào yêu cầu của bộ đếm cần thiết kế như Kđ và một số yêu cầu khác để xây dựng đồ hình mô tả hoạt động của bộ đếm

- B2: Xác định số FF của bộ đếm:

 Mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm theo mã đã cho Trước tiên ta phải xác định được n là số FF cần thiết kế để mã hóa cho Kđ trạng thái trong của bộ đếm Sau đó mã hóa các trạng thái trong của bộ đếm theo mã đã cho

- B3: Xác định các hàm kích và hàm ra của các FF

- B4: Sơ đồ mạch thực hiện

 Từ các phương trình đầu vào kích các FF và phương trình hàm ra, đưa ra sơ đồ mạch thức hiện

2.1.3.1.3 Các phần tử sử dụng trong bộ đếm

  * Phần tử nhớ FF JK :

Hình 2.1.3a Cấu trúc mạch của FF JK   + JKFF có một đầu vào điều khiển Ck để thiết lập trạng thái đầu ra Q theo tín hiệu đầu vào hai chân điều khiển là J và K

 + Có hai tín hiệu đầu ra tương ứng là Q và Q luôn có giá trị ngược nhau

 + Có một chân Reset để cài đặt giá trị đầu ra Q về 0 khi có xung vào tích cực

PRE

CLR CK J

K

Q 



 + Có một chân vào thiết lập để thiết lập giá trị đầu ra Q lên 1 khi có tín hiệu vào tích cực

 Một JKFF làm việc dựa trên nguyên lý sau:

thái

Q 1 0

Q

Không đổi Set Reset Toggle + Phương trình trạng thái

  Q  = J Q + K   Qn 

* Cổng NAND

2.1.3.2 Mạch đếm không đồng bộ mod m:

Với mạch đếm nhị phân vừa khảo sát thì giá trị đếm theo 2n -với n là số bit của mạch đếm, còn mạch đếm mod M là mạch đếm có M trạng thái và M là một giá trị bất

Đầu vào Đầu ra

Q= AB

A B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

kỳ, nếu M = 2n thì trở thành mạch đếm nhị phân Ví dụ mạch đếm mod 10 sẽ đếm 10 trạng thái từ 0 đến 9, mạch đếm mod 12 sẽ đếm 12 trạng thái từ 0 đến 11,

Mạch đếm mod M chính là mạch đếm nhị phân bỏ đi một số trạng thái thừa, ví

dụ mạch đếm mod 10 chính là mạch đếm nhị phân 4 bit bỏ đi 6 trạng thái cuối Vậy mạch đếm mod M phải thỏa điều kiện M< 2n - với n là số bit của flip flop

2.1.4 Mạch tự động reset

Là mạch tự thiết lập trạng thái ban đầu của các FF khi vừa bắt đầu hoạt động (vừa cung

cấp nguồn)

 Đặc điểm của mạch quá độ RC:

 Biểu thức điện áp trên tụ và R của mạch Quá độ RC trên như sau :

Vc(t)=Vs(1-et τ ).u(t)

Vr (t)=Vs.et τ 

ir (t)=V r  ( t  )

 R   =Vs.e

t 

τ 

 R u(t) vớiτ  =  RC ;

 Khi vừa đóng khóa k (t=0) thì dạng sóng trên tụ và R như hình bên và theo

thức sau:

Vr (t)=Vs ->> mức logic cao(H)

Vc(t)=0 ->> mức logic thấp(L)

 Sau thời gian t=3 τ  − 5 τ  thì:

Vc(t)≈Vs ->> mức logic cao(H)

Vr (t)≈0 ->> mức logic thấp(L)

 Các dạng mạch tự động reset:

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

- Mạch đếm BCD không đồng bộ Mod 20 đếm lên sử dụng IC7490 chứa Flip-Flop JK có CK tác động cạnh xuống, Preset và Clear tác động mức cao

Do là mạch BCD Mod 20 mà mã BCD chỉ từ 0-9 nên cần 2 IC gồm 1 IC đếm hàng đơn vị và 1 IC đếm hàng chục

Bảng trạng thái

T P

BCD chục

BCD đơn vi Q3(1) Q2(1)

Q1(1) Q0(1) Q3(0) Q2(0) Q1(0) Q0(0)

6 0 0 0 0 0 1 1 0

trung gian

Hàng đơn vị: Clr1 =Q 1 ( 1 ) Q 3 ( 1 )

Hàng chục : Clr2 =Q 1 ( 2 )

 Nối chân CKB vào chân Q0 để đếm BCD

- Mạch đếm BCD không đồng bộ Mod 50 đếm lên dùng IC 7490 chứa Flip-Flop JK có CK tác động cạnh xuống, Preset và Clear tác động mức cao

- Do là mạch BCD Mod 50 mà mã BCD chỉ từ 0-9 nên cần 2IC 7490 gồm 1 IC đếm hàng đơn vị và 4 Flip-Flop đếm hàng chục

- Bảng trạng thái

TP

Q3(1) Q2(1) Q1(1) Q0(1)

Q3(0

21 0 0 1 0 0 0 0 1

Trạng thái trung gian

Hàng đơn vị: Clr1 =Q 1 ( 1 ) Q 3 ( 1 )

Hàng chục: Clr =Q 2 ( 1 ) Q 0 ( 1 )

 Nối chân CKB vào chân Q0 để đếm BCD

- Mạch tự động chuyển giữa 2 Mod đếm và mạch Reset mạch đếm về Mod 20

Để chuyển đổi giữa các mạch đế m ta dung Flip-Flop để ghi nhớ trạng thái sử dụng Flip-Flop 7476

*Datasheet IC 7476

IC 7476 gồm 2 Flip-Flop độc lập có xung Ck tác động cạnh xuống, chân Preset và Clr tác động mức thấp

Bảng trạng thái

Q5

0   Q20 PRE CLR Q Q(đảo)

  AND (U5)

 AND (U4)

OR (U1)

CL

K   Q' Q'(đảo)  

0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 Không đổi

0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 Mod 20

0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 20->50

1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 Mod 50

1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1   xuất hiệnKhông

x x 1 0 x x x x x x 0 1 Reset

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Ban đầu trạng thái chân của Flip-Flop là Q = 0 vàQ= 1 Cấp chuỗi xung vào chân

CKA của 7490 đếm hàng đơn vị (U1) thì mạch sẽ đếm từ 0 đến 9 Khi đến đến 9 thì

chân Q3 của U2 sẽ cấp một xung vào chân CKA của 7490 đếm hàng chục (U2) đếm

lên 1 đơn vị Rồi U1 tiếp tục đếm từ 0 đến 9 rồi cấp 1 xung vào Q3 của U2 thì sẽ kết

hợp bằng cổng AND(U5) với trạng thái Q= 1 của Flip-Flop thành mức logic 1 và U4

mức 0 qua cổng OR (cộng 2 tín hiệu) thành mức logic 1 thì mạch reset về 0 thành

mạch đếm Mod 20 và cấp một tín hiệu quay về chân CK của Flip-Flop làm đảo trạng

của Flip-Flop Q = 1 vàQ= 0 IC 7490 đếm hàng đơn vị cứ tiếp tục đếm như thế,

nhưng khi chân Q3 của U1 cấp một xung vào chân CKA của U2 lần 2 thì nó sẽ đến

lên thành 2 chứ không reset Đếm cho lần cấp xung vào chân CKA của U2 lần thứ 5

thì kết hợp chân Q0 và Q3 của U2 để đưa về cổng AND(U4) kết hợp với trạng thái Q

= 1 của Flip-Flop thành mức logic 1 va cộng với U5 mức logic 0 thành mức 1 cấp vào

chân reset, reset lại mạch thành đếm Mod 50 và cấp một tín hiệu vào chân Ck của

Flip-Flop làm Flip-Flop đổi lại trạng thái Q = 0 và Q= 1 Cứ luân phiên chuyển đổi

giữa hai chế độ

Khi nhấn nút Reset cấp một xung vào chân Preset của Flip-Flop để đổi trạng thái Q=0

vàQ= 1 và một tín hiệu qua cổng đảo thành mức logic 1 thì sẽ cấp một tín hiệu vào chân reset qua cổng OR thành mức 1 thì cấp một xung vào chân Reset của mạch đếm xóa các trạng thái hiện tại về 0

2.4 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG

PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN

3.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

  Hiểu được nguyên lý của IC 7490

  Mạch thiết kế đáp ứng được yêu cầu mà đề bài đề ra như mạch đếm Mod

20, Mod 50 và tự động chuyển đổi giữa 2 mạch và khi Reset thì sẽ đếm Mod 20 3.2 KẾT LUẬN

  Việc tiến hành thử nghiệm thực tế sẽ được tiến hành khi thực tập

  Thông qua báo cáo này, chúng em đã thu được các kinh nghiệm về việc tự thiết

kế mạch trong việc mô phỏng qua phần mềm Proteus Các số liệu dựa trên datasheet của nhà sản xuất và các mạch được xây dựng là cơ sở để thiết kế các mạch đếm Mod khác nhau trong tương lai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình Kỹ thuật số, ThS.Nguyễn Đình Phú – ThS.Nguyễn Trường Duy, 2013