Tìm hiểu IC 7493

Một trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật số đó là chức năng đếm với các mạch đếm như đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào cổng, mạch đồng hồ ,… đó đều

Tìm hiểu về IC 74LS93

Mở Đầu

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với

nhiều người, bởi vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế toàn cầu Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế

kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng

Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau Không chỉ trong lĩnh vục thông tin liên lạc và tin học Ngày nay, kỹ thật số đã và đang thâm nhập mạnh

mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình

Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngàng kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng

cả về chất lượng và dịch vụ Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử Công nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với nhiều những ứng dụng rất tiện ích sử dụng trong kĩ thuật, trong dời sống, trong công nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp sản xuất và cả những tiện nghi trong ngôi nhà của chúng ta Một

trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật số đó là chức năng đếm với các mạch đếm như đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào cổng, mạch đồng hồ ,… đó đều là những ứng dụng rất thực tế.Nhưng để thực hiện được chức năng đếm đó thì chúng ta không thể thiếu được những con IC đếm ,và một trong số chúng là con IC 74LS93

Bài viết này được tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như :sách báo, internet…….Và do kiến thức còn hạn hẹp, nên trong quá trình thực hiên bài viết em không tránh khỏi sai sót và đề tài chưa được phát triển một cách hoàn hảo, mong các thầy cô có thể bỏ qua và tạo điều kiện để em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình

Em thành xin chân cảm ơn!!

Nội dung

1 Bộ đếm

-Bộ đếm(Counter)có thể được xem là một dạng mạch dãy đặc biệt được thiết kế để đếm xung,nên còn được gọi là bộ đếm xung.Tham số cơ bản nhất của bộ đếm là hệ số đếm - k đ(là một

số nguyên dương lớn hơn hoặc bằng 2)

-Bộ đếm được thiết kế có một đầu vào để đưa vào xung đếm,và một hay nhiều đầu ra

-Khi đếm xung,các xung vào đếm có thể có dạng biết

trước,cũng có thể là ngẫu nhiên nên khi thiết kế người ta

thường sử dụng các Flip Flop

-Có nhiều cách mã hóa các trạng thái trong khác nhau cho

cùng một bộ đếm,các cách mã hóa khác nhau tương ứng sẽ cho những mạch thực hiện khác nhau,tính chất sử dụng cũng khác nhau.Việc chọn bộ mã nào sử dụng sẽ lien quan đến thao tác và sử dụng kết quả của số đếm được

-Có nhiều cách phân loại bộ đếm

+Phân loại theo hệ số đếm k đ Có bộ đếm có hệ số k đ= 2n

(bộ đếm nhị phân) ,hệ số đếm k đ =10(bộ đếm thập phân) và hệ

số đếm k đ =M bất kì

+Phân loại theo cách làm việc:loại đồng bộ và không đồng bộ

 Bộ đếm đồng bộ là loại bộ đếm mà các FF dùng để mã hóa trạng thái thay đổi trạng thái cùng một lúc khi có xung

vào đếm, và mọi sự chuyển đổi trạng thái từ S i sang trạng thái S i+ 1 đều không qua các trạng thái trung gian,vì thế với loại bộ đếm này phải được thiết kế để xung đếm vào x đ

đưa đến tất cả các chân Ck của các FF đồng thời

 Bộ đếm không đồng bộ là bộ đếm mà trong bộ đếm đó tồn tại ít nhất một cặp chuyển đổi trạng thái từ S i sang trạng thái S i+ 1 mà các FF không thay đổi trạng thái cùng một lúc.Với bộ đếm này xung đếm vào x đ thường đưa đến chân

Ck của FF(FF có trọng số bé nhất,và đầu ra Q(hay Q) của

FF có trong số thấp được đưa đến đầu vào Ck của các FF

có trọng số cao hơn,khi đó chuyển đổi trạng thái từ S i sang trạng thái S i+ 1 có khi phải lướt qua các trạng thái trung gian +Phân loại theo hướng đếm:bộ đếm thuận(lên) và bộ đếm ngược(xuống) +Phân loại theo khả năng lập trình:bộ đếm không có khả năng chương trình hóa và bộ đếm có khả năng chương trình hóa

2 Sự khác biệt giữa 2 series HC and LS

74LS (Low power Schottky), 74HC (High speed CMOS), -TTL series

họ TTL (transistor-transistor

logic) dùng công nghệ chế tạo

BJT

Thông số kỹ thuật 74L

S

Thời trễ truyền (ns) 9,5

Công suất tiêu tán

Tích số công suất vận

Tần số xung CK max

(MHz)

45 Fan Out (cùng loạt) 20

-CMOS series

họ CMOS (complementary)dùng các cặp MOSFET

Thông số kỹ thuật 74HC

Thời trễ truyền (ns) Vài

chục Công suất tiêu tán tương

đối nhỏ,

cỡ nW Tần số xung CK max

(MHz) Fan Out (cùng loạt) 50

Điện thế

Điện thế

IC 74LS93 là một IC đếm nhị phân 4 bit (4- bit binary counter )

thông dụng,được cấu tạo từ 4 Flip Flop-JK chủ-tớ (Master-Slever)

Vi mạch tương đương của nó là 74293 Sơ đồ chân logic của 74LS93 như hình:

Pin(chân) Function(chức năng)

5 chân Vcc = cực dương nguồn 5V

10 GND = Ground = Cực âm nguồn 5V

2, 3 các chân cho phép R0(1) và R0(2) có

mức tích cực thấp 8,9,11,12 Output = đầu ra(QA, QB, QC, QD :

đầu ra kết quả đếm dưới dạng nhị phân QA cho bộ đếm A, ba chân còn lại cho bộ đếm B)

1 Input B (Các chân đầu vào B cho bộ

đếm B)

14 Input A((Các chân đầu vào A cho bộ

đếm A) 4,6,7 NC = not connect(Các chân NC là

các chân không dùng)

Đặc điểm:

Từ sơ đồ chân logic ta có thể thấy nó có 2 bộ đếm tách biệt là:

1 Bộ đếm A:có đầu vào là A và đầu ra là QA (QA là bit có trọng

số thấp-LSB)

2 Bộ đếm B:có đầu vào là B và đầu ra là QB,QC,QD (QD là bit

có trọng số cao-MSB)

3 QA để riêng cho phép mạch hoạt động được linh hoạt Các

đầu vào J, K đều được nối mức cao ở bên trong

4 Mạch có tới 2 đầu vào xung nhịp CP (clock pulse) cũng chính

là xung ck mà ta đã biết,kí hiệu là A và B cho tầng 0(QA) và tầng 1(QB) để dễ thiết kế nhiều ứng dụng

5 Mỗi Flip Flop có ngõ vào không đồng bộ CLEAR(Cl) Chúng được nối với nhau qua ngõ vào của cổng NAND Cổng NAND với ngõ vào R0, R1 là các chân reset chính của mạch

Hai ngõ vào không đồng bộ R0 và R1 (reset) nếu cùng tác động mức cao thì sẽ hoạt động như chân clear để xoá mạch

6 Flip Flop QB, QC, và QD được nối với nhau như là bộ đếm 3 bit trong khi Flip Flop QA rời Điều này cho phép dùng bộ đếm 4 bit, 3 bit hoặc Flip Flop QA rời tùy theo yêu cầu

74LS93 là IC đếm không đồng bộ nhiều kiểu bit ra tuỳ cách mắc dây

Sơ đồ chân

Cấu tạo   :

IC 74LS93 gồm 1 Flip Flop A rời hoạt động theo chức năng Flip

Flop loại T và bộ đếm song song với hệ số M = 8 xây dựng trên

các Flip Flop BCD Ngõ vào R hoạt động theo chức năng của hàm AND tích cực mức 1

- Bảng chân lý của IC 7493:

COUNT

OUTPUT

Q2 Q3

8 L L L H

R0 R1 Q0 Q1 Q2

Q3

L L

L L

Count Count Count

H = HIGH Voltage Level

L = LOW Voltage Level

X = Don’t Care

- Theo bảng trên IC 7493 thực hiện đếm nhị phân nếu nối đầu

ra QA với đầu vào đếm B IC sẽ hoạt động ở chế độ đếm nếu một trong các tín hiệu R0 và R1 có mức tích cực thấp

- Nếu R0 ,R1cùng có mức tích cực cao thì tất cả các đầu ra có mức Logic 0 và IC không thực hiện chức năng đếm

- Nếu không nối đầu ra QA với đầu vào đếm B thì IC có hai bộ đếm độc lập, bộ đếm A đếm đến 2 còn bộ đếm B có các đầu

ra QB, QC, QD đếm đến 8

Cụ thể là :

Đếm mod 16 :Xung nhịp vào sẽ vào chân A; chân  B nối tới ngõ ra QA; R0, R1 nối chung xuống mass để mạch

xoá tự động

Đếm mod 10 :Xung nhịp vẫn vào chân A; chân B nối tới QA

để cho đủ số trạng thái lên đến 10, khi đếm đến 10 QB, QD lên mức cao nên được nối về R0 và R1 để xoá mạch

Bộ đếm được ứng dụng rộng rãi Ta xét một số ứng dụng

cơ bản

1 Làm bộ chia tần

Bộ đếm có thể được sử dụng làm bộ chia tần xung và khi

đó hệ số chia tần xung cũng chính bằng hệ số đếm

Bộ đếm chia tần có hệ số chia 50 dùng 74LS93 có thể được sử dụng trong các mạch tạo xung có tần số 1 giây từ điện mạng tần số 50Hz, trong những trường hợp yêu cầu

độ chính xác tần số không cao Sơ đồ khối mạch tạo xung như hình :

2 Sử dụng mạch đếm chế tạo đồng hồ điện tử

Một trong những ứng dụng thông dụng nhất của bộ đếm là đồng hồ

số, hiển thị thời gian trong ngày như giờ, phút, giây

Để tạo một đồng hồ số chính xác yêu cầu tần số xung clock cấp cho đồng hồ phải chính xác Đối với những đồng hồ sử dụng pin, thường

sử dụng thạch anh để tạo tần số cơ bản Đối với đồng hồ số sử dụng điện lưới AC, dùng tần số của điện lưới để tạo tần số cơ bản

Trong các trường hợp trên tần số của thạch anh hay điện lưới được chia xuống thành tần số 1Hz cấp cho đồng hồ

Đối với mạch đếm giờ có một số tình huống sau: Khi số hàng chục ở giá trị 0, thì bộ đếm hàng đơn vị là bộ đếm BCD Khi số hàng chục ở giá trị 1, thì bộ đếm hàng đơn vị chỉ đếm MOD 3 (hiển thị giá trị giờ

từ 10 đến 12 rồi trở lại 1 (cho nên mạch này phải có khả năng đặt trước số đếm)

Ví dụ :Mạch đếm từ 00 đến FF dùng IC 74LS93

 Bước 1: Mạch điện như hình dưới

 Bước 2: Đóng công tắc SW4,SW5 sang vị trí phía dưới bằng cách click phím SW4, SW5 trên bàn phím

 Bước 3: Đóng các công tắc SW3, SW2, SW1 ở vị trí hở mạch

 Bước 4: Bật công tắc nguồn (Simulate Switch), quan sát trên đèn hiển thị xem mạch đếm từ 00 đến FF

Mạch đếm từ 00 đến 99 dùng IC 7493

 Bước 1: Vẫn sử dụng mạch như hình dưới để mô phỏng

 Bước 2: Đóng công tắc SW4 , SW5 sang vị trí phía trên

 Bước 3: Đóng công tắc SW2 và SW3 sang vị trí đóng mạch Công tắc SW1 ở vị trí hở mạch

 Bước 4: Bật công tắc nguồn (Simulate Switch) và quan sát các đèn hiển thị từ 00 đến 99

Mạch đồng hồ đếm phút giây sử dụng 74LS93

Tạo mạch như hình dưới :

3 Tạo mạch phân kênh trong hệ thống điều khiển

từ xa bằng hồng ngoại

4 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

5 Mạch đếm sự kiện

Các IC đếm thường được coi là trung tâm của các mạch đếm biến

cố hay sự kiện chẳng hạn đếm số xe vào bãi, số người đi qua cửa,

số sản phẩm đi trên băng truyền được đóng gói Hình dưới minh hoạ cho một mạch đếm như vậy

Ta sẽ phải cần mạch phát hiện hay cảm biến để chuyển đổi những thay đổi của các hiện tượng trên thành xung điện kích cho mạch đếm Nếu cần, có thể thêm mạch lọc nhiễu, khuếch đại và chuyển đổi để phù hợp với ngõ vào IC đếm

Khi nhận được xung kích vào chân ck, IC đếm sẽ đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số xung vào mà ta có thể nối chồng thêm nhiều IC đếm để cho số đếm lớn hơn

Mạch giải mã và hiển thị như đã biết sẽ cho phép biết được số người đã đi vào cổng

Giả sử yêu cầu đề ra là chỉ cho phép 99 người vào, như vậy cũng cần thêm 1 mạch báo tràn để khi số người vượt quá số đếm của mạch (mạch sẽ reset) thì led sẽ sáng và như hình vẽ ta có thể lấy mức tín hiệu tràn này để điều khiển mở nguồn cho 1động cơ để đóng cửa lại Ở đây thiết kế tới số đếm là 99 bạn cũng có thể thiết

kế số đếm tuỳ ý, khi này phải dùng các mạch đếm phù hợp, các cổng logic thêm vào cho phép báo tràn ở một số tuỳ ý (thiết kế tổ hợp ngõ ra)

Kết Luận

IC 74LS93 là một IC đếm có nhiều ứng dụng trong thực tế ,nhất là

khi nó được kết hợp với các IC khác để tạo ra các bộ mạch đếm sản phẩm, đếm sự kiện ,chế tạo các bộ đếm xung đồng hồ ,bộ chia tần, …

Qua bài tập lớn ,sinh viên có thể vận dụng một cách cụ thể kiến thức mình đã học một cách sáng tạo và làm quen dần với cách học tự nghiên cứu, cách học tập và làm việc theo nhóm để nghiên cứu và thực hiện đề tài nghiên cứu một cách tốt nhất.Đồng thời

nó cũng giúp sinh viên quen dần với cách làm đồ án tốt nghiệp sau này

Em xin chân thành cảm ơn sự nhận xét đánh giá của các thầy cô

và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Xuân Bằng!