Tạo bộ đếm đồng hồ - Môn: kỹ thuật số

47, IC đếm 74LS90, IC 74LS00 và các LED. II.Sơ đồ khối và chức năng của các khối: Sơ đồ khối của mạch như sau: BỘ TẠO XUNG BỘ ĐẾM BỘ GIẢI Mà Hình 1: Sơ đồ khối của mạch. 1. Bộ tạo xung: Bộ tạo xung thực chất là IC 74LS00 .IC này được cấu tạo nên từ 4 cổng Logic NAND. Các cổng Logic này được bố trí bên trong IC và được sắp xếp theo 3 chân liền nhau thành một cổng là: (1,2,3); (4,5,6); (8,9,10); (11,12,13). Trong đó đầu vào của các cổng NAND là các chân như: + Cổng NAND 1: chân 1, 2. + Cổng NAND 2: chân 4,5 . + Cổng NAND 3: chân 9,10. + Cổng NAND 4: chân 12,13. Còn đầu ra của các cổng NAND là các chân : 3,6,8 và 11. Sau đây là sơ đồ cấu tạo của IC 74LS00: 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 Hình 2: Sơ đồ cấu tạo của IC74LS00. Chúng ta có thể thấy được sự bố trí của các chân bên trong của IC này, và chúng ta có sơ đồ nguyên lý của các mạch tạo xung như sau: Hình 3: Sơ đồ nguyên lí của mạch tạo xung. Ta có bảng chân lý của cổng NAND là: A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Theo sơ đồ ngyên lí trên ta phải sử dụng 2 cổng Logic NAND. Trong mạch thực tế chúng ta thấy IC 74LS00 sẽ được sử dụng như sau: + Chân 14 là chân dương nguồn , chân 7 là chân âm nguồn. + Chân số 1 được đấu nối với chân số 2 của IC , đây là 2 đầu vào của cổng NAND thứ nhất có tác dụng làm cổng NAND từ 2 đầu vào thành cổng NAND 1 đầu vào và đầu ra. + Chân số 4 và chân số 5 cũng được đấu nối với nhau cũng để tạo thành cổng NAND một đầu vào và 1 đầu ra. + Trên sơ đồ của mạch đầu ra của cổng NAND thứ nhất là đầu vào của công cổng NAND thứ 2, do vậy trên mạch thực tế chúng ta sẽ phải đấu nối chân số 3 là đầu ra của cổng NAND thứ nhất với chân 4 hoặc chân số 5 là đầu vào của cổng NAND thứ 2. Ở chân số 6 của IC là đầu ra của cổng NAND thứ 2sẽ được đấu nối với chân số 14 của bộ đếm dùng IC 74LS90 thứ nhất để lấy xung kích CLK và bộ đếm giúp bộ đếm có thể hoạt động được. + Đồng thời các linh kiện được mắc kèm theo các bộ tạo xung là 2 điện trở có giá trị là 4,7 K và 1 tụ điện có giá trị 100µF được mắc như sau trong mạch thực tế: - Điện trở 4.7K thứ nhất sẽ được mắc vào chân số 1 và chân số 5 của IC 74LS00. - Điện trở 4.7K thứ 2 sẽ được mắc một đầu vào chân số 6 của IC và đầu còn lại thì được mắc vào âm nguồn . - Tụ điện 100µF sẽ được mắc chân dương vào chân số 1 của IC 74LS00 và chân âm vào chân số 6 của IC này. 2. Bộ đếm: Trong mạch thực tế để có thể thiết kế bộ đếm thì chúng ta cần sử dụng tất cả các là 6 IC đếm 74LS90. Mỗi IC 74LS90 này là một bộ đếm độc lập. Theo lý thuyết thì bộ đếm thực chất là một chuỗi các Trigeer mắc độc lập với nhau cộng them các phân hệ tổ hợp khi cần thiết. Do mỗi Trigeer là một đơn vị nhớ vì vậy khi mắc nối tiếp n trigeer ta có số lượng trạng thái khác nhau là 2 Nười ta sử dụng các trạng thái trong khác nhau đó đểmã hoá cho các xung đếm được ở đầu vào.Trong mạch chúng ta có thể thấy được sơ đồ bố trí chân và chức năng các chân của IC 74LS90 như sau: Hình 4 : Sơ đồ chân của IC 74LS90. Theo sơ đồ trên chúng ta có thể thấy được chức năng của các chân IC 74LS90 như sau: - Chân CKA, CKB : đây là các chân đưa các xung điều khiển CLK ( tương ứng với chân số 1 và chân số 14). - R01, R02, R91,R92: đây là các chân tạo nên tín hiệu reset(tương ứng các chân 2,3,6 và chân số 7). - QA, QB, QC, QD là các chân tín hiệu ra theo thứ tự có trọng số giẩm dần. Ở đây chúng ta thấy IC 74LS90 là một bộ đếm thập phân . Thực chất IC này gồm 2 bộ đếm : Một là bộ đếm có cơ số 2 và một bộ đếm cơ số 5 , trong đó: - Bộ đếm cơ số 2 có đầu vào là CKA ( chân số 14) và đầu ra là QA( chân số 12). -Bộ đếm cơ số 5 có đầu vào là chân CKB ( chân số 1) và đầu ra là QB,QC, QD ( các chân số 11,9,và chân số 8). Để IC này có thể làm việc bình thường ở chế độ đếm cơ số 10 thì chúng ta phải thực hiện đấu nối đầu ra của bộ đếm 2 với đầu vào của bộ đếm 5 , tức là phải đấu nối chân số 1 với chân số 12. Lúc này ta sẽ có một bộ đếm cơ số 10 với đầu vào là chân số 14(CKB) và đầu ra là QA, QB,QC, QD và chúng ta cũng cần phải biết rằng IC 74LS90 được kích thích bởi sườn âm của xung kick vào. Chân số 2 và chân số 3 của IC là 2 chân reset, khi cả 2 cùng ở mức logic cao thì IC sẽ được reset về trạng thái ban đầu. Hai chân số 6 và chân số 7 của IC có tác dụng ghim đầu ra của IC luôn ở mức giá trị cao nhất của bộ đếm 10, tương ứng QA, QB, QC, QD nhận giá trị cố định tương ứng là 1001( tương ứng với số 9). Chân số 5 của IC 74LS90 sẽ được cấp dương nguồn.Trong mạch chúng ta thấy các cặp IC 74LS90 sẽ được đấu nối từ chân số 11 của IC 74LS90 trước với chân số 14 của IC 74LS90 sau. Vậy trên mạch sẽ tạo thành 3 cặp IC . Khi ta thực hiện đấu nối như thế này thì mạch sẽ hoạt động như sau: Vì mỗi IC 74LS90 là một bộ đếm cơ số 10 tức là với cặp IC thứ nhất thì khi IC 74LS90 số 1 đếm hết 10 trạng thái xung kích vào từ So-S9 tức là từ 0000->1001 thì ngay lập tức lúc này IC thứ nhất sẽ được đảo trạng thái ban đầu còn IC thứ 2 sẽ tiến hành đếm them một trạng thái. Trong mạch có 3 cặp IC 74LS90 sẽ tượng trưng cho 3 mạch đếm xung của giờ- phút- giây. Đối với hai cặp IC tượng trưng cho phút và giây thì mạch sẽ đếm 60 trạng thái tương ứng là mạch đếm xung sẽ đếm từ 0-59 sao đó sẽ nhận được lệnh reset để trở về trạng thái ban đầu. Còn đối với cặp IC tượng trưng cho bộ đếm xung của giờ thì mạch chỉ tiến hành đến 24 trạng thái tượng trưng cho 24h trong ngày, bộ đếm sẽ tiến hành đếm từ 0-23. Trong mạch các cặp IC cũng được đấu nối với nhau để lấy xung kick. Khi một cặp IC này đếm hết số trạng thái cần đếm thì cặp IC tiếp sau đó sẽ tiến hành đếm tăng lên một trạng thái. Chúng ta có bảng trạng thái các chân Reset của IC 74LS90 như sau: Reset Input Out Put R01 R02 R91 R 92 QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L L H X L X L COUNT L X L X COUNT L X X L COUNT X L L X COUNT Ta biết rằng thực chất IC74LS90 là cấu tạo của các Trigeer mắc nối tiếp với nhau hay nói cách khác là các Trigeer này thực chất là các Flip-Flop . Chúng có khả năng nhớ trạng thái trong khi chúng đang cấp nguồn và chúng chỉ chuyển đổi trạng thái khi có xung kich CLK kick vào. Ta biết các Trigeer chia làm nhiều loại và được phân theo các phương thức khác nhau . Ta có thể lấy ví dụ khi xét Flip-Flop J-K hay trigeer JK tích cực ở mức thấp và kích bằng sườn âm của xung kích. J K Q Q CLK Hình 5 : Trigeer J-K. Đối với Trigeer này thì chúng chỉ chuyển đổi trạng thái khi có sườn âm của 1 xung kick thích vào, giả sử khi chúng có 1 xung CLK chuẩn kich vào Treeger J-K để Trigeer này chuyển đổi trạng thái . Vậy chúng ta có bảng chuyển đổi trạng thái của Treeger này như sau: J K CLK Q’ 0 0 ↓(sườn âm) Q(đầu vào) 0 1 ↓ 0 1 0 ↓ 1 1 1 ↓ đảo TT Qua bảng trạng thái chúng ta có thể thấy thực chất treeger J-K được thiết kế là nhằm khắc phục nhược điểm của Trigeer R-S khi đầu vào đều bằng một . Ở đây J có vai trò như S còn K có vai trò như R. Để có thể tạo nên mạch đếm hoàn chỉnh thì chúng ta phải mắc nhiều Trigeer với nhau để tạo nên một bộ đếm. Hiện nay có 2 loại bộ đếm chính, là bộ đếm đồng bộ và bộ đếm không đồng bộ. Xét bộ đếm không đồng bộ: là các bộ đếm mà Trigeer thường dùng để mã hoá trạng thái trong của bộ đếm. Xung nhịp Ck không được đưa đồng thời đến các phần tử nhớ, nó chỉ được đưa đến phần tử nhớ thứ nhất sau đó chúng sẽ tự kich lẫn nhau. Ta có sơ đồ mạch như sau: Hình 6 : Bộ đếm không đồng bộ. Chúng ta có thể thấy qua các mạch trên các đầu vào như J1K1,J2K2,J3K3,J4K4 đều bằng 1, còn các đầu ra như Q1, Q2, Q3, Q4 là các đầu vào xung kích của các Trigeer tiếp theo. Từ đó chúng ta có thể thấy rằng khi đầu vào xung kích CLK chỉ kích vào Trigeer đầu tiên , sau đó trigeer này sẽ kich sang các Trigeer khác . Vậy chúng ta có giản đồ xung như sau: Vì đây là bọ đếm 4 bit nên chúng ta có thể mã hoá được số trạng thái là 16 trạng thái , mạch đếm này sẽ bắt đầu đếm từ 0000( tương ứng với số 0) cho đến 1111( tương ứng với số 15) khi đó mạch đồng thời nhận được bit 1 ở các đầu ra Q1,Q2, Q3, Q4 tương đương với việc toàn mạch sẽ được Reset trở về mức 0000 hay nói cách khác là mạch lật trạng thái để trở về trạng thái ban đầu. Vậy sơ đồ hình dạng của mạch sẽ như sau: S1->S2->S3->S4->S5->S6->S7->S8->S9->S10->S11 Từ đó chúng ta có thể phân tích nguyên lý hoạt động của mạch đếm nhị phân 4bit như sau : Đầu vào xung CK1 của Trigeer Q1 sẽ được đấu nối trực tiếp với với xung kich CLK ở đầu vào, còn các đầu ra Q1, Q2, Q3 sẽ được đấu nối với các đầu vào kích CK2, CK3, CK4 của các Trigeer tiếp theo. Vậy chúng ta có thể thấy khi xung CLK ở đầu kích thích vào Trigeer Q1 sẽ làm cho Trigeer này chuyển đổi trạng thái và đầu ra của Trigeer này tương đương xung vào kích thích của Trigeer tiếp theo. Đầu ra của trigeer tiếp theo là Q2, Q3, Q4 biểu diễn một con số dưới dạng mã nhị phân 4 bit, với bít D là bit có trọng số nhỏ nhất MSB , giả sử khi ở trạng thái ban đầu chưa có xung kích , các bit số có trạng thái như sau: Q4Q3Q2Q1=0000. Khi có xung kích CLK kích vào Trigeer đầu tiên thì mạch sẽ hoạt động , lúc này Trigeer đầu tiên sẽ lật trạng thái tương đương với cả việc bit Q1 sẽ chuyển từ trạng thái 0 sang trạng thái 1 , lúc này các bit trên sẽ có trạng thái là 0001 ( tương đương với số 1). Sau đó xung CLK sẽ tiếp tục kick vào Trigeer đầu tiên làm Trigeer này sẽ lất trạng thái về 0 đồng thời bit Q2 sẽ thực hiện đảo trạng thái sang 1vì đầu ra Q1của của Trigeer thứ nhất là xung CLK của Trigeer tiếp theo . Quá trình cứ thế tiếp tục cho đến xung CLK thứ 16 được kích vào lúc này toàn mạch đang ở trạng thái 1111 sẽ đảo về trạng thái ban đầu là 0000 . Ta có thể thấy qua bảng trạng thái toàn mạch như sau: TT CLK Q1 Q2 Q3 Q4 Ghi Chú 0 0 0 0 0 TT ban đàu 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0 đảo TT toàn mạch Nhận Xét: Qua phân tích trên chúng ta có thể thấy rằng bộ đếm không đồng bộ có cấu tạo đơn giản nhất trong các bộ đếm nhị phân , dễ chế tạo tuy nhiên chúng có nhược điểm là có thời gian trễ trong khi thực hiện lật trạng thái nên các trạng thái sẽ không lật đồng thời với nhau giữa các trigeer. *Bộ đếm đồng bộ: Bộ đếm đồng bộ được thiết kế là nhằm khắc phục nhược điểm của bộ đếm không đồng bộ. Trong các bộ đếm được tích hợp trong các IC ngày nay hầu hết người ta sử dụng bộ đếm đồng bộ vì chúng không có thời gian trễ khi lật trạng thái nên cá Trigeer có thể đồng thời đảo trạng thái khi có xung kích thích vào hay nói cách khác bộ đếm đồng bộ là bộ đếm mà các Trigeer dùng để mã hoá các trạng thái trong của bộ đếm. các trạng thái này sẽ thay đổi cùng một lúc mỗi khi có xung vào kích thích ở đầu vào vì nhờ có xung nhịp Ck được đưa tới đồng thời các phần tử nhớ. Chúng ta xét bộ đếm đồng bộ 3 bit sử dụng 3 trigeer J-K: J 1 K 4 13 Q 3 Q 2 J 8 K 11 CK2 10 Q 5 Q 6 J 1 K 4 CLR 13 Q 3 Q 2 CLK 12 Hình 7: bộ đếm đồng bộ Qua sơ đồ trên chúng ta có thể rằng đầu vào của mạch là xung Ck , đầu ra là Q1, Q2 và Q3. Mạch sử dụng 3 phần tử nhớ loại JK-FF. Vì mạch này có 3 trigeer hay là có 3 phần tử nhớ nên chúng ta có số tạng thái trong là 8 trạng thái trong. Các trạng thái này được kí hiệu là S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7 . Từ đó chúng ta có bảng m Q3 Q2 Q1 S0 0 0 0 S1 0 0 1 S2 0 1 0 S3 0 1 1 S4 1 0 0 S5 1 0 1 S6 1 1 0 S7 1 1 1 Nguyên lí làm việc của mạch này tương tự như nguyên lí làm việc của mạch đếm không đồng bộ, song chúng khac nhau ở chỗ đó là xung CLK được kich vào đồng thời tất cả các Trigeer , còn đầu ra của Trigeer này sẽ là đầu vào của Trigeer tiếp theo. Vậy chúng ta có thể hiểu nguyên lí làm việc của mạch này như sau: Khi đầu vào của Trigeer thứ nhất là J1K1 luôn bằng một đồng thời có xung kích CLK vào chân Ck của các Trigeer , thì lúc này Trigeer thứ nhất sẽ đảo trạng thái cụ thể là Q1 sẽ đảo trạng thái 0 sang trạng thái 1, lúc này các Trigeer còn lại vì chưa có dữ liệu vào nên chúng vẫn đang ở trạng thái ban đầu. Sau đó sẽ có một xung kích CLK tiếp theo sẽ làm cho Q1 lật trạng thái trở về trạng thái 0 , còn Trigeer tiếp theo thì lúc này đầu ra của Trigeer thứ nhất đã có dữ liệu đưa đến đầu vào của nó đồng thời lại có xung CLK kích vào cho nên Trigeer này tiến hành lật trạng thái từ 0 lên trạng thái 1. Cứ như vậy cho đến khi có xung kich thứ 8 thì toàn mạch sẽ đồng thời lật trạng thái trở về trạng thái thiết lập ban đầu tức là lúc này tất cả Q3Q2Q1 sẽ có trạng thái là 000( trạng thái ban đầu). Vậy chúng ta có giản đồ như sau: 3. Bộ giải mã: Bộ giải mã thực chất là các IC 74LS47 , các IC này dùng để giải mã cho bộ hiển thị là các đèn LED dùng Anode chung. Các IC 74LS47 nhận tín hiệu mã hoá từ các IC 74LS90. Đối với IC 74LS47 chúng ta có thể thấy rõ chức năng chung cũng như chức năng của các chân của IC 74LS47 qua sơ đồ sau: 1 2 3 4 5 6 7 IC 74LS47 14 13 12 11 10 9 8 Qua sơ đồ tren chúng ta có thể thấy được rằng IC giải mã 74LS47 có tất cả 4 đầu vào là A, B, C, D dùng để lấy dữ liệu mã hoá , cụ thể các chân của IC giải mã có các chân tương ứng với các đầu vào là: chân 1 là chân B, chân 2 là chân C, chân 6 là chân D còn chân 7 là chân A. Các chân này sẽ được nối sang chân cùng tên của IC 74LS90, cụ thể cách đấu nối như sau: Chân B ( chân số 1) của IC 74LS47 sẽ được nối vào chân B( chân số 9) của IC 74LS90. Chân C ( chân số 2) của IC 74LS47 sẽ được đấu nối với chân C( chân số 8) của IC 74LS90. Chân D (chân số 6 ) của IC 74LS47 được nối với chân D (chân số 11) của IC 74LS90 và đầu vào cuối cùng là chân A( chân số 7 ) của IC 74LS47 sẽ được đấu nối vào chân A (chân số 12) của IC 74LS90. Từ đó chúng ta có thể thấy được rằng đầu ra A, B, C, D của IC 74LS90 là mạch đếm được đấu nối với mạch giải mã của IC 74LS47. Đầu ra của IC giải mã 74LS47 có tất cả là 7 đầu ra có tên là f, g, a, b, c, d, e ( tương ứng với các chân 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9) mỗi đầu ra của IC 74LS47 sẽ được đấu nối với bộ hiển thị là các LED 7 thanhvà chúng cũng được đấu nối với các chân có cùng tên tương ưng trên các LED 7 thanh. Mỗi đầu ra của IC 74LS47 sẽ được đấu nối tương ứng với mỗi đoạng LED trong 1 đèn LED 7 thanh, khi các chân đầu ra của IC 74LS47 có dữ liệu thì từ đó thanh LED tương ứng với chân đó trên LED 7 thanh sẽ sang hoặc tắt. Mỗi đèn LED 7 thanh sẽ sang hoặc tắt . Mỗi đèn LED 7 thanh sẽ được đấu nối với mỗi chân IC 74LS47 như sau: Chân số 1(chân e) của LED 7 thanh được sẽ được đấu nối với chân số 9(chân e) của IC 74LS47. Chân 2 (chân d) của LED sẽ được nối với chân số 10 của IC 74LS47. Chân 4 (chân c) của LED sẽ được nối với chân số 11 của IC 74LS47. Chân 6 (chân b) của LED sẽ được nối với chân số 12 của IC 74LS47. Chân 7 (chân a) của LED sẽ được nối với chân số 13 của IC 74LS47. Chân 9 (chân f) của LED sẽ được nối với chân số 15 của IC 74LS47 và cuối cùng chân 10 (chân g) của LED sẽ được nối với chân số 104 của IC 74LS47. Mỗi IC giải mã 74LS47 sẽ nhận nhiệm vụ giải mã cho 1 LED 7 thanh cho nên cấu tạo và cách đấu nối của mỗi IC 74LS47 với LED là giống nhau. Từ đó chúng ta có bảng chân lí cho mỗi IC 74LS47 như sau: Input Output D C B A a b c d e f g 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 9 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 4. Bộ hiển thị: Bộ hiển thị được dùng trong mạch thực chất là các đèn LED 7 thanh dùng Anode chung . Trong mạch này chúng ta sẽ sử dụng 6 LED 7 thanh để hiển thị cho các thong số giờ-phút-giây.Chúng ta có sơ đồ cấu tạo chân của đèn LED dùng Anode chung như sau: Qua sơ đồ chúng ta có thể thấy rõ được sự bố trí chân của đèn LED như sau: chân 1 là chân e, chân 2 là chân d, chân 3 là chân dương nguồn , chân 4 là chân c, chân 5 trong mạch thực tế chúng ta không sử dụng đến. Chân 6 là chân b , chân 7 là chân a, chân 8 sẽ được đấu nối với dương nguồn trong trường hợp chân số 3 của đèn LED không sử dụng , chân 9 là chân f còn chân 10 là chân g. Các chân a, b, c, d, e, f, g là 7 chân nhận dữ liệu giải mã từ IC74LS47. Khi các chân này có dữ liệu thì thanh LED tưng ứng trên đèn LED sẽ sáng Để có thể hiển thị giờ-phút-giây thì các đèn LED chia làm 3 cặp . Mỗi phần như giờ-phút- giây sẽ được nhận 2 đèn LED để hiển thị. Đối với 2 phần phút và giây thì chúng có số trạng thái hiển thị giống nhau cho nên cách hiển thị các cặp LED này cũng giống nhau. Cụ thể là cả hai phần này đều có số trạng thái là 60 trạng thái cho nên bắt buộc hai cặp đèn LED này phải được hiển thị từ 00 đến 59. III.Ngyên lý làm việc của mạch: Sơ đồ khối: Như chúng ta đã biết sơ đồ khối của mạch hoạt động như sau: Bộ đếm Bộ Giải Mã Bộ Tạo Xung Bộ Hiển Thị Trong mạch hiển thị này chúng ta có thể thấy được sự họat động của mạch trên sơ đồ khối như sau: Tín hiệu xung kích CLK sẽ được tạo bởi bộ tạo xung là IC 74LS00 sau đó được đưa đến các bộ đếm là các IC 74LS90, tại bộ đếm sẽ thực hiện đếm các xung kích CLK và đưa được mã hóa để đưa vào bộ giải mã. Bộ giải mã là các IC 74LS47 sẽ thực hiện giải mã các tín hiệu đến để thành các bit nhị phân tương ứng rồi đưa các bit này đến bộ hiển thị. Tại bộ hiển thị sẽ hiển thị các con số tương ứng rồi đưa các bit này đến bộ hiển thị. Tại bộ hiển thị sẽ hiển thị các con số tương ứng với dữ liệu đầu vào. Nguyên lí làm việc của mạch trên sơ đồ lắp ráp: Đối với yêu cầu của bài khi tiến hành lắp ráp mạch trong thực tế là chúng ta phải hiện thị đúng cả giờ-phút-giây. Nguyên lý như sau: -Đối với phút và giây chúng ta phải làm cho mạch hiển thị từ 00 đến 59 tức là mạch của 2 thành phần này có tất cả 60 trạng thái. Vậy chúng ta sẽ thiết kế mạch đếm 60 trạng thái cho mỗi thành phần , nên chúng ta phải có sự phối hợp của 2 IC đếm 74LS90, mỗi IC sẽ thực hiện đếm theo phương thức đó là khi IC thứ nhất đếm hết 10 trạng thái thì Reset về trạng thái ban đầu đồng thời sẽ đưa ra một xung kich đến IC thứ 2 làm cho IC thứ 2 chuyển đổi trạng thái và khi IC thứ 2 đếm hết số trạng thái là 6 thì cả 2 IC này được reset lại để trơe về trạng thái ban đầu. Đối với 2 thành phần này mạch sẽ thực hiện như sau: Khi tổ hợp của 2 IC của 2 thành phần giây đếm hết 60 trạng thái thì tổ hợp 2 IC này sẽ được reset trở lại trạng thái ban đầu tổ hợp 2 IC của thành phần phút sẽ đếm lên 1 trạng thái. - Đối với thành phần giờ: vì trong một ngày chúng ta có 24h cho nên tổ hợp mạch đếm của thành phần này sẽ tiến hành đếm tất cả 24 trạng thái bộ hiển thị sẽ được đếm từ 00-23. a. Nguyên lý làm việc của bộ đếm 60: Vì 2 bộ đếm này đều có số trạng thái là 60 tức là mạch sẽ thực hiện đếm tất cả 60 trạng thái bắt đầu từ trạng thái 0 đển trạng thái 59 rồi sẽ quay trở về trạng thái ban đầu. Vậy hàng đơn vị sẽ được thiết kế để bộ đếm có hệ số đếm bằng 10, tức là bộ đếm hàng đơn vị sẽ thực hiện đếm 10 trạng thái bắt đầu từ trạng thái 0 cho đến trạng thái thứ 9 . Còn hang chục được thiết kế là bộ đếm 6, tức là hang chục sẽ đếm 6 trạng thái từ 0 đến 5. Vậy chúng ta có thể biểu diễn chế độ đếm như sau: Hàng Chục Hàng đơn vị d c b a d c b a 0 0 0 0 0 0 0 0 … … … … … … … … … … … … … … … … 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 … … … … … … … … … … … … … … … … 0 1 0 1 1 0 0 1 Qua sơ đồ trên chúng ta có thể thấy rằng đối với hàng đơn vị sẽ là bộ đếm cơ số 10, sẽ thực hiện đếm 10 trạng thái từ 0000 đến 1001. Khi đếm hết trạng thái thứ 9 thì IC 74LS90 sẽ thực hiện reset lai toàn mạch trở về trạng thái ban đầu. Còn đối với hang chục là bộ đếm 6 , sẽ thực hiện đếm từ 0000 đến 0101( số 5). Khi đến trạng thái thứ 6 thì toàn mạch sẽ được reset lại để trở về trạng thái ban đầu. Khi tiến hành lắp ráp vào mạch chúng ta sẽ tiến hành như sau: Chân số 14 là chân Ck của IC 74LS90 hàng chục sẽ được đấu nối với chân số 11 tức là chân d của IC 74LS90 hàng đơn vị . Khi IC 74LS90 hàng đơn vị đếm hết đến trạng thái thứ 9 ( tương đương với 1001) thì lúc này chân số 11 là chân d có trạng thái cao , từ chân 11 của IC 74LS90 hàng đơn vị tind hiệu này sẽ được đưa đến chân 14 là chân xung kich Ck của IC 74LS90 hàng chục làm cho IC này được chuyển đổi từ trạng thái này sang một trạng thái khác. Chân số 2 là chân reset của IC 74LS90 hàng chục sẽ được đấu nối sang chân số 9 là chân B cũng của IC này. Đồng thời chân số 3 là chân reset 2 của IC 74LS90 hàng chục sẽ được đấu nối sang chân số 8 là chân c, vì chân b và chân c là 2 chân đầu ra nên khi IC 74LS90 hàng chục đếm đến trạng thái thứ 6 tức là 0110 thì lúc này cả 2 chân b và c tức là chân số 9 và chân 8 sẽ có mức tích cực cao, chúng đồng thời được đưa về 2 chân số 2 và số 3 của IC 74LS90 hàng chục , vì hai chân này là 2 chân reset của IC 74LS90 cho nên khi có mức tích cực cao tác động vào sẽ làm cho toàn mạch được reset trở lại trạng thái ban đầu. 2.Nguyên lý làm việc của bộ đếm có hệ số đếm bằng24(Đối với phần hiển thị giờ). Riêng đối với phần hiển thị giờ thì chúng ta phải thiết kế 2 bộ đếm , một bộ đếm có hệ số là 4 và một bộ đếm có hệ số là 2.Vì khi kết hợp hai bộ đếm này thì ta có một bộ đếm có hệ số bằng 24. Mạch sẽ tiến hành đếm 24 trạng thái tương đương với cả 24h trong ngày. Khi này mạch bắt đầu sẽ đếm từ trạng thái 0 đến trạng thái 23 . Chúng ta biểu diễn cơ chế đếm như sau: Hàng Chục Hàng đơn vị d c b a d c b a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 Qua bảng trạng thái trên chúng ta có thể thấy rằng đối với hang đơn vị sẽ là bộ đếm 4 , mạch sẽ thực hiện đếm từ 0000( tương đương số 0) đến hết trạng thái 0011( tương đương với số3) thì IC đếm 74LS90 sẽ thực hiện reset lại mạch để trở về trạng thái ban đầu, khi hang đơn vị đếm hết 4 trạng thái và thực hiện lật trạng thái trở về trạng thái ban đầu thì đồng thời hang chục sẽ thực hiện đếm lên một trạng thái. Đối với hang chục thì bộ đếm chỉ là bộ đếm có hệ số đếm bằng 3. Mạch sẽ thực hiện đếm từ trạng thái 0 ( tương đương với trạng thái 0000) cho đến hết trạng thái số 2 ( tương đương với trạng thái 0010) thì toàn mạch sẽ được reset để trở về trạng thái ban đầu. Chân số 14 là chân xung kích CLK của IC 74LS90 hàng chục sẽ được đấu nối với chân 11 tức là chân d của IC 74LS90 hàng đơn vị. Chân số 2 của IC 74LS90 hàng chục là chân reset sẽ được đấu nối với chân số 2 của IC 74LS90 hàng đơn vị và từ chân số 2 của IC 74LS90 hàng chục cũng được đấu nối với chân số 8 là chân c của IC 74LS90 hàng đơn vị. Chân số 3( là chân reset ) của IC 74LS90 hàng chục sẽ được đấu nối sang chân số 3 của IC 74LS90 hàng đơn vị, cũng từ chân số 3 của IC hàng chục sẽ được đấu nối sang chân số 9 là chân b của IC này. Chân số 1 của IC 74LS90 sẽ được đấu nối với chân 12 là chân a của IC giải mã 74LS47. Tín hiệu sau khi được mã hóa thành các bit nhị phân được chia ra làm 4 đường ra, lần lượt các chân: 8, 9 ,11, 12 tương đương với các chân có tên là c, d, b, a. 4 đầu ra này của IC 74LS90 sẽ được đưa đến 4 đầu vào có cùng tên ở IC 74LS47.Tại các IC này sẽ thực hiện giải mã các bit nhị phân. Tín hiệu đầu ra của IC giải mã 74LS47 sẽ được chia làm 7 đường ra 74LSần lượt ở các chân 9,10 ,11, 12, 13, 14 và 15 tương ứng là tên các chân: e, d, c, b, a, g và f. 7 đầu ra này sẽ được đấu nối với 7 đầu vào của LED 7 thanh ở các chân cùng tên. Khi các IC giải mã 74LS47 giãi mã được các giá trị thì các giá trị sau khi đã được giải mã sẽ được đưa đến bộ hiển thị thành các con số tương ứng. IV. Sơ đồ lắp ráp: Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện Tử Viễn Thông ----- & ----- BÁO CÁO THỰC TẬP MÔN : KỸ THUẬT SỐ Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.s Phan Xuân Phương Sinh viên thực hiện : Đào Xuân Vũ Nhóm : 8 Lớp : ĐT9-K47 œ10/2004œ ._.