Mạch đếm thuận nghịch ic số 00-99 và 99-00

Hôm nay mình sẽ giới thiệu cho mọi người làm 1 bài toán đơn giản là “ Thiết kế bộ đếm thuận nghịch từ 00-99 và 99-00”.

1.Giới thiệu

IC số (vi điều khiển, vi xử lý, bộ nhớ, RAM, ROM) là những IC mà người sử dụng, thiết kế hầu như chỉ quan tâm đến các mức logic đúng/sai. Hoạt động của mạch số xây dựng dựa trên các mối quan hệ logic đúng/sai này.

2.Tìm hiểu về khái niệm .

- Chúng ta hiểu một cách rất đơn giản , ban đầu nó là một mạch đếm , đếm nghĩa là sao ? đơn giản là nó biết đếm như chúng ta, ví dụ đếm từ 1 đến 10, hay như một cái đồng hồ đếm giây khi chúng ta chạy hay tập nín thở chẳng hạn .

- Thế còn “thuận nghịch” đơn giản chỉ là khả năng của nó ,tức là nó có thể đếm xuôi hoặc ngược ví dụ đếm từ 1 đến 100 hoặc đếm từ 100 về 1 .

3. Mục tiêu thiết kế:

- Với mạch này , không sử dụng vi điều khiển vì dùng vi điều khiển chúng ta chỉ cần viết một đoạn code là đơn giản .Vấn đề là chúng ta không sử dụng vi điều khiển mà tạo được một mạch đếm tiện lợi và hoạt động tốt .

- Sử dụng những linh kiện đơn giản , dễ tìm kiếm và thịnh hành trên thị trường cũng những tiện cho việc nghiên cứu phân tích mạch .

- Mạch thiết kế tối ưu đơn giản để các bạn sinh viên đều có thể làm được , khi thiết kế xong thì đảm bảo tính ổn định chạy bền bỉ lâu dài .

4.Ứng dụng thực tế :

Mạch đếm thuận nghịch ứng dụng rất tốt trong thực tế , đơn giản nhất như là việc các bạn làm một đồng hồ bấm giờ ,

Hay ví dụ đếm sản phẩm ,ví dụ chúng ta biết được chu kỳ của sản phẩm được đưa vào thì chúng ta có thể xây dựng một mạch đếm thuận nghịch để ứng dụng cho công việc này .Khả năng ứng dụng còn tuỳ thuộc sự sáng tạo và khả năng thiết kế cũng như ý tưởng độc đáo của các bạn.

Sơ đồ mạch đếm thuận nghịch 00-99 và 99-00

Nói đến bài toán đếm chúng ta nghĩ ngay đến việc là đếm xung. Các IC số sẽ đếm sườn lên hay sườn xuống của xung đầu vào cần đếm ( Đếm ở đây là đếm xung vuông) mỗi giá trị sườn lên hay sườn xuống của xung được đưa vào IC đếm và được mã hóa ra BCD hay là mã hóa ra cái khác.Từ cái đã mã hóa ra BCD ta sẽ dùng IC giải mã BCD ra mã khác để hiện thị. Đếm tiến nó cũng tương tự như đếm lên khác là giá trị đếm được đếm từ cao xuống thấp.

I.Phần tạo xung đếm

Cái tạo ra xung vuông đơn giản mà dễ làm chính là IC-Ne555. Loại IC này có tác dụng tạo ra xung vuông có thể điều chỉnh được tần số đầu ra một cách đơn giản bằng cách thay dổi giá trị tụ và trở. Sơ đồ ghép nối rất đơn giản như sau:

+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung.

+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này không được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối GND thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC.

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt.

+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .

+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V.

- Tần sốđầu rađược tính rấtđơn giản : F = 1/(Ln2.C.(R1 + 2R2)) ( Hz)

II. Phần IC đếm xung và giải mã ra BCD

- Do trong bài toán này là của chúng ta là bài toán đếm thuận nghịch nên chúng ta phải sử dụng IC đếm thuận nghịch.

- Bài toán này mình dùng IC đếm : 74LS190

- 74LS190 là IC dòng TTL dùng để đếm lên và đếm xuống chia 10 hay gọi là vi mạch thuận nghịch thập phân (MOD10). Khi có xung vào chân đếm của 74LS190 thì tùy vào điều kiện mà chúng ta cấu hình đếm lên hay đếm xuống thì IC này cứ mỗi sườn lên của xung đầu vào thì nó giải mã ra mã BCD. Nếu mà đếm xuống thì nó sẽ đếm và giải mã kiểu này : Xung vào thứ 1 nó giải mã BCD ra (0001) tức là số 9, tương tự như vậy thì xung thứ 2 nó giải mã BCD ra (1000) tức là số 8 cứ thế cho đến xung thứ 9 và BCD là số 0. Còn đếm lên thì ngược lại.

- Hình dạng sơ đồ chân của 74LS190:

Chức năng của từng chân như sau:

+ Vcc là chân cấp nguồn 5V

+ GND là chân cấp nguồn Mass

+ Q0 đến Q3 là đầu ra của bộ đếm mã BCD

+ CP là ngõ vào cấp xung Clock cho mạch đếm

+ CE là ngõ cho vào tích cực luôn đặt ở mức logic 0

+ U/D : Chân cấu hình cho đếm lên hay đếm xuống. Nếu đếm lên thì mức 0 và đếm lùi là 1

+ PL là ngõ đầu vào thiết lập trạng thái đầu cho mạch đếm : PL = 0 ; Qi = Ai ( i=0,1,2,3)

+ A0 đến A3 là các đầu vào dữ liệu

+ TC và RC là hai ngõ ra dùng để kết nối liên tầng giữa hai con 74LS190

Chú ý:

Để IC này đếm đúng và chạy đúng thì các bạn cần chú ý đặt mức logic đúng cho các chân đầu vào.

III. Hiển thị lên LED 7 thanh

Do đầu ra của 74LS190 là mã BCD do đó để hiện thị lên LED 7 thì cần phải mã hóa ra mã của LED 7 thanh. Do đó ta dùng IC mã hóa là 74LS47. Loại IC này cũng rất đơn giản và dễ kiếm tác dụng của nó là đầu vào BCD sau đó giải mã ra LED 7 tương ứng.

Sơ đồ để cấu hình chân của nó trong bảng chân lý sau :