Bài tập môn Kỹ thuật số
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
I §Þnh nghÜa
M¹ch ®Õm s¶n phÈm lµ m¹ch ®iªn tö ph¸t hiÖn vµ ®Õm khi cã s¶n phÈm xuÊt
hiÖn.
Vi dô:
M¹ch ®Õm sè l-îng xe qua cæng ,®Õm sè l-îng b¸nh trong mét thïng…
II, S¬ ®å khèi
S¬ ®å khèi chøc n¨ng cña m¹ch nh- sau
Khèi
nguån
K.läc,
khuyÕch
®¹i
K. gi¶i m·
K.®Õm
m· ho¸
K.t¹o
xung
§Æt sè
`h.1
K. hiÓn
thÞ
Nguyªn lý:
Xung ®Õm ®-îc t¹o ra tõ khèi t¹o xung ,xung nµy ®-îc ®-a qua khèi läc
,khuyÕch ®¹i (nÕu nh- tÝn hiÖu xung vµo nhá ).Sau ®ã ®-îc ®Õm –m· ho¸ sang
sè ®Õm hÖ 2 tíi bé gi¶i m· sang sè ®Õm thËp ph©n ®-a ra hiÓn thÞ.
Chøc n¨ng tõng khèi:
Khèi nguån
Dïng nguån n¨ng l-îng DC cung cÊp cho toµn bé m¹ch ho¹t ®éng
Khèi t¹o xung: dïng c¶m biÕn ph¸t hiÖn s¶n phÈm cÇn ®Õm. C¶m biÕn c¶m
nhËn th«ng tin, x¸c nhËn ®èi t-îng vÞ trÝ s¶n phÈm ®ång thêi biÕn ®æi th«ng tin
®ã thµnh ®¹i l-îng ®iÖn.
-Khèi läc ,khuyÕch ®¹i: t¹o ra xung æn ®Þnh cã biªn ®é ®ñ lín
-Khèi ®Õm , m· ho¸: ®Õm vµ m· ho¸ sè xung ®-a vµo sang m· nhÞ ph©n
-Khèi gi¶i m· :gi¶i m· sè nhÞ ph©n sang sè thËp ph©n
-Khèi hiÓn thÞ: hiÓn thÞ sè ®Õm thËp ph©n dïng led 7 ®o¹n
-§Æt sè ®Õm: ®Æt sè b¨t ®Çu ®Õm.
-1-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khèi nguån
Kh¸i niÖm:
M¹ch cung cÊp nguån cã nhiÖm vô t¹o ra n¨ng l-îng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho
c¸cc thiªt bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö lµm viÖc .Th«ng th-êng nguån n¨ng l-îng do bé
nguån taä ra lµ nguån mét chiÒu lÊy tõ nguån ®iÖn xoay chiÒu hoÆc tõ pin.
Trong c¸c m¹ch chØnh l-u th× chØnh l-u cÇu cã nhiÒu -u ®iÓm nhÊt : biÕn ap
kh«ng cÇn ®iÓm gi÷a, ®Ô thiÕt kÕ ,linh kiÖn ®Ô t×m…..
S¬ ®å nguyªn lý:
BR1
U1
D2
D1
D4
7805
AC 220V
1
3
U2
VI
VO
D3
BRIDGE
C1
1uF
T¸c dông linh kiÖn :
BiÕn ¸p TR1: biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu U1 thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu U2 cã gi¸
trÞ phï hîp víi t¶i
M¹ch chØnh l-u: BR1biÕn ®æi ®iÖn ap xoay chiÒu thµnh ®iÑn ¸p mét chiÒu
C1 tô läc cã nhiÖm vô san b»ng ®iÖn ¸p nhÊp nh«
7805 : ic æn ¸p ra 5V
Nguyªn lÝ:
nguån ®iÖn xoay chiÒu 220V qua biÕn ¸p TR1 h¹ ¸p khoang10V xoay chiÒu ,
qua cÇu chØnh l-u thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu ®-îc läc qua tô läc cho b»ng ph»ng
sau ®ã ®-îc qua IC æn ¸p 7805 ®u¨ ra ®iÖn ¸p 5V cung cÊp cho toµn m¹ch.
-Gi¶ sö ë 1/2T ®Çu ®iÖn ¸p cã chiÒu "+" trªn "-" d-íi :D1, D3 ®-îc ph©n cùc
thuËn
D1, D3 dÉn D2, D4 bÞ ph©n cùc ng-îc
D2, D4 kho¸ cã dßng ch¶y qua
t¶i :+U2 D1 t¶i D3 -U2
-ë 1/2 T sau ®iÖn ¸p cã chiÒu "-"trªn "=" d-íi D1, D3 bÞ ph©n cùc ng-îc
D1, D3 kho¸ . D2, D4 ®-îc ph©n cùc thuËn
D2, D4 dÉn cã dßng ch¶y qua t¶i :
+U2 D2 t¶i D4 - U2
-2-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khèi t¹o xung
1. Khèi t¹o xung:
Dïng c¶m biÕn ph¸t hiÖn s¶n phÈm cÇn ®Õm. C¶m biÕn c¶m nhËn th«ng tin, x¸c
nhËn ®èi t-îng vÞ trÝ s¶n phÈm ®ång thêi biÕn ®æi th«ng tin ®ã thµnh ®¹i l-îng
®iÖn.
C¸c lo¹i c¶m biÕn cã thÓ trùc tiÕp xóc hoÆc kh«ng trùc tiÕp xóc víi vËt cÇn c¶m
nhËn. HiÖn nay, lo¹i c¶m biÕn kh«ng tiÕp xóc ngµy cµng ®-îc sö dông réng r·i
bëi nã cã nhiÒu -u ®iÓm h¬n.
Cã nhiÒu lo¹i c¶m biÕn trªn thÞ tr-êng hiÖn nay nh- :
C¶m biªn vÞ tri
C¶m biÕn nhiÖt…
§èi víi yªu cÇu cña bµi tËp nµy ta chän lo¹i c¶m biÕn vÞ trÝ lµ thÝch hîp nhÊt
,trong c¶m biÕn vÞ trÝ bao gåm :
-C¶m biÕn quang häc
-C¶m biÕn c¶m øng
-C¶m biÕn ®iÖn dung…
Cmr biÕn quang häc cã thÓ ph¸t hiÖn s¶n phÈm mµ kh«ng cÇn tiÕp xóc cã tuæi
thä cao ,t¸c ®éng nhanh , tuy nhiªn khi m«i tr-êng lµm viÖc lµm ¶nh h-ëng ®Õn
nguån s¸ng sÏ dÉn ®Õn t¸c ®éng cña c¶m biÕn kh«ng chÝnh x¸c.
Tr-íc khi chän c¶m biÕn cÇn chó ý xem s¶n phÈm ë ®©y cã h×nh d¹ng ,kÝch
th-íc ,vËt liÖu…tõ ®ã lùa chän c¶m biÕn phï hîp ®Ó ph¸t huy hÕt ®Æc tÝnh kÜ
thuËt cña c¶m biÕn.
Mét sè yªu cÇu:
-Kho¶ng c¸ch ph¸t hiÖn:(h.2) lµ kho¶ng c¸ch tõ bÒ mÆt c¶m c¶m biÕn tíi vÞ trÝ
s¶n phÈm xa nhÊt mµ c¶m biÕn cã thÓ ph¸t hiÖn ®-îc.
Tõ ®ã thiÕt kÕ sao cho s¶n phÈm ph¶i n»m trong kho¶ng c¸ch ph¸t hiÖn cña c¶m
biÕn
-Thêi gian ®¸p øng
.Thêi gian ®¸p øng thÓ hiÖn ®é nh¹y cña c¶m biÕn ngoµi ra ®é nh¹y nµy cßn phô
thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña s¶n phÈm, tèc ®é cña s¶n phÈm…c¶m biÕn .
TÇn sè ®¸p øng :lµ sè lÇn t¸c ®éng cña c¶m biÕn khi s¶n phÈm ®i vµo vïng lµm
viÖc cña c¶m biÕn.
-3-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
CÊu t¹o (h.) víi lo¹i thu ph¸t ®éc lËp
Gåm cã 2 phÇn chÝnh:
Bé ph¸t
Bé thu
`
-Bé ph¸t:cã nhiÖm vô ph¸t ra ¸nh s¸ng h-íng tíi bé nhËn (h.6)
Bé
ph¸t
Bé
thu
h.6
Bé ph¸t : PhÇn tö chñ yÕu cña bé ph¸t lµ mét bãng ®Ìn nhá led. ¸nh s¸ng ph¸
ra cã thÓ lµ ¸nh s¸ng nh×n thÊy hay ¸nh s¸ng hång ngo¹i.
¸nh s¸ng th-êng ®-îc tËp trung vµ ®Þnh h-íng qua mét hÖ thÊu kÝnh hay ë ngay
®Çu led råi h-íng tíi ®Çu nhËn.
Bé nhËn: phÇn tö chñ yÕu cña bé nhËn lµ diode quang ,®iÖn trë quang ,transitor
quang...
Khi c¸c phÇn tö nµy bÞ ¸nh s¸ng chiÕu vµo ®iÖn trë cña chóng thay ®æi ,sù thay
®æi nµy sÏ t¸c ®éng vµo m¹ch ®iÒu khiÓn.
Bé ph¸t vµ bé thu cña c¶m biÕn quang cã thÓ t¸ch rêi hoÆc ghÐp víi nhau
Thùc tÕ th-êng sö dông phÇn ph¸t ph¸t ¸nh s¸ng hång ngo¹i do mét sè --
®iÓm:
§é tin cËy cao
Kho¶ng c¸ch ph¸t hiÖn réng
Kh«ng ¶nh h-ëng bëi bÒ mÆt , mµu s¾c vËt.
®Æc biÖt cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt so víi c¸c lo¹i ¸nh s¸ng kh¸c
S¬ ®å nguyªn lÝ:
-4-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
V2
5V
+V
V1
5V
+V
R2
10k
R1
4,7k
out
vung
D1
hoat
dong
Q1
T¸c dông linh kiÖn:
D1: diode ph¸t quang(con ph¸t)
Q1:phototransitor(con thu)
R1: ®iÖn trë h¹n dßng cho diode
R2:®iÖn trë t¶i
Nguyªn lý ho¹t ®éng:
B×nh th-êng khi ch-a cã s¶n phÈm ®i vµo vïng ho¹t ®éng cña c¶m biÕn :
PhÇn ph¸t lu«n ph¸t ra ¸nh s¸ng, phÇn thu lu«n nhËn ®-îc ¸nh s¸ng do ®ã Q1
lu«n dÉn ®Çu ra lu«n ë møc thÊp(kho¶ng
Khi cã s¶n phÈm vµo vïng ho¹t ®éng ng¨n ¸nh s¸ng gi÷a phÇn thu vµ phÇn ph¸t
lóc nµy néi trë cña Q1t¨ng lªn ®Ìn Q1 kho¸ ®Çu ra lªn møc cao(kho¶ng 5 V)
0,2 V).
Nh- vËy mçi lÇn cã s¶n phÈm th× xuÊt hiªn xung t¸c ®éng tÝch cùc møc cao ®-a
vµo bé ®Õm.
-5-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khèi m¹ch ®Õm
§Æc ®iÓm c¬ b¶n
§Õm lµ kh¶ n¨ng nhí ®-îc c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµo m¹ch ®Õm thùc hiÖn c¸c thao
th¸c ®Õm ®-îc gäi lµ m¹ch ®Õm
M¹ch ®Õm ®-îc t¹o thµnh tõ sù kÕt hîp cña c¸c flip-flop
M¹ch ®Õm bao gê còng cã mét ®Çu vµo cho xung ®Õm mét ®Çu vµo ®Æt l¹i
(reset)vµ nhiÒu ®Çu ra.
Méi ch÷ sè nhÞ ph©n cã 2 gi¸ trÞ 0 hoÆc 1vµ ®-îc gäi lµ c¸c bit . Mçi flip-flop cã
mét ®Çu ra Q vµQ còng cã 2 tr¹ng th¸i 0 ,1 cho nªn c¸c ®Çu ra Q ,Q t-¬ng
øngvíi mçi bit cña sè nhÞ ph©n.(h.9)
h.9
NÕu ghÐp nhiÒu flip-flop l¹i th× sÏ ®-îc sè nhÞ ph©n cã nhiÒu bit víi sè bit b»ng
sè flip-flop.
®iÒu kiÖn h×nh thµnh mét m¹ch ®Õm lµ ph¶i h×nh thµnh ®-îc c¸c tr¹ng th¸i kh¸c
nhau mçi khi cã xung ®Õm ®i vµo.
Mçi flip-flop t¹o ®-îc 2 tr¹ng th¸i kh¸c nhau
2 flip-flop t¹o ®-îc 22 tr¹ng th¸i kh¸c nhau
Vëy n flip-flop t¹i ®-îc 2n tr¹ng th¸i kh¸c nhau
Tøc lµ t¹o ®-îc m¹ch ®Ó ®Õm ®Õn M=2n tr¹ng th¸i
Víi
M: lµ sè tr¹ng th¸i ®Õm mµ 1 m¹ch cã thÓ thùc hiÖn ®Õm ®-îc
N : lµ sè flip-flop trong m¹ch ®Õm
Sè tr¹ng th¸i kh¸c ®ã ®-îc gäi lµ dung l-îng cña bé ®Õm vµ còng ®-îc gäi lµ
Modul cña m¹ch ®Õm
-6-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khi m¹ch ®Õm thùc hiÖn ®Õm ®Õn tr¹ng th¸i thø M nÕu cø tiÕp tôc cã xung ®Õm
t¸c ®éng vµo m¹ch ®Õm th× m¹ch sÏ tù ®éng trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu ®Õm l¹i.
Ph©n lo¹i :
C¨n cø vµo sù kh¸c biÖt cña c¸c t×nh huèng chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i flip-flop trong
bé ®Õm ng-êi ta ph©n thµnh 2 lo¹i lín
-§Õm ®ång bé
-§Õm kh«ng ®ång bé
Bé ®Õm kh«ng ®ång bé(Asynchronous counter): c¸c flip-flop chÞu sù t¸c ®éng
®iÒu khiÓn trùc tiÕp cña xung ®Õm ®Çu vµo, nh-ng còng cã flip-flop chÞu sù t¸c
®éng ®iÒu khiÓn cña xung ®Çu ra cña flip-flop kh¸c. Sù chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i
kh«ng cïng mét lóc.(h10)
h.10
Bé ®Õm ®ång bé(synchronous counter ): c¸c flip-flop ®Òu chÞu t¸c ®éng ®iÒu
khiÓn cña mét xung CK ®ã lµ xung ®Õm ®Çu vµo .VËy sù chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i
cña chóng lµ ®ång bé (h.11)
h.11
M¹ch ®Õm kh«ng dång bé cã nh-îc ®iÓm: c¸c ®Çu ra cña tÇng tr-íc lµm xung
CK cña tÇng tÇng sau.Nh- vËy: mçi mét flip-flop tõ khi nhËn ®-îc xung kÝch
-7-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
thÝch ë ®Çu vµo cho ®Õn khi lËt tr¹ng th¸i mét c¸ch æn ®Þnh ph¶i mÊt mét thêi
gian trÔ (time delay)(h.12)
h.12
Qua thùc nghiÖm ng-êi ta ®· ®o ®-îc mçi flip-flop sÏ t¹o ra mét kho¶ng thêi
gian trÔ lµ 10ns dÕn20ns. Nh- vËy nÕu nh- trong m¹ch dïng nhiÒu flip-flop th×
thêi gian trÔ lµ rÊt lín.
Thêi gian trÔ tèi ®a kh«ng ®-îc phÐp lín h¬n thêi gian tån t¹i cña xung CK,nÕu
nh- lín h¬n th× m¹ch kh«ng cã kh¶ n¨ng ®¸p øng.Bëi vËy nªn dïng m¹ch ®Õm
®ång bé cã tèc ®é truyÒn cao.
Cã thÓ thùc hiÖn khèi m¹ch ®Õm b»ng linh kiÖn rêi hay IC mçi lo¹i cã nh÷ng -u
nh-îc ®iÓm cua nã
Bé phËn ®Õm cã nhiÒu ph-¬ng ph¸p thùc thi:
L¸p m¹ch dïng kÜ thuËt sè víi IC ®Õm , linh kiÖn rêi
Dïng Linh kiÖn rêi: cã ®Æc ®iÓm:
• Gi¸ thµnh rÎ
• Khi thiÕt kÕ khã ,tèn diÖn tÝch boad
• Tæn hao c«ng suÊt
• Lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh chèng nhiÔu kÐm
• Tèc ®é t¸c ®éng thÊp
• KiÓm tra söa ch÷a khã kh¨n
• M¹ch ®¬n gi¶n dÏ thùc hiÖn
• ®ä chÝnh x¸c kh«ng cao
Ng-îc l¹i khi dïng IC sÏ cã nhiÒu -u ®iÓm kÜ thuËt h¬n tr¸nh ®-îc nh-îc ®iÓm
khi dïng linh kiÖn rêi nh-ng gi¸ thµnh cao h¬n
®Æc biÖt cã 2 lo¹i IC cã c¸u t¹o tõ TTL (transitor- transitor logic)vµ CMOS
(comple mentary metaloxicle silicon)
-8-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
HiÖn nay IC CMOS ®-îc sö dông kh¸ phæ biÕn do nh÷ng -u ®iÓm cña nã h¬n
h¼n so víi hä TTL:
• C«ng suÊt tiªu thô nhá
• D¶i æn ¸p réng : 3V®Õn 15V
• D¶i nhiÖt ®é l¸m viÖc æn ®Þnh -400 ®Õn 850 C
• Trë kh¸ng vµo cao
• C¸c ngâ ra ®-îc chèng ®iÖn ¸p tÜnh ®iÖn
• Tèc ®é t¸c ®éng nhanh
X©y dùng m¹ch ®iÖn (c¸c b¶ng tr¹ng th¸i ,d¹ng xung dïng chung cho linh kiÖn
rêi vµ IC)
S¬ ®å khèi khèng chÕ m¹ch ®Õm đếm từ 000 đến 150
®iÒu
khiÓnReset
hÖ thèng
CKhc
CKht
CKdv
Hµng
®¬n vÞ
Hµng chôc
Hµng
tr¨m
§K RS
®¬n vÞ
§K RS
Hµng chôc
Ta cã xung ®Çu vµ hµng ®¬n vÞ lµ bé phÊt xung t¹o ra tõ s¶n phÈm ®Õm
Xung ®Çu vµo hµng chôc lµ lÊy tõ hµng ®¬n vÞ
Xung ®Çu vµo hµng tr¨m lµ lÊy tõ hµng chôc
§èi víi m¹ch flip-flop , IC ®Õm nhÞ ph©n , th× ph¶i cã ®iÒu khiÓn RS hµng ®¬n vÞ
vµ hµng chôc nh- 4520
®ãi víi IC ®Õm thËp ph©n th× kh«ng cÇn ®iÒu khiÓn RS hµng ®¬n vÞ vµ hµng chôc
nh- 4510
B¶ng tr¹ng th¸i và dạng xung của mạch đếm từ 000 đến 150
-9-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
B¶ng tr¹ng th¸i hµng ®¬n vÞ(h.14)
R ®v R ht
CK
0
1
2
3
4
5
6
7
Sèdv Q3 dv Q2®v Q1®v Q0®v
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
:
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
:
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
:
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
:
8
9
10
:
150
151
:
0
0
:
0
0
:
0
0
:
0
0
:
0
0
:
h.14
Dạng xung(h.15)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
150 151 152
Reset ®¬n vÞ
Reset hÖ th«ng
h.15NhËn thÊy r»ng 10 xung CK hµng ®¬n vÞ th× míi cã 1 xung CK cho hµng
chôc b¾t ®Çu ®Õm ta cã b¶ng tr¹ng th¸i sau cho hµng chôc(h.16)
-10-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
R h c R h t
CK Sèhc Q3hc Q2hc Q1hc Q0hc
0
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
:
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
:
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
:
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
:
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
:
150
151
161
:
5
0
0
:
0
0
0
:
1
0
0
:
0
0
0
:
1
0
1
:
h.16
D¹ng xung(h.17)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
150 151 161
h.17
Reset hang chuc
Reset hÖ thèng
-11-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khi cã 100 xung CK hµng ®¬n vÞ (10 xung CK hµng chôc) th× míi cã 1CK cho
hµng tr¨m
B¶ng tr¹ng th¸i, d¹ng xung(h.18)
R h t
100
151
CKht
0
Sè
0
0
1
1
Q0ht
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
:
100
150
151
:
0
0
0
0
R hÖ thèng
h.18
ThiÕt kÕ m¹ch reseet:
Reset tù ®éng
Tuú loai IC hay linh kiÖn rêi cã RS tÝch cùc møc cao hay møc thÊp mµ ta cã
m¹ch RS nh- sau:
V2
5V
+V
V1
5V
+V
R2
1k
C1
1uF
out
out
R1
1k
C2
1uF
reset L
reset H
ThiÕt kÕ m¹ch RS hÖ thèng:
Tuú thuéc vµo sö dông linh kiÖn g× mµ ta cã thiÕt kÕ RS kh¸c nhau
M¹ch sö dông linh kiÖn rêi sö dông flip-flop:
Mçi flip-flop cã kh¶ n¨ng ®Õm 2 tr¹ng th¸i nªn 4 flip-flop sÏ ®Õm ®-îc 24 =16
tr¹ng th¸i .
Bëi v× 4 flip-flop ®Õm ®-îc 16 tr¹ng th¸i kh¸c nhauvíi c¸c sè tõ 0 ®Õn 15
§Õm sè thËp ph©n tõ 0 ®Õn 9 cã 10 tr¹ng th¸i
Mµ
23<10<24 nªn dïng 4 flip-flop
Víi m¹ch ®Ðm ®Õn 150 tacã thÓ sö dông 9 flip-flop :
4 flip-flop cho ®Õm sè hÇng ®¬n vÞ 4 flip-flop cho ®Õm hµng chôc
-12-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
1 flip-flop cho hµng tr¨m
Kh¶o s¸t mét flip-flop (h.19)
Bang tr¹ng th¸i flip-flop IC 4027
Present state
inputs outputs
K S
CK
Next state
Outputs
J
R
Q
Q
Q
U21
1
x
0
x
x
x
x
x
x
0
x
1
x
x
x
x
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
x
x
x
x
1
1
0
0
0
0
1
1
J
K
Q
!Q
SET
RESET
CLK
JKFF
No chang
x
x
x
1
0
1
0
1
1
h.19
Tõ b¶ng tr¹ng th¸i x©y dùng m¹ch ®iÖn:
J=k=1
B×nh th-êng R=S=0
Víi m¹ch ®Õm kh«ng ®ång bé xung CK cña flip-flop sau lµ tÝn hiÖu ra cña flip-
flop tr-íc nã:(h20)
TÝn hiÖu CK cña hµng ®¬n vÞ lÊy tõ khèi xung
TÝn hiÖu CK cña hµng chôc lÊy tõ xung ®Õm thø 10 cña hµng ®¬n vÞ
TÝn hiÖu CK cña hµng tr¨m lÊy tõ xung ®Õm thø 10 cña hµng chôc
Xung CK t¸c dông ë s-ên lªn víi c¸c flip-flop v× vËy CK cña flip-flop sau ®-îc
lÊy tõ Q cña flip-flop trø¬c nã
Nguyªn lý cña khèi :
Xung ®Õm t- khèi t¹o xung ®-a vµo bé dÕm ®-îc m¨ ho¸ thµnh sè nhÞ ph©n tõ
0000 ®Õn 1111 nh-ng ®Ó hiÓn thÞ ®-îc sè thËp ph©n th× cÇn ph¶i khèng chÕ sao
cho ®Õm tõ 0000 ®Õn 1001 ( h.
R, CK
-13-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Tõ b¶ng tr¹ng th¸i ta cã
Rdv=Ckhc= Q3 dv Q1®v=1
Rhc=Ckht= Q3 hcQ1hc=1
U1
R1
10k
Q3 dv
D1
RS,CK
Q3 dv
Q1 dv
RSdv , Ckhc
Q1 dv
AND
DIODE
D2
U2
Q3 dv
U1
Q1dv
AND
U4
U3
Q2hc
OR
RS he thong
Q1hc
AND
OR
Q0ht
R hÖ thèng = R hÖ thèng ®¬n vi + R hÖ thèng hµng chôc + R hÖ thèng hµng
tr¨m =1= Q3 dv Q1®v +Q2hcQ0hc +Q0ht
R=Rtp+Rht
Rtp
U1
R
Rht
OR
-14-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Kh¶o s¸t IC 4520
S¬ ®å ch©n ,b¶ng sù thËt
®Æc ®iÓm
:gåm cã 2 m¹ch ®Õm A vµ B
®Çu ra Q0A~Q3A , Q0B~Q3B . MR A B lµ ®Çu vµo Reset t¸c ®éng møc 1.B×nh th-êng
ë møc 0.Cã thÓ øng dông khi xung vµo t¸c ®éng s-ên lªn hay s-ên xuèng do cã
2 ch©n CP vµ CP
kh¶o s¸t IC 4510
®Æc ®iÓm :
-15-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Lµ IC ®Õm 10 tiÕn –lïi . ®Çu vµo ®Õm lÇ xung CP(t¸c ®éng s-ên lªn).c¸c ®©u ra
Q0~Q3 . §Çu vµo U/D ®Ó x¸c ®Þnh chiªu ®Õm lªn hay ®Õm xuèg
®Çu vao CE lµ ®Çu vµo cho phÐp ®Õm t¸c ®éng møc 0
MR lµ ®Çu vµo Reset t¸c ®éng møc 1.B×nh th-êng ë møc 0
TC lµ ®Çu ra trµn. khi m¹ch ®Õm ®-îc 9 xung ( ®Çu ra 1001)råi ®Õm tiªp xung
thø 10 , m¹ch trë vÒ tr¹ng th¸i 0( ®Çu ra 0000) ®ång th¬i ®Çu ra CO cã møc logic
0.tÝn hiÖu nµy ®-îc chuyÓn ®Õn m¹ch ®Õm cã träng sè cao h¬n.
IC 4510 cßn cã thÓ ®Õm ( tiÕn hay lïi ) tõ mét sè bÊt k× .ViÖc ®Æt ®-îc tiÕn hµnh
khi ®Çu vµo cho phÐp PL ë møc logic 1.C¸c sè ®Æt ®-a vµo c¸c ®Çu P0 ~P3 vµ
chuyÓn tíi ®Çu ra Q0~Q3 .
Nh©n xÐt:
-u ®iÓm Khi dïng IC 4520
Thiªt kÕ m¹ch ®¬n gi¶n
Víi IC4510 cã thÓ më réng chøc n¨ng cña m¹ch ®Ðm khi cÇn
Nh-îc ®iÓm
Khi dïng IC4520 th× tèn c¸c cæng khèng chÕ , l·ng phÝ c¸c ch©n do kh«ng dïng
hÏt (2 IC 4520 cã 4 m¹ch ®Õm ,khi ®Õm 150 chi dung cã 3 m¹ch ®Õm)
S¬ ®å m¹chh ®Õm sö dông flip-flop IC 4520, IC 4510
-16-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khèi gi¶i m·
®Þnh nghÜa:
M¹ch gi¶i m· lµ m¹ch logic thùc hiÖn chuyÓn ®æi sè nhÞ ph©n N bit ë ®Çu vµo
thµnh M d-êng ë ®Çu ra , mçi ®Çu ra sÏ chØ t¸c ®éng ®èi víi mét tæ hîp cã thÓ cã
ë ®Çu vµo.
S¬ ®å táng qu¸t cña bé gi¶i m· víi N ®Çu vµo vµ M ®Çu ra `
A1
A2
A3
Q0
Q1
Q2
decoder
An-1
QM-1
Do mçi ®Çu vµo cña N ®Çu vµo cãhai tr¹ng th¸i nªn ta cã 2N tæ hîp m· sè cã thÓ
cã ë ®Çu vµo , vµ øng víi 2N tæ hîp tr¹ng th¸i nµy th× trong mçi thêi ®iÓm chØ cã
duy nhÊt mét ®Çu ra tÝch cùc .
Tuy nhiªn cã mét sè m¹ch gi¶i m· ta kh«ng dïng hÕt 2N tæ hîp m· sè ë ®Çu vµo
bëi vi sè l-îng ®Çu ra yªu cÇu n»m trong kho¶ng >2N-1 vµ <2N.
ThiÕt kÕ m¹ch gi¶i m· hiÓn thÞ :dïng linh kiÖn rêi
M¹ch gi¶i m· hiÓn thÞ víi ®Çu vµo lµ m· nhÞ ph©n 4 bit d¹ng BCD, tÝn hiÖu ra
cña bé gi¶i m· lµ c¸c bit:a, b,c,d,e,f,g dïng ®Ó kÝch thÝch LED 7 ®o¹n ho¹t ®éng
B¶ng tr¹ng th¸i :
Gi¶ sö m¹ch t¸c ®éng ë møc thÊp
M· BCD ®Çu vµo
C¸c tr¹ng th¸i ®Çu ra
Q3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
Q1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
Q0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
a
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
b
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
c
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
d
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
e
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
f
g
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
ThiÕ lËp hµm Boolean
-17-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
C¨n cø vµo b¶ng tr¹ng th¸i dïng b¶n ®å Karnaugh rót gän:
T×m a:
a=Q3+Q1+Q2Q0+ Q2Q0
T-¬ng tù ta cã :
Q0Q1
Q2Q3
00
01
11
10
00 01 11 10
b = Q3+Q2 + Q1Q0+ Q1 +Q0
c = Q1+Q2 +Q0
0
1
x
0
1
0
x
0
0
0
x
x
0
0
x
x
d== Q3+Q2 Q0 + Q1Q0+ Q2 Q1Q0 + Q2 Q1Q
e = Q1Q0+Q2 Q0
f = Q3 + Q2 Q1 +Q1Q0 +Q2 Q0
g = Q3+Q2 +Q1
C¨n cø vµo hµm Boolean vÏ m¹ch nh- sau:
Q3
Q2
Q1
b
Q0
Cã hai lo¹i IC th«ng dông gi¶i m· tõ BDC sang LED 7 ®o¹n
CD4511(lo¹i CMOS ngâ ra t¸c ®éng møc cao cã ®Öm)
7447(lo¹i ra t¸cc ®éng møc thÊp )
Kh¶o s¸t IC7447:
-18-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Vi m¹ch TTL 74LS47 lµ mét bé ®iÒu khiÓn- hiÓn thÞ ®-îc dïng phæ biÕn. Vi
m¹ch nµy cã c¸c ®Çu ra ®¶o do ®ã sö dông víi LED anode chung. H×nh d-íi ®©y
chØ ra s¬ ®å ch©n vµ b¶ng tr¹ng th¸i
A,B,C,D c¸c ®Çu vµo d÷ liÖu
a,b,c,d,e,f,g c¸c ®Çu ra ®-a tíi led
Ch©n LT (Lamp Test) ®-îc dïng ®Ó kiÓm tra t×nh tr¹ng ho¹t ®éng (sèng hay
chÕt) cña c¸c v¹ch ®Ìn
RB (Ripper Blanking) ®-îc dïng ®Ó t¾t tÊt c¶ c¸c v¹ch khi yªu cÇu ë tr¹ng th¸i
kh«ng hiÓn thÞ sè.
-19-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Bµi tËp dµi m«n kÜ thuËt sè
Khèi hiÓn thÞ
sö dông ®Ìn chØ thÞ th«ng dông thÞnh hµnh led 7 ®o¹n a,b,c,d,e,f,g s¾p xÕp theo
h×nh sè 8
Tuú thuéc vµo tæ h¬p c¸c ®o¹n ®-îc th¾p s¸ng mµ cã c¸c sè kh¸c nhau
HiÓn thÞ 7 v¹ch
§Ìn hiÓn thÞ 7 v¹ch bao gåm c¸c v¹ch (®o¹n s¸ng – segment) nhá. Chóng cã
thÓ biÓu diÔn tíi 16 ký tù trong ®ã cã 10 sè vµ 6 ch÷ c¸i nh- h×nh d-íi ®©y:
C¸c m· ®Çu vµo tõ 0 -9 hiÓn thÞ c¸c ch÷ sè cña hÖ thËp ph©n. C¸c m· ®Çu
vµo tõ 9-14 øng víi c¸c ký hiÖu ®Æc biÖt nh- ®· nªu, cßn m· 15 sÏ t¾t tÊt c¶ c¸c
v¹ch.
§o¹n s¸ng thø 8 cña ®Ìn hiÓn thÞ lµ dÊu chÊm thËp ph©n (dp). C¸c thiÕt bÞ
hiÓn thÞ lo¹i nµy cã nhiÒu kiÓu víi mÇu s¾c, kÝch th-íc kh¸c nhau vµ cã ®Æc tÝnh
ph¸t s¸ng rÊt tèt.
VÒ mÆt ®iÖn, c¸c LED ho¹t ®éng nh- diode chuÈn, chØ kh¸c lµ khi ph©n cùc
thuËn ®ßi hái ®iÖn ¸p gi÷a anode vµ Cathode cao h¬n. §Ó cã c-êng ®é s¸ng
kh«ng ®æi, thiÕt bÞ hiÓn thÞ ph¶i ®-îc cÊp ®ñ dßng.
C¸c thiÕt bÞ hiÓn thÞ 7 v¹ch cã thÓ cã cùc tÝnh:
+ víi kiÓu cathode chung, ®iÒu khiÓn bëi møc logic d-¬ng.
+ víi kiÓu anode chung, ®iÒu khiÓn bëi møc logic ©m.
-20-
TrÇn V¨n Trung
TrÇn B¸n Biªn
M¹ch ®Õm s¶n phÈm
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
15240
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài tập môn Kỹ thuật số", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ly_thuyet_nghe.doc
