BÁO CÁO THỰC TẬP MễN KỸ THUẬT SỐ
Đề Tài: Tạo Bộ Đếm Đồng Hồ
I.Nội dung và mục đích :
1.Nội dung:
Chúng ta thiết kế mạch có khả năng hiển thị giờ, phút,
giây. Để thực hiện được điều này ta cần có các linh kiện sau: IC 74LS00, IC
74LDS90, IC 74LS47,bộ hiển thị là cỏc đốn LED 7 thanh dùng Anode chung và bản
mạch Project Board.
2.Mục đích :
Nâng cao kỹ thuật thực hành lắp ráp mạch, phát triển klĩ năng phân tích mạch
Sử dụng thành thạo IC và hiểu được công dụng của IC như: IC giải mã 74LS47, 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:
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 cỏc chân : 3,6,8 và 11.
Sau đây là sơ đồ cấu tạo của IC 74LS00:
BỘ

TẠO
XUNG
BỘ

+ Chân 14 là chân dương nguồn , chân 7 là chõn õm 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 100àF 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 <nối đất>.
- Tụ điện 100àF sẽ được mắc chân dương vào chân số 1 của IC 74LS00
và chõn õm 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 đú đểmó hoỏ cho các
xung đếm được ở đầu vào.Trong mạch chúng ta có thể thấy được sơ đồ bố trí
chân và chức năng cỏc chõn của IC 74LS90 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- phỳt- giõy. Đối với hai cặp IC tượng trưng cho phút
và giõy thỡ 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 cỏc chõn 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.

Hình 5 : Trigeer J-K.

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 mó hoỏ 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, cũn cỏc 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 , cỏc 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 cỏc 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

hết người ta sử dụng bộ đếm đồng bộ vỡ chỳng không có thời gian trễ khi lật
trạng thái nờn cỏ 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 mó
hoỏ cỏc 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:

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
J
1
K
4
13
Q
3
Q

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 nờn chỳng 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 đó cú 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 cỏc đốn LED dùng Anode chung. Các IC 74LS47 nhận tín hiệu
mó hoỏ từ các IC 74LS90. Đối với IC 74LS47 chúng ta có thể thấy rõ chức
năng chung cũng như chức năng của cỏc 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 mó hoá , cụ thể cỏc chõn của IC
giải mã cú cỏc chõn tương ứng với các đầu vào là: chân 1 là chân B, chân 2 là
chân C, chân 6 là chân D cũn chõn 7 là chân A. Cỏc chõn 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 cỏc chõn 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9) mỗi đầu ra của IC

4. Bộ hiển thị:
Bộ hiển thị được dùng trong mạch thực chất là cỏc đốn 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-phỳt-giõy.Chỳng 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 cũn chõn 10 là chân g. Cỏc chõn a, b, c,
d, e, f, g là 7 chân nhận dữ liệu giải mã từ IC74LS47. Khi cỏc chõn này có dữ liệu
thì thanh LED tưng ứng trờn đốn LED sẽ sáng
Để có thể hiển thị giờ-phỳt-giõy thỡ cỏc đốn LED chia làm 3 cặp . Mỗi
phần như giờ-phỳt- giõy sẽ được nhận 2 đèn LED để hiển thị. Đối với 2 phần
phút và giõy thỡ chỳng 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.Ngyờn lý làm việc của mạch:
1. Sơ đồ khối:
Như chúng ta đã biết sơ đồ khối của mạch hoạt động như sau:

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

Bộ
Tạo
Xung
Bộ
Hiển
Thị
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

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 cỏc chõn: 8, 9 ,11, 12 tương đương với cỏc chõn 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 cỏc chõn 9,10 ,11, 12, 13, 14 và
15 tương ứng là tờn cỏc chõn: 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 cỏc chõn cùng tên. Khi các IC giải mã 74LS47 giói mó
được các giá trị thỡ cỏc 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:
U 4
7 4 9 3 A
1 4
1
2
3

U 6
7 4 9 3 A
1 4
1
2
3
1 2
9
8
1 1
C K A
C K B
R 0 1
R 0 2
Q A
Q B
Q C
Q D
U 7
7 4 9 3 A
1 4
1
2
3
1 2
9
8
1 1
C K A
C K B

1 2
9
8
1 1
C K A
C K B
R 0 1
R 0 2
Q A
Q B
Q C
Q D
U 3 A
7 4 0 0
1
2
3
U 3 B
7 4 0 0
4
5
6
7 1 4
U 1 0
7 4 4 7 A
7
1
2
6
5

3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
4
I N A
I N B
I N C
I N D
R B I
L T
O U T A
O U T B
O U T C
O U T D
O U T E
O U T F
O U T G
B I / R B O
U 1 2
7 4 4 7 A
7
1
2
6
5

3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
4
I N A
I N B
I N C
I N D
R B I
L T
O U T A
O U T B
O U T C
O U T D
O U T E
O U T F
O U T G
B I / R B O
U 1 4
7 4 4 7 A
7
1
2
6
5

2
6
5
3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
4
I N A
I N B
I N C
I N D
R B I
L T
O U T A
O U T B
O U T C
O U T D
O U T E
O U T F
O U T G
B I / R B O
U 2 1 A
7 4 0 8
1
2

Lớp : ĐT9-K47
10/2004