Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
Đại Học Quốc Gia Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghóa Việt Nam
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc
Thành Phố Hồ Chí Minh 
……..oOo……..
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên:............................................................................................................
Lớp: ....................................................................................................................
Ngành: ................................................................................................................
Khoá: ..................................................................................................................
1.Đầu đề luận văn:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
2.Cơ sở ban đầu:
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3.Nội dung các phần thuyết minh:
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
4.Các bảng vẽ đồ thò:
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
5.Cán bộ hướng dẫn:
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
6.Ngày giao nhiệm vụ: .......................................................................................
7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ:.............................................................................
Cán bộ hướng dẫn: Thông qua bộ môn

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Ngày….. tháng…… năm 2000
Ký tên
Nguyễn Tấn Đời
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 2
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

IV. Phân tích công trình liên hệ............................................................1
V. Thể thức nghiên cứu.......................................................................2
PHẦN NỘI DUNG
A. LÝ THUYẾT THIẾT KẾ.........................................................................3
Chương I: Các mạch cơ bản......................................................................3
I. Các mạch logic...............................................................................3
II. Các mạch Flip - Flop......................................................................5
III. Các mạch đếm................................................................................8
Chương II: Giao tiếp giữa TTL và CMOS...............................................11
I. Mục đích giao tiếp........................................................................11
II. Giao tiếp giữa TTL và CMOS......................................................11
III. Giao tiếp giữa CMOS và TTL......................................................14
Chương III: Bộ nhớ bán dẫn....................................................................15
B. THIẾT KẾ..............................................................................................23
I. Thiết kế khối dao động và chia xung...............................................23
II. Thiết kế khối đa hợp và chọn kênh..................................................27
III. Thiết kế bộ giải mã ngày tháng - giờ phút...................................30
IV. Thiết kế bộ đếm ngày..................................................................31
V.Thiết kế khối khiển chuông..............................................................32
VI. Thiết kế khối hiển thò...................................................................32
VII. Thiết kế khối chọn và chốt dữ liệu...............................................34
VIII. Thiết kế khối dao động điều chỉnh...............................................37
IX. Thiết kế khối nguồn.....................................................................39
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 6
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
C. THI CÔNG.............................................................................................41
PHẦN MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
II. Mục đích nghiên cứu
III. Giới hạn vấn đề

Qua thời gian thực hiện luận văn em đã thực hiện và đạt được những
kết quả sau:
+ Phân tích và thiết kế các khối trong mạch
+ Khảo sát các IC thông dụng có trên thò trường
+ Tay nghề được nâng cao
+ Có khả năng thiết kế các khối rời để hoàn thành mạch
Tuy nhiên do thời gian có hạn em chưa thực hiện được những ý tưởng
sau:
+ Mạch báo thứ bằng led 7 đọan.
+ Kết nối thêm phần báo nhiệt độ.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Đời và
thầy, cô đã nhiệt tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình
học tập và làm luận văn.
Sinh viên thực hiện:
NguyễnThành Nhơn.
I. Đặt vấn đề:
Ngày nay, các ngành khoa học phát triển như vũ bãg đã làm tính ưu
việt của nó ngày càng hoàn thiện hơn.
Ngành điện tử là một ngành điển hình, đặt biệt là công nghệ tích hợp
vi mạch nhớ. Nó đã trở thành một lónh vực khoa học, mà ứng dụng của nó
không thể thiếu trong dân dụng cũng như trong công nghiệp, nó còn là nền
tảng cho các ngành khoa học khác.
Cuộc sống con người ngày càng được nâng cao, trình độ dân trí ngày
càng phát triển thì nhu cầu về sử dụng các hệ thống báo hiệu tự động là
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 11
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
không thể thiếu cho những công việc cần thiết đối với con người, đối với
những công dân của thế kỷ 21. Chúng ta là những công dân, kỹ sư của những
nhà máy, xí nghiệp, thì việc tuân thủ giờ giấc là một yêu cầu nghiêm ngặt.
Do đó, cần có hệ thống báo giờ để giúp mọi người nắm bắt được giờ giấc kòp

B
Y
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
A B Y
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
Nhận xét: ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi các ngõ vào
là 1
+ A,B: ngõ vào tín hiệu logic
+ 0: mức logic thấp
+ 1: mức logic cao
+ Y: đáp ứng ngõ ra
2. Cổng NOT
Dùng để thực hiện phép đảo
Kí hiệu: Bảng trạng thái
A Y
0
1
1
0

A B Y
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
Nhận xét: Ngõ ra cổng OR ở mức logic 1 khi ngõ vào có ít nhất một
ngõ ở 1
5. Cổng NOR
Dùng thực hiện phép đảo cổng OR
Kí hiệu: Bảng trạng thái
A B C
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0

có thể có được các cổng còn lại. Hiện nay các cổng logic được tích hợp trong
các IC. Một số IC thông dụng chứa các cổng thông dụng là:
4 AND 2 ngõ vào: 7408, 4081
6 NOT : 7404,4051
4 NAND 2 ngõ vào:7400, 4071
4 NOR 2 ngõ vào: 7402, 4001
4 EX-OR 2 ngõ vào:74136, 4030
II. Mạch Flip-Flop.
Flip - Flop là các phần tử cơ bản để tạo thành các mạch đếm,
các thanh ghi, các bộ nhớ…. là phần tử thường có 2 đầu ra và nhiều đầu
vào.
1. Flip - Flop RS
Flip - Flop RS là loại FF đơn giản nhất chỉ có hai đầu vào điều
khiển trực tiếp.
Kí hiệu: Bảng chân lý:
S R Q Q\
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn Qn\
0 1
1 0
Không dùng

2. Flip - Flop RST:
Còn được gọi là Flip - Flop nhòp. Mạch có các đầu vào điều kiện trực
tiếp và các đầu vào đồng bộ cộng với xung nhòp Cp.
3. Flip-Flop Chủ tớ (Master - Slave):
Là mgät dạng FF rất phổ biến gồm 2 phần và có 2 khối điều khiển

Vẫn điều khiển trực tiếp qua S
d
, R
d
.
Các đầu vào J, K không có đặc tính như S và R. Tuy nhiên khi J - K =
1 thì mạch hoạt động như một Flip - Flop T (nghóa là Q vẫn được xác đònh
trofg khi FF RS, RST thì bò cấm).
Chú ý: khi Flip - Flop nẫy bằng xung clock ta cần chú ý: Flip - Flop
tác động bằng mức điện thế hay bằng cạnh (sườn).
Một số IC chứa Flip - Flop JK:
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 16
S
J
CP
K
R
QN
Q
Cp
Q
Q\
X2'
FF Master FF Slave
X1
X2
X1'
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
+ 7470: FF JK nẩy bằng cạnh lên, với Preset và xoá, có cửa and ở
ngõ vào.

T = 0: đầu ra giữ vò trí cũ không đổi.
III.Mạch đếm
Mở đầu:
Mạch đếm hạch đếm xung là một hệ lôgic dãy được tạo thành từ sự
kết hợp của các Flip - Flop. Mạch có một đầu vào cho xung đếm và nhiều
đầu ra. Các đầu ra này thường là các đầu ra Q cho các FF. Vì Q chỉ có thể có
hai trạng thái là 1 và 0 cho nên sự sắp xếp các đầu ra này cho phép ta biểu
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 17
D
CP QN
Q
T
Cp
Q
Q
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
diễn kết quả dưới dạng một số hệ hai có số bit bằng số FF dùng trong mạch
đếm.
Điều kiện cơ bản để một mạch được gọi là mạch đếm là nó có các
trạng thái khác nhau, tối đa của mạch cũng bò giới hạn. Số xung tối đa đếm
được gọi là dung lượng của mạch đếm.
A B C D
Nếu cứ tiếp tục kích thích khi đã tới hạn mạch sẽ trở về trạng thái
khởi đầu, tức là mạch có tính chất tuần hoàn.
Có nhiều phương pháp kết hợp các Flip-Flop cho nên có rất nhiều loại
mạch đếm. Tuy nhiên, chúng ta có thể sắp chúng vào ba loại chính là: mạch
đếm nhò phân, mạch đếm BCD, và mạch đếm modul M.
Mạch đếm nhò phân:
Là loại mạch đếm trong đó có trạng thái của mạch được trình bày dưới
dạng số nhò phân. Một mạch đếm nhò phân sử dụng n Flip-Flgp sẽ có dung

đònh bởi hai tham số khác là:
Tần số cực đại của dãy xung mà bộ đếm có thể đếm được.
Khoảng thời gian thiết lập của mạch đếm: tức là khoảng thời gian từ
khi đưa xung đếm vào mạch cho tới khi thiết lập xong trạng thái trong bộ
đếm tương ứng với khung đầu vào.
Các Flip-Flop thường dùng trong mạch đếm là loại RST và JK dưới
dạng rời hay tích hợp.
Mạch ghi:
Mỗi Flip-Flop có hai trạng thái ổn đònh (hai trạng thái bền) và ta có
thể kích thích Flip-Flop để có được một trong hai trạng thái như ý muốn. Sau
khi kích thích Flip-Flop sẽ giữ hai trạng thái này cho đến khi nó buộc bò thay
đổi. Vì có đặc tính như vậy nên ta bảo rằng Flip-Flop là mạch có tính nhớ
được hay mạch nhớ.
Như vậy, nếu dùng nhiều Flip-Flop ta có thể ghi vào đó một hay
nhiều dữ liệu đã được mã hoá dưới dạng một chuỗi các số hệ nhò phân là 0
và 1. Các FF dùng vào công vaệc như thế tạo thành một loại mạch là mạch
ghi mà trong nhiều trường hợp còn gọi là thanh ghi (register).
Thông thường các FF không nằm cô lập mà chúng được nối lại với
nhau theo một cách nào đó để có thể truyền từng phần dữ liệu cho nhau.
Dưới hình thức này ta có thanh ghi dòch (shift register).
Thanh ghi dòch là một phần tử quan trọng trong các thiết bò số từ máy
đo cho đến máy tính. Ngoài nhiệm vụ ghi nhớ dữ liệu, chúng còn thực hiện
một số chức năng khác nhau.
Có hai phương pháp đưa dữ liệu vào mạch là: nối tiếp (serial) và song
song (parallel) tạo thành các mạch ghi nối tiếp và mạch ghi song song.
Thanh ghi được tích hợp trong các IC sau:
+ 74164 ↔ 4034 : thanh ghi độc lập 8 bit.
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 19
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
+ 74165 ↔ 4021 : thanh ghi dòch 8 bit.

(max) 1µA 1µ 1µA 40µA 20µA 200µA 20µA
I
IL
(max) 1µA 1µ 1µA 1,6µA 0,4µA 2mA 100µA
I
OH
(max) 0,4mA 4mA 4mA 0,4mA 0,4mA 2mA 400µA
I
OL
(max) 0,4mA 4mA 4µA 16mA 8mA 20mA 8mA
II. GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS.
Khi ngõ ra của cửa TTL ở mức cao (logic 1) dòng điện từ Vcc chạy
qua transitor tải hay điện trở kéo lên để vào mạch CMOS. Dòng điện tải
(vào mạch CMOS) phải nhỏ hơn dòng điện nguồn của mạch TTL ở mức
logic 1 để không hạ thấp mức điện thế ra của mạch TTL xuống dưới mức
điện thế vào ở trạng thái 1 của mạch CMOS. Vì dòng điện vào trạng thái 1
của mạch CMOS. Chỉ bằng ở 10pA nên không có vấn đề gì. Mạch TTL có 3
kiểu mạch ra: điện trở kéo lên, cực thu để hở và kéo đèn tích cực. Do đó xét
3 trường hợp:
Điện trở kéo lên: trường hợp mạch ngõ ra có điện trở kéo lên như hình
1 ta có thể mắc trực tiếp vào CMOS.
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 21
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
Cực thu để hở: (hình 2): với mạch TTL có ngõ ra kiểu này ta phải mắc
thêm điện trở kéo lên để giao tiếp với CMOS. Không nên sử dụng hỗn tạp
mạch CMOS, TTL làm tải mà chỉ toàn CMOS thôi.
Ngõ ra kéo lên tích cực (hình 3) đây là kiểu ra phổ biến nhất của TTL.
Điện thế ra tối thiểu ở mức cao 2,4 V là dòng điện tải 100 µA. Khi tải là
cûa CMOS điệ nthế ra ở logic 1 của mạch TTL là:
V

T T L
+V
5V
NPN
1k
H ì n h 2
+V
5V
CMOS
1k
I o
H ì n h 3
+V
5V
TTL
CMOS
Hình 4
+V
5V
NPN
NPN
không đáng ke
Rx
I
Ice
CMOS
H ì n h 5
T T L
R x
+V

ngõ vào của CMOS rất nhỏ. (hình 5).
Với một cửa CMOS.
Rx (min) = = 300 Ω
Rx (max) = = 15 KΩ
Để thời gian trì hãm ngắn Rx phải có trò số nhỏ hơn nhưng công suất
tiêu tán lại tăng nhanh khi Rx nhỏ hơn 1 KΩ. Do đó, Rx thường được chọn
từ 1 kΩ đến vài KΩ.
*Trường hợp TTL thúc CMOS với Vpp lớn 5 V
Khi CMOS hoạt động ở điện thế VDD cao hơn 5V vẫn có thể dùng
điện kéo lên nhưng chỉ với TTD loại CMOS thu để hở và chòu điện thế cao
(hình 6): như 7406 (sáu đảo); 7407 (sáu thúc); 7426 ( 4 nand 2 ngõ vào).
Cách khác là dùng một transitor đệm (hình 7). Mạch đệm không được
giảm tốc độ giao hoán tối đa của hệ thống (bằng cách thêm tụ 47 µp) và phải
đảm bảo độ miễn nhiễu tốt bằng cách mắc thêm điện trở R
2
.
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 23
Vcc
Vdd=5 - 18V
Hình 6
1/6 7406
CMOS
+V
5V
Vdd=5-18V
TTL
CMOS
4051
Hình 9
+V

Nếu CMOS hoạt động ở VDD 5V có thể thúc trực tiếp một ngõ 74LS,
hay hai ngõ 74L. các đệm CMOS như 4049 (đảo), 4050 (không đảo).. có thể
thúc trực tiếp hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74L hay 40 ngõ 74 LS khi chọn điện trở
kéo lên thích hợp. Một giải pháp thô sơ là dùng nhiều cửa CMOS mắc song
song để thúc một ngõ TTL.
Khi CMOS hoạt động ở đaện thế lớn hơn 5V ta có nhiều giải pháp.
Trước tiên vẫn có thể dùng 4049/4050. Chỉ cần nối ngõ cấp điện lên 5V. Lúc
bây giờ điện thế ra giao hoán giữa 0 và +0,5 V có thể thúc hai ngõ 74 hoặc 8
ngõ 74LS. Ngoài ra có thể dùng 40107 hoặc 740906 hoạt động cùng điện thế
với CMOS và một MOS đệm (hình 9). Và một cách nữa là dùng transitor làm
tầng đệm. (hình 10).
Chương III:
Bộ nhớ bán dẫn
Đối vơi các thiết bò số, khả năng chứa đựng được dữ liệu là một yêu
cầu quan trọng. Chẳng hạn trong máy tính chỉ phép toán phải được lưu trữ
ngay trong máy. Còn trong các thiết bò điều khiển số thì lệnh điều kiện phải
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 24
Hình 10
40107
hay 740906
TTL
CMOS
Vdd=5-18V
+V
5V
3.3k
Luận văn tót nghiệp GVHD: Nguyễn Tấn Đời
được lưu trữ để thực hiện dần theo một trình tự nào đó. Vì vậy, bộ nhớ là một
phần không thể thiếu của các thiết bò số.
Thông thường thông tin hay dữ liệu được tạo thành từ một đơn vò cơ

bộ nhớ.
SVTH: Nguyễn Thành Nhơn Trang 25