TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: ĐIỆN TỬ
---------------------------------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

TÊN ĐỀ TÀI
Thiết kế mạch đếm từ 00 – 99 sử dụng IC 7447 và IC 7490

Cán bộ hướng dẫn

:

Sinh viên thực hiện

:

Mã sinh viên

:

Lớp

:

Hà Nội – 2021


2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

Hà Nội, Ngày … Tháng … Năm…
Người nhận xét


3

MỤC LỤC



4

DANH MỤC HÌNH ẢNH


5

DANH MỤC BẢNG BIỂU


6

BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4

Kí hiệu
CLK
BCD
TTL
SI

Ý nghĩa
Xung Clock
Bộ mã đếm nhị phân
Mức logic 0 (0V) và 1 (5V)
Hệ đo lường quốc tế



7

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống con
người đã được thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi với những trang bị
hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hố, hiện đại hố đất nước. Góp phần vào
sự nghiệp đó thì ngành kỹ thuật Điện tử - viễn thơng góp phần khơng nhỏ trong sự
nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích hợp các mạch Điện tử viễn thông ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công nghệ ngày càng phát triển hơn
tiến tới thời đại vi xử lý, những mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích sẽ dần được
loại bỏ và thay thế vào đó sẽ là những mạch gọn nhẹ hơn và được ưa chuộng hơn.
Những thành tựu đó biến cái tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng
cao đời sống tinh thần cho con người.
Trong đó có ngành Điện tử có vai trị quan trọng và áp dụng trong việc điều
khiển số trong công nghệ hiện đại. Kỹ thuật số ra đời đã và đang làm thành một
cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực cuộc sống hiện đại từ chiếc nồi cơm, máy giặt,
điều hoà, điện thoại,… đến truyền hình, chụp ảnh, cơng nghệ thơng tin. Những ứng
dụng quan trọng của nó trong các cơng ty lớn nhỏ là không thể kể hết. Sản xuất trực
tiếp từ các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, em thấy được nhiều
khâu tự động hố trong q trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản của sản
xuất tự động hoá là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động. Tuy
nhiên với doanh nghiệp vừa và nhỏ việc tự động hố chưa hồn tồn được áp dụng
trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì sản phẩm vẫn sử dụng nhân cơng. Từ
những điều đã thấy đó em muốn giúp một gì nhỏ để giúp người lao động bớt phần
mệt nhọc chân tay, giúp tăng hiệu suất làm việc và tính chính xác trong công việc
lên nhiều lần. Vậy em quyết định thiết kế mạch đếm thuận từ 00 – 99 vì nó phù hợp
với thực tế và nó thực sự có ý nghĩa với em vì đã đóng góp một phần nhỏ cho xã
hội.



8

Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm 00 – 99. Em đã nghiên
cứu và thiết kế mạch dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy (cơ), giảng viên khoa
Điện tử. Vì kiến thức và kinh nghiệm của em cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh
khỏi những sai sót. Em rất mong sự đánh giá của q thầy cơ và bạn bè để đồ án
được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !


9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.

Lý do chọn đề tài
Đề tài “ Thiết kế bộ đếm từ 00 – 99 sử dụng IC 7490 và IC 7447” vận dụng các

kiến thức trong các môn mà em đã học từ trước. Chẳng hạn như: Điện tử số, thực
hành điện tử cơ bản, thực hành điện tử tương tự,….
Bộ đếm thiết kế đơn giản, sử dụng các linh kiện phổ biến, dễ mua và sử dụng
lắp ráp mơ hình.
1.2.

Ứng dụng của mạch
Mạch đếm được thiết kế để đếm số lượng vật một cách tự động và được hiển

thị trên LED 7 thanh. Mạch đếm được sử dụng khá phổ biến và rộng rãi với nhiều
chức năng khác nhau, chẳng hạn như sử dụng trong các công việc đếm số người đi

qua, đếm số xe ra vào,….
1.2.1. Mạch đếm sự kiện
Các IC đếm thường được coi là trung tâm của các mạch đếm biến cố hay sự
kiện chẳng hạn đếm số xe vào bãi, số người đi qua cửa, số sản phẩm đi trên băng
truyền được đóng gói. Hình dưới minh hoạ cho một mạch đếm như vậy
Ta sẽ phải cần mạch phát hiện hay cảm biến để chuyển đổi những thay đổi của
các hiện tượng trên thành xung điện kích cho mạch đếm. Nếu cần, có thể thêm
mạch lọc nhiễu, khuếch đại và chuyển đổi để phù hợp với ngõ vào IC đếm
Khi nhận được xung kích vào chân ck, IC đếm sẽ đếm lên ,tuỳ theo giới hạn số
xung vào mà ta có thể nối chồng thêm nhiều IC đếm để cho số đếm lớn hơn.
Mạch giải mã và hiển thị như đã biết sẽ cho phép biết được số người đã đi vào
cổng.


10

1.2.2. Mạch chia tần
Máy đếm sự kiện (đếm tích luỹ) ở trên có thể được thêm một số mạch điện để
trở thành máy đếm tần số (frequency counter). Máy đếm tần số đầy đủ khá phức
tạp. Ở đây chỉ trình bày ngun lí của máy đếm tần số đơn giản.

Hình 1.1: Các khối của mạch chia tần
1.2.3. Mạch đồng hồ số

Thực ra giờ đây mạch dạng này khơng cịn được sử dụng nữa vì cơng nghệ
tích hợp đã cho phép tạo ra các đồng hồ số nhỏ gọn đỡ tốn điện, nhiều chức năng
hay có thể dùng vi điều khiển vi xử lí để lập trình cho đồng hồ số. Tuy nhiên đồng
hồ số dạng này cho phép người học hiểu được nguyên lí và biết được ứng dụng
thực tế của mạch đếm nên vẫn được nêu ra ở đây.



11

Hình 1.2: Các khối đồng hồ số

1.3.

Phạm vi nghiên cứu
Với giới hạn của đề tài và phạm vi kiến thực được tích lũy nên phạm vi nghiên

cứu chỉ tập trung vào những vấn đề chính cần nghiên cứu là:
-

Thiết kế bộ đếm sử dụng IC 7490.

-

Tìm hiểu về IC555, IC7447, Led 7 thanh và một số linh kiện khác.

-

Tìm hiểu về phần mềm mô phỏng mạch và thiết kế mạch Proteus.

-

Tìm hiểu về phần mềm thiết kế và vẽ mạch in Altium Designer.

-

Tìm hiểu về cách tạo được một mạch in trong thực tế.


-

Tìm hiểu về cách thức lắp ráp mơ hình cho bộ đếm.


12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về IC số
2.1.1. IC 7490
∗ Hình ảnh và sơ đồ chân:

Hình 2.2: Hình ảnh IC 7490 thực tế

Hình 3.2: Hình ảnh sơ đồ chân IC 7490


13
∗ Chức năng của các chân:

Bảng 2.1: Bảng chức năng các chân của IC 7490
Số
chân

Tên chân

Mô tả

2


Clock input 2
(CLKA)
Reset 1 (R0(1))

Ngõ vào xung đồng hồ 2 (xung kích cạnh
xuống)
Chân Reset 1 (Reset về 0) – Tích cực mức 1

3

Reset 2 (R0(2))

Chân Reset 2 (Reset về 0) – Tích cực mức 1

4

Not connected (NC)

5

Supply voltage

Chân cấp nguồn 5V (4.75V – 5.25V)

6

Reset 3 (R9(1))

Chân Reset 3 (Reset về 9) – Tích cực mức 1


7

Reset 4 (R9(2))

Chân Reset 4 (Reset về 9) – Tích cực mức 1

8

Output 3 (QC)

Ngõ ra 3

9

Output 2 (QB)

Ngõ ra 2

10

Ground (0V)

11

Output 4 (QD)

Ngõ ra 4

12


Output 1 (QA)

Ngõ ra 1

13

Not connected
Clock input 1
(CLKA)

Không sử dụng
Ngõ vào xung đồng hồ 1 (xung kích cạnh
xuống)

1

14

Khơng sử dụng

Chân nối đất

∗ Hoạt động của IC 7490
-

IC đếm 74LS90 về cơ bản là mạch đếm thập phân MOD-10 tạo ra mã
BCD ở các ngõ ra. 74LS90 bao gồm bốn flip-flop JK chủ-tớ được kết nối
bên trong để cung cấp mạch đếm MOD-2 (2 trạng thái đếm) và mạch đếm
MOD-5 (5 trạng thái đếm). 74LS90 có một flip-flop độc lập được điều



14

khiển bởi đầu vào CLKA và ba flip-flop JK tạo thành một bộ đếm không
đồng bộ được điều khiển bởi đầu vào CLKB như hình bên dưới.
∗ Bảng hoạt động Reset và đếm của IC 7490:

Bảng 2.2: Bảng hoạt động Reset và đếm của IC 7490

2.1.2. IC 7447
∗ Hình ảnh và sơ đồ chân:


15

Hình 2.4: Hình ảnh IC 7447 thực tế

Hình 2.5: Hình ảnh sơ đồ chân IC 7447

∗ Chức năng các chân của IC 7447


16

Bảng 2.3: Bảng chức năng các chân của IC 7447
Tên

Chức năng


VCC

Nguồn +5V

GND

Nguồn 0V

A, B, C, D

Ngõ vào BCD

a, b, c, d, e, f, g

Ngõ ra mã 7 đoạn

LT

Chân kiểm tra các đoạn của LED

BI/RBO

Xem thêm ở phần Hoạt động

RBI

Xem thêm ở phần Hoạt động

∗ Hoạt động của IC 7447
- 7447 thường được sử dụng ở 4 chế độ hoạt động:

₊ Sáng bình thường đủ các trạng thái từ 0 ÷ 9 (thường dùng nhất). Chân

BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống hoặc
nối lên mức cao, chân LT phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao.
₊ Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất các các đoạn của LED đều

không sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại.
₊ Bỏ trạng thái số 0 (khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn

của LED 7 đoạn đều tắt). Chân RBI ở mức thấp và chân BI/RBO phải bỏ
trống (và nó đóng vai trị là ngõ ra).
₊ Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối

xuống mức thấp. Tất cả các thanh của LED 7 đoạn đều sáng, bất chấp các
ngõ vào BCD. Dùng để Kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn (còn sáng hay
đã chết).


17
∗ Bảng trạng thái của IC 7447

Bảng 2.4: Bảng trạng thái của IC 7447


18

2.2. Tổng quan về linh kiện
2.2.1. LED 7 thanh

Hình 2.6: Hình ảnh LED 7 thanh thực tế

-

LED 7 đoạn được dùng khá nhiều trong các ứng dụng để hiển thị số, ký tự,

chỉ thị các trạng thái trong các loại thiết bị từ dân dụng đến công nghiệp.
∗ Cấu tạo của LED 7 thanh:
- LED 7 thanh bao gồm 8 LED được kết nối song song để có thể thắp sáng
hiện thị số “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, …”.
- Mỗi đoạn LED được đánh dấu từ a đến g.
- LED thứ 8 gọi là “chấm thập phân” (Decimal Point) ký hiệu DP được sử
dụng khi hiển thị số không phải là số nguyên.

Hình 2.7: Hình ảnh sơ đồ chân LED 7 thanh
∗ Bảng trạng thái của LED 7 thanh:


19

Bảng 2.5: Bảng trạng thái của LED 7 thanh


20

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH
3.1. Cấu trúc của bộ đếm
3.1.1. Sơ đồ khối

Khối
nguồn


Khối
tạo
xung

Khối
đếm

Khối

Khối

giải

hiển

mã

thị

Hình 3.1: Sơ đồ khối của bộ đếm
 Chức năng của từng khối
-

Khối nguồn: Cấp nguồn cho mạch.

-

Khối tạo xung: Tạo xung vuông với tần số f .

-


Khối đếm: Là các IC 7490 nhận xung dao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã
hố BCD.

-

Khối giải mã: Giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị.

-

Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu sau khi giải mã.

3.1.2. Khối nguồn

Hình 3.2: Khối nguồn của bộ đếm
∗ Chức năng của khối nguồn:
-

Cung cấp nguồn 5V trong suốt quá trình hoạt động của mạch


21

3.1.3. Khối tạo xung

Hình 3.3: Khối tạo xung của bộ đếm
∗ Chức năng của khối tạo xung:
-

Tạo xung đồng bộ điều khiển có chu kỳ khơng đổi hoạt động của mạch.


-

Công thức tạo xung vuông với tần số:
f=

-

(1)

Chọn giá trị linh kiện:
R1 = 10KΩ; R2 = 100KΩ; C = 10uF.

-

Thay giá trị linh kiện vào (1) ta được:
f = ≈ 0,686 (Hz)


22

3.1.4. Khối đếm

Hình 3.4: Khối đếm của bộ đếm
∗ Chức năng của khối đếm: Nhận xung dao động từ khối tạo xung để xử lý

và đưa ra tín hiệu mã hoá BCD.
∗ Nguyên lý hoạt động của khối đếm:
-


IC 74LS90 thuộc họ TTL có cơng dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa
BCD. Cứ mỗi xung vào thì IC 74LS90 đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4
chân. Khi đếm đến 10 nó sẽ reset và trở về ban đầu.


23
-

Khi cấp xung nhịp vào chân CLKA (chân 14) IC 7490 hàng đơn vị sẽ bắt
đầu đếm từ 0 – 9 và quay trở lại 0. Dựa vào trạng thái thay đổi bit của chân
QD khi đếm đến 9 và quay trở lại 0, chân QD sẽ chuyển trạng thái từ mức
điện áp cao sang mức điện áp thấp. Nối đầu vào chân CLKA của IC 7490
hàng chục vào chân QD của IC 7490 hàng đơn vị. Như vậy khi IC 7490 hàng
đơn vị đếm đến 9 và quay lại 0 thì IC 7490 hàng chục sẽ được cấp thêm một
xung. Khi đếm đến 99 thì sẽ reset quay lại 0.


24

3.1.5. Khối giải mã và hiển thị

Hình 3.5: Hình ảnh khối giải mã của bộ đếm
-

Chức năng:

-

Khối giải mã: nhận tín hiệu mã hố BCD từ khối đếm và giải mã.


-

Khối hiển thị: nhận mã sau khi đã giải mã từ khối giải mã và hiện thị kết quả
trên LED 7 thanh.


25

3.2. Thiết kế bộ đếm
3.2.1. Kết quả mơ phỏng

3.2.2.

Hình 3.6: Hình ảnh mơ phỏng trên phần mềm Protues

Mạch ngun lý của bộ đếm

Hình 3.7: Mạch nguyên lý của bộ đếm