1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN
MÔN: KỸ THUẬT XUNG-SỐ
Sinh viên: Nguyễn Văn A- Mã SV:

Hà Nội, 2021

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


2

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


3

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó
khoa học cơng nghệ nói chung và ngành cơng nghệ kỹ thuật Điện Tử nói
riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện
đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt
những thiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ
linh hoạt và hoạt động ổn định. Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năng
suất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, hoạt động của con người được
giảm bớt. Xuất phát từ thực tế, nên em thực hiện thiết kế bài tập lớn môn Kĩ
thuật xung-số được sử dụng để đếm thời gian, đếm sản phẩm, đèn giao thông,
chia tần số và điều khiển các mạch khác……

Bài tập lớn Thiết kế mạch xung-số gồm có 4 câu:
Câu 1: Thiết kế mạch dao động tạo xung vuông
Câu 2: Thiết kế bộ đếm ngược, nhị phân, đồng bộ Kd = 10 sử dụng JKFF
Câu 3: Thiết kế mạch điều khiển đảo chiều động cơ DC
Câu 4: Phân tích mạch logic
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài báo cáo này, tuy nhiên vẫn khơng thể
tránh sót mong q Thầy, cơ và bạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án có thể hồn
thiện hơn.
Cuối cùng em xin cảm ơn ThS. XXX đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ
em trong suốt quá trình làm đồ án này để em được hoàn thành với thời gian
sớm nhất và hoàn chỉnh nhất.

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


4
Câu 1:
IC 555 là một Ic tạo xung rất đa năng, tạo xung vuông rất đơn giản.
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 một chân chốt hay ngõ vào của một tần so áp. Mạch so sánh ở
đây dùng các transistor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3 Vcc.
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. Mức 1 ở đây là mức
cao, nó tương đương với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương
đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này khơng được 0V mà nó trong
khoảng 0.35-0.75V.
Chân 4 (RESET): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối
mass thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức điện áp cao thì trạng

thái ngõ ra tùy theo mức điện áp trên chân 2 và chân 6. Nhưng mà trong mạch
để tạo được dao động thường hay nối chân này lên Vcc.
Chân 5 (CONTROL VOLTAGE) Dùng làm thay đồi mức áp chuẩn trong
IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngồi 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 một chân chốt.
Chân số 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như một khóa điện tử
và chịu điều khiển bởi 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 một
mạch R-C lúc IC 555 dùng như một tầng dao động.
Chân số 8 (VCC ) là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Khơng
có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V-18V.
KĨ THUẬT XUNG-SỐ


5
Tần số được tính như sau:
F=
C2 là tụ nối với chân số 5
R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở.
Điện áp cung cấp: 2 - 18V ( Tùy từng loại: LM555, NE555, NE7555..)
+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA
+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V
+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V
+ Công suất lớn nhất là : 600mW

Dạng xung ra tại các chân


KĨ THUẬT XUNG-SỐ


6

Sơ đồ IC 555
Thời gian nạp : tnạp = 0,69λnạp
tnạp = 0,69(R1 + R2 )C
Thời gian phóng :
tphóng = 0,69λphóng
tphóng = 0,69 R2C
Điện áp tại chân 3 có dạng hình vng với chu kỳ là: T = tnạp + tphóng
T = 0,69(R1 + 2R2 )C T = 0,69(R1 + 2R2 )C
Tần số dao động của mạch là F=1KHz
F= == 1KHz
Chọn C2=10uF, R1=10K
F= =1KHz
R2=67K
Ta tiến hành đo kiểm nghiệm kết quả trên phần mềm Proteus, Digital
Oscillocope, ta thu được T=1s F= = 1KHz

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


7

Câu 2:

Ta có, Kđ=10  có 10 trạng thái đếm nghịch từ 9 về 0.

Lại có, 2^n >=10  n=4
 sử dụng 4 bộ JK FF- 74LS73
Đồ hình trạng thái của mạch đếm nghịch Kđ=10:

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


8

Mã hóa trạng thái của mạch đếm nghịch, Kđ=10:

J3K3, J2K2, J1K1, J0K0 là đầu vào, Q3 Q2 Q1 Q0 Q3’ Q2’ Q1’ Q0’ là đầu ra
X là trạng thái thừa,
Dựa vào bảng kích JK FF hồn thành bảng chuyển đổi trạng thái
Ta có bảng chuyển đổi trạng thái:
tn
Q3

Q2

Q1

0
0
0
0
0
0
0
0

1

0
0
0
0
1
1
1
1
0

0
0
1
1
0
0
1
1
0

tn+1
Q0 Q3’ Q2’ Q1’ Q0’
0
1
0
1
0
1

0
1
0

KĨ THUẬT XUNG-SỐ

1
0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
0
1

1
0
0
1
1

1
0
1
0
1
0
1
0
1

FF
J3K
3
1X
0X
0X
0X
0X
0X
0X
0X
X1

J2K

2
0X
0X
0X
0X
X1
X0
X0
X0
1X

Y
J1K
1
0X
0X
X1
X0
1X
0X
X1
X0
1X

J0K
0
1X
X1
1X
X1

1X
X1
1X
X1
1X

0
0
1
0
0
0
1
0
0


9
1
1
1
1
1
1
1

0
0
0
1

1
1
1

0
1
1
0
0
1
1

1
0
1
0
1
0
1

1
X
X
X
X
X
X

0
X

X
X
X
X
X

0
X
X
X
X
X
X

0
X
X
X
X
X
X

X0
XX
XX
XX
XX
XX
XX


0X
XX
XX
XX
XX
XX
XX

0X
XX
XX
XX
XX
XX
XX

X1
XX
XX
XX
XX
XX
XX

0
0
0
0
0
0

0

Sau khi khoanh bảng Karnaugh, ta thực hiện tìm phương trình logic
Dễ thấy, J0=K0=1.
J3=..
K3=
J2=Q3.
K2= .
J1= (Q2+Q3)
K1=
Nguyên lý hoạt động: Mạch đếm đồng bộ sử dụng IC 555 tạo xung vuông
CLK từ chân 3, mạch đếm sử dụng 2 IC JKFF-74LS73 điều khiển đếm với
các hàm, phương trình logic tìm được ở trên là đầu vào, kết hợp với các cổng
logic cơ bản. Các chân 1, 5 (CLK1, CLK2) của IC 74LS73 được nối chung
vào chân CLK của IC 555. Mạch sử dụng IC 74LS47 để giải mã bộ đếm. Các
chân 3, 4, 5 (LT, RBI, BI/RB0) của IC 74LS47 nối nguồn VCC. Các chân 7,
1, 2, 6 (Inputs A, B, C, D) của IC 74LS47 được nối với các đầu ra Q0, Q1,
Q2, Q3 của IC 74LS73 tương ứng. Các chân đầu ra của IC 74LS47 là 13, 12,
11, 10, 9, 15, 14 (QA, QB, QC, QD, QE, QF, QG) được nối với LED 7 thanh
Command Anode để hiển thị giá trị đếm nghịch từ 9 về 0.
Đầu ra Y=1 khi gặp trạng thái đếm 2 hoặc 6 (tương ứng với giá trị nhị phân
0010 và 0110) Y=..Q1. + thì đèn sáng

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


10

KĨ THUẬT XUNG-SỐ



11

Mạch nguyên lý được thiết kế mô phỏng trên phần mềm Proteus (trạng thái
đếm 6)

Mạch nguyên lý được thiết kế mô phỏng trên phần mềm Proteus (trạng thái
đếm 2)

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


12

Q0
Q1
Q2
Q3

Giản đồ xung ở đầu ra mạch đếm ngược dạng sóng trên phần mềm Proteus
Dạng xung thứ nhất thu được là xung đầu ra Q0. Dạng xung thứ hai thu được
là xung đầu ra Q1. Dạng xung thứ ba thu được là xung đầu ra Q2. Dạng xung
thứ tư thu được là xung đầu ra Q3.
Câu 3:
1- HOẠT ĐỘNG.
1- KHÔNG HOẠT ĐỘNG.
Theo giả thiết, ta có 2 đầu vào==> có 4 trạng thái và 1 đầu ra Y
Input

Output

PB1
PB2
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
Trạng thái 1: Cả 2 đầu vào đều không nhấn đầu ra Y=0
Trạng thái 2: Đầu vào PB1 khơng nhấn, PB2 có nhấn (PB1=0, PB2=1)Y=0,
động cơ không hoạt động.
KĨ THUẬT XUNG-SỐ


13
Trạng thái 3: Đầu vào PB1 có nhấn, PB2 khơng nhấn (PB1=1, PB2=0), Y=1
động cơ có hoạt động.
Trạng thái 4: Đầu vào PB1 có nhấn, PB2 có nhấn (PB1=1, PB2=1) đồng thời
được nhấn thì động cơ hoạt động Y=1
Sau khi khoanh bảng Karnaugh, ta thực hiện tìm phương trình logic:

Từ đó ta suy ra hàm Y đầu ra Y=PB1.
Câu 4:

Phương trình đặc trưng:
Qn + 1 = J + Qn.
Hàm định thời: do xung nhịp được đặt đồng thời tới 3 FF nên
CLK=CLK0=CLK1=CLK2.
Hàm reset được đặt đồng thời tới 3 FF nên RESET= RESET0= RESET1=
RESET2.
Hàm kích:
J0=K0=W.
J1=K1=Q0.W
J2=K2=Q1. Q0.W

KĨ THUẬT XUNG-SỐ


14
Hàm ra: trạng thái tín hiệu ra chính là trạng thái của các FF
Lập bảng trạng thái: có 16 trạng thái.
CLK

W

Q2

tn
Q1

0
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1


0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0

0
1
1

Q0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

J2K
2
00
00
00
00
00
00

00
00
00
00
00
11
00
00
00
11

Mạch đếm tiến Kđ=8, đếm thuận từ 0 đến 7
Đồ hình trạng thái:

Mã hóa trạng thái:
KĨ THUẬT XUNG-SỐ

FF
J1K
1
00
00
00
00
00
00
00
00
00
11

00
11
00
11
00
11

J0K
0
00
00
00
00
00
00
00
00
11
11
11
11
11
11
11
11

Q2’

tn+1
Q1’


Q0’

0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0

0
0
1
1
0
0
1
1
0
1

1
0
0
1
1
0

0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0


15

Giản đồ xung:

Dạng xung thứ nhất thu được là xung đầu ra Q0. Dạng xung thứ hai thu được

là xung đầu ra Q1. Dạng xung thứ ba thu được là xung đầu ra Q2.

KĨ THUẬT XUNG-SỐ