Hướng dẫn thiết kế “Mạch giải mã BCD 4 bit đa năng”

21/06/2023 Đăng bởi: Trần Trung Hiếu

Đặt vấn đề.
            Trên thị trường Việt Nam hiện nay có 3 loại IC giải mã BCD phổ biến được phần lớn các bạn sinh viên sử dụng là: 74LS47, 74LS247 và CD4511.
            Vậy phải làm thế nào để có thể sử dụng được cả 3 loại IC trên vào cùng một mạch?
            Hôm nay Điện tử STI sẽ hướng dẫn các bạn thiết kế ra một mạch giải mã có thể dùng được cho cả 3 loại IC này hiển thị lên LED 7 thanh.

Giải pháp.
Đầu tiên chúng ta cần biết tổng quan về 3 loại IC này.
            Datasheet: 74LS47
  Datasheet: 74LS247
            Datasheet: CD4511
- Bảng trạng thái hoạt động

Bảng trạng thái của IC 74LS47

Bảng trạng thái của IC 74LS247

Bảng trạng thái của IC CD4511

- Sơ đồ chân thực tế.

74LS47	74LS247

CD4511

Hướng dẫn thiết kế:
Dựa vào bảng sơ đồ chân và bảng trạng thái hoạt động ta thấy:
- Số thứ tự các chân và kiểu đóng gói 3 loại IC là giống nhau. Nên hoàn toàn có thể cắm 1 trong 3 loại IC này trên 1 đế DIP 16.
- Dưới đây là bảng trạng thái logic tại chân 3, 4, 5 để IC có thể hoạt động:

	74LS47	74LS247	CD4511
LT	1	1	1
BI	1	1	1
RBI	1	1	0

Bảng 1: Cấu hình chân để IC hoạt động
Ghi chú: 1 – 5V
0 – 0V
Từ bảng trên ta thấy:
- Trạng thái logic tại chân 3, 4, 5 của hai IC 74LS47 và 74LS247 là giống nhau, đều kéo lên 1.
- Trạng thái logic tại chân 3, 4, 5 của IC CD4511 có phần khác so với IC 74LS47 và 74LS247: tại chân 3, 4 là 1, còn chân 5 là 0.
- Trạng thái ngõ ra:

Số thập phân	74LS47	74LS247	CD4511
0	0000 001	0000 001	1111 110
1	1001 111	1001 111	0110 000
2	0010 010	0010 010	1101 101
3	0000 110	0000 110	1111 001
4	1001 100	1001 100	0110 011
5	0100 100	0100 100	1011 011
6	1100 000	1000 000	0011 111
7	0001 111	0001 111	1110 000
8	0000 000	0000 000	1111 111
9	0001 100	0000 100	1110 011

Bảng 2: Trạng thái ngõ ra

Dựa vào bảng trạng thái ngõ ra ta thấy.
            - IC 74LS47 và IC 74LS247 xuất ra mức 0. Vì thế ta cần sử dụng led Anot.
            - IC CD4511 xuất ra mức 1. Vì thế ta cần sử dụng led Ktot.
            - Ngoài ra đối với IC 74LS247 số 6 và số 9 sẽ được hiển thị:     và        . Còn với IC 74LS47 và CD4511 số 6 và số 9 được hiển thị: và

Từ những điều trên ta thiết kế mạch đáp ứng những yêu cầu sau:
- Thay đổi được mức logic tại các chân 3, 4, 5 (sử dụng jump set hoặc công tắc 3 cực)
- Sử dụng led 7 thanh để hiển thị trạng thái đầu ra của các IC.
- Thay đổi được loại led 7 thanh (Anot, Ktot).

Sơ đồ nguyên lý

Sản phẩm Hình ảnh 3D

Giải thích chi tiết các khối

Khối nguồn 7805.

Thông qua IC 7805, ta có thể chuyển đổi điện áp từ 6-15V về điện áp 5V. Viêc chuyển đổi này giúp cho dải điện áp làm việc của mạch được rộng hơn.

Khối 74LS47 + LED 7 SEG.

Các chân 1, 2, 6, 7 là các chân đầu vào của IC. Trong mạch này các chân đầu vào của IC được kết nối đến các công tắc gạt SW1, SW2, SW3, SW4. Ngoài ra bạn có thế kết nối chúng với các chân đầu ra của IC đếm như 74LS192 hoặc vi điều khiển.
Các chân 3, 4, 5 của IC trên mạch được kết nối đến công tắc gạt SW6, SW7, SW8 để thay đổi trạng thái mức logic của các chân, có thể tham khảo tại bảng 1: Cấu hình chân để IC hoạt động.
Trong mạch này các bạn có thể tuỳ ý sử dụng LED Anot hoặc Ktot bằng cách gạt công tắc SW5 để đổi nguồn cấp cho đèn LED.
Khối công tắc gạt và led báo trạng thái:
Các công tắc SW1, SW2, SW3, SW4 được kết nối với các chân DATA của IC 74LS47 để thay thế các bit của mã nhị phân. Khi gạt công tắc thì mức logic tại chân đầu vào của IC thay đổi từ đó thay đổi giá trị đầu ra của IC.
Các led được thiết kế để báo trạng thái của công tắc gạt, nếu gạt lên mức 1 thì led sáng và ngược lại khi gạt về mức 0 thì led tăt.

Video: