Tìm hiểu về bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

May 27, 2023 - 10:58 Updated: Nov 8, 2023 - 10:11
0

Nội dung chính [Hiện]

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 là một linh kiện điện tử được sử dụng để đếm từ 0 đến 15 theo hệ thống nhị phân. Đây là một phần quan trọng trong lĩnh vực điện tử và có nhiều ứng dụng khác nhau. Trên thực tế, SN74LS93 có thể được áp dụng trong các dự án cá nhân và cả các ứng dụng công nghiệp.

Giới thiệu về SN74LS93

Bộ đếm nhị phân là một thiết bị quan trọng trong điện tử, cho phép đếm và hiển thị các giá trị theo hệ thống nhị phân. Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 là một loại bộ đếm có khả năng đếm từ 0 đến 15. Nó được xây dựng dựa trên công nghệ Transistor-Transistor Logic (TTL) và gồm các cổng logic và flip-flop.

Cách hoạt động của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

Cấu trúc và chức năng của bộ đếm SN74LS93

Cấu trúc của SN74LS93

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 bao gồm bốn flip-flop độc lập và các cổng logic để kết nối và điều khiển bộ đếm. Mỗi flip-flop có nhiệm vụ lưu trữ một bit trong quá trình đếm. Khi có xung clock, các giá trị trong bộ đếm được cập nhật dựa trên trạng thái hiện tại và tín hiệu điều khiển.

Chức Năng:

  • Bộ đếm SN74LS93 được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ đếm và lưu trữ các giá trị nhị phân từ 0000 (0) đến 1111 (15).
  • Khi có xung clock (CLK), bộ đếm này sẽ cập nhật các giá trị trong bộ đếm dựa trên trạng thái hiện tại và tín hiệu điều khiển.
  • Tín hiệu điều khiển thường bao gồm chân Master Reset (MR) để đặt lại bộ đếm về giá trị ban đầu và chân Clock Inhibit (CLK Inhibit) để tắt/xoay chạy xung clock.
  • Bộ đếm SN74LS93 cũng cung cấp một đầu ra tràn (Carry Out) để cho biết khi bộ đếm vượt quá giá trị 15 (1111), và nó cũng có đầu ra tràn dạng chuỗi để kết nối nhiều bộ đếm liên tiếp để mở rộng số lượng bit đếm.

Sơ đồ chân của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

Ở trên là sơ đồ chân của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93. Chân VCC là chân cấp điện, được kết nối với nguồn điện +5V. Chân A, B, C và D là các chân đầu vào dùng để đặt giá trị đếm ban đầu hoặc để chọn chế độ đếm. Chân CLK là tín hiệu xung clock để điều khiển quá trình đếm. Chân RCO là đầu ra n carry (mang) của bộ đếm. Chân R1 và R2 là các chân đầu vào để xóa đếm. Chân Q1 là đầu ra của bộ đếm, chứa giá trị đếm hiện tại.

Với sơ đồ chân này, bạn có thể kết nối các chân đúng với các linh kiện và mạch điện tử khác để sử dụng bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 trong các ứng dụng của mình. Hãy tuân thủ đúng hướng dẫn và thông số kỹ thuật của nhà sản xuất khi kết nối và sử dụng linh kiện này.

Sơ đồ chân của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 (74LS93) bao gồm các chân sau:

  1. VCC: Nguồn cấp (điện áp tích hợp), thường là 5V.

  2. GND: Đất, chân kết nối đất để tạo mạch hoàn chỉnh.

  3. CLK (Clock Input): Đầu vào xung đồng hồ. Tín hiệu này được sử dụng để đồng bộ hoá việc đếm. Bộ đếm sẽ tăng lên mỗi khi có sự thay đổi ở CLK.

  4. P0 (Parallel Data Inputs): Đầu vào dữ liệu song song. Đây là nơi bạn có thể đưa dữ liệu đầu vào nếu bạn muốn lập trình một giá trị đếm cụ thể.

  5. P1 (Parallel Data Inputs): Đầu vào dữ liệu song song thứ hai, cho giá trị đếm cơ bản.

  6. MR (Master Reset): Đặt lại bộ đếm. Khi tín hiệu này được kích hoạt (thường ở mức thấp), bộ đếm sẽ trở về giá trị ban đầu.

  7. QA, QB, QC, QD (Outputs): Đây là các đầu ra của bộ đếm, chứa giá trị đếm nhị phân 4 bit.

  8. CO (Carry Out): Đầu ra tràn, nếu bộ đếm vượt quá giá trị 15 (1111 trong nhị phân), thì CO sẽ trở thành mức cao (1).

  9. CLK Inhibit (Clock Inhibit Input): Đầu vào để tắt/xoay chạy clock. Khi tín hiệu này ở mức cao (1), CLK sẽ bị tắt và bộ đếm không tiến.

  10. Ripple Carry Output: Đầu ra tràn dạng chuỗi, được sử dụng khi bạn muốn kết nối nhiều bộ đếm liên tiếp để mở rộng số lượng bit.

  11. NC (No Connection): Đây là chân không được sử dụng.

  12. GND: Chân kết nối đất bổ sung.

Mã SN74LS93 là một loại bộ đếm nhị phân 4 bit được sử dụng trong các ứng dụng điện tử và vi mạch.

Nguyên lý hoạt động của bộ đếm SN74LS93

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 hoạt động theo nguyên tắc của hệ thống đếm nhị phân. Khi bắt đầu, giá trị đếm ban đầu là 0. Khi xung clock đến, bộ đếm tăng giá trị lên 1. Khi đạt đến giới hạn tối đa (15 trong trường hợp này), giá trị đếm sẽ quay trở lại 0 và tiếp tục quá trình đếm từ đầu.

Bộ đếm SN74LS93 có chức năng đồng bộ hóa xung clock, cho phép đồng bộ hoạt động của các flip-flop trong quá trình đếm. Nó cũng có các chân điều khiển để chọn chế độ đếm từ 0 đến 15 và ngược lại. Bộ đếm này cũng hỗ trợ chức năng xóa đếm, cho phép đặt giá trị đếm về 0 bất kỳ lúc nào.

Sơ đồ mạch bên trong của SN74LS93

sơ đồ khối của SN74SL93

Mỗi flip flop của JK chỉ có trạng thái 1 và 0. Mỗi JK Flip flop thay đổi trạng thái của nó bất cứ khi nào đầu ra Flip Flop trước đó trở thành THẤP từ CAO, nhưng flip flop đầu tiên không kết nối với cái thứ hai, đó là lý do tại sao chúng ta kết nối chân đồng hồ đầu tiên (CP 1 ) với đầu ra của flip flop đầu tiên của bộ đếm MOD 8. Mạch lật bốn chuỗi này nối tiếp trong khi nhận xung đồng hồ từ đầu ra trước đó làm cho đầu ra bắt đầu từ 0000 đến 1111 và sau đó quay lại 0000 sau khi đạt 1111 một lần. Mỗi bit nhị phân sẽ đại diện cho số thập phân nhị phân và nó sẽ xảy ra theo chuỗi. Đây là bảng của mọi số thập phân liên quan đến số thập phân nhị phân.

ĐẾM ĐẦU RA
Q3 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
số 8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
10 1 0 1 0
11 1 0 1 1
12 1 1 0 0
13 1 1 0 1
14 1 1 1 0
15 1 1 1 1

Sơ đồ định thời của tất cả các tín hiệu đầu ra từ Q0-Q3 trên mọi cạnh của tín hiệu đồng hồ được hiển thị ở đây.

Ưu điểm của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 có nhiều ưu điểm:

  1. Độ tin cậy cao: Bộ đếm SN74LS93 được xây dựng dựa trên công nghệ TTL, cho phép hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau.
  2. Dễ sử dụng: Với giao diện đơn giản và các chân điều khiển rõ ràng, bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 dễ dàng được tích hợp vào các mạch điện tử và điều khiển.
  3. Phạm vi đếm rộng: Bộ đếm này có thể đếm từ 0 đến 15, cho phép xử lý các tác vụ đếm trong phạm vi lớn.
  4. Tiết kiệm không gian: Với cấu trúc nhỏ gọn, bộ đếm SN74LS93 giúp tiết kiệm không gian trong thiết kế mạch điện tử.

Ứng dụng của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử, bao gồm:

  1. Máy tính đơn giản: Bộ đếm này có thể được sử dụng trong các mạch điện tử nhỏ gọn để tạo ra các máy tính đơn giản như đồng hồ đếm, máy đếm thời gian, hoặc bộ đếm sự kiện.
  2. Điều khiển đơn giản: SN74LS93 có thể được sử dụng để điều khiển các quá trình đếm trong các hệ thống điều khiển đơn giản như bộ điều khiển đèn giao thông, đồng hồ đếm thời gian, hoặc bộ điều khiển tự động.
  3. Ứng dụng công nghiệp: Trong lĩnh vực công nghiệp, bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 có thể được áp dụng trong các ứng dụng đếm, đo lường và kiểm soát quá trình sản xuất.

5. Hướng dẫn sử dụng bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93

Để sử dụng bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93, bạn có thể tuân theo các bước sau:

  1. Kết nối cấp điện: Đảm bảo rằng bộ đếm được cấp điện đúng theo yêu cầu. SN74LS93 thường yêu cầu điện áp cấp là 5V, vì vậy hãy đảm bảo cấp điện đúng theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

  2. Kết nối flip-flop: Sử dụng các chân kết nối của bộ đếm để kết nối đúng các flip-flop. Chân đầu vào của mỗi flip-flop sẽ được kết nối với các tín hiệu và các cổng logic phù hợp.

  3. Kết nối tín hiệu clock: Đảm bảo rằng tín hiệu clock được kết nối đúng vào bộ đếm. Tín hiệu clock sẽ điều khiển quá trình đếm của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93.

  4. Điều khiển chế độ đếm: Sử dụng các chân điều khiển để thiết lập chế độ đếm. Bạn có thể điều chỉnh chế độ đếm từ 0 đến 15 hoặc từ 15 xuống 0 tùy thuộc vào yêu cầu của bạn.

  5. Kết nối đầu ra: Sử dụng các chân đầu ra để lấy giá trị đếm từ bộ đếm. Các giá trị này có thể được sử dụng để hiển thị hoặc điều khiển các phần khác của mạch điện tử.

Khi sử dụng bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93, hãy đảm bảo kiểm tra kỹ hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo rằng bạn thực hiện các kết nối đúng và sử dụng chính xác các tín hiệu điều khiển.

Ví dụ về 74LS93

Trong ví dụ này, chúng ta sẽ sử dụng IC để đếm số nhị phân. Đầu tiên thiết kế mạch trong proteus với các trạng thái logic. Chúng ta sẽ sử dụng đầu vào logic hành động nhất thời cho đầu vào đồng hồ. Khi chúng ta cung cấp xung đồng hồ cho IC, nó sẽ thay đổi đầu ra thành số nhị phân tiếp theo. Quá trình này sẽ xảy ra trong chuỗi. Đây là mạch và trạng thái ban đầu của nó sẽ là 0000 mà không thực hiện bất kỳ xung đầu vào nào cho mạch. Bất cứ khi nào chúng ta thay đổi xung vào mạch, đầu vào sẽ thay đổi thành số tiếp theo. Quá trình này sẽ diễn ra liên tục từ 0000 đến 1111 và sau đó lại từ 0000 cho đến khi chúng ta thay đổi xung đồng hồ. Phương pháp đếm này dễ thực hiện và dễ sử dụng với mọi Thiết bị TTL hoặc Vi điều khiển.

Ví dụ bộ đếm một chữ số sử dụng 74LS93

Trong ví dụ này, chúng tôi đã sử dụng hai cổng 74LS20 (cổng NAND 4 đầu vào) và 3 cổng Not 74LS04 để thiết kế bộ đếm thập phân với màn hình bảy đoạn BCD. Bộ đếm thập phân này đếm từ 0 đến 9. Mặc dù, 74LS93 là bộ đếm 4 bit và nó có thể đếm từ 0-16 ở dạng nhị phân và chúng ta có thể sử dụng hai màn hình bảy đoạn để hiển thị các giá trị bộ đếm.

Chúng tôi chỉ sử dụng một led 7 đoạn trong ví dụ này. Do đó, chúng ta phải đặt lại trạng thái bộ đếm sau khi nó đạt đến giá trị nhị phân 9. Nếu không, bảy đoạn BCD sẽ hiển thị một số thứ rác/ngẫu nhiên trên đó. Để giải quyết vấn đề này, bộ đếm sẽ đặt lại trạng thái của nó ngay sau khi đếm đến chín. Sự kết hợp của cổng NOT và NAND được sử dụng làm mạch thiết lập lại phản hồi. Mạch đặt lại phản hồi này sẽ đặt lại bộ đếm 74LS93 sau khi trạng thái của nó chuyển từ 0000-1010.

bộ đếm một chữ số sử dụng 74LS93

  • Chúng tôi sử dụng hai cổng NOT với đầu ra QA và QC. Hai đầu ra còn lại QB và QD kết nối trực tiếp với đầu vào của cổng NAND
  • Các đầu ra của cổng NOT cũng được kết nối với 2 đầu vào khác của cổng NAND
  • Cổng NAND cho đầu ra ở mức cao khi tất cả các đầu vào logic bằng 0. Do đó khi trạng thái đạt tới 1010, cổng NOT sẽ đảo ngược tín hiệu của QA và QC
  • Chúng tôi sẽ nhận được sản lượng cao ở trạng thái 1010. 74LS04 đảo ngược tín hiệu này, đưa tín hiệu reset về bộ đếm nhị phân 74LS93
  • Nó sẽ bắt đầu đếm lại từ 0 sau khi thiết lập lại

Ví dụ về bộ đếm thập phân 2 chữ số dựa trên 74LS93

Trong bộ đếm thập phân kỹ thuật số 2 này, chúng tôi đã thiết kế một bộ đếm có thể hiển thị hoặc đếm các giá trị từ 00-99. Logic được sử dụng trong bộ đếm thập phân 2 chữ số này gần giống như logic chúng ta đã sử dụng trong ví dụ trước. Tuy nhiên, trong ví dụ này, màn hình bảy đoạn BCD đầu tiên tăng giá trị của nó từ tín hiệu đặt lại của màn hình bảy đoạn thứ hai. Nói tóm lại, tín hiệu đồng hồ cho tín hiệu đầu tiên xuất phát từ tín hiệu đặt lại của màn hình bảy đoạn thứ hai.

bộ đếm thập phân 2 chữ số dựa trên 74LS93

Video mô phỏng hoạt động của ví dụ về bộ đếm thập phân 2 chữ số dựa trên 74LS93

Tổng kết

Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 là một linh kiện điện tử quan trọng trong lĩnh vực điện tử. Với khả năng đếm từ 0 đến 15, cấu trúc đơn giản và dễ sử dụng, nó đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau. Bài viết này đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách hoạt động, ưu điểm, ứng dụng và hướng dẫn sử dụng của bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93. Hi vọng rằng thông tin này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về linh kiện này và cách sử dụng nó trong các dự án của bạn.

Nếu bạn quan tâm và muốn biết thêm về bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 hoặc các linh kiện điện tử khác, hãy tham khảo tài liệu và hướng dẫn của nhà sản xuất để có thông tin chi tiết và chính xác.

Nếu bạn đang tìm kiếm bộ đếm nhị phân 4 bit cho các dự án điện tử của mình, SN74LS93 có thể là một lựa chọn tốt. Hãy tìm hiểu thêm về tính năng, thông số kỹ thuật và ứng dụng của nó để xác định liệu nó phù hợp với yêu cầu của bạn hay không.

Nếu bạn muốn mua bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 hoặc các linh kiện điện tử khác, bạn có thể tìm kiếm trên các trang web bán linh kiện điện tử hoặc liên hệ với các nhà phân phối linh kiện điện tử uy tín.

Một số câu hỏi liên quan đến SN74LS93

  1. Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 có thể đếm hơn 15 không? Không, bộ đếm này chỉ có khả năng đếm từ 0 đến 15 trong hệ thống nhị phân 4 bit.

  2. Tôi có thể sử dụng bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 trong các ứng dụng công nghiệp không? Có, bộ đếm này có thể được áp dụng trong các ứng dụng công nghiệp như đếm, đo lường và kiểm soát quá trình sản xuất.

  3. Bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 có hỗ trợ đồng bộ hóa không? Có, bộ đếm này có chức năng đồng bộ hóa xung clock để đảm bảo hoạt động đồng bộ của các flip-flop.

  4. Tôi cần kết nối bộ đếm nhị phân 4 bit SN74LS93 với vi điều khiển Arduino, có thể thực hiện được không? Có, bạn có thể kết nối bộ đếm này với vi điều khiển Arduino thông qua các chân kết nối và sử dụng giao thức giao tiếp phù hợp.