Giới Thiệu IC đếm 74LS90 - Điện Tử Việt

1. Giới thiệu IC đếm 74LS90
   1. Hình dạng và sơ đồ chân
   2. Chức năng của các chân
2. Hoạt động của IC 74LS90
   1. Cấu tạo bên trong IC 74LS09
   2. Mạch đếm chia 2 tần số
   3. Mạch đếm chia 5 tần số
   4. Mạch đếm chia 10
3. Điều khiển hiển thị
   1. IC giải mã 74LS47
   2. Mạch đếm thập phân 4 bit dùng IC 74LS90
   3. Mạch đếm từ 00 đến 99 dùng IC 74LS90
4. Tổng kết

Giới thiệu IC đếm 74LS90

IC 74LS90 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số đếm lên và trong các mạch chia tần số.

Hình dạng và sơ đồ chân

Chức năng của các chân

Số chân	Tên chân	Mô tả
1	Clock input 2 (CLKA)	Ngõ vào xung đồng hồ 2 (xung kích cạnh xuống)
2	Reset 1 (R0(1))	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)	Không sử dụng
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)	Chân nối đất
11	Output 4 (QD)	Ngõ ra 4
12	Output 1 (QA)	Ngõ ra 1
13	Not connected	Không sử dụng
14	Clock input 1 (CLKA)	Ngõ vào xung đồng hồ 1 (xung kích cạnh xuống)

Hoạt động của IC 74LS90

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 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.

Cấu tạo bên trong IC 74LS09

Bốn ngõ ra của IC được ký hiệu là QA, QB, QC và QD. Thứ tự đếm của 74LS90 được kích hoạt bởi cạnh xuống của tín hiệu xung đồng hồ, tức là khi tín hiệu xung đồng hồ CLK chuyển từ logic 1 (mức CAO) sang logic 0 (mức THẤP) thì xem như có xung đồng hồ tác động vào mạch đếm.

Các chân ngõ vào bổ sung R1, R2, R3 và R4 là các chân RESET. Khi các ngõ vào RESET R1 và R2 được kết nối với logic 1, thì mạch đếm sẽ bị RESET trở về 0 (0000) còn khi các ngõ vào R3 và R4 được kết nối với logic 1, thì mạch đếm được RESET về số 9 (1001) bất kể số đếm hoặc vị trị đếm hiện tại.

Bảng hoạt động Reset và đếm của IC đếm 74LS90 như sau:

Lưu ý: R0(1) = R1, R0(2) = R2, R9(1) = R3, R9(2) = R4.

Như đã trình bày ở trên, bên trong IC đếm 74LS90 gồm có mạch đếm chia 2 và mạch đếm chia 5. Như vậy, chúng ta có thể sử dụng một trong hai mạch đếm: hoặc chỉ mạch đếm chia 2 tần số hoặc chỉ bộ đếm chia 5 tần số hoặc kết hợp cả hai mạch đếm với nhau để tạo ra mạch đếm BCD chia 10 như mong muốn.

Mạch đếm chia 2 tần số

Khi IC đếm hoạt động ở chế độ này thì phần mạch đếm chia 5 bị vô hiệu hóa. Nếu tín hiệu đồng hồ được đưa vào chân số 14 (CKA) và tín hiệu được lấy ra ở chân số 12 (Q0/QA) thì chúng ta có thể tạo ra một bộ đếm nhị phân chia 2 (MOD = 2) để sử dụng trong các mạch chia tần số như được hiển thị ở hình trên.

Mạch đếm chia 5 tần số

Để tạo ra mạch đếm chia 5, chúng ta sẽ vô hiệu hóa flip-flop đầu tiên và đưa tín hiệu xung đồng hồ vào chân số 1 (CKB) với tín hiệu ngõ ra được lấy từ chân số 11 (Q3/QD) như hình trên.

Lưu ý rằng với cấu hình mạch đếm chia 5 này, dạng sóng ngõ ra không đối xứng nhưng có tỷ lệ dấu và trống là 4: 1. Tức là bốn tín hiệu đồng hồ đầu tiên tạo ra mức THẤP hoặc logic 0 ở ngõ ra và tín hiệu đồng hồ thứ năm tạo ra mức CAO hoặc logic 1 ở ngõ ra.

Mạch đếm chia 10

Để tạo ra mạch đếm thập phân BCD chia cho 10, cả hai mạch đếm bên trong được sử dụng cho giá trị chia 2×5 lần. Do ngõ ra đầu tiên QA từ flip-flop (A) không được kết nối nội bộ với các tầng flip-flop còn lại nên mạch đếm có thể được mở rộng để tạo mạch đếm BCD 4 bit bằng cách kết nối đầu ra QA này với đầu vào CKB như hình bên trên.

Như vậy, chúng ta có thể thấy rằng các bộ đếm BCD là các bộ đếm nhị phân có số đếm từ 0000 đến 1001 và sau đó được RESET để xóa tất cả các flip-flop sau lần đếm thứ chín. Nếu chúng ta kết nối tín hiệu xung đồng hồ vào ngõ vào CKA, mỗi khi có một xung tác động vào mạch đếm thì mạch đếm sẽ tăng lên một đơn vị. Nếu chúng ta kết nối các đèn LED với các ngõ ra QA, QB, QC và QD như hình bên dưới, chúng ta có thể xem số thập phân được mã hóa thành số nhị phân khi mạch đếm hoạt động.

Sự thay đổi trạng thái ở các ngõ ra của mạch đếm được thể hiện qua bảng sau đây:

Chú thích: Q0 = QA, Q1 = QB, Q2 = QC, Q3 = QD.

Điều khiển hiển thị

Để hiện thị các số đếm trên led 7 đoạn chúng ta cần một IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. IC 74LS47 hoặc 74LS247 được thiết kế để làm được việc đó. 74LS47 có bốn ngõ vào cho các chữ số BCD A, B, C và D và có 7 ngõ ra để điều khiển các đoạn của led 7 đoạn.

IC giải mã 74LS47

IC giải mã hiển thị 74LS47 nhận mã BCD từ các ngõ ra của IC đếm 74LS90 và tạo các tín hiệu cần thiết để điều khiển các đoạn của led 7 đoạn để hiện thị được các số đếm. Vì IC giải mã 74LS47 được thiết kế để điều khiển led 7 đoạn loại anode chung nên khi ngõ ra ở mức THẤP (logic 0) sẽ làm cho LED kết nối với ngõ ra này phát sáng trong khi ngõ ra ở mức CAO (logic 1) sẽ làm cho LED này TẮT. Đối với hoạt động bình thường, tất cả các chân LT (Lamp Test), BI / RBO (Blanking Input/Ripple Blanking Output) và RBI (Ripple Blanking Input) đều phải được bỏ trống hoặc kết nối với logic 1 (mức CAO).

Lưu ý rằng mặc dù 74LS47 có các ngõ ra tích cực mức THẤP và được thiết kế để giải mã hiển thị trên LED 7 đoạn loại ANODE chung. IC giải mã / điều khiển 74LS48/4511 có chức năng hoàn toàn giống như IC 74LS47 ngoại trừ nó có ngõ ra tích cực mức CAO, được thiết kế để giải mã hiển thị cho 7 đoạn loại CATHODE chung. Vì vậy, tùy thuộc vào loại led 7 đoạn mà bạn sử dụng, bạn có thể cần IC giải mã 74LS47 hoặc 74LS48.

Mạch đếm thập phân 4 bit dùng IC 74LS90

Các ngõ vào của IC 74LS47 được kết nối với các ngõ ra tương ứng của IC đếm BCD 74LS90 để hiển thị các số đếm trên led 7 đoạn như hình trên. Số đếm hiện thị trên led 7 đoạn tăng dần từ 0 đến 9 mỗi khi có xung đồng hồ tác động vào IC đếm.

Mạch của chúng ta là một mạch đếm số đơn giản hiển thị các số đếm từ 0 đến 9 sử dụng IC đếm 74LS90 và IC giải mã BCD sang led 7 đoạn 74LS47. Để đếm hơn 10 thì chúng ta sẽ cần ghép hai IC đếm BCD lại với cho nhau.

Mạch đếm từ 00 đến 99 dùng IC 74LS90

Bộ đếm BCD gồm 2 chữ số sẽ được tính theo số thập phân từ 00 đến 99 (0000 0000 đến 1001 1001) và sau đó tự động RESET về 00. Lưu ý rằng mặc dù đó sẽ là bộ đếm 2 chữ số, các giá trị đại diện cho các số thập lục phân từ A đến F không hợp lệ trong mã này.

Tương tự như vậy, nếu chúng ta muốn đếm từ 0 đến 999 (0000 0000 0000 đến 1001 1001 1001), thì cần phải có ba IC đếm thập phân nối tầng với nhau. Trong thực tế, nhiều mạch đếm thập phân có thể được xây dựng bằng cách ghép các mạch đếm BCD riêng lẻ.

Tổng kết

IC đếm 74LS90 là một IC đếm thập phân rất linh hoạt và có thể được sử dụng làm bộ chia tần số hoặc được thực hiện để phân chia bất kỳ số đếm nguyên nào từ 2 đến 9 bằng cách đưa các ngõ ra thích hợp trở về các ngõ vào RESET của IC.

Các mạch giải mã hiển thị có thể được xây dựng từ các mạch logic tổ hợp và có nhiều IC chuyên dụng trên thị trường để thực hiện chức năng này như 74LS47/74LS247 hoăc 74LS48/4511.

Hầu hết các led 7 đoạn thường được sử dụng trong các ứng dụng đếm nhiều chữ số bằng cách xếp tầng nhiều mạch đếm BCD lại với nhau, bộ đếm 4 chữ số sẽ đếm được số tối đa 9999.

Xem thêm bài viết: Mạch chia tần số sử dụng IC 555 và 4017