Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 11 III. IC 74164: * Giới thiệu IC 74164: IC 74164 là một thanh ghi dòch 8 bit vào nối tiếp-ra song song (Serial-in Parallel-out), làm việc được ở tần số cao nhờ sử dụng Diode Schottky bên trong. Dữ liệu nối tiếp được nhập vào thông qua cổng AND 2 ngõ vào, việc nhập này đồng bộ với cạnh lên xung Ck. Chân Clear (Clr) tác động không đồng bộ với xung Ck, khi chân này tác động thì thanh ghi dòch sẽ bò xóa, tất cả các ngõ ra của nó sẽ bò kéo xuống mức thấp. Về mặt giao tiếp với các IC khác thì IC 74164 được chế tạo để tương thích hoàn toàn với các IC thuộc họ TTL (của hãng Motorola). IC 74164 có sơ đồ chân, sơ đồ nội bộ như sau: Chức năng các chân của IC 74164 như sau: V CC , GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động. V CC được nối đến cực dương của nguồn (+5V do là IC họ TTL), GND được nối đến cực âm của nguồn (0V). Đối với các IC số thuộc họ TTL thì đòi hỏi phải có nguồn cung cấp chính xác (5V 5%). A, B: ngõ vào dữ liệu nối tiếp của IC 74164, đây là hai ngõ vào của một cổng AND 2 ngõ vào. Dữ liệu muốn đến được Flip-Flop đầu tiên để bắt đầu quá trình ghi dòch thì phải qua cổng AND 2 ngõ vào này. Clk: chân nhận xung clock (tác động cạnh lên). Dữ liệu ở hai ngõ vào A, B được đưa đến ngõ ra (đồng thời dữ liệu ở các ngõ ra còn lại dòch phải một bit) đồng bộ với xung đưa vào chân này. Điều này có nghóa là IC sẽ thực hiện việc ghi dòch mỗi khi có cạnh lên xung clock tác động. Clr: chân reset IC, chân này tác động ở mức thấp. Khi chân Clr ở mức logic cao thì IC được phép hoạt động bình thường (ghi dòch), nhưng khi chân này được đưa xuống mức logic thấp thì IC bò reset ngay lập tức: tất cả các ngõ ra của nó đều bò kéo xuống mức logic thấp. Việc reset này không đồng bộ với xung clock đưa vào IC, nghóa là ở bất kỳ trạng thái nào của xung clock (dù đang ở mức logic cao hay thấp hoặc đang chuyển trạng thái) ta đều thực hiện được việc reset IC bằng cách hạ chân Clr này xuống mức thấp. 1 2 3 4 5 6 7 8 14 13 12 11 9 10 V CC GND A Q B Q A B Q Q D Q H Q G Q F Q E Clr Clk 74164 SƠ ĐỒ CHÂN IC Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 12 Q A ~ Q H : các ngõ ra song song của IC. Các ngõ này có thể được lấy ra cùng lúc hoặc từng ngõ tuỳ vào yêu cầu của người sử dụng. Sơ đồ nội bộ của IC 74164 như sau: IC 74164 có bảng các trạng thái hoạt động như sau: INPUTS OUTPUTS OPERATING MODE Clr A B Q A Q B – Q H Reset (Clear) L x x L L – L Shift H H H H l l l h h l h h L L L H q A - q G q A - q G q A - q G q A - q G L (l): LOW Voltage Levels. H(h): HIGH Voltage Levels. x: Don’t Care. q n : biểu thò cho trạng thái logic tại ngõ ra thứ n của IC (n: A ~ H). * Nguyên tắc hoạt động của IC 74164: Nguyên tắc hoạt động của IC được giải thích như sau: khi có cạnh lên xung Ck đầu tiên tác động vào chân Clk thì dữ liệu ở ngõ vào (A, B) sẽ được dòch đến ngõ ra đầu tiên Q A , trạng thái logic của tất cả các ngõ ra khác không thay đổi. Khi xung Ck thứ hai tác động thì dữ liệu từ ngõ ra đầu tiên Q A sẽ dòch đến ngõ ra thứ hai Q B , dữ liệu từ ngõ vào được dòch đến ngõ ra đầu tiên, trạng thái logic của tất cả các ngõ ra còn lại không đổi. A B Clk Clr D Q C D Q A D Q C D C D D Q Q B Q H SƠ ĐỒ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 74164 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 13 Cứ tương tự như thế cho đến khi xung thứ 8 tác động thì dữ liệu đầu tiên đã được dòch đến ngõ ra cuối cùng Q H . Dữ liệu ở ngõ vào dòch đến ngõ ra Q A , dữ liệu từ Q A dòch sang Q B ,… Như vậy dữ liệu đưa vào nối tiếp đã được lấy ra song song ở cả 8 ngõ ra sau 8 xung Ck tác động. Khi có xung thứ 9 tác động thì dữ liệu từ ngõ vào sẽ được chuyển đến ngõ ra đầu tiên, trạng thái logic ở các ngõ ra khác sẽ được dòch phải một bit (như hình vẽ), trạng thái logic ở ngõ ra cuối cùng sẽ tự động biến mất. IV. IC 74138: * Giới thiệu IC 74138: IC 74138 là loại IC dùng giải mã/giải đa hợp (Decoder/Demultiplexer) làm việc được với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã đòa chỉ tác động vào chân chọn IC (Chip Select) của các IC nhớ lưỡng cực. IC 74138 có sơ đồ chân như sau: SƠ ĐỒ CHÂN IC 74138 Chức năng các chân của IC 74138: V CC , GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động. V CC được nối đến cực dương của nguồn (+5V do là IC họ TTL), GND được nối đến cực âm của nguồn (0V). A 0 , A 1 , A 2 : các ngõ vào chọn trạng thái ngõ ra (có thể coi như đây là các đường đòa chỉ của IC 74138). Tổ hợp trạng thái logic của 3 ngõ vào này ta sẽ được 8 trạng thái logic khác nhau ở 8 ngõ ra của IC (2 3 = 8). E1, E2, E3: 3 ngõ vào điều khiển IC. IC chỉ được phép hoạt động bình thường khi cả 3 chân này đều ở mức logic cho phép IC hoạt động (cụ thể là E1, E2 ở mức logic thấp, E3 ở mức logic cao). Chỉ cần 1 trong 3 chân này ở mức logic không phù hợp thì IC sẽ bò cấm ngay lập tức (tất cả các ngõ ra đều ở mức logic cao) bất chấp trạng thái ở các ngõ vào còn lại. O 0 – O 7 : các ngõ ra của IC. Tùy thuộc vào trạng thái của các đường đòa chỉ mà ta có trạng thái ở ngõ ra tương ứng. Khi IC đang hoạt động bình thường (cả 3 chân điều khiển đều ở mức logic cho phép) thì tại một thời điểm nhất đònh chỉ có một ngõ ra duy nhất được ở mức logic thấp, tất cả các ngõ còn lại đều phải ở mức logic cao. 16 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 9 10 V CC GND A 0 E 1 \ A 2 A 1 E 2 \ E 3 O 7 \ O 0 \ O 1 \ O 2 \ O 3 \ O 4 \ O 5 \ O 6 \ 74138 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 14 IC 74138 có sơ đồ mô tả hoạt động bên trong như sau: Bảng trạng thái của IC 74138: INPUTS OUTPUTS E1\ E2\ E3 A 0 A 1 A 2 O 0 \ O 1 \ O 2 \ O 3 \ O 4 \ O 5 \ O 6 \ O 7 \ H X X L L L L L L L L x H x L L L L L L L L X x L H H H H H H H H x x x L H L H L H L H x x x L L H H L L H H x x x L L L L H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H: HIGH Voltage Level. A 0 A 1 A 2 E1 \ E2 \ E3 O 6 O 7 O 5 O 4 O 3 O 2 O 1 O 0 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 15 L: LOW Voltage Level. x: Don’t care. * Nguyên tắc hoạt động của IC 74138: Dựa vào bảng trạng thái ta thấy: chỉ cần 1 trong 3 chân cho phép (E1, E2, E3) ở trạng thái cấm (không cho phép IC hoạt động) thì tất cả các ngõ ra của IC 74138 đều ở mức logic cao bất chấp trạng thái logic của các chân đòa chỉ (A 0 , A 1 , A 2 ). Chẳng hạn như khi chân E1 ở mức logic cao thì tất cả các ngõ ra của IC đều ở mức logic cao, bất chấp trạng thái của các chân còn lại như: E2, E3, A 0 , A 1 , A 2 . Ta nhận thấy khi cả 3 đường đòa chỉ đều ở mức logic thấp 00h (với điều kiện là các ngõ vào điều khiển đều phải ở mức logic thích hợp để IC hoạt động) thì chỉ có duy nhất một ngõ ra đầu tiên là ở mức logic thấp, tất cả các ngõ ra còn lại đều ở mức logic cao. Khi đòa chỉ đưa vào IC tăng lên một (01h) thì mức logic thấp này được chuyển đến ngõ ra thứ hai và cũng chỉ có duy nhất ngõ ra này ở mức logic thấp. Khi đòa chỉ đưa vào IC là 08h thì mức logic thấp sẽ ở ngõ ra cuối cùng (O 7 ). Như vậy, mức logic thấp ở ngõ ra sẽ di chuyển tương ứng với đòa chỉ đưa vào IC. V. IC 74373: * Giới thiệu IC 74373: IC 74373 gồm 8 mạch chốt là các Flip-Flop cùng với 8 bộ đệm ngõ ra 3 trạng thái. IC này có hai chân điều khiển: một chân cho phép nhập dữ liệu vào IC, chân còn lại quyết đònh việc xuất dữ liệu của IC, cả hai chân này làm việc độc lập với nhau. Trạng thái logic ở ngõ vào và ngõ ra của IC không đảo nhau. IC 74373 có sơ đồ chân như sau: SƠ ĐỒ CHÂN IC 74373 Chức năng các chân của IC như sau: V CC , GND: tương tự như các IC trên, hai chân này cũng dùng để cấp nguồn nuôi cho IC, V CC cũng nối với +5V, GND được nối mass. LE: latch enable, chân cho phép chốt dữ liệu. Khi chân này ở mức logic cao thì dữ liệu mới được phép nhập vào IC, khi nó ở mức logic thấp thì dữ liệu mới không được phép nhập vào và dữ liệu cũ (đã được đưa vào trước đó) vẫn còn ở ngõ ra của nó. 16 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 9 10 V CC GND OE \ D 2 D 1 O 1 O 2 O 3 D 3 O 8 D 8 D 7 O 7 O 6 D 6 D 5 74373 20 19 17 18 D 4 O 4 O 5 LE Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 16 OE: output enable, chân cho phép xuất dữ liệu. Khi chân này ở mức logic thấp thì dữ liệu ở ngõ ra của Flip-Flop (bên trong IC) được đưa ra ngoài. Ngược lại, khi chân này ở mức logic cao thì dữ liệu không được phép đưa ra ngoài và tất cả cá ngõ ra đều ở trạng thái tổng trở cao. D 1 – D 8 : data inputs, các ngõ vào của IC. Dữ liệu được đưa vào IC thông qua các ngõ này. O 1 – O 8 : outputs, các ngõ ra tương ứng với các ngõ vào trên. Cụ thể là ngõ ra O 1 tương ứng với ngõ vào D 1 , O 2 tương ứng với D 2 ,… O 8 tương ứng với D 8 . IC 74373 có sơ đồ nội bộ như sau: Bảng các trạng thái hoạt động của IC 74373: OUTPUT ENABLE (OE) LATCH ENABLE (LE) D n O n L L L H H H L X H L X X H L Q 0 Z H: HIGH Voltage Level. L: LOW Voltage Level. Z: High Impedence (tổng trở cao). X: Immaterial (không quan trọng). SƠ ĐỒ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 74373 LATCH ENABLE LE D G D D 1 D G G O O O D 2 D 8 O 1 O 2 O 8 OUTPUT ENABLE OE Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 17 D n : ngõ vào thứ n của IC. O n : ngõ ra thứ n (tương ứng ngõ vào thứ n) . * Nguyên tắc hoạt động của IC 74373: Dựa vào bảng trạng thái ta nhận thấy dữ liệu mới chỉ được phép truyền qua IC khi cả hai chân điều khiển (LE và OE) ở mức logic thích hợp: LE ở mức logic cao, OE ở mức logic thấp. Khi cả hai chân điều khiển ở trạng thái này thì dữ liệu ở ngõ vào sẽ được đưa vào bên trong IC (truyền qua các Flip-Flop) và đưa thẳng ra ngoài thông qua các cổng đệm ngõ ra 3 trạng thái. Khi chân OE ở mức logic thấp (cho phép) mà chân LE cũng ở mức logic thấp (cấm) thì dữ liệu ở ngõ ra của IC là dữ liệu cũ (vừa mới được truyền qua IC). Lúc này dữ liệu mới ở ngõ vào sẽ không được phép nhập vào IC. Ngược lại, khi chân OE ở mức logic cao thì ngõ ra của IC sẽ ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng thái logic của các ngõ vào còn lại. Mặc dù ngõ ra ở trạng thái tổng trở cao nhưng dữ liệu ở ngõ vào (nếu có) vẫn được phép đưa vào IC (đưa đến ngõ ra của các Flip-Flop ở bên trong IC). Dữ liệu này sẽ được phép truyền đến ngõ ra khi chân OE về lại mức logic thấp. Khi cả hai chân điều khiển đều ở trạng thái cấm (chân OE ở mức logic cao, chân LE ở mức logic thấp) thì ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao và ngõ vào sẽ không được phép nhập dữ liệu mới vào. Như vậy, ở trạng thái này thì IC hoàn toàn không giao tiếp với bất kỳ linh kiện nào khác ở cả ngõ vào và ngõ ra. VI. IC 74573: IC 74573 cũng là một bộ chốt dữ liệu 8 bit giống như IC 74373. Nó cũng có hai chân điều khiển việc chốt và xuất dữ liệu, mức logic cho phép của các chân điều khiển này cũng giống như ở IC 74373. Ngoài ra, IC 74573 còn có chức năng các chân, bảng trạng thái, nguyên lý hoạt động đều giống với IC 74373, chỉ có sơ đồ chân là khác. Việc thiết kế các IC như vậy nhằm đáp ứng được các nhu cầu rất đa dạng của người tiêu dùng, giúp việc sử dụng các IC được linh hoạt hơn trong nhiều ứng dụng khác nhau. IC 74573 có sơ đồ chân như sau: SƠ ĐỒ CHÂN IC 74573 16 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 9 10 V CC GND OE \ D 2 D 1 O 1 O 2 O 3 D 3 O 8 D 8 D 7 O 7 O 6 D 6 D 5 74573 20 19 17 18 D 4 O 4 O 5 LE Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 18 VII. IC 74241: * Giới thiệu về IC 74241: IC 74241 gồm 8 bộ đệm/thúc dữ liệu ở bên trong với ngõ ra 3 trạng thái. Các đường này được chia làm hai nhóm, mỗi nhóm có một chân điều khiển riêng. Hai nhóm này làm việc độc lập với nhau, các chân điều khiển cũng không gây ảnh hưởng gì đến nhau. Nói rõ hơn là khi một nhóm có chân điều khiển đang ở trạng thái cho phép truyền dữ liệu, nhóm còn lại có chân điều khiển ở trạng thái cấm (không cho phép truyền dữ liệu) thì chỉ có nhóm thứ hai là không được phép truyền dữ liệu, còn nhóm thứ nhất được phép truyền tự do. Hai chân điều khiển này có trạng thái logic lúc cho phép đảo nhau nên khi hai chân có cùng trạng thái logic thì chỉ có duy nhất một nhóm là được phép truyền dữ liệu, nhóm còn lại sẽ có ngõ ra tổng trở cao. IC 74241 có sơ đồ chân như sau: SƠ ĐỒ CHÂN IC 74241 Chức năng các chân: V CC , GND: đây là hai chân cấp nguồn cho IC. V CC nối đến +5V, GND nối với mass (0V). Do là IC số thuộc họ TTL nên nguồn cung cấp cần phải có độ ổn đònh tốt thì IC mới làm việc tốt được (VCC  5%). 1G: chân điều khiển của nhóm 1. Như đã giới thiệu ở trên thì IC này được chia làm hai nhóm, đây là một nhóm của nó. Chân này sẽ cho phép các phần tử trong nhóm của nó (nhóm 1) được phép hay không được phép truyền dữ liệu. Nó tác động ở mức logic thấp, có nghóa là khi chân này ở mức logic thấp thì dữ liệu mới được phép truyền qua, ngược lại khi nó ở mức logic cao thì dữ liệu không được phép truyền qua và ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao. 2G: chân điều khiển của nhóm 2. Cũng tương tự như chân 1G, chân này điều khiển việc truyền dữ liệu của các phần tử thuộc nhóm 2. Mức logic cho phép truyền dữ liệu của chân này khác với chân trên, nó tác động ở mức logic cao: dữ liệu chỉ được phép truyền qua khi nó ở mức logic cao, ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao khi nó ở mức logic thấp. 1A 1 – 1A 4 : các ngõ vào của nhóm 1. 2A 1 – 2A 4 : các ngõ vào của nhóm 2. 16 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 9 10 V CC GND 2Y 4 1A 1 1Y 1 1Y 2 1Y 3 1A 2 1Y 4 2Y 1 1A 4 2A 2 2A 1 2Y 2 1A 3 74241 20 19 17 18 2Y 3 2A 4 2A 3 2G 1G Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 19 1Y 1 – 1Y 4 : các ngõ ra của nhóm 1. 2Y 1 – 2Y 4 : các ngõ ra của nhóm 2. IC 74241 có sơ đồ nội bộ như sau: Bảng các trạng thái hoạt động của IC 74241: INPUTS INPUTS 1G D OUTPUTS 2G D OUTPUTS L L H L H X L H Z H H L L H X L H Z H: HIGH Voltage Level. L: LOW Voltage Level. X: Immaterial. Z: HIGH Impedence. * Nguyên tắc hoạt động của IC 74241: Dựa vào bảng các trạng thái hoạt động của IC ta nhận thấy trạng thái hoạt động của nó được chia làm hai nhóm riêng biệt, mỗi nhóm được điều khiển bởi một chân điều khiển của riêng nó. Do hai chân điều khiển có trạng thái logic khi cho phép là đảo nhau nên ở đây chỉ xét nguyên tắc hoạt động của một nhóm, cách hoạt động của nhóm còn lại cũng được giải thích tương tự. SƠ ĐỒ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 74241 2G 1A 1 1A 2 1A 3 1G 1A 4 2A 1 2A 2 2A 3 2A 4 1Y 1 2Y 1 1Y 2 2Y 2 1Y 3 2Y 3 1Y 4 2Y 4 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 20 Xét nguyên tắc hoạt động của nhóm 1, nhóm này được điều khiển bởi chân 1G. Chân điều khiển của nhóm này tác động ở mức logic thấp, nghóa là dữ liệu chỉ được phép truyền qua khi nó đang ở mức logic thấp. Khi chân điều khiển ở mức logic cao thì nó sẽ làm cho cả 4 ngõ ra của nhóm 1 ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng thái logic ở các ngõ vào. VIII. IC 7404: 7404 là loại IC cổng thuộc họ TTL, bên trong nó gồm 6 cổng đảo. Khi số lượng cổng được sử dụng ít hơn 6 thì ở các cổng không sử dụng ta nên nối nó lên +V CC hay nối xuống mass qua một điện trở khoảng vài trăm  đến 1K để các cổng không sử dụng này không gây nhiễu đến quá trình làm việc của các cổng khác. IC 7404 cần nguồn nuôi chuẩn 5V ( 10%). IC 7404 có sơ đồ chân như sau: SƠ ĐỒ CHÂN IC 7404 Để việc sử dụng IC được tốt hơn thì ta nên xem bảng các thông số của IC 7404 do nhà sản xuất cung cấp. KÝ HIỆU THẤP NHẤT ĐIỂN HÌNH CAO NHẤT ĐƠN VỊ ĐO V CC 4.5 5.0 5.5 V T A 0 25 70 o C I OH -1.0 mA I OL 20 mA Giải thích các chữ viết tắt ở bảng trên V CC : nguồn cung cấp cho IC. T A : giới hạn nhiệt độ của môi trường làm việc cho IC (IC còn hoạt động được khi nhiệt độ môi trường làm việc còn trong giới hạn cho phép, cụ thể là từ 0 o C – 70 o C). 1 2 3 4 5 6 7 8 14 13 12 11 9 10 V CC GND 7404 . thiệu IC 74138: IC 74138 là loại IC dùng giải mã /giải đa hợp (Decoder/Demultiplexer) làm việc được với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã đòa chỉ tác động vào chân chọn IC. điều khiển (LE và OE) ở mức logic thích hợp: LE ở mức logic cao, OE ở mức logic thấp. Khi cả hai chân điều khiển ở trạng thái này thì dữ liệu ở ngõ vào sẽ được đưa vào bên trong IC (truyền qua. nhập dữ liệu vào IC, chân còn lại quyết đònh việc xuất dữ liệu của IC, cả hai chân này làm việc độc lập với nhau. Trạng thái logic ở ngõ vào và ngõ ra của IC không đảo nhau. IC 74373 có sơ