1. Giới thiệu
Bộ đếm (counter) là một mạch số dùng để đếm xung (clock pulses) đầu vào. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cách xây dựng một bộ đếm nhị phân lên từ 0 đến F (0000 đến 1111 – tức từ 0 đến 15 thập phân) bằng cách sử dụng 4 Flip-Flop JK, 2 cổng AND, mạch giải mã BCD sang 7 đoạn, và 1 LED 7 đoạn (7-segment display).
2. Linh kiện sử dụng
-
4 Flip-Flop JK (có thể dùng IC 74LS76 hoặc thiết kế riêng lẻ).
-
2 cổng logic AND (IC 74LS08).
-
1 mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn (IC 74LS47 hoặc 74LS48).
-
1 LED 7 đoạn loại common anode hoặc common cathode (tùy theo IC giải mã).
-
Xung Clock (có thể dùng mạch tạo xung NE555 hoặc xung tay bằng nút nhấn).
-
Điện trở, tụ lọc nhiễu, và nguồn nuôi 5V.
3. Nguyên lý hoạt động
a. Bộ đếm nhị phân
-
4 Flip-Flop JK được mắc nối tiếp để tạo thành bộ đếm 4 bit (mod 16).
-
Flip-Flop đầu tiên (FF0) nhận xung clock trực tiếp.
-
Các Flip-Flop tiếp theo nhận xung từ ngõ Q của Flip-Flop trước nó.
-
Cấu hình JK = 1 cho tất cả các Flip-Flop → hoạt động như T-Flip-Flop → thay đổi trạng thái mỗi khi nhận xung.
Mỗi Flip-Flop đại diện cho một bit nhị phân:
-
FF0: Bit thấp nhất (Q0)
-
FF1: Q1
-
FF2: Q2
-
FF3: Bit cao nhất (Q3)
Kết quả đếm sẽ là chuỗi nhị phân từ 0000 (0) → 1111 (15).
b. Hiển thị kết quả
-
Các đầu ra Q0-Q3 từ Flip-Flop được nối vào IC giải mã BCD sang 7 đoạn.
-
Tuy IC giải mã BCD thường chỉ hỗ trợ đến 9 (1001), nhưng một số loại IC (ví dụ: 74LS47) vẫn có thể hiển thị từ 0 đến F ở dạng hex nếu LED 7 đoạn hỗ trợ.
-
LED 7 đoạn sẽ hiển thị kết quả đếm theo thời gian thực.
c. Tự động quay lại 0
-
Vì đếm từ 0 đến F là tổng cộng 16 trạng thái, nên ta không cần mạch Reset. Tuy nhiên, nếu muốn reset về 0 khi cần (ví dụ nhấn nút), có thể dùng cổng AND kết hợp đầu ra Q0-Q3 để tạo tín hiệu Reset khi cần.
4. Sơ đồ kết nối tổng quát
5. Ứng dụng
-
Dùng trong đồng hồ số, bộ đếm sản phẩm, hệ thống tự động, thiết bị đo,...
-
Là bài tập thực hành rất tốt để hiểu rõ về Flip-Flop, mạch đếm, và mạch giải mã hiển thị.
6. Kết luận
Bộ đếm từ 0 đến F sử dụng Flip-Flop JK là một ví dụ cơ bản nhưng rất thực tế trong thiết kế mạch số. Nó không chỉ giúp bạn hiểu cách hoạt động của Flip-Flop mà còn là nền tảng để phát triển các bộ đếm phức tạp hơn như bộ đếm thập phân, bộ đếm vòng, hoặc các hệ thống điều khiển số khác.
Nếu bạn cần sơ đồ mạch chi tiết hoặc mô phỏng mạch (Proteus/Multisim), mình có thể giúp vẽ hoặc mô phỏng thêm nhé!
@akysu.com Bộ đếm lên Flip-Flop Jk 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-A-B-C-D-E-F #akysu #itech #flipflop #counter #electronics ♬ 原声 - babyslow（AIロリータ)
