Đang tải... (xem toàn văn)
KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠCH CỘNG HAI SỐ NHỊ PHÂN 4 BIT VÀ HIỂN THỊ LÊN LED 7 THANH Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Thu Hà Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Nguyên 2018600954 Phạm Quang Nghĩa 2018600753 Nguyễn Ngọc Thành 2018600328 Hà Nội – 2021 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất cô Nguyễn Thị Thu Hà – người đã hết sức tạo đi.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH CỘNG HAI SỐ NHỊ PHÂN BIT VÀ HIỂN THỊ LÊN LED THANH Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Thu Hà Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên 2018600954 Phạm Quang Nghĩa 2018600753 Nguyễn Ngọc Thành 2018600328 Hà Nội – 2021 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc cô Nguyễn Thị Thu Hà – người tạo điều kiện tận tình hướng dẫn, động viên chúng em suốt q trình nghiên cứu thực đồ án mơn học Chúng em xin trân trọng cảm ơn đến tất q thầy khoa Cơ Khí trường Đại Học Công Nghiệp hà Nội, người trang bị cho chúng em kiến thức bản, nhiệt tình quân tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Kỹ thuật xung số Chúng em xin cám ơn Trân trọng! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số trở nên quên thuộc với nhiều người, phát triển nghành kỹ thuật số có ảnh hưởng lớn đến nghành kinh tế tồn cầu Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời đại “nền kinh tế kỹ thuật số”, “số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm xử lý số độ tin cậy truyền dẫn, tính đa thích nghi kinh tế nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi điều khiển khai thác mạng Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều linh vực kỹ thuật kinh tế khác Không lĩnh vực thông tin liên lạc tin học Ngày nay, kỹ thuật số thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, Phát truyền hình, Y tế, Nơng nghiệp dụng cụ sinh hoạt gia đình Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng linh kiện bán dẫn phần vào giảm bớt giá thành sản phẩm làm linh kiện rời Ứng dụng môn kỹ thuật điện tử, kỹ thuật xung số ngày nhiều Nó thâm nhập nhanh chóng vào lĩnh vực điện tử thơng dụng chuyên nghiệp Nhận thấy phát triển nhiều ứng dụng kỹ thuật số hay kỹ thuật điện tử tương lai nhóm chúng em xin phép chọn đề tài: “Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân Bit hiển thị kết LED thanh” MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BIỂU BẢNG KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG Giới thiệu chung Trong lĩnh vực điện tử, mạch cộng mạch điện tử thực việc cộng số Trong máy tính đại phép cộng nằm bên trọng đơn vị xử lý số luận lý (ALU) Mặc dù mạch cộng tạo cho nhiều hệ đếm, loại mạch cộng thường dùng hoạt động hệ nhị phân CHƯƠNG Phân loại mạch cộng Mạch cộng chia làm loại chính: mạch cộng bán phần mạch cộng tồn phần • Mạch cộng bán phần Một mạch bán cộng mạch luận lý thực việc cộng số A B xuất tổng S số dư phép tính C Bảng chân trị mạch bán cộng Bảng 1: Bảng chân trị mạch cộng Sơ đồ mạch bán cộng Hình 1: Sơ đồ mạch bán cộng KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ • Mạch cộng toàn phần Một mạch cộng toàn phần mạch cho phép thực cộng bit nhị phân A, B Cin (số dư phép tính trước) xuất số, tổng S số dư Cout Bảng chân trị mạch cộng toàn phần: Bảng 2: Bảng chân trị mạch cộng toàn phần Sơ đồ mạch cộng tồn phần: Hình 2: Sơ đồ mạch cộng tồn phần CHƯƠNG Phương pháp cộng Có thể tạo mạch logic sử dụng nhiều phép toàn cộng cho N bit số Có phương pháp phương pháp nối tiếp phép cộng bán song song Phương pháp nối tiếp: KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ • Đầu tiên tính bit thơng qua mạch cộng tồn phần, lấy phép tính áp dụng vào phép tính sau hết Mặc dù đơn giản dễ thiết kế lâu phép tính phải chờ phép tính trước Sơ đồ khối mạch cộng bit: Hình 3: Sơ đồ khối mạch cộng bit Phép cộng bán song song: • Để giảm thời gian tính toán, kĩ sư nghĩ cách nhanh để cộng hai số lại với sử dụng carry lookahead adder Nó làm việc cách tạo thêm tín hiệu P G cho vị trí bit, dựa carry truyền qua từ vị trí thấp Trong trường hợp, P phép bán cộng đầu vào G carry phép tổng • Sơ đồ khối chip cộng bit 4008 dựa phép cộng bán song song: Hình 4: Sơ đồ khối chip cộng bit 4008 đựa phép cộng bán song song KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Ứng dụng thực tế Trong nhiều máy tính loại vi xử lý, cộng không sử dụng đơn vị logic số học, mà sử dụng phần khác vi xử li, chúng sử dụng để tính toán địa chỉ, số bảng, toán tử tăng giảm, toán tử tương đương KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG Tính tốn hệ thống CHƯƠNG Bảng trạng thái: Mã bcd Mã nhị phân S4 0 0 0 0 1 1 1 1 S3 0 0 1 1 0 0 1 1 S2 0 1 0 1 0 1 0 1 S1 1 1 1 1 B4 0 0 0 0 1 0 0 0 C4=0 B3 B2 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 B1 1 1 1 1 B4 0 1 0 0 0 0 1 0 C4=1 B3 B2 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 B1 1 1 1 1 Bảng 3: Bảng trạng thái 10 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 1 1 1 Bảng 4: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 Kết quả: CHƯƠNG Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Bảng 5: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 Kết quả: 1.1 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Bảng 6: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B2 Kết quả: 11 Bảng 1 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 Bảng 7: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 Kết quả: 12 KỸ THUẬT XUNG SỐ C4 0 0 0 0 1 1 1 1 GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Mã nhị phân S4 S3 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 S2 1 1 1 1 Mã BCD X3 X2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 X4 0 0 0 0 0 0 0 0 CHƯƠNG X1 0 0 1 1 0 0 Bảng trạng thái mã hóa hàng chục: Bảng 8: Bảng trạng thái mã hóa hàng chục CHƯƠNG 10 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 00 00 01 11 10 01 11 10 1 1 Bảng 9: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 Kết quả: CHƯƠNG 11 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 13 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Bảng 10: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 Kết quả: 14 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Mô thiết kế CHƯƠNG 12 Mơ proteus Hình 5: Mô proteus CHƯƠNG 13 Vẽ mạch in 15 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 6: Mơ Phỏng dây mạch CHƯƠNG 14 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH Chọn linh kiện CHƯƠNG 15 IC 74LS247 – IC giải mã led Hình 7: Sơ đồ ngun lí Ic 74LS247 16 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 8: IC 74LS247 17 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG 16 IC 7483 Hình 9: Sơ đồ ngun lí IC 7483 Hình 10: IC 7483 CHƯƠNG 17 Cổng and – IC 7408 Hình 11: Sơ đồ ngun lí IC 7408 18 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 12: IC 7408 CHƯƠNG 18 Cổng OR – IC 7432 Hình 13: Sơ đồ ngun lí IC 7432 Hình 14: IC7432 19 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG 19 Cổng NOT – IC 7404 Hình 15: Sơ đồ ngun lí IC 7483 Hình 16: IC 7404 Một số linh kiện khác Hình 18: Nút nhấn Hình 17: Led 20 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 19: Điện trở Hình 20: Dimono 2p Chế tạo phận điện tử lắp ghép CHƯƠNG 20 Làm mạch lắp linh kiện Hình 21: In mạch 21 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 22: Gắn linh kiện lên mạch CHƯƠNG 21 Chạy thử mạch 22 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 23: Kiểm tra mạch + 15 = 15 Hình 24: Kiểm tra mạch 1+15=16 23 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 25: Kiểm tra mạch 10+8=18 Hình 26: Kiểm tra mạch 11+8=19 24 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Tổng kết Trong trình nghiên cứu thực đồ án, nhóm chúng em tiếp thu thêm nhiều kiến thức, tìm kiếm thêm nguồn tài liệu để bổ sung thêm kiến thức để hoàn thành đồ án Nhóm em biết cách thiết kế, lựa chọn linh kiện phù hợp với đề tài Việc hoàn thành tốt đồ án kỹ thuật xung số sở để nhóm em thực đồ án quan trọng sau đồ án điện tử đồ án tốt nghiệp Tuy hệ thống hoạt động tốt theo yêu cầu đặt ra, khơng thể tránh khỏi sai sót q trình vận hành điều khiển hệ thống Vì vậy, nhóm chúng em mong nhận góp ý để hoàn thành hệ thống tốt Xin chân thành cảm ơn! 25 ... CHƯƠNG Phân loại mạch cộng Mạch cộng chia làm loại chính: mạch cộng bán phần mạch cộng tồn phần • Mạch cộng bán phần Một mạch bán cộng mạch luận lý thực việc cộng số A B xuất tổng S số dư phép tính... Hình 22 : Gắn linh kiện lên mạch CHƯƠNG 21 Chạy thử mạch 22 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 23 : Kiểm tra mạch + 15 = 15 Hình 24 : Kiểm tra mạch 1+15=16 23 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD:... trị mạch bán cộng Bảng 1: Bảng chân trị mạch cộng Sơ đồ mạch bán cộng Hình 1: Sơ đồ mạch bán cộng KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ • Mạch cộng toàn phần Một mạch cộng toàn phần mạch