HỆ THỐNG số (CO1024) thí nghiệm 5 hiểu cách mạch MSI hoạt động thiết kế và hiện thực mạch đếm đồng bộ cơ bản và mạch MSI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC & KỸ THUẬT MÁY TÍNH HỆ THỐNG SỐ (CO1024) Thí nghiệm GVHD: SV thực hiện: Huỳnh Phúc Nghị Võ Văn Dũng – 2110102 Đào Duy Thành – 2112288 Nguyễn Thanh Liêm – 2111637 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 08/2022 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Mục lục Giới thiệu 1.1 Mục tiêu 1.2 Dụng cụ thí nghiệm Quy trình thí 2.1 Bài 2.3.1 2.2 Bài 2.3.2 2.3 Bài 2.3.3 2.4 Bài 2.3.4 nghiệm Tài liệu tham khảo Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 2 2 10 12 14 Trang 1/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Giới thiệu 1.1 Mục tiêu • Hiểu quy trình thiết kế mạch đếm đồng • Hiểu cách mạch MSI hoạt động • Thiết kế thực mạch đếm đồng mạch MSI 1.2 Dụng cụ thí nghiệm • KIT hệ thống kỹ thuật số • Dụng cụ thí nghiệm: VOM, Máy sóng • Mạch tích hợp (IC) 74-Series: loại mới! 74151, 74138, 7485 Quy trình thí nghiệm 2.1 Bài 2.3.1 Thiết kế, mơ thực mạch đếm xuống đồng MOD-4 sử dụng D flip-flops • Đặt vấn đề giải quyết: - Vấn đề ta phải thiết kế mạch đếm xuống đồng MOD-4 sử dụng D flip-flops - Cách giải vấn đề có bước sau: Xác định số lượng Flip-flops cần thiết để hỗ trợ số trạng thái chuỗi đếm - Với mạch đếm xuống MOD-4, ta có trạng thái Vì vậy, cần D flip-flops để thực mạch Xây dựng sơ đồ chuyển đổi trạng thái Đảm bảo bao gồm tất trạng thái Hình 1: Sơ đồ chuyển đổi trạng thái mạch đếm xuống đồng MOD-4 Lập bảng trạng thái - Excitation table mạch đếm xuống đồng MOD-4: Q1 1 0 Q0 1 D1 0 D0 1 Q1(Next) 0 Q0 (Next) 1 Bảng 1: Excitation table mạch đếm xuống đồng MOD-4 Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 2/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Đơn giản hóa biểu thức cho đầu vào FF phương pháp K-Map - Ta dùng biểu đồ Karnaugh để tìm biểu thức luận lý D1 D0 theo Q1 Q0 là: D1 = Q1.Q0 + Q1.Q0 D0 = Q0 • Sơ đồ luận lý: Hình 2: Sơ đồ luận lý mạch đếm xuống đồng MOD-4 • Sơ đồ mạch: Hình 3: Sơ đồ mạch mạch đếm xuống đồng MOD-4 • Mơ mạch Logisim: - Bảng chân trị mạch đếm xuống đồng MOD-4: CLK ↑ ↑ ↑ ↑ Q1 1 0 Q0 1 Q1(Next) 0 Q0(Next) 1 Bảng 2: Bảng chân trị mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Có trường hợp mơ mạch là: - Trường hợp 1: CLK - ↑; Q1 - 1; Q0 - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 3/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 4: Mơ trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 2: CLK - ↑; Q1 - 1; Q0 - Hình 5: Mơ trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 3: CLK - ↑; Q1 - 0; Q0 - Hình 6: Mô trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 4: CLK - ↑; Q1 - 0; Q0 - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 4/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 7: Mô trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 • Mạch thực: - Có trường hợp thực mạch là: - Trường hợp 1: CLK - ↑; Q1 - 1; Q0 - Hình 8: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 2: CLK - ↑; Q1 - 1; Q0 - Hình 9: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 3: CLK - ↑; Q1 - 0; Q0 - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 5/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 10: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 4: CLK - ↑; Q1 - 0; Q0 - Hình 11: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 2.2 Bài 2.3.2 Thiết kế, mô thực mạch chọn kênh 8-to-1 sử dụng IC 74151 • Sơ đồ mạch: Hình 12: Sơ đồ mạch mạch chọn kênh 8-to-1 Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 6/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính • Mơ mạch Logisim: - Bảng chân trị mạch chọn kênh 8-to-1: Hình 13: Bảng chân trị mạch chọn kênh 8-to-1 - Trường hợp 1: A - 0; B - 1; C - 0; Y0 - 0; Y1 - 0; Y2 - 1; Y3 - 0; Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y2 - 1; W - Y2 - Hình 14: Mô trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 - Trường hợp 2: A - 0; B - 0; C - 0; Y0->Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y0 - 0; W - Y - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 7/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 15: Mơ trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 - Trường hợp 3: A - 1; B - 0; C - 0; Y0 - 0; Y1 - 1; Y2-Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y1 - 1; W - Y - Hình 16: Mơ trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 • Mạch thực: - Select A, B, C nối với switch 7, 6, - Y0, Y1, Y2, Y3, Y4 nối với switch 0, 1, 2, 3, - Y5, Y6, Y7 nối với nguồn 5V - Led nối với đầu W - Led nối với đầu Y - Trường hợp 1: A - 0; B - 1; C - 0; Y0 - 0; Y1 - 0; Y2 - 1; Y3 - 0; Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y2 - 1; W - Y2 - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 8/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 17: Hiện thực trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 - Trường hợp 2: A - 0; B - 0; C - 0; Y0->Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y0 - 0; W - Y - Hình 18: Hiện thực trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 - Trường hợp 3: A - 1; B - 0; C - 0; Y0 - 0; Y1 - 1; Y2-Y4 - 0; Y5->Y7 - 1; Y - Y1 - 1; W - Y - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 9/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 19: Hiện thực trường hợp cho mạch chọn kênh 8-to-1 2.3 Bài 2.3.3 Thiết kế mô mạch giải mã 3-to-8 sử dụng IC 74138 Logisim • Sơ đồ luận lý: Hình 20: Sơ đồ luận lý mạch giải mã 3-to-8 • Sơ đồ mạch: Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 10/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 21: Sơ đồ mạch mạch giải mã 3-to-8 • Mơ mạch Logisim: - Bảng chân trị mạch giải mã 3-to-8: Hình 22: Bảng chân trị mạch giải mã 3-to-8 - Trường hợp 1: A - 0; B - 0; C - Hình 23: Mơ trường hợp cho mạch giải mã 3-to-8 - Trường hợp 2: A - 1; B - 0; C - Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 11/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 24: Mơ trường hợp cho mạch giải mã 3-to-8 - Trường hợp 3: A - 1; B - 1; C - Hình 25: Mơ trường hợp cho mạch giải mã 3-to-8 2.4 Bài 2.3.4 Thiết kế mô mạch so sánh số nhị phân bit sử dụng IC 7485 Logisim • Đặt vấn đề giải quyết: - Vì IC 7485 mà IC dùng để so sánh số nhị phân bit - Do đó, để so sánh số nhị phân bit ta phải kết hợp IC 7485 • Sơ đồ mạch: Hình 26: Sơ đồ mạch mạch so sánh số nhị phân bit • Mô mạch Logisim: - Bảng chân trị mạch giải mã 3-to-8: Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 12/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 27: Bảng chân trị mạch so sánh số nhị phân bit - Trường hợp 1: A - 00000100; B - 00000000; A > B Hình 28: Mơ trường hợp cho mạch so sánh số nhị phân bit - Trường hợp 2: A - 11111111; B - 11111111; A = B Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 13/14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính Hình 29: Mơ trường hợp cho mạch so sánh số nhị phân bit - Trường hợp 3: A - 00000000; B - 10000000; A < B Hình 30: Mơ trường hợp cho mạch so sánh số nhị phân bit Tài liệu [1] Digital Systems: Principles and Applications (11th Edition) – Ronald J Tocci, Neal S Widmer, Gregory L Moss, 2010 [2] Lecture Slides/Videos – Assoc Prof Dr Tran Ngoc Thinh [3] Tutorial videos on Digital Systems Experiments Báo cáo thí nghiệm mơn Hệ Thống Số (CO1024) - Niên khóa 2021-2022 Trang 14/14 ... Mục tiêu • Hiểu quy trình thiết kế mạch đếm đồng • Hiểu cách mạch MSI hoạt động • Thiết kế thực mạch đếm đồng mạch MSI 1.2 Dụng cụ thí nghiệm • KIT hệ thống kỹ thuật số • Dụng cụ thí nghiệm: VOM,... đồ mạch: Hình 3: Sơ đồ mạch mạch đếm xuống đồng MOD-4 • Mơ mạch Logisim: - Bảng chân trị mạch đếm xuống đồng MOD-4: CLK ↑ ↑ ↑ ↑ Q1 1 0 Q0 1 Q1(Next) 0 Q0(Next) 1 Bảng 2: Bảng chân trị mạch đếm. .. Hình 10: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 - Trường hợp 4: CLK - ↑; Q1 - 0; Q0 - Hình 11: Hiện thực trường hợp cho mạch đếm xuống đồng MOD-4 2.2 Bài 2.3.2 Thiết kế, mô thực mạch