Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh

Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh Thiết kế mạch cộng hai số nhị phân 4 bit và hiển thị trên led 7 thanh

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 CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG 1 Giới thiệu chung .1 1.1 Phân loại mạch cộng 1.2 Phương pháp cộng .2 Ứng dụng thực tế CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG Tính tốn hệ thống 1.1 Bảng trạng thái: 1.2 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 1.3 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 1.4 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 1.5 Bảng trạng thái mã hóa hàng chục: 1.6 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 1.7 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 Mô thiết kế 10 2.1 Mô proteus .10 2.2 Vẽ mạch in .10 CHƯƠNG CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 11 Chọn linh kiện 11 1.1 IC 74LS247 – IC giải mã led 11 1.2 IC 7483 12 1.3 Cổng and – IC 7408 12 1.4 Cổng OR – IC 7432 13 1.5 Cổng NOT – IC 7404 14 Một số linh kiện khác .14 14 Chế tạo phận điện tử lắp ghép 15 3.1 Làm mạch lắp linh kiện .15 3.2 Chạy thử mạch 16 Tổng kết 18 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ mạch bán cộng Hình 2: Sơ đồ mạch cộng toàn phần Hình 3: Sơ đồ khối mạch cộng bit .3 Hình 4: Sơ đồ khối chip cộng bit 4008 đựa phép cộng bán song song Hình 5: Mơ proteus .10 Hình 6: Mơ Phỏng dây mạch .10 Hình 7: Sơ đồ nguyên lí Ic 74LS247 .11 Hình 8: IC 74LS247 11 Hình 9: Sơ đồ ngun lí IC 7483 12 Hình 10: IC 7483 12 Hình 11: Sơ đồ ngun lí IC 7408 12 Hình 12: IC 7408 13 Hình 13: Sơ đồ nguyên lí IC 7432 13 Hình 14: IC7432 13 Hình 15: Sơ đồ ngun lí IC 7483 14 Hình 16: IC 7404 14 Hình 17: Led .14 Hình 18: Nút nhấn 14 Hình 19: Điện trở 15 Hình 20: Dimono 2p 15 Hình 21: In mạch 15 Hình 22: Gắn linh kiện lên mạch 16 Hình 23: Kiểm tra mạch + 15 = 15 .16 Hình 24: Kiểm tra mạch 1+15=16 16 Hình 25: Kiểm tra mạch 10+8=18 17 Hình 26: Kiểm tra mạch 11+8=19 17 DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1: Bảng chân trị mạch cộng Bảng 2: Bảng chân trị mạch cộng toàn phần Bảng 3: Bảng trạng thái Bảng 4: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 Bảng 5: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 Bảng 6: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B2 Bảng 7: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 Bảng 8: Bảng trạng thái mã hóa hàng chục .8 Bảng 9: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 Bảng 10: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 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 1.1 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 tồn 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 tồn phần Sơ đồ mạch cộng tồn phần: Hình 2: Sơ đồ mạch cộng toàn phần 1.2 Phương pháp cộng Có thể tạo mạch logic sử dụng nhiều phép tồn 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 tốn, 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 tốn 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 1.1 Bảng trạng thái: Mã bcd Mã nhị phân C4=0 C4=1 S4 S3 S2 S1 B4 B3 B2 B1 B4 B3 B2 B1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 Bảng 3: Bảng trạng thái KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ 1.2 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 𝑆3 𝑆2 𝑆1 000 001 011 010 110 111 101 100 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 1 1 1 Bảng 4: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B4 Kết quả: 𝐵4 = 𝐶4′ 𝑆4 𝑆3′ 𝑆2′ + 𝐶4 𝑆4′ 𝑆3′ 𝑆2 + 𝐶4 𝑆4 𝑆3 𝑆2′ 1.3 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 𝑆3 𝑆2 𝑆1 000 001 011 010 110 111 101 100 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Bảng 5: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B3 Kết quả: 𝐵3 = 𝐶4′ 𝑆4′ 𝑆3 + 𝐶4′ 𝑆3 𝑆2 + 𝐶4 𝑆3′ 𝑆2′ + 𝐶4 𝑆4 𝑆3′ 1.1 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B2 𝑆3 𝑆2 𝑆1 000 001 011 010 110 111 101 100 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Bảng 6: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B2 Kết quả: 𝐵2 = 𝐶4 𝑆4′ 𝑆3′ 𝑆2′ + 𝐶4 𝑆4 𝑆3′ 𝑆2 + 𝐶4′ 𝑆4 𝑆3 𝑆2′ + 𝐶4′ 𝑆4′ 𝑆2 + 𝑆4′ 𝑆3 𝑆2 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ 1.4 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 𝑆3 𝑆2 𝑆1 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 1 1 1 1 1 1 1 1 Bảng 7: Bảng Karnaugh cho ngõ vào B1 Kết quả: 𝐵1 = 𝑆1 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ 1.5 Bảng trạng thái mã hóa hàng chục: Mã nhị phân Mã BCD C4 S4 S3 S2 X4 X3 X2 X1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 Bảng 8: Bảng trạng thái mã hóa hàng chục 1.6 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 𝑆3 𝑆2 00 01 11 10 1 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 1 Bảng 9: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X1 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Kết quả: 𝑋1 = 𝐶4 𝑆4′ 𝑆3′ + 𝐶4′ 𝑆4 𝑆2 + 𝐶4′ 𝑆4 𝑆3 + 𝑆4 𝑆3 𝑆2 1.7 Lập bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 𝑆3 𝑆2 00 01 11 10 1 1 1 𝐶4 𝑆4 00 01 11 10 Bảng 10: Bảng Karnaugh cho ngõ vào X2 Kết quả: 𝑋2 = 𝐶4 𝑆4 + 𝐶4 𝑆3 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Mô thiết kế 2.1 Mơ proteus Hình 5: Mơ proteus 2.2 Vẽ mạch in Hình 6: Mơ Phỏng dây mạch 10 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ CHƯƠNG CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH Chọn linh kiện 1.1 IC 74LS247 – IC giải mã led Hình 7: Sơ đồ ngun lí Ic 74LS247 Hình 8: IC 74LS247 11 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ 1.2 IC 7483 Hình 9: Sơ đồ nguyên lí IC 7483 Hình 10: IC 7483 1.3 Cổng and – IC 7408 Hình 11: Sơ đồ ngun lí IC 7408 12 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 12: IC 7408 1.4 Cổng OR – IC 7432 Hình 13: Sơ đồ ngun lí IC 7432 Hình 14: IC7432 13 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ 1.5 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 14 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 3.1 Làm mạch lắp linh kiện Hình 21: In mạch 15 KỸ THUẬT XUNG SỐ GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ Hình 22: Gắn linh kiện lên mạch 3.2 Chạy thử mạch Hình 23: Kiểm tra mạch + 15 = 15 Hình 24: Kiểm tra mạch 1+15=16 16 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 17 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, tránh khỏi sai sót q trình vận hành điều khiển hệ thống Vì vậy, nhóm chúng em mong nhận góp ý để hồn thành hệ thống tốt Xin chân thành cảm ơn! 18