Bài tập lớn kĩ thuật xung số hiển thị số hex trên led 7 thanh

Lịch sử ra đời cua hệ thập lục phân ( hệ HEX ) Trong toán học và trong khoa học điện toán, hệ thập lục phân (hay hệ đếm cơ số 16, tiếng Anh: hexadecimal), hoặc chỉ đơn thuần gọi là thập lục, là một hệ đếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và A đến F (chữ hoa và chữ thƣờng nhƣ nhau). Hệ thống thập lục phân hiện dùng, đƣợc công ty IBM giới thiệu với thế giới điện toán vào năm 1963. Một phiên bản cũ của hệ thống này, dùng các con số từ 0 đến 9, và các con chữ A đến F, đã đƣợc sử dụng trong máy tính Bendix G15, ra mắt năm 1956. 1.2, Khái niệm về hệ thập lục phân Hệ thập lục phân là một hệ thống số rất phổ biến trong điện toán. Bạn có thể đã nghe nói về nhị phân trƣớc đây, chỉ có 1s và 0. Con ngƣời chủ yếu sử dụng hệ thống thập phân (cơ sở 10), trong đó chúng ta có 10 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 Mặc dù, máy tính không hoạt động bằng hệ thống thập phân. Chúng có trạng thái nhị phân (một cái gì đó là đúng hoặc sai) và do đó hoạt động trong cơ sở 2 (số nhị phân thƣờng có tiền tố 0b) với các chữ số duy nhất là 0 và 1. Trong những ngày trƣớc, bát phân (hoặc cơ sở 8) đã đƣợc sử dụng. Thật tốt vì 10 trong cơ sở 8 là 0b1000 ở dạng nhị phân (10 ở số thập phân là 1010 ở dạng nhị phân). Octal thƣờng có tiền tố 0o khi viết số (nhƣng có tiền tố chỉ là 0 trong hầu hết các ngôn ngữ lập trình). Nó đƣợc gọi là cơ sở 8 vì chúng ta có tám chữ số. Octal vẫn đang đƣợc sử dụng cho đến ngày nay, chủ yếu là khi thiết lập quyền trong Unix và Linux Thời gian trôi qua, chúng tôi cần một cách dễ dàng hơn để thể hiện số lƣợng lớn hơn, vì sức mạnh tính toán và không gian đang tăng lên nhanh chóng. Nó trở thành tiêu chuẩn để sử dụng thập lục phân , hoặc cơ sở 16, bởi vì 16, nhƣ 8 là lũy thừa 2, giúp dễ dàng thực hiện chuyển đổi từng chữ số (xem nhận xét này. Bởi vì có 16 chữ số, chữ cái đã đƣợc sử dụng cho các chữ số khác. Ngoài ra, hex thƣờng có tiền tố là 0x. Bài tập lớn kĩ thuật xung số hiển thị số hex trên led 7 thanh

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ HEX TRÊN LED THANH Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồng 2018604746 Nguyễn Duy Đạt 2018600393 Lê Thiên Định 2018600675 Hà Nội -2020 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ Họ tên sinh viên : Nguyễn Việt Hoàng Nguyễn Duy Đạt Lê Thiên Định Lớp: 20202FE6021001 : 2018604746 : 2018600393 : 2018600675 Khoá: 13 Giảng viên hƣớng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà Tên đề tài: Thiết kế mạch hiển thị số HEX LED NỘI DUNG THỰC HIỆN Nội dung cần thực TT CĐR Lập kế hoạch làm việc Phân tích lựa chọn ý tƣởng tốt khả thi L1.2; L1.3 Tính tốn thiết kế, xây dựng phân tích mơ hình L1.2; L1.3 Chế tạo lắp ráp L1.2; L1.3 Thử nghiệm hiệu chỉnh L1.2; L1.3 Viết thuyết minh chuẩn bị báo cáo L1.2; L1.3 Báo cáo L1.2; L1.3 I Yêu cầu thực hiện: Phần thuyết minh: * Trình bày đầy đủ nội dung đồ án, bao gồm: L1.3 - Chƣơng Tổng quan (Nêu sở lựa chọn đề tài đồ án, ứng dụng thực tiễn …); - Chƣơng Tính tốn, thiết kế mô phỏng; - Chƣơng Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh; - Phụ lục (nếu có) * Quyển báo cáo đƣợc trình bày từ 10 đến 15 trang giấy A4 với định dạng theo định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019: Sản phẩm đồ án mơn TT Tên sản phẩm Mơ hình (mạch điện) Quyển báo cáo Slide thuyết minh đồ án Định dạng Số lượng 01 Theo định 815/QĐ-ĐHCN 01 01 Phạm vi lựa chọn đề tài - Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử phạm vi kỹ thuật xung số - Vật tƣ, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài nhóm), linh kiện điện tử bản… - Đảm bảo an toàn lao động Ngày giao: 13/04/2021 Ngày hoàn thành: 15/05/2021 Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2021 Trưởng môn Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Thị Thu Hà Mục Lục CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .5 I, Tổng quan hệ thập lục phân ( hệ hex ) 1.1, Lịch sử đời cua hệ thập lục phân ( hệ HEX ) 1.2, Khái niệm hệ thập lục phân .5 1.3: Chuyển đổi hệ đếm sang hệ thập lục phân .6 1.4: Ứng dụng hệ HEX thực tiễn 1.5: Lý chọn đề tài CHƢƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG .9 I: Tính tốn II: thiết kế mô .12 1:Cổng NOT: .12 2:Cổng AND: .12 3:Cổng OR 13 CHƢƠNG 3: CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH .16 I: Chọn linh kiện 16 1:Công tắc bit: .16 2:IC 74HC04 (IC cổng NOT) 16 3:IC 74HC08 ( IC cổng AND) 17 4:IC74HC32( IC cổng OR) 18 5: Led Anot chung 19 II: Lắp ráp, chạy thử 21 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I, Tổng quan hệ thập lục phân ( hệ hex ) 1.1, Lịch sử đời cua hệ thập lục phân ( hệ HEX ) Trong toán học khoa học điện toán, hệ thập lục phân (hay hệ đếm số 16, tiếng Anh: hexadecimal), đơn gọi thập lục, hệ đếm có 16 ký tự, từ đến A đến F (chữ hoa chữ thƣờng nhƣ nhau) Hệ thống thập lục phân dùng, đƣợc công ty IBM giới thiệu với giới điện toán vào năm 1963 Một phiên cũ hệ thống này, dùng số từ đến 9, chữ A đến F, đƣợc sử dụng máy tính Bendix G-15, mắt năm 1956 1.2, Khái niệm hệ thập lục phân Hệ thập lục phân hệ thống số phổ biến điện tốn Bạn nghe nói nhị phân trƣớc đây, có 1s Con ngƣời chủ yếu sử dụng hệ thống thập phân (cơ sở 10), có 10 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, Mặc dù, máy tính khơng hoạt động hệ thống thập phân Chúng có trạng thái nhị phân (một sai) hoạt động sở (số nhị phân thƣờng có tiền tố 0b) với chữ số Trong ngày trƣớc, bát phân (hoặc sở 8) đƣợc sử dụng Thật tốt "10" sở "0b1000" dạng nhị phân (10 số thập phân 1010 dạng nhị phân) Octal thƣờng có tiền tố "0o" viết số (nhƣng có tiền tố '0' hầu hết ngôn ngữ lập trình) Nó đƣợc gọi sở có tám chữ số Octal đƣợc sử dụng ngày nay, chủ yếu thiết lập quyền Unix Linux Thời gian trôi qua, cần cách dễ dàng để thể số lƣợng lớn hơn, sức mạnh tính tốn khơng gian tăng lên nhanh chóng Nó trở thành tiêu chuẩn để sử dụng thập lục phân , sở 16, 16, nhƣ lũy thừa 2, giúp dễ dàng thực chuyển đổi chữ số (xem nhận xét Bởi có 16 chữ số, chữ đƣợc sử dụng cho chữ số khác Ngồi ra, hex thƣờng có tiền tố 0x Số hex hữu ích số hex bit (số bát phân đại diện cho 2), hai số byte Trong hầu hết trình soạn thảo hex , cách byte đƣợc biểu diễn 1.3: Chuyển đổi hệ đếm sang hệ thập lục phân Hệ thập lục phân tên tiếng anh Hexadecimal, hay gọi hệ 16, hệ đếm có 16 kí số đến A đến F (không phân biệt chữ hoa chữ thƣờng), với quy tắc:       A = 10 B = 11 C = 12 D = 13 E = 14 F = 15  Chuyển từ hệ thập phân sang hệ thập lục phân: Bƣớc 1: Thực phép chia nguyên số thập phân cần chuyển cho 16 ghi nhớ lại kết dƣ Bƣớc 2: Nếu thƣơng số phép chia khác 0, tiếp tục lặp lại bƣớc Ngƣợc lại chuyển qua bƣớc Bƣớc 3: Ghi ngƣợc số dƣ theo thứ tự ngƣợc lại  Chuyển từ hệ nhị phân sang hệ thập lục phân: Bƣớc 1: Nhóm bits từ phía ngồi bên phải số nhị phân Bƣớc 2: Chuyển đổi nhóm sang số thập lục tƣơng ứng theo bảng dƣới đây: HEX BIN 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 1.4: Ứng dụng hệ HEX thực tiễn  Để hiển thị màu web, biểu diễn mã màu #RRGGBB dƣới dạng Hex  Để xác định địa nhớ, sử dụng ký tự Hexa với 32bit OS (12 ký tự Hex với 64bit OS)  Địa MAC thiết bị mạng đƣợc tạo thành từ 12 ký tự Hex  Hiển thị thông báo lỗi: địa ô nhớ xảy lỗi đƣợc biểu diễn dƣới dạng hexa, giúp lập trình viên dễ dàng việc tìm sửa lỗi  Sử dụng mã hóa 1.5: Lý chọn đề tài Nhƣ trình bày trên, hệ số HEX hệ đếm thƣờng gặp thƣờng đƣợc ứng dụng nhiều sống Hex "nằm giữa" Dec ( Hệ thập phân ) Bin ( Hệ nhị phân) Tại lại nói nhƣ ? Vì Dec dễ sử dụng với ngƣời, cịn máy tính hiểu Bin Hex thân thiện với ngƣời Bin Đọc, viết sử dụng Hex tính tốn tiện so với Bin, nhƣng không sử dụng Dec Tuy Dec dễ sử dụng nhƣng để chuyển đổi Bin -> Dec khơng tiện nhƣ chuyển đổi từ Bin -> Hex Việc dễ dàng chuyển đổi Bin Hex ƣu điểm khiến Hex đƣợc sử dụng nhiều Vì 2^4 = 16 nên bit đƣợc biểu diễn ký tự Hex, byte đƣợc biểu diễn ký tự Hex Điều cố định, với Dec không nhƣ Ƣu điểm thứ hai biểu diễn số nguyên lớn dƣới dạng Hex với số lƣợng ký tự cần sử dụng Khơng gian (số lƣợng ký tự) cần sử dụng để biểu diễn giá trị dƣới dạng Hex lần so với biểu diễn dƣới dạng Bin Con số đem Hex so sánh với Dec, nhƣng ƣu điểm mà Hex vƣợt trội so với Dec Bin Vì vậy, nhóm chúng em định chọn đề tài dung LED để hiển thị só HEX ứng dụng thực tiễn mà mang lại cho sống vô rộng lớn môn học Kỹ thuật xung số chúng em muốn tìm hiểu nhƣ trau dồi them kiến thức hệ số HEX CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ PHỎNG I: Tính tốn Ta xác định đƣợc đầu vào hệ thống gồm đầu vào (hệ nhị phân bit) xác định đƣợc đầu tƣơng ứng với chân led để hiển thị số hexan Ta có bảng giải mã nhị phân bit tƣơng ứng chân led thanh: BIN HEX Mã led anot chung 0000 0000001 0001 1001111 0010 0010010 0011 0000110 0100 1001100 0101 0100100 0110 0100000 0111 0001111 1000 0000000 1001 0000100 1010 A 0001000 1011 B 1100000 1100 C 0110001 1101 D 1000010 1110 E 0110000 1111 F 0111000 +Ta có bảng thật đối vơi chân a led thanh: D3 0 0 0 0 1 1 1 1 Đầu vào nhị phân bit D2 D1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 D0 1 1 1 1 Ra chân a a 0 0 0 0 1 0 + Với giá trị logic làm cho chân led sáng với giá trị logic làm cho chân led tắt Với chân a led nhƣ hình: Hình 2.1: Led7 thannh Anot chung Bảng chân lý: INPUT A 0 1 INPUT B 1 OUTPUT Q 0 3:Cổng OR Đầu ra, Q “Cổng logic OR” trả “LOW” lần TẤT CẢ đầu vào mức logic “0” Nói cách khác cổng logic OR, đầu vào “CAO” cho đầu “CAO”, mức logic “1” Phƣơng trình cổng AND có ngõ vào: Q=A+B Ký hiệu: Bảng chân lý: INPUT A 0 1 INPUT B 1 OUTPUT Q 1 +thiết kế mạch logic đầu vào nhị phân bit đầu chân a led theo bảng chân lý : Hình 2.2: mạch logic đầu vào nhị phân bit đầu chân a led +Tƣơng tự với bảng chân lý ta có mạch logic đầu vào nhị phân bít đầu led thanh: Hình 2.3: mạch logic đầu vào nhị phân bít đầu led CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH I: Chọn linh kiện 1:Công tắc bit: Chọn công tắc bit để thể cổng logic đầu vào nhị phân bit mạch: Hình 3.1 : cơng tắc bit đầu vào - Khoảng cách chân: 2.54mm - Điện áp/dòng điện: 50V / 100mA (DC) - Mỗi chân đƣợc đánh số - Chân đƣợc mạ thiếc 2:IC 74HC04 (IC cổng NOT) Đây IC tích hợp đảo NOT Cổng đảo NOT phần tử logic có đầu vào ,1 đầu thực phép toán phủ định Hình 3.2: Sơ đồ chân IC 74HC04 Trong đó: _các chân đầu vào là:1,3,5,9,11,13 _các chân đầu là:2,4,6,8,10,12 _chân 14 nối nguồn dƣơng 5V _chân nối mass Hình 3.3: IC 74HC04 3:IC 74HC08 ( IC cổng AND) -Cấu tạo bên ic số 74HC08 có bốn cổng logic AND, cổng có ngõ vào ngõ IC 74HC08 mạch tích hợp đƣợc xây dựng từ Mosfet số điện trở phụ trợ IC hoạt động tốt điện áp 5V.Các hoạt động IC đơn giản để hiểu hiểu đƣợc hoạt động cổng AND Hình 3.4: Sơ đồ chân IC 74HC08 Trong đó: _các chân đầu vào là:1,2,4,5,9,10,12,13 _các chân đầu là:3,6,8,11 _chân 14 nối nguồn dƣơng 5V _chân nối mass Hình 3.5: IC 74HC08 4:IC74HC32( IC cổng OR) -Cấu tạo bên ic số 74HC32 có bốn cổng logic OR, cổng có ngõ vào ngõ IC 74HC32 mạch tích hợp đƣợc xây dựng từ Mosfet số điện trở phụ trợ IC hoạt động tốt điện áp 5V.Các hoạt động IC đơn giản để hiểu hiểu đƣợc hoạt động cổng =OR Hình 3.6:Sơ đồ IC 74HC32 Trong đó: _các chân đầu vào là:1,2,4,5,9,10,12,13 _các chân đầu là:3,6,8,11 _chân 14 nối nguồn dƣơng 5V _chân nối mass Hình 3.7: IC 74HC32 5: Led Anot chung LED hay đƣợc gọi LED đoạn, bao gồm đoạn đèn LED đƣợc xếp lại với thành hình chữ nhật Khi đoạn lập trình để chiếu sáng hiển thị chữ số hệ thập phân thập lục phân Đôi LED số đƣợc hiển thị dấu thập phân có nhiều LED đƣợc nối với để hiển thị đƣợc số lớn chữ số -Có loại LED đƣợc sử dụng Cathode chung (CC) Anode chung (CA) Hình 3.7: Led Anode chung (CA): Trong hình hiển thị Anode chung, tất kết nối Anode LED đƣợc nối với mức logic “1”, phân đoạn LED riêng lẻ sáng cách áp dụng cho tín hiệu logic “0” mức thấp “LOW” thông qua điện trở giới hạn dòng điện để giúp phù hợp với cực Cathode với đoạn LED cụ thể từ a đến g II: Lắp ráp, chạy thử -Ta lắp rap mạch theo nguyên lý phần chƣơng ta có sản phẩm hiển thị số Hex led : Hình 3.8:Lắp ráp mạch thành cơng Hình 3.9:Hiển thị số Hình 3.10: Hiển thị số Hình 3.11: Hiển thị số Hình 3.12: Hiển thị số Hình 3.13: Hiển thị số Hình 3.14: Hiển thị số Hình 3.15: Hiển thị số Hình 3.16: Hiển thị số Hình 3.17: Hiển thị số Hình 3.18: Hiển thị số Hình 3.19: Hiển thị chữ a Hình 3.20: Hiển thị chữ b Hình 3.21: Hiển thị chữ c Hình 3.22: Hiển thị chữ d Hình 3.23: Hiển thị chữ e Hình 3.24: Hiển thị chữ f ... 3.10: Hiển thị số Hình 3.11: Hiển thị số Hình 3.12: Hiển thị số Hình 3.13: Hiển thị số Hình 3.14: Hiển thị số Hình 3.15: Hiển thị số Hình 3.16: Hiển thị số Hình 3. 17: Hiển thị số Hình 3.18: Hiển thị. .. lục phân Đôi LED số đƣợc hiển thị dấu thập phân có nhiều LED đƣợc nối với để hiển thị đƣợc số lớn chữ số -Có loại LED đƣợc sử dụng Cathode chung (CC) Anode chung (CA) Hình 3 .7: Led Anode chung... số Hình 3.18: Hiển thị số Hình 3.19: Hiển thị chữ a Hình 3.20: Hiển thị chữ b Hình 3.21: Hiển thị chữ c Hình 3.22: Hiển thị chữ d Hình 3.23: Hiển thị chữ e Hình 3.24: Hiển thị chữ f