BÁO cáo bài tập lớn môn điện tử số đề tài tìm hiểu về mạch mã hóa thiết kế mạch mã hóa 16 bits sang 4 bits

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ SỐ Đề tài: Tìm hiểu mạch mã hóa Thiết kế mạch mã hóa 16 bits sang bits Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm Danh sách thành viên nhóm: Trịnh Văn Diệu Nguyễn Trần Minh Quân Lê Anh Hào Nguyễn Đức Hiếu I Lý thuyết mạch mã hóa Mạch mã hóa - Mạch mã hóa mạch logic tổ hợp có M lối vào, lối vào gán số thập phân xác định từ đến M-1 N lối (với N ≥ M ) - Mạch mã hóa có chức biến đổi mã “chọn M” đầu vào thành mã BCD bit chữ số hệ thập phân mã nhị phân N bit đầu Cơ sở mạch mã hóa Xét mạch mã hóa nhị phân từ sang Ta có sơ đồ khối mạch mã hóa sau: Trong đó: - X 0, X 1, X , X , X 4, X , X , X đầu vào - A, B, C đầu Mạch mã hóa nhị phân thực biến đổi tín hiệu đầu vào thành mã nhị phân tương ứng đầu ra, cụ thể sau: → 000 → 001 → 010 → 011 → 100 → 101 → 110 → 111 Chọn mức tác động tích cực đầu vào mức logic 1, ta có bảng trạng thái mơ tả hoạt động mạch sau: BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits X0 X1 X2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Các lối vào X3 X4 X5 X6 X7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 0 0 1 1 Các lối B 0 1 0 1 A 1 1 Khi lối vào trạng thái tích cực (mức logic 1) lối vào khơng tích cực nhận mức logic đầu xuất mã nhị phân tương ứng Từ ta có phương trình trạng thái đầu sau: A = X1 + X3 + X5 + X7 B = X2 + X3 + X6 + X7 C = X + X5 + X6 + X7 Từ phương trình ta có sơ đồ mạch logic thực trình mã hóa sau: BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Mạch mã hóa ưu tiên Nhược điểm mạch mã hóa nêu mục có nhiều lối vào tích cực nhận mã Mạch mã hóa ưu tiên cho phép tạo mã ứng với lối vào có thứ tự cao số lối vào đồng thời tích cực Ví dụ lối vào X , X 4, X tích cực mã 110 X0 X1 X2 x x x x x x x x x x x x x 0 x x x x x Các lối vào X3 X4 X5 X6 X7 0 x x x x 0 0 x x x 0 0 x x 0 0 0 x 0 0 0 C 0 0 1 1 Các lối B 0 1 0 1 A 1 1 Để thực mạch mã hóa ưu tiên ta xét logic ưu tiên qua mệnh đề rút từ mạch mã hóa khơng ưu tiên lối A, B, C a, Đối với A: A = X = X = X = X = A = X = X = X = A = X = X = A = X = Vậy A = ( X X X X ) + ( X X X 6) + ( X X 6) + X b, Đối với B: B = X = X = X = B = X = X = X = B = X = B = X = BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Vậy B = ( X X X ) + ( X X X ) + X + X c, Đối với C: C = X = X = X = X = Vậy C = X + X + X + X Từ ta có mạch logic thực q trình mã hóa ưu tiên sau: BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits II Thiết kế mạch mã hóa 16 bit sang bit Linh kiện sử dụng a, IC 74LS148 IC 74LS148 mạch mã hóa ưu tiên từ bit sang bit Sơ đồ chân hình dạng thực tế 74LS148 Logic diagram BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Bảng chân lý mã hóa ưu tiên vi mạch 74LS148 Thông số Nguồn cung cấp (V) Điện áp ra: U OH (V) U OL(V) Điện áp vào: U IH (V) U IL(V) Giá trị ± 5% 2.7 0.5 0.8 Giới hạn dòng ra: -0.4 I OHgh(mA) I OLgh(mA) Giới hạn dòng vào: 0.02 I IHgh(mA) -0.4 I ILgh(mA) Công suất tiêu thụ (mW/cổng) Trễ truyền đạt (ns) 10 Tần số làm việc cực đại (MHz) 35 Các đặc tính điện vi mạch 74LS148 BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits b, IC 74HC00 74HC00 vi mạch chứa cổng NAND đầu vào Sơ đồ chân hình dạng thực tế 74HC00 Thông số Nguồn cung cấp (V) Điện áp ra: U OH (V) U OL(V) Điện áp vào: U IH (V) U IL(V) Giá trị ÷6 4.5 0.26 3.5 1.5 Giới hạn dòng ra: -4 I OHgh(mA) I OLgh(mA) Giới hạn dòng vào: I IHgh(mA) -1 I ILgh(mA) Trễ truyền đạt (ns) Tần số làm việc cực đại (MHz) 55 Các đặc tính điện vi mạch 74HC00 BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Sơ đồ mạch mã hóa ưu tiên 16-4 Mạch mã hóa ưu tiên 16-4 sử dụng vi mạch 74LS148 cổng NAND đầu vào Mạch có 16 đầu vào (tương ứng với 16 số thập phân từ – 15) đầu Bảng chân lý mạch mã hóa ưu tiên 16-4 BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Các lối vào BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits Các lối BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1 x x x x x x x x x x x x x 1 x x x x x x x x x x x x 1 1 x x x x x x x x x x x 1 1 x x x x x x x x x x 1 1 1 x x x x x x x x x 1 1 1 x x x x x x x x 1 1 1 1 x x x x x x x 1 1 1 1 x x x x x x X 10 X 11 X 12 X 13 X 14 1 1 1 1 1 x x x x x 1 1 1 1 1 x x x x 1 1 1 1 1 1 x x x 1 1 1 1 1 1 x x Mô phần mềm Proteus Mạch lắp thực tế BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits 1 1 1 1 1 1 1 x X 15 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits III Ứng dụng mạch mã hóa hệ vi xử lý BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits BAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bitsBAO.cao.bai.tap.lon.mon.dien.tu.so.de.tai.tim.hieu.ve.mach.ma.hoa.thiet.ke.mach.ma.hoa.16.bits.sang.4.bits