Đồ án kỹ thuật xung số đại học công nghiệp Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở nên quên thuộc với nhiều người, bởi vì sự phát triển của nghành kỹ thuật số đã có ảnh hưởng rất lớn đến nghành kinh tế toàn cầu. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “nền kinh tế kỹ thuật số”, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật. Nhờ có ưu điểm của xử lí số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng. Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều linh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vực thông tin liên lạc và tin học. Ngày nay, kỹ thuật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, Phát thanh truyền hình, Y tế, Nông nghiệp... và ngay cả trong các đồ dùng sinh hoạt gia đình. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần vào giảm bớt giá thành sản phẩm làm bằng các linh kiện rời. Ứng dụng môn kỹ thuật điện tử, kỹ thuật xung số ngày càng nhiều. Nó thâm nhập nhanh chóng vào các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp. Trong đồ án này, nhóm chúng em lựa chọn đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 3 bit
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ơ TƠ KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO HỌC PHẦN: KỸ THUẬT XUNG SỐ Đề tài: Sử dụng MUX thiết kế mạch so sánh số nhị phân bit Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Thu Hà Sinh viên thực : Vũ Văn Sỹ MSV:2021604823 Trần Văn Thắng Đào Phúc Việt Nguyễn Gia Trọng MSV: 2021605380 MSV:2021604842 MSV:2021605809 Lớp : FE6021.1 Hà Nội -2023 PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ I Thông tin chung Mã lớp học phần: 20231FE6021001 Khóa: K16 Tên nhóm: 20231FE6021001 – 06 3.Họ tên thành viên nhóm: Sinh viên 1: Vũ Văn Sỹ MSV:2021604823 Sinh viên 2: Trần Văn Thắng MSV: 2021605380 Sinh viên 3: Đào Phúc Việt MSV:2021604842 Sinh viên 4: Nguyễn Gia Trọng MSV:2021605809 II.Nội dung học tập Tên đề tài: Sử dụng MUX thiết kế mạch so sánh số nhị phân bit Hoạt động sinh viên ( xác định hoạt động sinh viên trình thực Đồ án để hình thành tri thức, kỹ đáp ứng mục tiêu/chuẩn đầu học phản) T T Nội dung cần thực Lựa chọn đề tài Xác định yêu cầu toán Xây dựng sơ đồ khối chức xác định nhiệm vụ khối Phân tích thiết kế sơ đồ nguyên lý Thử nghiệm hiệu chỉnh Thiết kế mạch in lắp ráp Viết hoàn thiện báo cáo CĐR Thời gian hoàn thành Sản phẩm nghiên cứu (xác định cụ thể sản phẩm chủ đề nghiên cứu cần đạt được) - Nội dung mô tả xác định yêu cầu toán - Nội dung thể việc xây dựng sơ đồ khối chức nhiệm vụ khối - Nội dung thiết kế sơ đồ nguyên lý mô mạch điện - Mạch in thiết kế, lắp ráp, hiệu chỉnh hoàn thiện - Báo cáo Đồ án theo mẫu BM03 định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 18 tháng năm 2019 trường ĐH Công nghiệp Hà nội (Phụ lục 3), bao gồm nội dung sau: TT Nội dung báo cáo đồ án Mở đầu (Nêu lý chọn đề tài; Mục tiêu đề tài; Phương pháp thực Phần Tổng quan (Nêu tổng quan vấn đề cần nghiên cứu; Cơ sở xác định đề tài; Ứng dụng thực tiễn …) Phần Xây dựng sơ đồ khối; Tính tốn, mơ thiết kế sơ đồ nguyên lý Phần Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục (Nếu có) Hướng dẫn sử dụng sản phẩm III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành đồ án theo quy định: từ ngày 14/11/2023 đến ngày 22/12/2023 Báo cáo sản phẩm trình bày kết thực nghiên cứu theo đề tài giao trước giảng viên sinh viên IV Học liệu thực đồ án Tài liệu học tập: Nguyễn Thị Thu Hà (2013), Giáo trình điện tử số, Nhà Xuất Bản KH&KT Đặng Văn Chuyết (2000), Điện tử số, Nhà xuất giáo dục Nguyễn Viết Tuyến (2016), Giáo trình CAD điện tử/Nguyễn Viết Tuyến Nhà Xuất ĐHSPHN Phương tiện, nguyên liệu thực đồ án (nếu có): IC 74HC151, IC 74HC153, IC ổn áp 7805, LED 5mm, Điện trở, Switch,Bộ nguồn Trưởng môn (Ký ghi rõ họ tên) Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) PHỤ LỤC: MÔ TẢ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ Các tính năng: -So sánh hai số nhị phân bit -Đưa kết phép so sánh dạng tín hiệu đầu -Sử dụng MUX để chọn giá trị đầu vào để so sánh Các thông số kỹ thuật chính: - Điện áp cấp cho linh kiện 5V - Kích thước dự kiến 40×25×5 - Điều kiện hoạt động: 15-40℃ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Mã lớp học phần: 20231FE6021001 Khóa:16 Tên sinh viên thực hiện: Vũ Văn Sỹ Mã SV: 2021604823 2.Trần Văn Thắng Mã SV: 2021605380 Đào Phúc Việt Mã SV: 2021604842 4.Nguyễn Gia Trọng Mã SV: 2021605809 Tên đề tài: Sử dụng MUX thiết kế mạch so sánh số nhị phân bit Tuần Phương pháp thực Nội dung cơng việc Ghi Tìm hiểu đề tài, sở lý Cá nhân tìm hiểu thuyết Mơ ngun lý hoạt Dùng phần mềm động Proteus Thiết kế liên quan, cá mạch in nhân tìm hiểu Mua linh kiện,thiết kế mạch Phân công việc cho thành viên Chế tạo lắp rắp hiệu Thảo luận nhóm chỉnh,hồn thiện mạch Hồn thiện báo cáo Phân cơng việc thảo luận nhóm Ngày …… tháng …… năm 2023 XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN Mục lục Mục lục Danh mục hình ảnh LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN 10 CHƯƠNG I Tổng quan hệ thống 11 Giới thiệu chung 11 1.1 Khái niệm .11 1.2 Nguyên lý hoạt động 12 1.3 Phân loại 12 Cơ sở chọn đề tài 13 Ứng dụng thực tiễn 14 Phạm vi lựa chọn đề tài nghiên cứu 14 CHƯƠNG II TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 15 Tính tốn hệ thống 15 1.1 Bảng trạng thái .15 Thiết kế mạch 16 Mô PROTEUS 16 3.1 Tổng quan phần mềm proteus 16 3.2 Kết mô 17 17 CHƯƠNG III CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH19 Vẽ mạch Altium designer .19 Tiến hành làm mạch thực tế 23 Đánh giá kết 24 Kết luận .25 25 Tài liệu tham khảo 26 Tài liệu tham khảo 26 Danh mục hình ảnh Hình 1: MUX 8-1 .11 11 Hình 2: Sơ đồ nguyên lý IC 74HC151 12 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý IC 74HC153 12 Hình 4Phần mềm proteus 15 Hình 5: Mơ mạch proteus 16 Hình 6: KẾT QUẢ mơ 18 Hình 7: Phần mềm ALTIUM .19 Hình 8: Mạch nguyên lý ALTIUM .19 Hình 9: PCB 2D 20 Hình 10: PCB 3D TOP .21 Hình 11:PCB 3D BOTTOM 21 Hình 12Mạch sau ngâm FeCl3 22 Hình 13: Mạch sau đục lỗ lắp linh kiện 22 Hình 14:Mạch sau đục lỗ lắp linh kiên (TOP) 23 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 lí 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 đồ dùng 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 thông dụng chuyên nghiệp Trong đồ án này, nhóm chúng em lựa chọn đề tài: Sử dụng MUX thiết kế mạch so sánh số nhị phân bit 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 quý thầy cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, người trang bị cho chúng em kiến thức bản,cũng 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 này.Chúng em xin cám ơn.Trân trọng! CHƯƠNG I Tổng quan hệ thống Giới thiệu chung 1.1 Khái niệm Trong điện tử kỹ thuật số, ghép kênh gọi chọn liệu chúng chọn dịng đầu vào, cấu tạo từ chuyển mạch tương tự riêng lẻ gói gọn IC đơn lẻ, trái ngược với chọn loại “cơ học” chuyển mạch rơ le thông thường Chúng sử dụng phương pháp để giảm số lượng cổng logic cần thiết thiết kế mạch đường liệu bus liệu yêu cầu mang hai nhiều tín hiệu kỹ thuật số khác nhau.Ví dụ, ghép kênh kênh Nói chung việc lựa chọn dòng đầu vào ghép kênh điều khiển bới bồ đầu vào bổ sung gọi dòng điều khiển theo điều kiện nhị phân đầu vào điều khiển này, ”cao” “thấp”, đầu vào liệu thích hợp kết nối trực tiếp với đầu Thông thường ghép kênh có số chẵn gồm 2^n dịng đầu vào liệu số đầu vào “điều khiển” tưởng ứng với số lượng đầu vào liệu Định nghĩa: Bộ ghép kênh ( MUX ) mạch có 2^n đầu vào biến, n đầu vào điều khiển, đầu vào chọn mạch đầu Các dạng thường gặp: MUX 2-1, MUX 4-1, MUX 8-1, Hình 1: MUX 8-1 1.2 Nguyên lý hoạt động Mux có n ngõ điều khiển, chúng tạo nên 2^n trạng thái logic Mỗi trạng thái thời điểm cho phép ngõ vào để truyền tới ngõ Y Ngồi mạch cịn có thêm ngõ E(ENABLE) phép hay không cho phép mạch hoạt động [ CITATION Ngu13 \l 1066 ] 1.3 Phân loại Các loại mux Bảng IC thuộc nhóm 7400 Trong đề tài chúng em chủ yếu sử dụng IC 74HC153 74HC151 [ CITATION htt \l 1066 ] Hình 2: Sơ đồ nguyên lý IC 74HC151 [ CITATION htt \l 1066 ] Hình 3: Sơ đồ nguyên lý IC 74HC153 Cơ sở chọn đề tài Bộ ghép kênh mạch chuyển mạch chuyển đổi định tuyến tín hiệu qua chúng, mạch tổ hợp chúng khơng có nhớ khơng có đường phản hồi tín hiệu Bộ ghép kênh mạch điện tử hữu ích sử dụng nhiều ứng dụng khác định tuyến tín hiều, truyền thơng liệu ứng dụng điều khiển bus liệu Khi sử dụng với phân kênh, liệu song song truyền dạng nối tiếp thông qua liên kết liệu cáp quang đường dây điện thoại chuyển đổi lại thành liệu song song lần Ưu điểm cần đường liệu nối tiếp thay nhiều đường liệu song song Do ghép kệnh đơi gọi chọn chúng chọn liệu vào dịng Bộ ghép kênh sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tương tự, kỹ thuật số video, với dòng chuyển mạch mạch nguồn tương tự giới hạn 10 ma đến 20 ma kênh để giảm tản nhiệt Ứng dụng thực tiễn Bộ ghép kênh sử dụng nhiều ứng dụng nơi nhiều liệu truyền cách sử dụng đường Bộ ghép kênh sử dụng hệ thống truyền thơng, hệ thống có hệ thống truyền dẫn mạng truyền thông Bộ ghép kênh sử dụng để tăng hiệu hệ thống truyền thông cho phép truyền liệu liệu âm hình ảnh từ kênh khác thông qua cáp đường đơn Bộ ghép kênh sử dụng nhớ máy tính để trì lượng lớn nhớ máy tính để giảm số lượng đường đồng cần thiết để kết nối nhớ phận khác máy tính Bộ ghép kênh sử dụng mạng điện thoại đẻ tích hợp nhiều tín hiệu âm đường truyền Phạm vi lựa chọn đề tài nghiên cứu Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử phạm vi kỹ thuật xung số Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài nhóm), linh kiện điện tử bản… Đảm bảo an toàn lao động CHƯƠNG II TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG Tính tốn hệ thống 1.1 Bảng trạng thái Trong bits A2, A1, A0 bit hiệu điều khiển mux 8-1 Tổng cộng có 2^6 tổ hợp xảy đầu vào Thiết kế mạch Dựa vào bảng trạng thái chúng em xác định cần sử dụng 12 MUX 81.Mỗi trường hợp A>B, AB Y2 bit đầu vào Bộ MUX8-1 ứng với trường hợp AB Với U14, 1X0-1X3 đầu MUX 8-1 Y21 đến Y2-4,2X0-2X3 đầu MUX 8-1 Y3-1 đến Y3-4 Vì đầu cho biết kết AB -LED vị trí A>B sáng lên chứng thực kết xác CHƯƠNG III CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH Vẽ mạch Altium designer Sau chọn xong thiết bị, linh kiện điện tử ta tiến hành chế tạo mạch thực tế Để làm mạch trước hết cần thiết kế mạch nguyên lí vẽ mạch PCB số phần mềm chuyên dụng như: Altium Designer, Eagle, Autocad electrical…Altium phần mềm thiết kế PCB nhiều công ty Việt Nam giới tin dùng Hình 7: Phần mềm ALTIUM Ưu điểm: -Có công cụ chuyên dụng dành cho vẽ Schematic PCB mạnh thơng minh -Có chế độ 3D vẽ mạch PCB giúp trực quan -Cộng đồng hỗ trợ lớn, thư viện đầy đủ Nhược điểm: -Yêu cầu cấu hình máy phù hợp -Tính mơ hỗ trợ Vẽ mạch nguyên lý: Hình 8: Mạch nguyên lý ALTIUM Sau mô thành công với phần mềm proteus thầy mạch nguyên lý hoạt động xác với u cầu tốn, mạch nguyên lí tiếp tục sử dụng phần mềm Altium designer, mạch nguyên lí thiết kế giúp hỗ trợ dây thiết kế mạch PCB Tiếp theo PCB Altium 2D thiết kế: Hình 9: PCB 2D PCB 3D: