Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra lẻ các chuỗi dữ liệu 5 bit Thiết kế mạch logic tổ hợp đáp ứng yêu cầu đề bài. Mô phỏng mạch logic bằng phần mềm. Thiết kế mạch in PCB. Chế tạo mạch in PCB thủ công. 1.3. Đối tượng nghiên cứu Quy trình thiết kế của mạch tổ hợp. Phần mềm mô phỏng Proteus. Phần mềm vẽ mạch in Altium. Cấu tạo, cách hoạt động của các vi mạch tổ hợp. Các linh kiện điện tử cơ bản. Quy trình chế tạo mạch in PCB thủ công. Kĩ năng khoan, hàn mạch điện tử. 1.4. Phạm vi đề tài Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử trong phạm vi kỹ thuật xung số. Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, mạch in PCB, linh kiện điện tử căn bản. Đảm bảo an toàn lao động.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN KỸ THUẬT XUNG SỚ: Chủ đề:Sử dụng bợ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra lẻ các chuỗi dữ liệu bit Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực Ths Hà Thị Phương : Lê Đình Đức – 2021605384 Trần Quang Phúc – 2021607141 Chử Tân Việt – 2021603718 Hà Nội, 12 – 2022 MỤC LỤC Mục lục Danh mục bảng biểu Lời nói đầu CHƯƠNG 1: Giới thiệu tổng quan 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phạm vi đề tài 1.5 Ý nghĩa thực tiễn .6 CHƯƠNG 2: Bài toán thiết kế 2.1 Bộ hợp kênh (MUX) 2.2 Thiết kế mạch logic đáp ứng yêu cầu đề tài .13 2.3 Thiết kế mô phỏng 17 CHƯƠNG 3: Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh 21 3.1 Linh kiện cần chuẩn bị cho mạch 21 3.2 Chế tạo, lắp ráp thành phẩm 24 3.3 Chế tạo mạch thực tế 26 DANH MỤC TLTK 30 Danh mục bảng biể Bảng 1: Bảng chân lí vi mạch MUX 8-1 74LS151 Bảng 2: Các thông số bản IC 74LS151 11 Bảng 3: Bảng chân lí IC 74LS153N .12 Bảng 4: Các thông số bản IC 74LS153N 13 Bảng 5: Bảng trạng thái mạch tạo bit lẻ sử dụng MUX cho buỗi bit 13 Bảng 6: Bảng trạng thái S0 S1 S2 điều khiển MUX 8-1 14 Bảng 7: Bảng trạng thái S3 S4 điều khiển MUX 4-1 .15 Bảng 8:Bảng trạng thái mạch kiểm tra bit lẻ 16 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, Việt Nam thời kì phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, với đó phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kĩ thuật, công nghệ thuộc nhiều lĩnh vực khác nhờ đó mà đời, đáp ứng được nhu cầu xã hội Chính thế kĩ thuật xung số ngày phát triển được giảng dạy tại nhiều trường đại học nước quốc tế Cùng với môn học kĩ thuật điện tử, kĩ thuật xung số môn học sở quan trọng môn kĩ thuật mạch xử lí tín hiệu Chúng đóng góp vai trò quan trọng với sinh viên ngành : điện, điện tử, điện tử, … Thơng qua q trình thực đồ án giúp hiểu sâu về môn học kĩ thuật xung số đồng thời giúp sinh viên có thêm kiến thức, hiểu biết về cách ứng dụng thực tiễn Trong đề tài được giao, nhóm xin được chọn đề tài: “Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra lẻ cho chuỗi dữ liệu bit” Trong đề tài không tránh khỏi thiếu sót mong góp ý cô bạn để đề tài được hoàn thiện CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Lí chọn đề tài Việc truyền liệu môi trường từ điểm đến điểm khác, ví dụ truyền liệu hai máy tính mạng, tiềm ẩn nhiều yếu tố làm liệu truyền bị sai Cơ chế phát lỗi liệu không thể thiếu đối với giao thức có độ tin cậy cao Phương pháp chung để kiểm tra lỗi thêm bit kiểm tra kèm theo liệu được truyền theo quy tắc được quy định trước Bộ truyền liệu tạo bit kiểm tra từ giá trị liệu cần truyền gắn nó với liệu cần truyền Bộ phận nhận liệu tính toán lại bit kiểm tra để so sánh với bit kiểm tra mà nó nhận được Nếu hai kết quả khác lỗi Một phương pháp kiểm tra đơn giản đó chính sử dụng parity bit Parity bit phương pháp sử dụng bit để kiểm tra số bit “1” “0” chuỗi liệu “even” (chẵn) “odd” (lẻ) Phương pháp kiểm tra parity đơn giản độ tin cậy nên được ứng dụng cho giao thức có tốc độ truyền liệu chậm số lượng bit liệu cần kiểm tra ít ví dụ giao thức UART 1.2 Mục đích nghiên cứu - Thiết kế mạch logic tổ hợp đáp ứng yêu cầu đề - Mô phỏng mạch logic phần mềm - Thiết kế mạch in PCB - Chế tạo mạch in PCB thủ công 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Quy trình thiết kế mạch tở hợp - Phần mềm mô phỏng Proteus - Phần mềm vẽ mạch in Altium - Cấu tạo, cách hoạt động vi mạch tổ hợp - Các linh kiện điện tử bản - Quy trình chế tạo mạch in PCB thủ công - Kĩ khoan, hàn mạch điện tử 1.4 Phạm vi đề tài - Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử phạm vi kỹ thuật xung số - Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, mạch in PCB, linh kiện điện tử bản - Đảm bảo an toàn lao động 1.5 Ý nghĩa thực tiễn - Nắm bắt phương pháp thiết kế mạch tở hợp - Thực hành quy trình chế tạo mạch in PCB - Nâng cao kĩ khoan hàn mạch điện tử - Hiểu rõ chức phương pháp kiểm tra chẵn lẻ việc truyền liệu - Đóng vai trị quan trọng q trình phát kiểm tra lỗi truyền liệu CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN THIẾT KẾ Yêu cầu bài toán Sử dụng MUX thết kế mạch tạo kiểm tra chuỗi liệu bit 2.1 Bộ hợp kênh (MUX) 2.1.1 Định nghĩa Bộ ghép kênh mạch có 2n đầu vào biến, n đầu vào điều khiển, đầu vào chọn mạch đầu Tùy theo giá trị n đầu vào điều khiển mà đầu giá trị đầu vào Sơ đồ khối: Hình 1: Sơ đồ khối mạch MUX Nếu giá trị thập phận n đầu vào điều khiển j Y = Xj Phương trình tín hiệu MUX 2n – Y= G.( A´n−1 A´n−2… A´ 0) I + G.( A´n−1 A´n−2… A´ A 0) I 1+… + G.( An−1 An−2 … A A 0) I −1 n 2.1.2 Ứng dụng Mở rộng kênh ghép: kênh ghép ngõ kết hợp với để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ể tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào Chuyển để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ổi song song sang nối tiếp: Các liệu nhị phân nhiều bit, chẳng hạn mã ASCII, word, thường để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ược xử lí song song, tức tất chúng để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ược làm lúc Trong máy tính, liệu để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ược di chuyển từ nơi để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ến nơi khác lúc để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ường dẫn để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.iện song song gọi bus Khi liệu để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ược truyền để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.i qua khoảng cách dài chẳng hạn hàng chục mét cách truyền song song khơng cịn thích hợp tốn nhiều để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ường dây, nhiễu, lúc mạch dồn kênh dùng mạch chuyển để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ổi song song sang nối tiếp Dùng để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ể dồn kênh thiết kế tổ hợp: Các mạch dồn kênh với hoạt để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ộng logic để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ã xét trước cách dùng để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ể ghép nhiều để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ường ngõ vào cịn dùng để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ể thiết kế mạch tổ hợp để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ôi dễ dàng khơng cần phải để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào.ơn giản biểu thức nhiều, thường dùng IC, dễ thiết kế, … 2.1.3 Một số vi mạch MUX thường dùng a Vi mạch chọn kênh 8–1 74LS151: Hình 2: Sơ đồ kết nốii vi mạch MUX 8-1 74LS151 Sơ đồ kết nối: Bảng chân lý: Bảng 1: Bảng chân lí vi mạch MUX 8-1 74LS151 Đầu vào Đầu vào điều khiển C B A Đầu Strobe S Y W X 0 0 1 1 Sơ đồ logic: X 0 1 0 1 X 1 1 0 0 0 0 10 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Từ bảng ta có: Fe = S0⨁ S1⨁ S2 ⨁ S3⨁ S4⨁ X Vì sử dụng parity bit thu Bảng nên đầu Fe kiểm tra chuỗi liệu lẻ mức 17 2.3 Thiết kế mô phỏng a Bộ tạo chuỗi mô phỏng phần mềm Proteus Hình 7:Mô phỏng mạch tạo chuỗi dữ liệu bit b Mạch tạo bit lẻ Từ liệu Bảng và Bảng Ta có: Bộ MUX 8-1 (74LS151) Đầu vào: X0=X3=X6=X5=0; X1=X2=X4=X7=1; Đầu vào điều khiển: S0; S1; S2 Bộ MUX 4-1 (74LS153) Đầu vào: 1X0=1X4= ´y 1X1=1X2=Y Đầu vào điều khiển: S3; S4 18 Hình 8: Mô phỏng mạch tạo chuỗi bit lẻ đầu vào là chuỗi bit chẵn Khi đầu vào điều khiển bit chẵn đèn LED sáng Khi đầu vào điều khiển bit lẻ đèn LED tắt c Mạch kiểm tra bit lẻ Từ liệu Bảng ta thấy: Số lượng bit chuỗi liệu bit sớ chẵn, đèn D6 sáng ( kiểm tra chuỗi liệu bit chẵn) Ngược lại, đèn D6 không sáng tức chuỗi liệu 5bit lẻ Hoàn thành mục đích kiểm tra chuỗi liệu bit d Kết quả mô phỏng 19 Hình 4: Mô phỏng chuỗi giá trị đầu vào 10000 Hình 5: Mô phỏng chuỗi giá trị đầu vào 10001 20