ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ SỬ DỤNG BỘ MUX THIẾT KẾ MẠCH TẠO VÀ KIỂM TRA CHẴN CÁC CHUỖI DỮ LIỆU 5 BIT GVHD Ths Hà Thị Phương Nhóm 8 Lớp, Khóa[.]
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XUNG SỐ SỬ DỤNG BỘ MUX THIẾT KẾ MẠCH TẠO VÀ KIỂM TRA CHẴN CÁC CHUỖI DỮ LIỆU BIT GVHD: Ths Hà Thị Phương Nhóm: Lớp, Khóa: 20231FE6021002 K15 Sinh viên: Ma Văn Hùng - 2020604080 Lê Thị Phương Huệ - 2020405498 Cao Phan Lương - 2020605618 HÀ NỘI, 25 THÁNG 12 NĂM 2023 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô Hà Thị Phương, người dành thời gian kiến thức tận tâm để hỗ trợ hướng dẫn em q trình hồn thành cơng việc thiết kế mạch Sự giúp đỡ cô không giúp em nắm vững kiến thức mà tạo điều kiện thuận lợi để em phát triển kỹ kiến thức cá nhân Cơ khơng ngừng khích lệ hỗ trợ em vượt qua thách thức q trình học tập nghiên cứu Nhờ có hướng dẫn động viên từ cô, em hồn thành cơng việc thiết kế mạch với hiệu suất tốt Em biết ơn với tình cảm nhiệt huyết mà Hà Thị Phương đồng thời cám ơn quý thầy cô bạn phần giúp nhóm hồn thành đề tài Trong đề tài không tránh khỏi thiếu sót mong góp ý bạn để đề tài hoàn thiện Hà nội, ngày 25 tháng 12 năm 2023 Nhóm TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày “Sử dụng MUX thiết kế mạch tạo kiểm tra chẵn cho chuỗi liệu bit” Tập trung vào việc áp dụng Multiplexer (MUX) việc tạo bit chẵn từ dãy bit đầu vào Trong ngữ cảnh này, MUX đóng vai trị quan trọng việc lựa chọn kết hợp tín hiệu đầu vào theo yêu cầu tạo bit chẵn kiểm tra cụ thể Đề tài bao gồm việc nghiên cứu cách thức hoạt động MUX, ứng dụng MUX việc xử lý liệu số, cách mà MUX sử dụng để tạo bit chẵn từ dãy bit đầu vào Nó xoay quanh việc phân tích, thiết kế, triển khai mạch logic sử dụng MUX nhằm tạo mơ hình ứng dụng cụ thể Các nghiên cứu dự án liên quan đến đề tài đặt vấn đề cải thiện hiệu suất, tối ưu hóa mạch logic, tích hợp mạch, tính ứng dụng hệ thống số phức tạp Đồng thời, đề tài sâu vào việc phân tích ứng dụng mạch tạo bit chẵn ngữ cảnh ứng dụng cụ thể lĩnh vực kỹ thuật điện tử, viễn thơng, máy tính MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU .5 1.1 Tổng quan 1.2 Nhiệm vụ đề tài .5 1.3 Phân chia cơng việc nhóm CHƯƠNG LÝ THUYẾT 2.1 Bộ dồn kênh MUX 2.2 Sơ đồ khối hệ thống 2.3 Mạch tạo Bit Parity chẵn 2.3.1 Nguyên lý tạo Bit Parity chẵn 2.3.2 Cách kết nối MUX 10 2.3.3 Cấu tạo mạch tạo bit chẵn 11 2.4 Mạch kiểm tra chuỗi liệu chẵn 13 2.4.1 Nguyên lý mạch kiểm tra chẵn .13 2.4.2 Cách kết nối MUX để tạo mạch 15 2.4.3 Cấu tạo mạch kiểm tra bit chẵn 15 CHƯƠNG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 17 3.1 Yêu cầu thiết kế .17 3.2 Phân tích thiết kế 17 3.2.1 Tạo tín hiệu đầu vào .17 3.2.2 Tạo nguồn ổn định 5V .18 3.2.3 Báo tín hiệu 18 3.3 Thiết kế mạch tạo kiểm tra 19 3.4 Mô mạch phần mềm Proteus .22 3.5 Thiết kế mạch In phần mềm Altium .23 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 24 4.1 Đo đạc kiểm nghiệm mạch sau hoàn thiện 24 4.1.1 Cách thức đo đạc 24 4.1.2 Tiến hành đo kiểm nghiệm 24 4.2 Kết luận sau đo đạc 25 4.2.1 Trước cắm điện cho hoạt động .25 4.2.2 Sau cắm điện 25 4.3 Đánh giá kết làm việc nhóm 26 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 27 5.1 Kết luận: 27 5.2 Phương hướng phát triển cho đề tài .27 CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ khối tổng quan mạch dồn kênh MUX Hình Ứng dụng MUX thiết kế mạch tổ hợp Hình Sơ đồ khối chức hoạt động hệ thống Hình Ghép hai MUX -1 10 Hình Ghép MUX -1 MUX 4-1 .11 Hình Bộ MUX 4-1 kiểm tra liệu từ bit MUX 8-1 16 Hình Mắc cơng tắc theo cách 17 Hình Mắc cơng tắc theo cách 17 Hình Nguyên lý mạch nguồn 5V sử dụng IC 7805 18 Hình 10 Bật đèn led cách nối đất 18 Hình 11 Bật đèn led cách nối nguồn 18 Hình 12 Nguyên lý mạch tạo bit chẵn .19 Hình 13 Nguyên lý mạch kiểm tra chẵn 20 Hình 14 Mạch tạo liệu đầu vào 21 Hình 15 Mạch hiển thị LED 21 Hình 16 Mơ mạch tạo kiểm tra với liệu vào 10000 22 Hình 17 Mơ mạch tạo kiểm tra với liệu vào 10100 22 Hình 18 Mơ mạch tạo kiểm tra với liệu bị lỗi bit S4 23 Hình 19 Mạch In thiết kế phần mềm ALTIUM 23 Hình 20 Mạch điện mặt trước 24 Hình 2021 Kết đo điện áp đầu vào IC 26 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Phân công nghiệm vụ, cơng việc thời gian hồn thành Bảng Bảng trạng thái mạch tạo bit chẵn sử dụng MUX cho buỗi bit .9 Bảng Bảng trạng thái S0 S1 S2 điều khiển MUX 8-1 .11 Bảng Nguyên lý tạo bit chẵn từ bit S3, S4 đầu mạch tạo chẵn 12 Bảng Bảng trạng thái mạch kiểm tra bit chẵn 13 Bảng Bảng chân lý tạo bit chẵn từ bit S3, S4, P 15 Bảng Bảng chân lý tạo Bit chẵn từ đầu mạch tạo chẵn .16 Bảng Thông số thu đo đạc .24 Bảng Đánh giá chất lượng hoạt động nhóm theo thành viên 26 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan Trong lĩnh vực kỹ thuật số, thiết kế mạch tạo bit chẵn phản ánh khía cạnh quan trọng việc đảm bảo tính tồn vẹn liệu độ tin cậy hệ thống thông tin Nguyên lý mạch tạo bit chẵn thêm bit vào cuối chuỗi bit định để làm cho tổng số bit chẵn định có giá trị chẵn Điều thường thực thông qua cấu trúc logic, cổng XOR, để xác định số lượng bit hai trạng thái thường bit '0' '1' - chuỗi liệu sau thêm 'bit chẵn' thích hợp Những ưu điểm mạch tạo bit chẵn bàn cãi: cung cấp cách đơn giản hiệu để tăng cường độ tin cậy mà không yêu cầu nhiều nguồn lực bổ sung Chúng cung cấp cho nhà thiết kế linh động việc tích hợp với hệ thống kỹ thuật số khác mà khơng gặp q nhiều rắc rối tương thích hay cấu hình Tuy vậy, mạch tạo bit chẵn có nhược điểm Ví dụ, có khả phát lỗi đơn giản bit bị thay đổi từ '0' thành '1' ngược lại phát lỗi phức tạp lỗi xảy theo mẫu Do đó, số ứng dụng cần độ tin cậy cao, việc sử dụng mạch tạo bit chẵn phải kết hợp với phương pháp 1.2 Nhiệm vụ đề tài - Phân tích Đầu Vào liệu: Xác định chuỗi liệu bit đầu vào - Xác định Bit Chẵn: Tính tốn bit chẵn cho chuỗi bit đầu vào - Thiết kế Mạch sử dụng MUX: tính tốn tạo bit chẵn cho chuỗi liệu bit đầu vào với MUX Bằng cách kiểm tra bit lẻ thêm “1” để dãy bit chẵn Và ngược lại “0” chuỗi bit chẵn - Thiết lập Tín hiệu Điều khiển (Select Lines): Xác định thiết lập tín hiệu điều khiển cho MUX - Kiểm tra Debug Mạch: Sau mạch thiết kế, cần phải thực kiểm tra để đảm bảo hoạt động hợp lý - Xác minh Chức Kiểm Tra: Kiểm tra xem mạch đắn nhận diện trạng thái chẵn liệu bit (tức là, có tổng số bit '1' chẵn hay khơng) 1.3 Phân chia cơng việc nhóm Bảng Phân cơng nghiệm vụ, cơng việc thời gian hồn thành Ngày Ngày Trạn bắt kết g thái đầu thúc hoạt thực thực động tế tế Người thực ST T Cơng việc Tìm hiểu nơi dung kiến thức 21/1 25/1 Huệ, Hoàn Lương, thành Hùng Thống ý kiến Phân tích nguyên lý mạch tạo bit chẵn 25/1 26/1 Hoàn thành Huệ Đưa phương pháp Phân tích nguyên lý mạch kiểm tra Thiết kế Mô phần mềm Proteus Thiết kế mạch phần mềm Altium Tìm mua linh kiện 25/1 26/1 Hoàn thành Lương Đưa phương pháp 26/1 28/1 Hoàn thành Hùng Mô chạy ổn định 28/1 31/1 30/1 31/1 Hoàn thành Hoàn thành In mạch ăn mịn Phíp đồng 31/1 5/12 Hồn thành Huệ Mạch ăn mòn nhiều lỗi Lắp ráp linh kiện hoàn thiện mạch In 5/12 10/1 Hoàn thành Hùng Mạch chạy bị sai kết Kiểm tra lỗi mạch 10/1 15/1 Hoàn thành Hùng Mạch bị lỗi không nối đất cho đầu vào IC Sửa lại mạch phần mềm Altium In mạch ăn mịn Phíp đồng Lắp ráp linh kiện hoàn thiện mạch In 15/1 16/1 18/1 15/1 17/1 16/1 18/1 20/1 25/1 25/1 Hoàn thành Hoàn thành Hồn thành Hồn thành Hồn thành Hùng Sửa mơ lại Huệ Làm lại mạch 10 11 12 13 Viết báo cáo 14 Thiết kế Slide thuyết trình Hùng Lương Ghi Làm vội nên thiết kế sai phần tạo liệu Mua thiếu nên phải mua nhiều lần Hùng Huệ Trễ deadline Lương Trễ deadline CHƯƠNG LÝ THUYẾT 2.1 Bộ dồn kênh MUX 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 tổng quan mạch dồn kênh MUX Nếu giá trị thập phận n đầu vào điều khiển j Y = Xj Phương trình tín hiệu MUX 2n – Y = X ( A n−1 A n−2 … A )+ X ( A n−1 A n−2 … A1 A ) +…+ X −1 ( A n−1 A n−2 … A1 A ) n Có nhiều ứng dụng sử dụng MUX kể đến như: - Mở rộng MUX với nhiều đầu vào liệu (mở rộng 8-1 thành 16-1) - Chuyển đổi chuỗi liệu từ song song sang nối tiếp - Dồn kênh để thiết kế tổ hợp Trong khuôn khổ đồ án tập trung đến việc ứng dụng MUX việc dồn kênh để thiết kế tổ hợp với ưu điểm như: đơn giản biểu thức nhiều, dùng IC dễ dàng thiết kế Để tạo mạch tạo kiểm tra chẵn cho chuỗi liệu bit Hình Ứng dụng MUX thiết kế mạch tổ hợp 2.2 Sơ đồ khối hệ thống Hình Sơ đồ khới chức hoạt động hệ thớng Chú thích: Giải thích chức hoạt động khối: - Khối nguồn: cung cấp lượng cho toàn hệ thống - Khối nhập liệu: có chức nhận tín hiệu điều khiển từ người dùng đưa tín hiệu đến hệ thống - Khối xử lý tạo bit chẵn: khối có chức thêm bit đầu vào liệu lẻ Để chuỗi liệu chẵn - Khối tạo bit lỗi: sơ đồ khối khối kín mạch tạo liệu truyền khơng có lỗi q trình nhận Vì ta thêm chức tạo bit lỗi để kiểm tra chức kiểm tra lỗi có hoạt động hay không - Khối xử lý kiểm tra liệu: khối xử lý tín hiệu nhận từ bên truyền xác định chuỗi liệu có chẵn hay khơng Nếu chuỗi liệu chẵn khơng báo lỗi Nếu liệu lẻ báo lỗi - Khối hiển thị: Vì tín hiệu điện khơng nhìn thấy mắt thường ta cần chức hiển thị tín hiệu ngồi ánh sáng Bảng Bảng chân lý tạo Bit chẵn từ đầu mạch tạo chẵn Y1 0 1 Y2 1 D0 X X X D1 X X X D2 X X X D3 X X X E 0 Y 0 CHƯƠNG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 3.1 Yêu cầu thiết kế Các yêu cầu cần đặt để thiết kế mạch tạo kiểm tra chuỗi liệu chẵn là: - Phần tạo tín hiệu đầu vào phải đưa lên cao 5V thấp 0V - Thiết kế phần tạo lỗi để kiểm tra xem liệu có với liệu truyền hay không - Bộ Nguồn ổn định để sử dụng không may cấp nguồn cao không bị chập cháy - Đèn báo tín hiệu phải phân chia rõ ràng cụ thể tín hiệu 3.2 Phân tích thiết kế 3.2.1 Tạo tín hiệu đầu vào - Sử dụng chân số (ngoài ) làm chân đầu công tắc Hình Mắc công tắc theo cách Với cách mắc công tắc chân công tắc kéo xuống đất chân tín hiệu trống bên ngồi từ dễ thiết kế mạch in - Sử dụng chân số (giữa ) làm chân đầu công tắc Hình Mắc công tắc theo cách