Đồ án môn học: Thiết kế mạch chuyển nhị phân 4 Bit sang mã Gray và dư 3 sử dụng công tắc điều khiển pdf

Tổng quan Một mã nhị phân là một cách để đại diện cho văn bản hoặc hướng dẫn xử lý máy tính bằng cách sử dụng của hệ thống số nhị phân của hai chữ số nhịphân 0 và 1.. Ví dụ, một chuỗi nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

Giáo viên hướng dẫn : Lý Văn Đạt

Sinh viên thực hiện : Vũ Minh Thành

Lê Thị Thảo Nguyễn Xuân Thảnh

Lớp :ĐT.K40

Hưng Yên , tháng 03 năm 2012

ĐỒ ÁN MÔN HỌCKhóa học: 2010-2013Lớp: ĐTK40

TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch chuyển mã nhị phân 4 bit sang mã gray và dư 3

I Dữ kiện cho trước:

+ Các linh kiện điện tử có bán trên thị trường

+ Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật

+ Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thựchiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án, khả năng ứng dụng của đồán)

+ Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN.

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày tháng năm 2012

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 3

MỤC LỤC 4

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐÈ TÀI 8

1.1 Mã nhị phân,gray và dư 3 8

1.1.1 Mã nhị phân 8

1.1.2 Mã gray 10

CHUƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 13

2.1.IC 7805 13

2.1.1 Đặc điểm 13

2.1.2 Cách đọc chân của họ 78xx 13

2.1.3 Hình dạng thực tế 14

2.2 IC 7486 14

2.3.IC 7408 15

2.4 IC 7432 16

2.5 IC 7404 17

2.6 Tụ điện 18

2.7 LED 19

2.7.1.Tính chất 20

CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 21

3.1 Bảng trạng thái chân lí của mạch 21

3.2 Sơ đồ nhóm các trạng thái 22

3.2.1.Sơ đồ nhóm từ hệ nhị phân sang mã gray 22

3.2.2 Sơ đồ nhóm chuyển từ hệ nhị phân sang mã dư 3 22

3.3 Kết quả đạt được tư nhóm các sơ đồ trên 22

3.3.1.Gray 22

3.3.2.Dư 3 23 3.4 Sơ đồ nguyên lí của mạch chuyển đổi từ nhị phân sang gray và dư 3 23

3.5 Sơ đồ board mạch……… ……….24

3.6.Nguyên lí làm việc của mạch 25

KẾT LUẬN 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

vấn đề gặp phải khi làm đồ án ……… 29

LỜI NÓI ĐẦU

Từ khi ra đời cho tới nay , kĩ thuật số đã được ứng dụng rất nhiều vàothực tế từ tivi số , máy ảnh số truyền hình số… và nhiều lĩnh vực khác

Kĩ thuật số có những ưu điểm như:dễ sử lí , lưu trữ , ít bị méo dạng tín hiệukhi truyền ,thiết bị đơn giản do vậy nó được sử dụng rất phổ biến

Trải qua quá trình học tập nghiên cứu nhóm chúng em đã chọn đề tài :” thiết

kế mạch mạch chuyển mã từ nhị phân sang gray và dư 3 sử dụng công tắcđiều khiển” làm đồ án

Chúng em hi vọng sau khi hoàn thành đồ án này , nó sẽ giúp chúng emcủng cố lại kiến thức mà chúng em đã tích lũy được trong suốt thời gian họctập và là một nền tảng kiến thức vững chắc để chúng em sau khi ra trường

Do trình độ kỹ thuật còn có nhiều hạn chế nên đồ án không thể tránhkhỏi những sai sót, chúng em mong được sự thông cảm và chỉ bảo thêm củathầy cô

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Lý

Văn Đạt cùng sự giúp đỡ của các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

STT Công việc thực hiện Người

thựchiện

+ Tìm kiếm tài liệu liên quan: Linh kiện điện tử, điện tử

căn bản, điện tử công suất…

- Từ đó xây dựng được sơ đồ khối

- Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối và các linh

kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từng

khối

Cả nhóm

3

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch eagle 6.10

- Tính toán thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng

- Chuẩn hóa nội dung, làm quyển thuyết minh Cả nhóm

- Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn bộ nội dung Cả nhóm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐÈ TÀI

1.1 Mã nhị phân,gray và dư 3

1.1.1 Mã nhị phân.

1.1.1.1 Tổng quan

Một mã nhị phân là một cách để đại diện cho văn bản hoặc hướng dẫn

xử lý máy tính bằng cách sử dụng của hệ thống số nhị phân của hai chữ số nhịphân 0 và 1 Điều này được thực hiện bằng cách gán một chuỗi bit cho mỗibiểu tượng cụ thể hoặc hướng dẫn Ví dụ, một chuỗi nhị phân của tám chữ sốnhị phân ( bit ) có thể đại diện cho bất kỳ của 256 giá trị có thể và do đó cóthể tương ứng với một loạt các biểu tượng, chữ cái hoặc chỉ dẫn khác nhau.Một mã nhị phân là một cách để đại diện cho văn bản hoặc hướng dẫn

xử lý máy tính bằng cách sử dụng của hệ thống số nhị phân của hai chữ số nhịphân 0 và 1 Điều này được thực hiện bằng cách gán một chuỗi bit cho mỗibiểu tượng cụ thể hoặc hướng dẫn Ví dụ, một chuỗi nhị phân của tám chữ sốnhị phân ( bit ) có thể đại diện cho bất kỳ của 256 giá trị có thể và do đó cóthể tương ứng với một loạt các biểu tượng, chữ cái hoặc chỉ dẫn khác nhau

Trong máy tính và viễn thông, mã nhị phân được sử dụng cho bất kỳ một loạt các phương pháp mã hóadữ liệu, chẳng hạn như các chuỗi ký tự vào chuỗi bit Những phương pháp này có thể được cố định chiều rộng hoặc chiềurộng biến Trong một mã nhị phân có chiều rộng cố định, mỗi chữ cái, chữ sốhoặc ký tự khác, được đại diện bởi một chuỗi bit của chiều dài tương tự, rằng chuỗi bit, giải thích như là một số nhị phân , thường được hiển thị trong bảng

mã trong bát phân , thập phân hoặc thập lục phân ký hiệu Có rất nhiều các bộ

ký tự và nhiều bảng mã ký tự cho họ

Một chuỗi bit, được hiểu là một số nhị phân, có thể được dịch thành một số thập phân Ví dụ, chữ thường "một" như đại diện bởi chuỗi bit

01100001, cũng có thể được đại diện là số thập phân 97

1.1.1.2.Lịch sử của mã nhị phân

Số nhị phân được mô tả lần đầu tiên trong Chandashutram bằng văn bản của Pingala trong 100 trước công nguyên Mã nhị phân lần đầu tiên được giới thiệu bởi các nhà toán học và triết học Đức Gottfried Wilhelm

Leibniz trong thế kỷ 17 Leibniz đã cố gắng để tìm thấy một hệ thống chuyển đổi báo cáo bằng lời nói logic vào một toán học tinh khiết Sau khi ý tưởng của ông đã được bỏ qua, ông đi qua một văn bản cổ điển Trung Quốc gọi

là "Kinh Dịch hay Sách Thay đổi ', mà sử dụng một loại mã nhị phân Cuốn sách đã khẳng định lý thuyết của ông rằng sự sống có thể được đơn giản hóa, giảm xuống đến một loạt các mệnh đề đơn giản Ông đã tạo ra một hệ thống bao gồm các hàng của số không và những người thân Trong khoảng thời giannày, Leibiniz chưa tìm thấy một sử dụng cho hệ thống này

Một nhà toán học và triết học bằng tên của George Boole xuất bản một bài báo năm 1847 được gọi là "phân tích toán học của Logic mô tả một hệ thống đại số logic, bây giờ được gọi là đại số Boolean Hệ thống của Boole

đã được dựa trên hệ nhị phân, 1 có, không, on-off phương pháp tiếp cận đó bao gồm các 3 hoạt động cơ bản nhất AND, OR, và NOT [ 2 ] Hệ thống này đãkhông đưa vào sử dụng cho đến khi 1 sinh viên tốt nghiệp từ Viện Công nghệ Massachusetts theo tên Claude Shannon nhận thấy rằng các đại số Boolean ông đã học được là tương tự như một mạch điện Shannon đã viết luận án của mình vào năm 1937, thực hiện phát hiện của mình Shannon của luận án đã trở thành một điểm khởi đầu cho việc sử dụng các mã nhị phân trong ứng dụng thực tế như máy tính,

1.1.2 Mã gray

1.1.2.1 Mã nhị phân phản xạ

Cũng được biết đến với tên gọi là mã Gray – đặt theo tên của Frank Gray, là một hệ thống ký số nhị phân, trong đó hai giá trị liên tiếp chỉ khác nhau một chữ số Lúc đầu, mã nhị phân phản xạ được phát minh với mục đích ngăn ngừa tín hiệu ngõ ra không chính xác của các bộ chuyển mạch cơ điện Ngày nay, mã Gray được sử dụng rộng rãi để sửa lỗi trong những phương tiện liên lạc bằng số, ví dụ như truyền hình kỹ thuật số mặt đất và một vài hệ thống truyền hình cáp

1.1.2.2.Tên gọi

Tên gốc “mã nhị phân phản xạ” được đưa ra dựa vào một tính chất của

bảng mã Gray : các giá trị ở nửa sau của bảng mã có sự đối xứng với các giátrị ở nửa đầu của bảng mã theo thứ tự ngược lại, ngoại trừ bit cao nhất bị đảogiá trị Tính chất đối xứng này vẫn đúng cho các bit thấp hơn trong mỗi nửacủa

bảng mã, trong mỗi phần tư của bảng mã, v.v Cách gọi thông dụng hiện nay-mã Gray - được đặt theo tên của nhà nghiên cứu Frank Graylàm việc

ở phòng thí nghiệm Bell Gray đã dùng mã này trong hệ thống thông tin mãxung của ông, trong một bằng sáng chế xin cấp vào năm 1947 (được cấp vàonăm 1953) Thực ra, Gray không phát minh ra mã này, mà trong bằng sángchế của mình,ông ta chỉ trích dẫn và gọi đó là “mã nhị phân phản xạ” Lịch sử

và các ứng dụng thực tiễn

Mã nhị phân phản xạ đã được ứng dụng trong những câu đố toán họctrước khi trở nên phổ biến trong lĩnh vực kỹ thuật Kỹ sư người Pháp ÉmileBaudot đã dùng mã Gray trong hệ thống điện báo vào năm 1878 Ông ta đãđược nhận huân chương Bắc đẩu bội tinh cho công trình này Mã Gray đôi khi

bị gán nhầm là được đặt tên theo Elisha Gray, chẳng hạn trong một cuốn sáchgiáo khoa bàn về điều chế mã xung

Frank Gray, nhà vật lý thuộc phòng thí nghiệm Bell, người nổi tiếngvới việc phát minh ra phương pháp tín hiệu hoá được dùng cho tivi màu tươngthích, đã phát minh một phương pháp để chuyển đổi tín hiệu tương tự sangnhững nhóm mã nhị phân phản xạ bằng cách dùng thiết bị dựa trên đèn chânkhông [3] Phương pháp và các thiết bị này được cấp bằng sáng chếnăm 1953 và kể từ đó Gray được lấy tên để đặt cho loại mã này Loại thiết bị

“đèn PCM” mà Gray mô tả trong bằng sáng chế của mình đã được chế tạothực sự bởi Raymond W Sears của phòng thí nghiệm Bell, cùng làm việc vớiGray và William M Goodall, là người đã gợi ý cho Gray về việc dùng mã nhịphân phản xạ

Trong thời kỳ đó, Gray đã hết sức thích thú với việc dùng mã này để tốithiểu hóa sai số trong việc chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số; vàcho đến tận bây giờ, mã mang tên ông vẫn còn được dùng với mục đích nàycùng với một số mục đích khác nữa

Để mã hóa một con số như 127, sau đó, người ta chỉ đơn giản là mã hóacủa các chữ số thập phân như trên, đưa ra (0100, 0101, 1010)

Ưu điểm chính của mã hóa XS-3 trên BCD mã hóa là một số thập phân

có thể được nines 'bổ sung (cho phép trừ) là một cách dễ dàng như là một sốnhị phân có thể là bổ sung , chỉ cần đảo ngược tất cả các bit Ngoài ra, khitổng của hai XS-3 chữ số lớn hơn 9, mang theo chút của một bộ cộng bốn bit

sẽ được thiết lập cao Điều này làm việc bởi vì, khi bổ sung thêm hai con sốlớn hơn hoặc bằng số không, một giá trị "dư thừa" của sáu kết quả tiền Kể từkhi bốn bit số nguyên chỉ có thể chứa giá trị 0 tới 15, vượt quá sáu cách màbất kỳ một khoản hơn chín tràn ý chí

Thêm vượt quá 3 công trình trên một thuật toán khác nhau hơn so với

mã hóa BCD hoặc các số nhị phân thường xuyên Khi bạn thêm hai XS-3 con

số với nhau, kết quả là không XS-số 3 Ví dụ, khi bạn thêm 1 và 0 trong XS-3câu trả lời có vẻ là 4 thay vì của 1 Để khắc phục vấn đề này, khi bạn hoàn tất

việc thêm mỗi chữ số, bạn có trừ 3 (nhị phân 11) nếu chữ số thập phân 10 vàthêm ba nếu số lớn hơn hoặc bằng số thập phân 10.

CHUƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

7805 là ic ổn định điện điện áp đầu ra luôn là 5v

7812 là điện áp ở cửa ra là 12v (điện áp đưa vào >12v)

7812 đầu vào nằm trong khoảng (12v-36v) nếu các bạn cho cao thì 78 sẽ không hoạt động lâu nên bạn cần phải lắp tản nhiệt cho nó

Đọc chân :nếu ta đặt 78 như hình vẽ dưới đây :

2.1.3 Hình dạng thực tế

Chân số 1 gọi là chân vào (in)

Chân số 2 gọi là chân mát (GND)

Chân số 3 gọi là chân ra ( 0UT)

2.2 IC 7486

Ic 2 đầu vào,ic 7486 là ic tích hơp 4 hàm xor

Đầu vào là 2 chân A và B

Đầu ra là chân Y

Chân 7 nối mát

Chân 14 với dương nguồn

2.6 Tụ điện.

Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong cácmạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyềntín hiệu, mạch dao động…

Hình 1.10 Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy…Hình dạng tụ trong thực tế

2.7 LED

LED là viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang)

là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại , tử ngoại Cũnggiống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với mộtkhối bán dẫn loại N

2.7.1.Tính chất.

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng

(và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn

LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5V đến 3V Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra

`

CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH. 3.1 Bảng trạng thái chân lí của mạch

Khối nguồn Khối Nhị phân Khối Chuyển mã 1

Khối Chuyển mã 2

Khối gray

Khối Dư 3

G1 G2

00 01 11 10 00 01 11 10

G3 G4

3.2.2 Sơ đồ nhóm chuyển từ hệ nhị phân sang mã dư 3.

D1 00 01 11 10 D3 00 01 11 10

00011110

T4= B4

3.4 Sơ đồ nguyên lí của mạch chuyển đổi từ nhị phân sang gray và dư 3

3.5 Sơ đồ board mạch

3.6.Nguyên lí l m vi c c a m chàm việc của mạch ệc của mạch ủa mạch ạch

TH1: khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0000, tất cảcác công tắc đều nối mass

Khi đó:

Chế độ chuyển từ B_G có đầu ra là 0010 lúc này G3 sáng

Chế độ chuyển từ B_D có đầu ra là 0110 lúc này D2 và D3 sáng.TH5: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0100 với công tắc số 2 lên dương nguồn,các công tắc còn lại đều nối mass

TH6: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc à 0101 với công tắc số 2 và số 4 lên dương nguồn,2 công tắc còn lại nối mass.Khi đó:

Chế đọ chuyển từ B_G đầu ra có giá trị là 0111 lúc này G2,G3,G4 đều sáng,

Chế độ chuyển từ B_D đầu ra có giá trị là 1000 lúc này có D1 sáng.TH7: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0110 với công tắc số 2 và số 3 lên dương nguồn,1,4 xuống mass

TH10: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân băng tay 4 công tắc là 1001 với công tắc 1 và 4 lên dương nguồn,2 công tắc còn lại xuống mass.Khi đó:

Chế độ chuyển từ B_G đầu ra có giá trị là 1101 lúc này G1,G2,G4 sẽ sáng

Chế độ chuyển từ B_D đầu ra có giá trị là 1100 lúc này D1 và D2 sẽ sáng

(Các trạng thái tiếp theo 11,12.13,14,15 tương tự như đã phân tích trên)

KẾT LUẬN

Đề tài là một đề tài hết sức hấp dẫn, nó có áp dụng thực tế trong đời

sống Được sự hướng dẫn tận tình của các thầy (cô) trong khoa Điện – điện

tử và đặc biệt là thầy Lý Văn Đạt nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy định Do kiến thức và thời gian có hạn nên trong quá

trình thực hiện đồ án không thể tránh đuợc những hạn chế và thiếu xót rấtmong các thầy cô chỉ bảo để chúng em có thêm những hiểu biết vả kinhnghiệm thực hiện các đồ án môn học tiếp theo

Sau một thời gian làm đồ án chúng em đã rút ra được rất nhiều kinhnghiệm cho bản thân, đó cũng là nhờ vào sự chỉ dạy nhiệt tình của các thầy cô

và sự góp ý của các bạn

Sau cùng một lần nữa chúng em xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn đối

với thầy LÝ VĂN ĐẠT và thầy cô trong khoa đã giúp chúng em hoàn thành

đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện

Lê Thị Thảo Nguyễn Xuân Thảnh

Vũ Minh Thành

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1.Kỹ thuật số - Nguyễn Quốc Chung 2012

Vấn đề gặp phải trong quá trình làm đồ án:

Nhóm các trạng thái chưa được rút gọn.

Một số ic,led chất lượng chưa tốt nên bị cháy ,hỏng.

Test trên panel các linh kiện và dây nối hay bị lỏng,làm mạch bị chạy sai,

Board mạch trên máy khó khăn khi đi dây.

Hàn linh kiện lệch mối lối