Bài tập lớn xung số

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật Điện Tử, Cơ Điện Tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt và hoạt động ổn định . Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năng suất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, hoạt động của con người được giảm bớt. Xuất phát từ thực tế, nên em chọn đề tài “Thiết kế mạch đếm 8 sản phẩm (sử dụng JK_FF), hiển thị trạng thái đếm trên LED 7 thanh” được sử dụng đếm sản phẩm. 1.2 Mục đích yêu cầu Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản phẩm của máy tao ra một cách đơn giản,chính xác mà không cần tốn sức của công nhân. Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác, ổn định,gọn nhẹ,dễ lắp đặt,dễ sữa và rẽ tiền. 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trên phương pháp nghiên cứu và phân tích các chức năng của linh kiện, vi mạch và áp dụng các kiến thức cùng với sự chỉ đạo của phụ trách giáo dục để xây dựng nên một mạch có chức năng hoạt động đếm số lượng và đúng với tài nguyên yêu cầu.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT XUNG SỐ

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM 8 SẢN PHẨM (sử dụng JK-FF), HIỂN THỊ TRẠNG THÁI TRÊN LED 7 THANH

Giáo viên hướng dẫn: Gv Nguyễn Thị Thu Hà

Nhóm sinh viên thực hiện: Lưu Vũ Việt Anh 2021600571

Trịnh Hoàng Anh 2021601404

Vũ Trọng Hải Đăng 2021601364

Hà Nội - 2021

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XUNG SỐ

Họ và tên sinh viên:

1 Lưu Vũ Việt Anh Mã sinh viên: 2021600571

2 Trịnh Hoàng Anh Mã sinh viên: 2021601404

3 Vũ Trọng Hải Đăng Mã sinh viên: 2021601364

Lớp: 20231FE6021001-20 Khoá: 16

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà

Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm 8 sản phẩm (sử dụng JK-FF), hiển thị trên

Led 7 thanh.

NỘI DUNG THỰC HIỆN

1 Lựa chọn đề tài

2 Xác định yêu cầu bài toán

3 Xây dựng sơ đồ khối chức năng và xác định nhiệm vụ các khối

4 Phân tích và thiết kế sơ đồ nguyên lý

5 Thử nghiệm và hiệu chỉnh

6 Thiết kế mạch in và lắp ráp

7 Viết và hoàn thiện báo cáo

Mục lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Cơ sở lựa chọn đề tài 5

1.2 Mục đích yêu cầu 5

1.3 Phương pháp nghiên cứu 5

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ ĐẾM,THIẾT KẾ MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN 6

2.1 Tính toán 6

2.2 Thiết kế bộ đếm, thiết kế mô phỏng 13

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 16

3.1 Liệt kê các linh kiện cần dùng 16

3.2 Chế tạo, lắp ráp mạch 16

3.3 Thử nghiệm hệ thống 18

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ-KẾT LUẬN 20

4.1 Đánh giá sản phẩm 20

4.2 Tính thực tế của sản phẩm 20

4.3 Đề xuất cải tiến và hướng phát triển 20

Tài liệu tham khảo: 20

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Cơ sở lựa chọn đề tài

Trong thời đại công nghiệp hoá hiện đại hoá của đất nước

ta hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đặt ra yêu cầu đưa các công nghệ mới vào dây truyền sản xuất

để nâng cao năng suất, hạ giá thành, tăng sức cạnh tranh đồng thời đòi hỏi độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt

và hoạt động ổn định Một trong những ứng dụng rộng rãi của công nghệ vào trong sản xuất là ứng dụng của mạch đếm nói riêng và công nghệ kỹ thuật điện tử nói chung Xuất phát từ

thực tế đó, nên chúng em quyết định chọn đề tài "Thiết kế

mạch đếm 8 sản phẩm (sử dụng JK_FF), hiển thị trạng thái đếm trên LED 7 thanh” được sử dụng đếm sản phẩm 1.2 Mục đích yêu cầu

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản phẩm của máy tao ra một cách đơn giản,chính xác mà không cần tốn sức của công nhân

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác,

ổn định,gọn nhẹ,dễ lắp đặt,dễ sữa và rẽ tiền

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Trên phương pháp nghiên cứu và phân tích các chức năng của linh kiện, vi mạch và áp dụng các kiến thức cùng với sự chỉ đạo của phụ trách giáo dục để xây dựng nên một mạch có chức năng hoạt động đếm số lượng và đúng với tài nguyên yêu cầu

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ ĐẾM,THIẾT KẾ MÔ PHỎNG,

TÍNH TOÁN

2.1 Tính toán

Ta có sơ đồ khối:

Hình 2.1 Sơ đồ khối Thiết kế bộ đếm: Để thiết kế bộ đếm ta tiến hành theo các bước sau:

- Bước 1: Xác định các yêu cầu của bài toán Phân tích yêu cầu đầu bài tìm ra số trạng thái trong

- Bước 2: Lập đồ hình trạng thái Căn cứ vào yêu cầu của bộ đếm cần thiết kế như: hệ số đếm và một số các yêu cầu khác để xây dựng đồ hình mô tả hoạt động của bộ đếm

- Bước 3: Xác định số phần tử nhớ cần sử dụng, mã hóa các trạng thái trong của

bộ đếm theo mã đã cho Số phần tử nhớ được xác định như sau:

+Mã nhị phân và mã Gray n ≥ log2 Kđ

+Mã vòng n = Kđ

+Mã Johnson n = 1/2 Kđ

- Bước 4: Xác định hàm kích của các FF và hàm ra: Dựa vào bảng chuyển đổi trạng thái, bảng ra để xác định phương trình kích cho các FF và phương trình hàm ra

- Bước 5: Vẽ sơ đồ mạch thực hiện

Từ các phương trình đầu vào kích các FF và phương trình hàm ra đưa ra sơ đồ mạch thực hiện

Khối nguồn Khối điều

khiển

Khối tạo xung

Khối hiển thị Khối giải mã

Tính toán: Bộ đếm 8 sản phẩm sử dụng JK-FF

2n≥9 ( có 9 trạng thái)

 24≥9

n=4

Do đó cần sử dụng 4 phần tử nhớ JK-FF

Đồ hình trạng thái của bộ đếm được minh họa như hình dưới đây :

Hình 2.2 Đồ hình trạng thái của bộ đếm Bảng chuyển đổi trạng thái và giá trị đầu vào kích như sau:

S QDQCQBQA QDQCQBQA JDKD JCKC JBKB JAKA

S10 1010 XXXX XX XX XX XX

S11 1011 XXXX XX XX XX XX

S12 1100 XXXX XX XX XX XX

S13 1101 XXXX XX XX XX XX

S14 1110 XXXX XX XX XX XX

S15 1111 XXXX XX XX XX XX

Bảng 1 Bảng chuyển đổi trạng thái

J D

QBQA

QDQC

00

JD=QCQBQA

K D

QBQA

QDQC

KD=1

J C

QBQA

QDQC

JC=QAQB

K C

QBQA

QDQC

KC=QBQA

J B

QBQA

QDQC

JB=QA

K B

QDQC

KB=QA

J A

QBQA

QDQC

JA=QD

K A

QBQA

QDQC

KA=1

Phương trình các đầu vào kích :

JD=QCQBQA

KD=1

JC= KC=QAQB

JB=KB=QA

JA=QD

KA=1

Sơ đồ logic:

Hình 2.3 Thiết kế mạch logic

Mô phỏng trên phần mềm proteus:

Hình 2.4 Mô phỏng mạch trên proteus Hoặc ta có thể sử dụng Reset như sau :

1 0 0 0 1 0

Khi mạch đếm 0 -8 sản phẩm thì mạch sẽ được RESET

QBQA

QDQC

00

01

Ta được phương trình các đầu vào kích: QDQA

Ta sử dụng cổng NAND để reset về vị trí ban đầu

2.2 Thiết kế bộ đếm, thiết kế mô phỏng

Sơ đồ logic:

Hình 2.5 Sơ đồ logic

Mô phỏng trên phần mềm proteus:

Hình 2.6 Mô phỏng sơ đồ logic trên proteus

Ta thấy khi sử dụng Reset mạch sẽ đơn giản hóa đi nhiều nên ta sẽ đi thiết kế mạch sử dụng Reset

Ta có mạch nguyên lý mô phỏng trên phần mềm altium:

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý

Thông số kỹ thuật của mạch in

 Kích thước BOARD mạch là : 135mm x 110mm

 Thiết kế mạch in 1 lớp BOTTOM

 Khoảng cách Clearance là: 10 mil (0.254 mm )

 Độ rộng đường GND là: 40 mil (1.106 mm )

 Độ rộng đường VCC là: 35 mil (0.889 mm)

 Độ rộng đường NET là: 35 mil (0.889 mm)