Đồ án tốt nghiệp - Phân tích thiết kế hệ thống - THIẾT KẾ MẠCH LOGIC ppt

ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ MẠCH LOGIC Lời nói đầu Trong những năm gần đây ,cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẻ của công nghệ vi điện tử,con người ngày càng thâm nhập sâu hơn về mọi lỉnh vực,đặc biệt là trong lỉnh vực đIện tử,tin học.Đời sống của con người càng ngày càng phát triển,nhu cầu của con người ngày càng cao.Nhằm góp phần vào sự phát triển chung đó,chúng em,những người sinh viên khoa Điện Tử Viển Thông luôn mong muốn làm một cáI gì đó,trước hết là xem mình có thể làm được những gì sau nữa là học hỏi thêm trong quá trình thực hành thực tế để rồi sau này hy vọng mình sẻ góp được 1 phần nhỏ bé vào xây dựng đất nước được giàu đẹp hơn. Do trình độ còn có hạn,bài thiết kế còn có nhiều sai sót, nhiều phương án chưa tối ưu,mong nhận được những ý kiến đóng góp của các bạn,của các thầy,các cô. Trong đồ án này trình bày một mạch đồng hồ đơn giản,có khả năng báo thức và hẹn giờ,cứ 30 phút lại đưa ra 1 tiếng kêu và sau 60 phút lại đưa ra 2 tiếng kêu với thời gian mổi lần là 1 sec.Thời gian đặt giờ báo thức là 1 phút. Chương 1:Cơ sở lý thuyết để thực hiện Để thực hiện được chức năng như trên ta có thể dùng nhiều phương pháp.Ta có thể dùng vi xử lý để thiết kế với đầy đủ chức năng hơn,ví dụ như thêm giờ ngày ,tháng,có sự điều chỉnh linh hoạt hơn.Ta củng có thể chỉ dùng duy nhất 1 số IC đơn giản phổ biến để thiết kế 1 đồng hồ thoả mãn chức năng trên. Nếu thiết kế dùng VXL thì sơ đồ khối có dạng: Các IC được dùng trong thiết kế này gồm có: -Chíp VXL:8088 - hổ trợ lập trình:8255A -IC định thời:8254 Và một số các IC như:Đệm địa chỉ(Addres Buufer):74LS 244 Đệm dử liệu(Data buffer):74LS245 Vấn đề cơ bản khi thiết kế bằng VXL dó là IC định thời :IC 8254 Sơ đồ khối của nó có dạng: CS D0-D7 CPU RD WR A0 Đệm Bus dữ li ệu Bộ đếm 0 Bộ đ ếm Bộ đếm 2 RD Logic WR điều A0 Thanh ghi từ điều khi ển Clock 0 Gatek 0 Out 0 Clock 1 Gate 1 Out 1 Clock 2 Gate 2 IC này có 3 bộ đếm ngược 16 bit,chỉ cần dùng 3 bộ đếm của IC này ta có thể đếm được :giây,phút ,giờ,ngày ,tháng, năm. Bằng phần mềm ta có thể điều chỉnh để có được giây,phút giờ,ngày ,tháng, năm và báo thức một cách uyển chuyển. Ban đầu ta thiết lập cho 8254 chế độ hoạt động là chế độ 2,ban đầu ta nạp vào cho 8254 ở bộ đếm 0:3600 Bộ đếm 1:24*365(24 giờ*365 ngày) Bộ đếm 2:9999(số năm lớn nhất cho bộ đếm) 3 bộ đếm này được mắc nối tiếp với nhau,để hiển thị được giờ phút ta đọc bộ đếm 0,xử lý bằng phần mềm để hiển thị giây ,phút Do được mắc nối tiếp nên khi bộ đếm 0 đếm dược 3600 xung thì bộ đếm 1 mới nhảy được 1 xung và khi bộ đếm 1 đếm được 24*365 xung thì sẻ đưa ra 1 xung để kích bộ đếm 2 nhảy lên 1 xung. Tuy nhiên với yêu cầu bài toán như trên thì như đả nói ta chỉ cần dùng các IC đơn giản phổ biến là đả có thể làm được. I/Sơ đồ khối của hệ thống: Cách thức hoạt động:Bình thường chuyển mạch ở vị trí 1. Lúc này khối sẻ hiển thị :Giờ _Phút _Giây. Khi muốn đặt giờ báo thức: +Từ khối điều khiển sẻ đưa ra chi thị (Bấm) làm chuyển mạch được đóng ơ vị trí 2. Hiển th ị Switch Điều khi ển Giãi mã Bộ đếm Giãi mã Bộ đếm Clock_1HZ So sánh Tạo dao K 1 K 2 K 3 +Từ nguồn xung clock 1HZ ta sử dụng các khoá K1,K2 đẻ đặt thời gian cần báo thức.Trong đó ta dùng : K1:Đặt giờ báo thức K2:Đặt phút báo thức +Từ bộ đếm thông qua bộ giãI mã,bộ hiển thị sử dụng các đèn chỉ thị Led 7 thanh sẻ hiển thị Giờ _Phút _Giây cho tới thời gian cần báo thức. Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại được đưa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thường. Thời gian cần báo thức được so sánh với thời gian thực của đồng hồ thông qua khối so sánh.Khi chưa đến thời gian cần báo thức thì khối so sánh chưa có đáp ứng nào.Đến khi đúng thời gian cần báo thức thì khối so sánh sẻ đưa ra một xung có =1 phút.Xung này đưa tới điều khiển bộ tạo dao động đa hài làm cho mạch tạo âm hoạt động.Thông qua loa sẻ phát ra âm thanh kéo dài trong 1 phút.Trong trường hợp ta muốn cắt âm thanh báo thức trước thời gian qui định thì ta ngắt khoá K3. II/Phân tích các khối . 1.Khôí điều khiển: Ơ đây ta sư dụng 1 chuyển mạch (Công tắc) 2 trạng thái đóng mở -Bình thường thì công tắc này ơ vị trí 1. Lúc này: E 1 =L;E 2 =H -Khi đặt thời gian cần báo thức công tắc này chuyển về vị trí 2.Lúc này: E 1 =H;E 2 =L để hiển thị thời gian cần đặt.Sau khi đặt công tắc cần được chuyển về vi trí 1 để hiển thị Giờ_Phút _Giây. 2.Khối đồng hồ: Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có: - 1bộ đếm 24. -2 bộ đếm 60 Để thiết kế bộ đếm 24 ta nối ghép 2 bộ đếm 3 và bộ đếm 10.Sau đó sử dụng các mạch logic để khử 6 trạng thái thừa. Để thiết kế bộ đếm 60 ta nối ghép 2 bộ đếm 6 và bộ đếm 10 *THIếT Kế Bộ ĐếM 3: 2 Vcc K 4 1 2 Bộ đếm 3 gồm có 3 trạng tháI :(0 1 2) do đó cần số triger là:N>log 2 3,hay N=2 Dùng 2 con Triger ta lạI có thể mả hoá đến 2 2 trạng thái,do đó ta thiết kế bộ đếm 4,sau đo ta loạI bỏ đi 1 trạng thái thừa. Sơ đồ bộ đếm cơ số 3: Ta còn có thể thiết kế bộ đếm 3 kiểu đồng bộ như sau: *Chu trình đếm : (Bảng trạng thái của bộ đếm) Clo ck Clo ck Đếm tp B A Trạng thái trong bộđếm 0 0 0 00 1 0 1 01 2 1 0 10 3 0 1 0 1 0 11 00 *Nguyên lý hoạt động:Có thể biểu diễn thông qua giãn đồ sóng: 1 2 3 4 Qa Q b Clo ck [...]... 0 0 0 0 0 0 0 0 -Sơ đồ nguyên lý của bộ đếm thập phân: E Clo ck -Nguyên lý hoạt động:Đây là bộ đếm không đồng bộ,bộ đếm hoạt động bình thường cho đến xung thứ 10(Đếm từ 0 đến 9).Đến sườn sau của xung thứ 10 qua mạch AND đưa 1 xung vào các đầu reset và đưa bộ đếm trở về trạng thái ban đầu Nguyên lý hoạt động của nó có thể mô tả bằng giản đồ sóng sau: 1 Clock A B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C D -Bộ giảI mã từ... 1 -Sơ đồ khối bộ giải mã: A B C D Giải mả Sang ma trận 7 thanh a b c d e f g *)Căn cứ vào bảng chân lý có thể thiết lập hàm ra: a,b,c,d,e,f,g=F(A,B,C,D) -Vì dùng mã BCD để mã hoá các chử số thập phân chỉ sử dụng hết 10 tổ hợp mã đầu tiên,do đó ta sử dụng 6 tổ hợp còn lại để thực hiện tối thiểu hoá -Ta nhận thấy :từ bảng chân lý thì các khe sáng nhiều hơn khe tối.Do đó nếu viết hàm ra cho các khe sáng... 1 f B A 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 X 1 c B A 0 1 b B0 A 0 0 1 X 0 1 1 X *Từ bảng chân lý ta có các hệ hàm ra như sau: a=d=e=A b=1 c=B f=A B g=B *Sơ đồ logic bộ giải mã: a A b c d B e f g Trong thực tế bộ đếm 3 được thiết kế từ IC 7493 và bộ giải mã bằng IC SN 7447 được hiển thị bằng đèn 7 thanh KATHODE chung *THIếT Kế Bộ ĐếM CƠ Số 6: Hoàn toàn tương tự ,để đếm từ 0  5 bộ đếm 6 phảI dùng n triger sao cho n... đếm 24 *Bộ đếm 60: *Bộ đếm 24: Ta củng làm tương tự để thíêt kế bộ đếm 30,sau đó ta dùng các mạch logic để loại đi 6 trạng thái thừa Sơ đồ bộ đếm 30 : -Ta nhận thấy rằng:để thiết lập bộ đếm 24 khi ở hàng đơn vị,ở trạng thái: 0101 và ở hàng chục,ở trạng thái:0010 thì bộ đếm phải được reset lại trạng thái ban đầu Như vậy thì ta chỉ cần dùng 1 mạch AND 3 đầu vào để làm việc này Khi đầu B của bộ đếm hàng... Đếm phút Đếm giây -Bình thường :K1 và K2 để ở vị trí 1 -Chỉnh giờ:K1 được chuyển về vị trí 2.Xung Clock (f=10 Hz) sẻ tác động vào bộ đếm giờ cho đến khi đặt được đúng giờ,khoá K1 lại được chuyển sang vi trí 1 ban đầu B /hệ thống báo thức và đặt chuông I /Mạch tạo âm thanh đơn giản: 1.Yêu cầu: +Cứ sau 30 phút thì loa phát ra một tiếng kêu + Cứ sau 60 phút thì loa phát ra hai tiếng kêu -Ta có thể mô phỏng... Đếm nhị phân TP A B Trạng thái trong của bộ đếm C 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 2 0 1 0 0 1 0 3 1 1 0 0 1 1 4 0 0 1 1 0 0 5 1 0 1 1 0 1 6 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Từ bảng trạng thái ta co sơ đồ nguyên lý: Cloc k E -Bộ đếm hoạt động bình thương thường cho đén xung thứ 6 (Đếm từ 0 đến 5) Vì triger J_K này hoạt động tích cực ở xườn âm của xung nhịp nên đến sườn sau xung thứ 6 cả 2 đầu B,C đều có mức logic. .. trsngj tháI ban đầu Ta đưa 2 chân B và Cở hàng chục bộ đếm phút vào một mạch AND ,2 chân D và B ở hàng đơn vị của bộ đếm phút vào một mạch AND ,đưa dầu ra cuả 2 mạch AND này vào một mạch AND rồi sau đó đưa vào CLOCK ở hàng đơn vị của bộ đếm giờ Ta củng làm hoàn toàn tương tự khi nối ghép bộ đếm giây với bộ đếm phút *Chỉnh giờ phút : - ể chỉnh giờ phút,tại các đầu đưa xung Clock tương ứng vào khối đếm... Thực tế bộ đếm 6 dùng IC SN7493,IC giải mã SN7448 và dùng đèn LED 7 thanh để hiển thị  *THIếT Kế Bộ ĐếM CƠ Số 10: (bộ ĐếM THậP PHÂN) - ể đếm từ 0  9 ,tức là 10 trạng thái, phải dùng số triger là :N>=log210.Do đó N=4 4 triger có thể mã hoá được 24=16 trạng thái ra chỉ dùng 10 trạng tháiđầu Ta có bảng đếm: Đếm Đếm nhị phân Trạng thái trong của TP A B C D 0 0 0 0 0 bộ đếm 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 2 0 1... g g=B C D +ABC BA 00 DC 00 01 x 11 10 01 11 10 0 0 0 x a=A.B.C.D+A.B.C x x x -Vậy ta có hàm ra: x x b=A.B.C+C.B.A=C(A  B) c=A.B.C d=A.B.C.D+A.B.C+ABC e=A+BC f =A.D.C +AB +BC g=B C D +ABC Mạch thiết lập bộ đếm 10 dùng IC SN7493,dùng IC SN7448 giải mã và hiển thị thông qua LED 7thanh KATHODE chung: II/Ghép nối các bộ đếm: -Dùng các bộ đếm có Kđ=10,Kđ=6,Kđ=3 ta tiến hành nối ghép lại với nhau ta sẻt...*Xây dựng sơ đồ bộ giãi mã bộ đếm:Kđ=3  LED 7thanh -Sơ đồ khối: a b c d e f g Giả i mã A B *Bảng chức năng: T.thái A B a b c d e f g 0 0 1 1 1 1 1 1 0 đếm 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 0 1 1 0 1 Từ bảng chức năng ta thiết lập hàm ra: a,b,c,d,e,f,g=F(A,B) a B A 0 0 1 1 0 1 1 1 e A 0 0 1 1 g B A 0 0 1 0 1 X d B A 0 . 2.Khối đồng hồ: Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có: - 1bộ đếm 24. -2 bộ đếm 60 Để thiết kế bộ đếm 24 ta nối ghép 2 bộ đếm 3 và bộ đếm 10.Sau đó sử dụng các mạch logic. thoả mãn chức năng trên. Nếu thiết kế dùng VXL thì sơ đồ khối có dạng: Các IC được dùng trong thiết kế này gồm có: -Chíp VXL:8088 - hổ trợ lập trình:8255A -IC định thời:8254 Và một số các. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ MẠCH LOGIC Lời nói đầu Trong những năm gần đây ,cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẻ của công nghệ vi điện tử,con người ngày