tiểu luận học phần điện tử sô trình bày thiết kế bộ giải mã led 7 thanh loại anot

Trang 2 Lời cam đoanEm/ chúng em xin cam đoan đề tài tiểu luận:...do cá nhân/nhóm……....nghiên cứu và thực hiện.Em/ chúng em đã kiểm tra dữ liệu theo quy định hiện hành.Kết quả bài làm củ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Lời cam đoan

Em/ chúng em xin cam đoan đề tài tiểu luận: do cá nhân/nhóm…… nghiên cứu và thực hiện.

Em/ chúng em đã kiểm tra dữ liệu theo quy định hiện hành.

Kết quả bài làm của đề tài……là trung thực và không sao chép từ bất kỳ bài tập của nhóm khác.

Các tài liệu được sử dụng trong tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.

(Ký và ghi rõ họ tên)

1 Thiết kế bộ tạo xung vuông với tần số 1Hz 10

MỞ ĐẦU

Trong kỹ thuật điện tử và thiết kế mạch số, việc xây dựng các bộ giải mã và bộ đếm là các khía cạnh cơ bản và rất quan trọng Những thiết bị này không chỉ là nền tảng cho các hệ thống phức tạp hơn mà còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ các thiết bị điện tử tiêu dùng đến các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp Bộ giải mã LED 7 thanh là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của các mạch logic cơ bản Nó chuyển đổi các tín hiệu số thành dạng hiển thị trên một màn hình LED 7 đoạn, cho phép con người dễ dàng đọc và hiểu được thông tin số từ các thiết bị điện tử Thiết kế một bộ giải mã LED 7 thanh loại anốt chung đòi hỏi phải hiểu rõ các khái niệm về mạch logic, bảng chức năng, và hàm chức năng tối giản Sử dụng các phần tử logic cơ bản tối đa 2 đầu vào, chúng ta có thể thiết kế một bộ giải mã hiệu quả và tối ưu Bên cạnh đó, bộ đếm song song, đặc biệt là loại đếm 16 trạng thái từ 0000 đến 1111, là một thành phần không thể thiếu trong nhiều hệ thống kỹ thuật số Bộ đếm này sử dụng các Flip-Flop JK (JKFF), một loại mạch đa dụng trong điện tử số, để thực hiện chức năng đếm Quá trình thiết kế bộ đếm bao gồm việc xác định số lượng Flip-Flop cần thiết, lập giản đồ trạng thái, bảng kích và hàm kích, cùng với việc vẽ sơ đồ chức năng của bộ đếm Mỗi bước trong quá trình này đềuđóng vai trò quan trọng để đảm bảo bộ đếm hoạt động chính xác và hiệu quả.Kết hợp hai thành phần trên - bộ đếm và bộ giải mã LED 7 thanh - vào một mạchsố tích hợp là một bước tiến xa hơn, tạo ra một hệ thống hiển thị số đếm hoàn chỉnh Một bộ tạo xung vuông, sử dụng nguyên lý của IC NE555 hoặc một mạchtạo xung khác với tần số 1Hz, sẽ cung cấp tín hiệu xung nhịp cho bộ đếm Tín hiệu đếm này sẽ được chuyển đổi thành dạng hiển thị trên LED 7 thanh thông qua bộ giải mã, cho phép hiển thị số đếm từ 0 đến 9 Đối với 6 trạng thái còn lại của bộ đếm, chúng ta có thể hiển thị các ký tự bất kỳ trên LED 7 thanh, tạo ra một hệ thống linh hoạt và hữu ích Những kiến thức và kỹ năng thu được từ quá

trình thiết kế này không chỉ nâng cao hiểu biết về điện tử số mà còn tạo ra nền tảng vững chắc để tiếp tục nghiên cứu và phát triển các hệ thống phức tạp hơn trong tương lai Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh viên và kỹsư điện tử nắm bắt và áp dụng hiệu quả các nguyên lý cơ bản của kỹ thuật số vàothực tế, góp phần vào sự phát triển của ngành điện tử và công nghệ thông tin.

Câu 1: Trình bày thiết kế bộ giải mã led 7 thanh loại Anot chung thông qua các

phần tử logic cơ bản tối đã 2 đầu vào.

- Yêu cầu: Biện luận tìm ra bảng chức năng, hàm chức năng tối giản và sơ đồchức năng

Bài Làm

1.1 Giới thiệu về Bộ Giải Mã Led 7 Thanh

Bộ giải mã led 7 thanh là một mạch điện tử được sử dụng để chuyển đổi mã nhịphân thành một dạng hiển thị trên led 7 thanh Led 7 thanh loại Anot chung có 7đoạn được điều khiển để hiển thị các số từ 0 đến 9.

1.2 Bảng Chức Năng

Để thiết kế bộ giải mã, trước tiên cần xác định bảng chức năng cho từng đầu racủa led 7 thanh tương ứng với từng giá trị đầu vào Giả sử các đầu vào là A,B,C,DA, B, C, DA,B,C,D tương ứng với các bit nhị phân từ 0 đến 9.Bảng chức năng có dạng như sau:

1.3 Hàm Chức Năng Tối Giản

Sử dụng phương pháp bản đồ Karnaugh (K-map) để tối giản các hàm logic chotừng đoạn a, b, c, d, e, f, g.

K-map cho đoạn a:

Hàm logic tối giản cho đoạn a:

K-map cho đoạn b:

Hàm logic tối giản cho đoạn b:

K-map cho đoạn c:

Hàm logic tối giản cho đoạn c:

K-map cho đoạn d:

Hàm logic tối giản cho đoạn d:

K-map cho đoạn e:

Hàm logic tối giản cho đoạn e:

K-map cho đoạn f:

Hàm logic tối giản cho đoạn f:

K-map cho đoạn g:

Hàm logic tối giản cho đoạn g:

1.4 Sơ Đồ Chức Năng

Sơ đồ chức năng của bộ giải mã led 7 thanh bao gồm các cổng logic cơ bản(AND, OR, NOT) để thực hiện các hàm logic đã tối giản.

Ví dụ, sơ đồ chức năng cho đoạn a bao gồm:

 Cổng NOT để tạo ra A‾\overline{A}A

 Cổng OR để thực hiện phép cộng logic

 Cổng AND để thực hiện phép nhân logicSơ đồ cho đoạn a:

9J1= Q0 và K1= Q03.Flip-Flop thứ ba (FF2):

J2= Q0.Q1 và K2= Q0.Q14.Flip-Flop thứ tư (FF3):

| FF1 |+ -+

| FF2 | | FF3 |+ -+ + -+

Tất cả các JKFF nhận cùng một tín hiệu xung clock Các giá trị JJJ và KKK chomỗi JKFF được xác định dựa trên các trạng thái hiện tại của các Flip-Flop trướcđó.

Câu 3 Trình bày thiết kế một bộ mạch số tích hợp, kết hợp bộ đếm và bộ giải

mã ở trên Trong đó bộ tạo xung vuông có thể sử dụng nguyên lý IC NE555 hoặcmạch tạo xung bất kỳ nào với tần số 1Hz 10 trạng thái của bộ đếm 0000 đến 1001 tương ứng với led 7 thanh hiển thị từ 0 đến 9, 6 trạng thái còn lại của bộ đếm có thể hiển thị vất kỳ trên led 7 thanh.

Bài Làm

1 Thiết kế bộ tạo xung vuông với tần số 1Hz

Bạn có thể sử dụng IC NE555 hoặc bất kỳ mạch tạo xung nào để tạo ra tín hiệuxung vuông với tần số 1Hz Dưới đây là cách sử dụng IC NE555 để tạo xung vuông:

đồ mạch tạo xung vuông với IC NE555:

[R1] + +

| + -+ + -+| | | | | [C1] | (3) (7) |

| | | | |+ + ->(6) (DIS) |

+ + (2) (1) || | | |(5) (TH) (GND) |

(4) (CON) |(8) (Vcc) |

1|

[C2]| GND

Công thức tính toán cho NE555:

 Chu kỳ: T=1/fT = 1 / fT=1/f

 Đối với tần số 1Hz, T=1T = 1T=1 giây.

 Tính toán các giá trị của R1, R2, và C1:

o T=0.693×(R1+2R2)×C1T = 0.693 \times (R1 + 2R2) \times C1T=0.693×(R1+2R2)×C1

2 Thiết kế bộ đếm 16 trạng thái

Sử dụng 4 Flip-Flop loại JK để tạo thành bộ đếm 4 bit như đã trình bày trong câu2.

3 Thiết kế bộ giải mã cho LED 7 đoạn

Bộ giải mã sẽ chuyển đổi trạng thái 4 bit (0000 đến 1001) thành mã hiển thị choLED 7 đoạn từ 0 đến 9 Đối với các trạng thái còn lại (1010 đến 1111), bạn có thể thiết lập hiển thị bất kỳ (ví dụ, tắt tất cả các đoạn hoặc hiển thị ký tự E hoặc F).

Bảng mã LED 7 đoạn:

+ + + + + +| Tạo xung | -> | Bộ đếm | -> | Bộ giải mã LED |

1. Bộ tạo xung 1Hz: Cung cấp xung nhịp đều đặn cho bộ đếm.

2. Bộ đếm 4 bit: Đếm từ 0000 đến 1111 (0 đến 15) theo xung nhịp từ bộ tạo

3. Bộ giải mã LED 7 đoạn: Chuyển đổi đầu ra 4 bit của bộ đếm thành tín

hiệu điều khiển cho LED 7 đoạn hiển thị từ 0 đến 9 (đối với 0000 đến1001), và hiển thị tùy ý cho các trạng thái còn lại (1010 đến 1111).

5 Sơ đồ nguyên lý chi tiết

 Bộ tạo xung 1Hz: IC NE555 với các thành phần R1, R2, và C1 đã được

tính toán để tạo ra tần số 1Hz.

 Bộ đếm 4 bit: 4 Flip-Flop JK được kết nối như đã trình bày ở câu 2.

 Bộ giải mã LED 7 đoạn: Các cổng logic AND, OR, NOT để tạo các tín

hiệu A-G từ đầu ra của bộ đếm.

Các đoạn khác (B, C, D, E, F, G) cũng được thiết kế tương tự với các côngthức logic tương ứng.

Kết luận:

Bạn đã có thiết kế cho một bộ mạch số tích hợp bao gồm bộ tạo xung, bộ đếm 16trạng thái, và bộ giải mã LED 7 đoạn Bộ đếm sẽ hiển thị các số từ 0 đến 9 trên LED 7 đoạn và có thể hiển thị tùy ý cho các trạng thái từ 1010 đến 1111.

KẾT LUẬN

Trong quá trình thiết kế và triển khai các mạch điện tử, việc nắm vững các nguyên lý cơ bản và kỹ thuật cơ bản là vô cùng quan trọng Bài toán thiết kế bộ giải mã LED 7 thanh loại anốt chung và bộ đếm song song 16 trạng thái đã giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách thức hoạt động và ứng dụng của các phần tử logic cơ bản Bộ giải mã LED 7 thanh loại anốt chung là một minh chứng điển hình cho việc sử dụng các phần tử logic cơ bản để tạo ra các hàm chức năng phức tạp hơn Qua việc biện luận tìm ra bảng chức năng, hàm chức năng tối giản và sơ đồ chức năng, chúng ta đã thấy rõ cách mà các tín hiệu số được chuyển đổi thành dạng hiển thị trên LED 7 thanh Quá trình này không chỉ đòi hỏi hiểu biết sâu sắcvề lý thuyết mà còn cần sự khéo léo trong việc thiết kế và tối ưu hóa mạch điện tử Tương tự, việc thiết kế bộ đếm song song sử dụng JKFF để đếm 16 trạng tháitừ 0000 đến 1111 cũng mang lại nhiều bài học quý giá Chúng ta đã tìm hiểu và xác định số lượng Flip-Flop cần dùng, lập giản đồ trạng thái, bảng kích và hàm kích, cùng với sơ đồ chức năng của bộ đếm Mỗi bước trong quá trình này đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng bộ đếm hoạt động chính xác và hiệu quả Điều này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các mạch đếm mà còn nâng cao kỹ năng thiết kế và phân tích mạch điện tử Khi kết hợp bộ đếm và bộ giải mã LED 7 thanh vào một mạch số tích hợp, chúng ta đã tạo ra một hệ thống hiển thị số đếm hoàn chỉnh Bộ tạo xung vuông với tần số 1Hz, sử dụng nguyên lý của IC NE555 hoặc một mạch tạo xung khác, cung cấp tín hiệu xung nhịp cho bộ đếm Tín hiệu đếm này sau đó được chuyển đổi thành dạng hiển thị trên LED 7 thanh thông qua bộ giải mã Việc này cho phép hiển thị số đếm từ 0 đến 9, và 6 trạng thái còn lại của bộ đếm có thể hiển thị các ký tự bất kỳ, tạo ra một hệ thống linh hoạt và hữu ích Kết quả đạt được từ quá trình thiết kế này không chỉ giúp chúng ta củng cố kiến thức lý thuyết mà còn trang bị kỹ năng thực hành cần thiết để giải quyết các bài toán kỹ thuật số phức tạp hơn Việc áp dụng kiến thức vào thực tế giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các khái niệm và kỹ thuật, đồng thời tạo nền tảng vững chắc để tiếp tục nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực điện tử và công nghệ thông tin Nhìn chung, việchoàn thành các bài toán thiết kế này đã mang lại nhiều lợi ích và kinh nghiệm quý báu Nó không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lý thuyết và thực hành tronglĩnh vực điện tử số mà còn mở ra nhiều cơ hội để áp dụng những kiến thức này vào các dự án thực tế, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử và công nghệ thông tin trong tương lai.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.