Báo cáo bài thực hành số 2, môn thiết kế luận lý số UIT

Báo cáo đầy đủ về bài thực hành số 2 môn thiết kế luận lý số UIT, hướng dẫn làm bài thực hành và hướng dẫn giải thích về kết quả nạp KIT DE2

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH LAB 2

TP HỒ CHÍ MINH

Giảng viên hướng dẫn: TRẦN THỊ ĐIỂM

Sinh viên thực hiện: Lâm Xuân Phước

MÔN: THỰC HÀNH

THIẾT KẾ LUẬN LÝ SỐ

1

LAB 2: THIẾT KẾ MẠCH TUẦN TỰ BẰNG MÔ HÌNH

MÁY TRẠNG THÁI HỮU HẠN

Mục tiêu

Trong bài thực hành này, sinh viên sẽ thiết kế một mạch tuần tự bằng mô hình Máy trạng thái hữu hạn (FSM) Để làm tốt bài thực hành, sinh viên cần phải chuẩn bị trước ở nhà các bước thiết kế đã được học trong phần lý thuyết Thử nghiệm và mô phỏng thiết kế trên phần mềm Quartus II

Nội dung thực hành

Một mạch tuần tự có sơ đồ khối như hình bên dưới

Hệ tuần tự này có chức năng phát hiện 2 bit ngõ vào (X) liên tiếp khác nhau thì ngõ

ra Z=1

Với C_state: trạng thái hiện tại

N_state: trạng thái kế tiếp

Sử dụng FF-D để thiết kế mạch tuần tự trên

a) Theo mô hình máy trạng thái kiểu Moore

b) Theo mô hình máy trạng thái kiểu Mealy

(Lưu ý: bài thực hành này sử dụng FF-D nên mạch cho trạng thái kế tiếp cũng chính

là mạch cho ngõ vào các flipflop)

Sinh viên chuẩn bị

1 Vẽ lưu đồ chuyển trạng thái của mạch tuần tự trên

2 Lập bảng kích thích của mạch

3 Tìm phương trình ngõ vào của các FF và ngõ ra Z của mạch

4 Vẽ mạch cho khối “Lab2_CE118”

Hướng dẫn thực hành

1 Tạo một project Quartus mới, đặt tên: E/CE118_lab/lab2_MSSV

2 Thực thi mạch thiết kế trong phần chuẩn bị Với:

- KEY[0]: xung Clock của mạch

- SW[1]: tín hiệu ngõ vào của mạch

- LEDR[0]: giá trị ngõ ra của mạch

- HEX0[6:0], HEX1[6:0]: hiển thị kết quả lần lượt của trạng thái kế tiếp và trạng thái hiện tại

3 Gán pin cho mạch trên

4 Biên dịch và tổng hợp để tạo ra file sof

5 Nạp file thực thi lên kit DE2 Kiểm tra hoạt động của mạch

3

BÁO CÁO LAB02

1.1 Sơ đồ trạng thái:

1.2 Bảng trạng thái chưa tối thiểu:

1.3 Bảng Kéo Theo:

Dựa vào bảng kéo theo ta thấy, không có trường hợp nào trùng nhau

Do đó, không thể loại bỏ bất kì trạng thái nào

1.4 Bảng trạng thái ( đã tối thiểu):

S2

0/0

1.5 Mã hóa trạng thái:

1.6 Bảng kích thích:

- Biểu diễn theo cách khác của Bảng Kích Thích:

1.7 Phương trình ngõ ra và ngõ vào:

o Phương trình bìa K cho ngõ vào D1:

5

o Phương trình bìa K cho ngõ vào D0:

o Phương trình bìa K cho ngõ vào Y:

1.8 Vẽ mạch thực hiện:

a) Thực hiện nối mạch và vẽ mạch hoàn thiện:

b) Mô phỏng Waveform:

c) Hình ảnh mô phỏng lúc nạp KIT DE2:

- Giải thích: Ở lần đầu tiên ta thấy xuất hiện 11 là bởi vì, khi vừa khởi tạo thì KIT

sẽ hiện thị là 00 Tuy nhiên do input của ta lúc này đang bằng 0, vì vậy các trạng thái hiện tại và kế tiếp sẽ lập tức chuyển sang trạng thái 11

- Giải thích:Giải thích: Ta thấy xuất hiện số 12 và có đèn tín hiệu sáng lên Bởi vì

khi này đã điều chỉnh input lên mức 1, khi đó trạng thái hiện tại sẽ chuyển đến trạng thái 2

7

- Giải thích: Ta thấy xuất hiện số 22 và đèn tắt Bởi vì trạng thái hiện tại đang ở

trạng thái 2 và input = 1 Có nghĩa là chương trình sẽ hiểu rằng các trạng thái

sẽ giữ nguyên Trạng thái kế tiếp sẽ giữ nguyên như trạng thái hiện tại Do đó, trạng thái kế tiếp sẽ chuyển từ 1 -> 2 và giữ nguyên

- Giải thích: Ta thấy xuất hiện 21 và đèn bật Bởi vì khi này đã thực hiện điều

chỉnh input = 0 Khi ở trạng thái 2 gặp input bằng 0 thì sẽ chuyển sang trạng thái

1 và đèn tín hiệu bật vì phát hiện 2 bit liên tiếp khác nhau Cụ thể ở đây đang đổi

từ bit 1 thành 0

- Giải thích: Tương tự như trạng thái 3 Khi này vì tín hiệu input = 0 mà trạng thái

hiện tại đang bằng 1 Do đó trạng thái kế tiếp của nó sẽ bằng 1 Chính vì vậy, nó

sẽ tự động chuyển từ 2 thành 1 Và chúng ta có thể thấy xuất hiện 11

II Sơ đồ trạng thái kiểu Moore:

2.1 Sơ đồ trạng thái:

2.2 Bảng trạng thái chưa tối tiểu:

0

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

S0/0

0

S1/0

S3/0

0

9

2.3 Bảng Kéo Theo:

2.4 Bảng trạng thái (đã tối thiểu):

2.5 Mã hóa trạng thái:

2.6 Bảng kích thích:

2.7 Phương trình ngõ ra và ngõ vào:

o Phương trình bìa K cho ngõ vào D2:

o Phương trình bìa K cho ngõ vào D1:

11

o Phương trình bìa K cho ngõ vào D0:

o Phương trình bìa K cho ngõ vào Z:

2.8 Vẽ mạch thực hiện:

a) Thực hiện nối mạch và vẽ mạch hoàn thiện:

13

b) Mô phỏng Waveform:

c) Hình ảnh mô phỏng lúc nạp KIT DE2:

Khi vừa nạp code từ chương trình vào KIT lúc này KIT đang nhận KEY[0] (Input) = 1 nên sẽ chuyển đến các trạng thái 2 và 6 và liên tục đảo giữa 2 trạng thái này

14

Thực hiện điều chỉnh KEY[0] (input)

= 0 Mạch bắt đầu tự động thay đổi

từ các trạng thái 2 – 6 dần chuyển sang 2 - 5 rồi 5 – 3 rồi 3 – 1 rồi 1 –

3 Khi em giữ KEY[0] = 0, sau khi chuyển đến trạng thái 1 – 3 thì mạch sẽ giữ ổn định chỉ chuyển đổi giữa 2 trạng thái 1 – 3

Sau đó, nếu như em điều chỉnh KEY[0] = 1 thì mạch sẽ chuyển đổi

15

III Video quay quá trình thực hiện:

➢ Vui lòng giữ ctrl và click vào Đây để xem video(Sơ đồ Mearly)

đến 39:25s để xem video mô phỏng

➢ Vui lòng giữ ctrl và click vào Đây để xem video(Sơ đồ Moore)

đến 40:50s để xem video mô phỏng

Hết