Báo cáo bài tập nhóm môn kỹ thuật số

Trong bài tập này, mạch được điều khiển bằng hai đầu vào, hoạt động theo các yêu cầu cụ thể về giá trị đầu vào.. Giới thiệu về bộ đếm mã Gray Bộ đếm mã Gray là loại bộ đếm có đặc điểm t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN

TRƯỜNG CÔNG NGHỆ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM MÔN KỸ THUẬT SỐ

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Hương Nhóm sinh viên : Nhóm 7

Hà Nội, 2024

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN NHÓM 7

Mức độ hoàn thành

MỤC LỤC

Chương I Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu về mạch tổ hợp

1.2 Bộ đếm mã Gray đếm nghịch

1.3 Mô phỏng trên Proteus

Chương II Thiết kế và Mô phỏng Mạch Tổ Hợp 2.1 Yêu cầu đề bài

2.2 Sơ đồ khối

2.3 Bảng trạng thái

2.4 Bảng Karnaugh

2.5 Vẽ sơ đồ mạch

Chương I Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu về mạch tổ hợp

của đầu vào, không có khả năng lưu trữ trạng thái Trong bài tập này, mạch được

điều khiển bằng hai đầu vào, hoạt động theo các yêu cầu cụ thể về giá trị đầu vào.

1.2 Bộ đếm mã Gray đếm nghịch

1.2.1 Giới thiệu về bộ đếm mã Gray

Bộ đếm mã Gray là loại bộ đếm có đặc điểm thay đổi chỉ một bit khi chuyển

từ trạng thái này sang trạng thái tiếp theo Điều này giúp giảm thiểu lỗi trong truyền dữ liệu, đặc biệt khi có nhiễu

1.2.1.Bộ đếm đếm nghịch

Bộ đếm đếm nghịch sẽ giảm dần giá trị từ trạng thái cao nhất đến thấp nhất Ở đây, hệ số đếm Kd=16K_d = 16Kd=16, nghĩa là bộ đếm này sẽ có 16 trạng thái khác nhau trước khi trở về trạng thái ban đầu

1.3 Mô phỏng trên Proteus

1.3.1 Mô tả công cụ

Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử, hỗ trợ thiết kế và kiểm tra các mạch

số và mạch tương tự Với thư viện phong phú về linh kiện, Proteus cho phép người dùng dễ dàng xây dựng và mô phỏng mạch, quan sát trạng thái đầu vào, đầu ra trong thời gian thực Phần mềm còn hỗ trợ vi điều khiển, tạo điều kiện kiểm tra đồng thời

cả phần mềm và phần cứng

1.3.2 Thiết lập mạch trong Proteus

Đầu tiên, chọn các thành phần cần thiết cho mạch từ thư viện của Proteus (cụ thể:

cổng logic(AND, OR, NOT, XOR, AND_3), đầu vào trạng thái, đèn LED) Sắp xếp

và kết nối các thành phần theo sơ đồ mạch đã thiết kế

1.3.3 Cấu hình đầu vào và đầu ra

4-bit

Đặt các nút điều khiển (K và T) và các đầu ra (đèn LED hoặc hiển thị) để quan sát kết quả khi mạch hoạt động

Chương II Thiết kế và Mô phỏng Mạch Tổ Hợp

2.1 Yêu cầu đề bài

Thiết kế và mô phỏng hoạt động của một mạch tổ hợp hoạt động dựa vào giá trị của 2 đầu vào điều khiển K và T như sau:

*) Khi K=”0”, mạch không hoạt động (tất cả các đầu ra đều bằng 0)

*) Khi K=”1”, mạch hoạt động phụ thuộc vào giá trị đầu vào điều khiển T

- Nếu T=”0”, mạch thực hiện phép chuyển mã từ mã dư 3 (4 bit) sang mã nhị phân (4 bit)

- Nếu T=”1”, mạch thực hiện phép chuyển mã từ mã nhị phân (4 bit) sang mã dư 3 (4 bit)

2.2 Sơ đồ khối

- Thiết kế mạch tổ hợp với 2 đầu vào điều khiển K và T

- 4 đầu vào dữ liệu A3, A2, A1, A0

- 4 đầu ra dữ liệu B3, B2, B1, B0 MẠCH TỔ HỢP

Hình vẽ minh họa:

2.3 Bảng trạng thái

2.3.1 Khi K=”0”, mạch không hoạt động

- Khi K = 0, mạch không hoạt động, tất cả các đầu ra (B3, B2, B1, B0) đều bằng

0, bất kể giá trị của các đầu vào T, A3, A2, A1, A0

- “x” là một giá trị chưa xác định hoặc có thể thay đổi Nhưng trong trường hợp này trạng thái của x không quan trọng vì tất cả đầu ra đều bằng 0

2.3.2 Khi K=”1”, mạch hoạt động phụ thuộc vào giá trị đầu vào điều khiển T

a T=”0”, mạch thực hiện phép chuyển mã từ mã dư 3 (4 bit) sang mã nhị phân (4 bit)

Khi K = 1 và T = 0, mạch sẽ thực hiện phép chuyển mã từ mã dư 3 (BCD) sang

mã nhị phân Cụ thể, các đầu vào mã dư 3 (BCD) 4 bit sẽ được trừ đi 3 để thu được giá trị tương ứng trong hệ nhị phân

K T A 3 A 2 A 1 A 0 B 3 B 2 B 1 B 0

1 0 0 0 1 0 1 1 1 1

b.T=”1”, mạch thực hiện phép chuyển mã từ mã nhị phân (4 bit) sang mã dư 3 (4 bit) Khi K = 1 và T = 1, mạch sẽ thực hiện phép chuyển mã từ mã nhị phân 4 bit sang mã dư 3 (BCD) Cụ thể, giá trị nhị phân 4 bit sẽ được cộng thêm 3 để chuyển thành mã dư 3 tương ứng

K T A 3 A 2 A 1 A 0 B 3 B 2 B 1 B 0

2.4 Bảng Karnaugh

Từ bảng trạng thái, ta lập được 4 bảng Karnaugh để tìm hàm cho 4 biến đầu ra theo 6 biến đầu vào như sau

2.4.1 Bảng Karnaugh tìm B3

2.4.3 Bảng Karnaugh tìm B1

2.4.4 Bảng Karnaugh tìm B0

2.5 Vẽ sơ đồ mạch

Mục Lục

Lời nói đầu 2

I, Giới thiệu chung về ứng dụng 4

II, Các lớp và chức năng 12

1.Lớp Người 12

2 Các thành phần của lớp NguoiDung 13

2.1 Thuộc tính 13

2.2 Phương thức 13

2 Lớp hoạt động 14

a Các thành phần của lớp HoatDong 15

3 Lớp THUCPHAM 17

3.1 Mục đích 17

3.2 Các thành phần của lớp THUCPHAM 18

3.2.1 Thuộc tính 18

3.2.2 Phương thức .18

4.Hàm main 19

III) tích hợp đồng hồ thông minh 21

12

Bài 2: Thiết kế và mô phỏng hoạt động của bộ đếm mã Gray, đếm nghịch, hệ số đếm Kd=16

Lý thuyết

Mã Gray đếm ngược với Kd=16 là một loại mã Gray, trong đó các trạng thái được xếp theo thứ tự đếm ngược từ trạng thái cao nhất đến thấp nhất, và chỉ có một bit thay đổi giữa mỗi hai trạng thái kế tiếp Mã Gray nói chung được sử dụng để giảm thiểu sai số khi chuyển đổi giữa các giá trị nhị phân gần nhau, vì sự thay đổi một

bit giúp giảm thiểu sai sót do nhiễu.

1 Khái niệm mã Gray

 Mã Gray là một hệ thống mã hóa nhị phân mà ở đó hai trạng thái liên tiếp chỉ khác nhau một bit.

 Trong mã Gray chuẩn, giá trị đếm sẽ tăng dần, nhưng trong mã Gray đếm ngược, giá trị sẽ giảm dần.

 Ưu điểm của mã Gray là giảm thiểu lỗi trong quá trình chuyển đổi giữa các giá trị, đặc biệt trong các hệ thống số học và hệ thống mã hóa vị trí như encoder.

2 Đặc điểm của mã Gray đếm ngược Kd=16

 Số trạng thái: 16 (từ 0 đến 15).

 Bit thay đổi: Tại mỗi bước chuyển giữa hai trạng thái liên tiếp, chỉ một bit duy nhất thay đổi, tương tự mã Gray chuẩn.

 Thứ tự đếm: Thay vì đếm tăng (0, 1, 2, ), mã Gray đếm ngược sẽ đi theo thứ

tự giảm dần (15, 14, 13, , 0).

 Ứng dụng: Mã Gray đếm ngược thường được sử dụng trong các hệ thống vòng đếm, như bộ đếm vòng trong các hệ thống kỹ thuật số, để giữ cho các bit thay đổi một cách nhất quán và giảm thiểu sai số khi đếm ngược.

Cách tạo mã Gray đếm ngược Kd=16

Thiết kết một mã Gray đếm nghịch, với hệ số đếm Kd= 16, ta sử dụng 4 bit vì với

bộ đếm Kd= 16 thì cần đếm từ 15 về 0

13

12 1010

Đồ thị chuyển đổi trạng thái:

Đồ thị chuyển đổi trạng thái mô tả cách mã Gray 4-bit đếm ngược qua các trạng thái Mỗi đỉnh đại diện cho một mã Gray 4-bit, và mỗi cạnh biểu diễn sự chuyển đổi trạng thái, sao cho chỉ một bit thay đổi giữa hai trạng thái liền kề.

1000 (15) → 1001 (14) → 1011 (13) → 1010 (12)

↓

1100 (8) ← 1101 (9) ← 1111 (10) ← 1110 (11)

↓

0100 (7) → 0101 (6) → 0111 (5) → 0110 (4)

↓

0000 (0) ← 0001 (1) ← 0011 (2) ← 0010 (3)

Bảng trạng thái của mã Gray:

14

Bảng Karnaugh

J3=

Q1Q0

Q3Q2

J2=Q 1Q 0

Q1Q0

Q3Q2

15

ST

Q1Q0

Q3Q2

11 X X 0 0

K3=Q 1Q Q0 2

Q1Q0

Q3Q2

K2= Q Q1 0

Q1Q0

Q3Q2

J1=Q 0

Q1Q0

Q3Q2

J0=1

Q1Q0

Q3Q2

K1=Q 0

Q1Q0

Q3Q2

16

10 X X X X

K0=1

- TỪ CÁC BẢNG TRÊN TA CÓ:

17