BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT SỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂNKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - TRƯỜNG CÔNG NGHỆ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT SỐ Lớp học phần: CNTT1113124_02-Kỹ thuật số Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hương N

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - TRƯỜNG CÔNG

NGHỆ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT SỐ

  Lớp học phần: CNTT1113(124)_02-Kỹ thuật số   Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hương

Nguyễn Ngọc Vượng

11236142 Nguyễn Thị Khánh Linh

Nguyễn Tiến Thành Nguyễn Minh Nghĩa

Mc lc

A/ TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 3

1 Giới thiệu 3

2 Một số điểm nổi bật 3

a) Mô phỏng mạch số  3

b) Giao diện kéo thả dễ sử dụng 3

c) Đa nền tảng 3

d) Hỗ trợ thiết kế phân cấp 3

B/ NỘI DUNG 4

1 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 Z như sau: .4

a) Sơ đồ khối tổng quát  4

b) Bảng trạng thái 4

c) Thiết kế mạch 7

d) Kết quả chạy mô phỏng 8

2 Thiết kế và mô phỏng hoạt động của bộ đếm nhị phân, đếm tăng dần, hệ số đếm Kd = 16 9

a) Thiết kế bộ đếm nhị phân tăng dần, đồng bộ và có hệ số đếm là Kd=16 9

b) Thiết kế mạch 11

c) Kết quả chạy mô phỏng 12

A/ TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG

(LOGISIM)

1 Giới thiệu

Logisim là một công c mã nguồn mở được phát triển nhằm hỗ trợ việc học và giảng dạy về thiết kế mạch số Với giao diện đồ họa trực quan, Logisim giúp người dùng

dễ dàng xây dựng và mô phỏng các mạch số từ cơ bản đến phức tạp mà không cần phải làm việc trực tiếp với các phần cứng thật

  2.Một số điểm nổi bật

a) Mô phỏng mạch số 

  Logisim cho phép tạo và mô phỏng các mạch điện tử số như mạch tổ hợp (combinational circuits), mạch tuần tự (sequential circuits), bộ đếm, thanh ghi, và các mạch nhớ.

  Người dùng có thể xem trực tiếp trạng thái của các đường dây và các phần tử trong mạch khi mô phỏng, giúp hiểu rõ hơn về cách hoạt động của mạch

 b) Giao diện kéo thả dễ sử dụng

  Logisim có giao diện đồ họa đơn giản và trực quan, cho phép người dùng thêm các thành phần vào mạch thông qua thao tác kéo-thả Các thành phần như cổng logic,

bộ cộng, fip-fop, v.v đều có sẵn để sử dng

c) Đa nền tảng

  Logisim được viết bằng Java, nên có thể chạy trên

nhiều hệ điều hành khác nhau như Windows, macOS,

và Linux mà không cần thay đổi

d) Hỗ trợ thiết kế phân cấp

  Logisim cho phép thiết kế các mạch phân cấp

(hierarchical circuits), nghĩa là người dùng có thể tạo các mạch con (sub-circuits) và sau đó sử dng chúng như một phần tử riêng trong các mạch lớn hơn Điều này giúp đơn giản hóa quá trình thiết kế các mạch phức tạp

B/  NỘI DUNG

  1 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 Z

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

bằng 0)

*) Khi K=”1”, mạch hoạt động ph thuộc vào giá trị đầu vào

điều khiển Z:

- Khi Z=”0”, mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân 4 bit (A-B)

- Khi Z=”1”, mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân 4 bit (B-A)

 a) Sơ đồ khối tổng quát 

+ Để thiết kế mạch tổ hợp thực hiện chức năng trên, ta thiết kế một mạch gồm 2 đầu vào điều khiển K, Z; 8 đầu vào dữ liệu A3, A2, A1, A0, B3, B2, B1, B0 và 4 đầu ra

dữ liệu R3, R2, R1, R0 R là các bit đầu ra

b) Bảng trạng thái

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

K Z A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 R3 R2 R1 R0

0 x x x x x x x x x 0 0 0 0

+ Khi K = “1”, mạch hoạt động ph thuộc vào giá trị đầu vào điều khiển Z:

  Khi Z=”0”, mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân 4 bit (A-B) Vì Vì A và B là số nhị phân 4 bit nên mỗi số

sẽ có 2^4=16 tổ hợp, tổng cộng có 16 x 16 = 256 hàng trong bảng chân lý nếu liệt kê tất cả các giá trị của A và B Vậy dưới đây là một phần của bảng chân

lý đó

K Z A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 R3 R2 R1 R0

1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1

  Khi Z = “1” mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân 4 bit (B-A) Dưới đây là một phần của bảng chân lý:

K Z A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 R3 R2 R1 R0

1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1

c) Thiết kế mạch

+ Mạch điều khiển hoạt động (Control Circuit)

  Dùng một cổng AND để kiểm tra đầu vào K Nếu K=0, toàn bộ đầu ra của mạch sẽ bằng 0

  Nếu K=1, mạch sẽ thực hiện các chức năng tiếp theo dựa trên giá trị của Z

+ Mạch thực hiện phép trừ 

  Sử dng hai bộ trừ nhị phân 4 bit:

  Bộ trừ 1: Thực hiện phép trừ A−B

  Bộ trừ 2: Thực hiện phép trừ B−A

+ Chọn đầu ra dựa trên giá trị của Z:

  Sử dng một cổng MUX 2-to-1 để chọn kết quả của phép trừ dựa vào Z:

  Nếu Z=0: Chọn đầu ra của bộ trừ 1 (kết quả A−B)

  Nếu Z=1: Chọn đầu ra của bộ trừ 2 (kết quả B−A)

+ Điều kiện đầu ra bằng 0 khi K=0

  Sử dng thêm các cổng AND để đặt đầu ra bằng 0 khi K=0 Khi K=1, đầu ra sẽ ph thuộc vào kết quả của

bộ chọn MUX

SƠ ĐỒ MẠCH

d) Kết quả chạy mô phỏng

+ Khi K=”0”, mạch không hoạt động

+ Khi K=”1”, Z=”0”, mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân 4 bit

(A-B)

+ Khi K=”1”, Z=”1”, mạch thực hiện phép trừ 2 số nhị phân

4 bit (B-A)

  2 Thiết kế và mô phỏng hoạt động của bộ đếm nhị phân, đếm tăng dần, hệ số đếm Kd = 16

 a) Thiết kế bộ đếm nhị phân tăng dần, đồng bộ và có hệ số đếm là Kd=16

+  Ta có mạch Kd=16 nên xét trạng thái đếm từ 0 đến 15

+ Xét 2n=16 -> n= 4, từ đó ta sử dng 4 bộ JK-FF

  Đồ hình trạng thái như sau:

  01234567891011121314150…

  Mã hóa trạng thái:

000000010010001101000101011001111000

1001

1010101111001101111011110000…

  Bảng chuyển đổi trạng thái:

Q Q Q Q Q3 Q2 Q1 Q0 J3K J2K J1K J0K0

3 2 1 0 ’ ’ ’ ’ 3 2 1

   Từ bảng JK-FF, ta có bảng chuyển đổi:

Q Q’ D T R S J K  

   Từ bảng Karnaugh, ta có:

 J0=K0=1

 J1=K1=Q1

 J2=K2=Q1Q0

 J3=K3=Q2Q1Q0

o Đầu vào: J3 K3 J2 K2 J1 K1 J K0

o Đầu ra: Q3 Q2 Q1 Q0 Q3’ Q2’ Q1’ Q0’

b) Thiết kế mạch

c) Kết quả chạy mô phỏng

…

…

ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN

Họ và tên Mã sinh viên Phân công/Đánh giá Điểm

Vũ Thị Thủy 11236214

Nguyễn Ngọc Vượng

Nguyễn Thị Khánh Linh 11236142

Nguyễn Tiến Thành

Nguyễn Minh Nghĩa