Thiết kế và thi công mạch nguyên lý chuyển mã nhị phân 4 bit sang mã gray

I. Dữ kiện cho trước:+ Các linh kiện điện tử có bán trên thị trường.+ Mạch điện một chiều 5v+ Tài liệu tham khảo: điện tử công suất,điện tử căn bản,linh kiện điện tử...II. Nội dung cần hoàn thành:Phần I. Cơ sở lý thuyết.1. Giới thiệu về mã nhị phân ,gray,dư 32. mạch hạ áp 220ac về 5v dc Phần II . Phương án thiết kế. Thiết kế sơ đồ nguyên lý (mạch chuyển mã nhị phân 4 bit sang mã gray và dư 3).Yêu cầu:+ Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật.+ Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án, khả năng ứng dụng của đồ án).+ Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định.

I Dữ kiện cho trước:

+ Các linh kiện điện tử có bán trên thị trường

+ Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật

+ Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải phápthực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án, khả năng ứng dụngcủa đồ án)

+ Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quyđịnh

LỜI NÓI ĐẦU

Từ khi ra đời cho tới nay , kĩ thuật số đã được ứng dụng rất nhiềuvào thực tế từ tivi số , máy ảnh số truyền hình số… và nhiều lĩnh vựckhác

Kĩ thuật số có những ưu điểm như:dễ sử lí , lưu trữ , ít bị méo dạng tínhiệu khi truyền ,thiết bị đơn giản do vậy nó được sử dụng rất phổ biến Trải qua quá trình học tập nghiên cứu nhóm chúng em đã chọn đề tài :”thiết kế mạch mạch chuyển mã từ nhị phân sang gray và dư 3 sử dụngcông tắc điều khiển” làm đồ án

Chúng em hi vọng sau khi hoàn thành đồ án này , nó sẽ giúpchúng em củng cố lại kiến thức mà chúng em đã tích lũy được trong suốtthời gian học tập và là một nền tảng kiến thức vững chắc để chúng em saukhi ra trường

Do trình độ kỹ thuật còn có nhiều hạn chế nên đồ án không thểtránh khỏi những sai sót, chúng em mong được sự thông cảm và chỉ bảothêm của thầy cô

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy

Lý Văn Đạt cùng sự giúp đỡ của các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN

thựchiện

+ Tìm kiếm tài liệu liên quan: Linh kiện điện tử, điện tử

căn bản, điện tử công suất…

- Từ đó xây dựng được sơ đồ khối

- Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối và các linh

kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từng

Cả nhóm

3

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch eagle 6.10

- Tính toán thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng

- Chuẩn hóa nội dung, làm quyển thuyết minh Cả nhóm

- Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn bộ nội dung Cả nhóm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐÈ TÀI

256 giá trị có thể và do đó có thể tương ứng với một loạt các biểu tượng,chữ cái hoặc chỉ dẫn khác nhau.Một mã nhị phân là một cách để đại diệncho văn bản hoặc hướng dẫn xử lý máy tính bằng cách sử dụng của hệthống số nhị phân của hai chữ số nhị phân 0 và 1 Điều này được thựchiện bằng cách gán một chuỗi bit cho mỗi biểu tượng cụ thể hoặc hướngdẫn Ví dụ, một chuỗi nhị phân của tám chữ số nhị phân ( bit ) có thể đạidiện cho bất kỳ của 256 giá trị có thể và do đó có thể tương ứng với mộtloạt các biểu tượng, chữ cái hoặc chỉ dẫn khác nhau

Trong máy tính và viễn thông, mã nhị phân được sử dụng cho bất

kỳ một loạt các phương pháp mã hóadữ liệu, chẳng hạn như các chuỗi ký

tự vào chuỗi bit Những phương pháp này có thể được cố định chiều rộng

hoặc chiều rộng biến Trong một mã nhị phân có chiều rộng cố định, mỗichữ cái, chữ số hoặc ký tự khác, được đại diện bởi một chuỗi bit của chiều dài tương tự, rằng chuỗi bit, giải thích như là một số nhị phân , thường được hiển thị trong bảng mã trong bát phân , thập phân hoặc thập lục phân ký hiệu Có rất nhiều các bộ ký tự và nhiều bảng mã ký tự cho họ.

Một chuỗi bit, được hiểu là một số nhị phân, có thể được dịch thành một số thập phân Ví dụ, chữ thường "một" như đại diện bởi chuỗi bit 01100001, cũng có thể được đại diện là số thập phân 97

1.1.1.2.Lịch sử của mã nhị phân

Số nhị phân được mô tả lần đầu tiên trong Chandashutram bằng văn bản của Pingala trong 100 trước công nguyên Mã nhị phân lần đầu tiên được giới thiệu bởi các nhà toán học và triết học Đức Gottfried Wilhelm Leibniz trong thế kỷ 17 Leibniz đã cố gắng để tìm thấy một hệ thống chuyển đổi báo cáo bằng lời nói logic vào một toán học tinh

khiết Sau khi ý tưởng của ông đã được bỏ qua, ông đi qua một văn bản

cổ điển Trung Quốc gọi là "Kinh Dịch hay Sách Thay đổi ', mà sử dụng một loại mã nhị phân Cuốn sách đã khẳng định lý thuyết của ông rằng sựsống có thể được đơn giản hóa, giảm xuống đến một loạt các mệnh đề

đơn giản Ông đã tạo ra một hệ thống bao gồm các hàng của số không và những người thân Trong khoảng thời gian này, Leibiniz chưa tìm thấy một sử dụng cho hệ thống này

Một nhà toán học và triết học bằng tên của George Boole xuất bản một bài báo năm 1847 được gọi là "phân tích toán học của Logic mô tả một hệ thống đại số logic, bây giờ được gọi là đại số Boolean Hệ thống của Boole đã được dựa trên hệ nhị phân, 1 có, không, on-off phương pháptiếp cận đó bao gồm các 3 hoạt động cơ bản nhất AND, OR, và

NOT [ 2 ] Hệ thống này đã không đưa vào sử dụng cho đến khi 1 sinh viêntốt nghiệp từ Viện Công nghệ Massachusetts theo tên Claude

Shannon nhận thấy rằng các đại số Boolean ông đã học được là tương tự như một mạch điện Shannon đã viết luận án của mình vào năm 1937, thực hiện phát hiện của mình Shannon của luận án đã trở thành một điểmkhởi đầu cho việc sử dụng các mã nhị phân trong ứng dụng thực tế như máy tính,

1.1.2 Mã gray

1.1.2.1 Mã nhị phân phản xạ

Cũng được biết đến với tên gọi là mã Gray – đặt theo tên của Frank Gray, là một hệ thống ký số nhị phân, trong đó hai giá trị liên tiếp chỉ khác nhau một chữ số Lúc đầu, mã nhị phân phản xạ được phát minh với mục đích ngăn ngừa tín hiệu ngõ ra không chính xác của các bộ

chuyển mạch cơ điện Ngày nay, mã Gray được sử dụng rộng rãi để sửa lỗi trong những phương tiện liên lạc bằng số, ví dụ như truyền hình kỹ thuật số mặt đất và một vài hệ thống truyền hình cáp

1.1.2.2.Tên gọi

Tên gốc “mã nhị phân phản xạ” được đưa ra dựa vào một tính chất

của bảng mã Gray : các giá trị ở nửa sau của bảng mã có sự đối xứng vớicác giá trị ở nửa đầu của bảng mã theo thứ tự ngược lại, ngoại trừ bit caonhất bị đảo giá trị Tính chất đối xứng này vẫn đúng cho các bit thấp hơntrong mỗi nửa của

bảng mã, trong mỗi phần tư của bảng mã, v.v Cách gọi thông dụng hiệnnay -mã Gray - được đặt theo tên của nhà nghiên cứu Frank Graylàm việc

ở phòng thí nghiệm Bell Gray đã dùng mã này trong hệ thống thông tin

mã xung của ông, trong một bằng sáng chế xin cấp vào năm 1947 (đượccấp vào năm 1953) Thực ra, Gray không phát minh ra mã này, mà trongbằng sáng chế của mình,ông ta chỉ trích dẫn và gọi đó là “mã nhị phânphản xạ” Lịch sử và các ứng dụng thực tiễn

Mã nhị phân phản xạ đã được ứng dụng trong những câu đố toánhọc trước khi trở nên phổ biến trong lĩnh vực kỹ thuật Kỹ sư ngườiPháp Émile Baudot đã dùng mã Gray trong hệ thống điện báo vào năm

1878 Ông ta đã được nhận huân chương Bắc đẩu bội tinh cho công trình

này Mã Gray đôi khi bị gán nhầm là được đặt tên theo Elisha Gray,chẳng hạn trong một cuốn sách giáo khoa bàn về điều chế mã xung

Frank Gray, nhà vật lý thuộc phòng thí nghiệm Bell, người nổitiếng với việc phát minh ra phương pháp tín hiệu hoá được dùng cho tivimàu tương thích, đã phát minh một phương pháp để chuyển đổi tín hiệutương tự sang những nhóm mã nhị phân phản xạ bằng cách dùng thiết bịdựa trên đèn chân không .[3] Phương pháp và các thiết bị này được cấpbằng sáng chế năm 1953 và kể từ đó Gray được lấy tên để đặt cho loại mãnày Loại thiết bị “đèn PCM” mà Gray mô tả trong bằng sáng chế củamình đã được chế tạo thực sự bởi Raymond W Sears của phòng thínghiệm Bell, cùng làm việc với Gray và William M Goodall, là người đãgợi ý cho Gray về việc dùng mã nhị phân phản xạ

Trong thời kỳ đó, Gray đã hết sức thích thú với việc dùng mã này

để tối thiểu hóa sai số trong việc chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tínhiệu số; và cho đến tận bây giờ, mã mang tên ông vẫn còn được dùng vớimục đích này cùng với một số mục đích khác nữa

Để mã hóa một con số như 127, sau đó, người ta chỉ đơn giản là mãhóa của các chữ số thập phân như trên, đưa ra (0100, 0101, 1010)

Ưu điểm chính của mã hóa XS-3 trên BCD mã hóa là một số thậpphân có thể được nines 'bổ sung (cho phép trừ) là một cách dễ dàng như

là một số nhị phân có thể là bổ sung , chỉ cần đảo ngược tất cả cácbit Ngoài ra, khi tổng của hai XS-3 chữ số lớn hơn 9, mang theo chút của

một bộ cộng bốn bit sẽ được thiết lập cao Điều này làm việc bởi vì, khi

bổ sung thêm hai con số lớn hơn hoặc bằng số không, một giá trị "dưthừa" của sáu kết quả tiền Kể từ khi bốn bit số nguyên chỉ có thể chứagiá trị 0 tới 15, vượt quá sáu cách mà bất kỳ một khoản hơn chín tràn ýchí

Thêm vượt quá 3 công trình trên một thuật toán khác nhau hơn sovới mã hóa BCD hoặc các số nhị phân thường xuyên Khi bạn thêm haiXS-3 con số với nhau, kết quả là không XS-số 3 Ví dụ, khi bạn thêm 1

và 0 trong XS-3 câu trả lời có vẻ là 4 thay vì của 1 Để khắc phục vấn đềnày, khi bạn hoàn tất việc thêm mỗi chữ số, bạn có trừ 3 (nhị phân 11)nếu chữ số thập phân 10 và thêm ba nếu số lớn hơn hoặc bằng số thậpphân 10

CHUƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

7805 là ic ổn định điện điện áp đầu ra luôn là 5v

7812 là điện áp ở cửa ra là 12v (điện áp đưa vào >12v)

7812 đầu vào nằm trong khoảng (12v-36v) nếu các bạn cho cao thì

78 sẽ không hoạt động lâu nên bạn cần phải lắp tản nhiệt cho nó

Đọc chân :nếu ta đặt 78 như hình vẽ dưới đây :

2.1.3 Hình dạng thực tế

Chân số 1 gọi là chân vào (in)

Chân số 2 gọi là chân mát (GND)Chân số 3 gọi là chân ra ( 0UT)

Pin No-thứ tự Function-hàm số Name-tên

2.2 IC 7486

Ic 2 đầu vào,ic 7486 là ic tích hơp 4 hàm xor

Đầu vào là 2 chân A và B

Đầu ra là chân Y

Chân 7 nối mát

Chân 14 với dương nguồn

2.3.IC 7408

Đầu vào là 2 chân A và B.

Đầu ra là chân Y

Chân 7 nối mát Chân 14 với dương nguồn

2.6 Tụ điện.

Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trongcác mạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễumạch truyền tín hiệu, mạch dao động…

a) Khái niệm

Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp

Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý là:

Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ(pF)

Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhau được Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực

b) Cấu tạo

Hình 1.10 Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy…Hình dạng tụ trong thực tế

2.7 LED

LED là viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát

quang) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại , tử

ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại

P ghép với một khối bán dẫn loại N

2.7.1.Tính chất.

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc nănglượng của các nguyên tử chất bán dẫn

LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông

thường, trong khoảng 1,5V đến 3V Nhưng điện thếphân cực nghịch ở LED thì không cao Do đó, LED rất

dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra

CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH.

3.1 Bảng trạng thái chân lí của mạch

Khối Dư 3

Khốigray

Hệ thập

phân

Hệ nhị phânA1A2A3A4

3.5 Sơ đồ board mạch 3.6.Nguyên lí làm việc của mạch

TH1: khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0000, tất cả các công tắc đều nối mass

Chế độ chuyển B_D là 0100 lúc này D2 sáng

TH3:khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0010 với công tắc 3 lên dương nguồn các công tắc còn lại đều nối mass.Khi đó:

Chế đọ chuyển từ B_G là 0011 lúc này G3 VÀ G4 sáng

Chế độ chuyển từ B_D là 0101 lúc này D2 và D4 sáng

TH4: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0011 với công tắc số 3 và số 4 lên dương nguồn ,còn 2 công tắc còn lại xuống mass

Khi đó:

Chế độ chuyển từ B_G có đầu ra là 0010 lúc này G3 sáng

Chế độ chuyển từ B_D có đầu ra là 0110 lúc này D2 và D3 sáng.TH5: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 0100 với công tắc số 2 lên dương nguồn,các công tắc còn lại đều nối mass

TH6: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc à 0101 với công tắc số 2 và số 4 lên dương nguồn,2 công tắc còn lại nối mass.

Chế độ chuyển từ B_G đầu ra có giá trị là 0100 lúc này đèn G2 sẽ sáng

Chế độ chuyển từ B_D đầu ra có giá trị là 1010 lúc này đèn d1

và D3 sẽ sáng

TH9: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân bằng tay 4 công tắc là 1000 với công tắc 1 lên dương nguồn còn các công tắc khác xuống mass.Khi đó:

Chế độ chuyển từ B_G đầu ra có giá trị là 1100 lúc này G1

va G2 sáng

Chế độ chuyển từ B_D đầu ra có giá trị là 1011 lúc này D1,D3,D4 sẽ sáng

TH10: Khởi tạo đầu vào từ mã nhị phân băng tay 4 công tắc là

1001 với công tắc 1 và 4 lên dương nguồn,2 công tắc còn lại xuốngmass

KẾT LUẬN

Đề tài là một đề tài hết sức hấp dẫn, nó có áp dụng thực tế trong

đời sống Được sự hướng dẫn tận tình của các thầy (cô) trong khoa Điện

– điện tử và đặc biệt là thầy Lý Văn Đạt nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy định Do kiến thức và thời gian có

hạn nên trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh đuợc những hạnchế và thiếu xót rất mong các thầy cô chỉ bảo để chúng em có thêmnhững hiểu biết vả kinh nghiệm thực hiện các đồ án môn học tiếp theo

Sau một thời gian làm đồ án chúng em đã rút ra được rất nhiềukinh nghiệm cho bản thân, đó cũng là nhờ vào sự chỉ dạy nhiệt tình củacác thầy cô và sự góp ý của các bạn

Sau cùng một lần nữa chúng em xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn

đối với thầy LÝ VĂN ĐẠT và thầy cô trong khoa đã giúp chúng em

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1.Kỹ thuật số - Nguyễn Quốc Chung 2012

Vấn đề gặp phải trong quá trình làm đồ án:

Nhóm các trạng thái chưa được rút gọn

Một số ic,led chất lượng chưa tốt nên bị cháy ,hỏng

Test trên panel các linh kiện và dây nối hay bị lỏng,làm mạch bị chạysai,

Board mạch trên máy khó khăn khi đi dây

Hàn linh kiện lệch mối lối