Báo cáo thực hành môn nhập môn mạch số tuần 5

Thiết kế một mạch theo yêu cầu đề bài.. Chú ý việc thiết kế mạch hiển thị số BCD có hai chữ số được thực hiện như mạch sau: Trong đó: Mạch dồn kênh MUX2-1 sẽ dựa vào đầu ra z của mạch Co

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

- -Bài 5 THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ 2 SỐ BCD

1.1 Nội dung thực hành

Sử dụng mạch giải mã LED 7 đoạn và 1 số mạch Comparator, mạch A và mạch Mux2-1 để thực hiện mạch hiển thị số BCD có hai chữ số (từ 0 đến 15) Hiển thị số hàng chục lên HEX1 và hàng đơn vị lên HEX0

1.1.1 Thiết kế mạch hiển thị số BCD có 2 chữ số

1 Tạo một project Quartus mới, đặt tên: E/lab5/lab5_MSSV

2 Thiết kế một mạch theo yêu cầu đề bài Chú ý việc thiết kế mạch hiển thị số BCD có hai chữ số được thực hiện như mạch sau:

Trong đó:

Mạch dồn kênh MUX2-1 sẽ dựa vào đầu ra z của mạch Comparator để chọn kênh

v3v2v1v0 hoặc m2m1m0

Mạch Comparator để kiểm tra số lớn hơn 9:

 nếu số nhỏ hơn 9 thì mạch chọn sẽ chọn cổng số 0 tức là v3v2v1v0 sẽ được đưa

ra HEX0 để hiển thị lên d0, và d1 sẽ hiển thị số 0

 Nếu số lớn hơn 9 thì d1 sẽ hiển thị số 1, và d0 sẽ hiển thị số m2m1m0 từ Circuit

A

Mạch Circuit A hoạt động theo bảng sau:

1010 (số 10) 000 (số 0 ở d0 và số 1 ở d1)

3 Gán pin cho mạch trên

4 Biên dịch để phân tích, tổng hợp và tạo ra file sof

5 Mô phỏng mạch trên wareform

6 Nạp file thực thi lên FPGA Kiểm tra hoạt động của mạch

1.2 Thực hành.

1 Tạo một project mới

2 Thiết kế mạch

Dựa vào mạch đã cho:

Xét mạch Comparator ta thấy:

Mạch Comparator có 4 input là v0, v1, v2, v3 và output là z

Mạch Comparator kiểm tra xem input đầu vào có lơn hơn 9 không, nếu lớn hơn thì trả

về giá trị là 1 còn nhỏ hơn thì trả về giá trị là 0

 Ta có bảng sự thật

AB

 F(A,B,C,D) = AB + AC

Xét mạch Criscuit A:

Mạch Circuit hoạt động theo bảng sau:

v4v2v1v0 m2m1m0

1010 (số 10) 000 (số 0 ở d0 và số 1 ở d1)

Ta thấy mạch có input là v0, v1, v2 và output là m0, m1, m2

+ Xét cổng m2:

 Ta có bảng sự thật:

V2 V1V0

=> M2 = v2v1

+ Xét cổng m1:

 Ta có bảng sự thật:

V2 V1V0

 M1 = v2v1’

+ Xét cổng m0:

100 0

 Ta có bảng sự thật:

V2

 M0 = v0

Tiến hành tạo Symbol cho mạch Circuit A:

Vẽ mạch Circuit A

Kết quả biên dịch mạch trên:

-Tạo Symbol mạch Circuit A

Ta được Symbol của mạch Circuit A

Tiếp theo ta tạo symbol cho mạch dồn kênh MUX2-1

Vì Mạch dồn kênh MUX2-1 sẽ dựa vào đầu ra z của mạch Comparator để chọn kênh v3v2v1v0 hoặc m2m1m0

Cụ thể là nếu Z = 0 thì đầu ra sẽ là v3v2v1 còn Z = 1 thì đầu ra sẽ là m2m1m0

 F = Zm + Z’v

Ta có mạch là:

Kết quả biên dịch

Tạo symbol:

Symbol khi tạo xong:

-Tạo Symbol của mach hiển thị led 7 đoạn ở bài trước.

Mach sau khi tạo symbol:

Vậy từ cách cổng đã được tạo ở trên ta có mạch hiển thị 2 số BCD là

Sau khi gán pin.

Kết quả biên dịch

Mô phỏng mạch trên Wareform

 Ta có mạch wareform như sau:

-Từ mạch wareform trên ta thấy mạch chạy đúng với sự thât:

+ VD: số 6 (0110) ta thấy ở phần Input là :SW[0] -> SW[3] là (0110)

Và ở HEX1 hiển thị số hàng chục là số 0 ứng với HEX1[0] -> HEX1[6] là (000001)

Còn ở HEX0 hiển thị số hàng đơn vị là số 6 ứng với HEX1[0] -> HEX1[6] là (010000).

+VD : số 13 (1101) ta thấy ở phần Input là :SW[0] -> SW[3] là (1101)

Và ở HEX1 hiển thị số hàng chục là số 1 ứng với HEX1[0] -> HEX1[6] là (100111)

Còn ở HEX0 hiển thị số hàng đơn vị là số 6 ứng với HEX1[0] -> HEX1[6] là (0000110)

Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch hiển thị 2 số BCD là:

 TH1: đầu vào là số nhỏ hơn 9:

 Dữ liệu đầu vào sao khi qua mạch Comperator sẽ đưa ra kết quả là 0

 Đầu ra từ mạch Comperator được đưa tới HEX1 với đầu vào là 0000 để hiển thị số 0 (HEX1 hiển thị số hàng chục)

 Tiếp đó đầu ra của mạch Comperator lại đi qua các mạch dồn kênh MUX2-1 vì đầu ra bằng 0 nên các cổng MUX2-1 sẽ chọn đầu ra là v3v2v1v0 để đưa tới HEX0 hiển thị số hang đơn vị Ta thấy ở TH số nhỏ hơn 9 thì mạch sẽ hiển thị được số 0 ở hàng chục và số chính nó ở hàng đơn vị

 TH2: đầu vào là số lớn hơn 9:

 Dữ liệu đầu vào sao khi qua mạch Comperator sẽ đưa ra kết quả là 1

 Đầu ra từ mạch Comperator được đưa tới HEX1 với đầu vào là 0001 để hiển thị số 1 (HEX1 hiển thị số hàng chục)

 Tiếp đó đầu ra đi qua mạch dồn kênh MUX2-1 và chọn đầu ra chình là đầu ra của mạch Circuit A mà mạch Circuit A có nhiên vụ chuyễn đổi dữ liệu của v0v1v2 sao cho phug hợp để đưa vào mạch hiển thị led HEX0 Như vậy thì đầu vào của HEX0 ở TH sẽ khác với trường hợp trên VD số 12 (1100)=>số 2 (0010)