THIẾT KẾ BỘ ĐẾM NHỊ PHÂN, THUẬN, ĐỒNG BỘ KĐ =16, SỬ DỤNG JKFF, HIỂN THỊ SỐ ĐẾM TRÊN LED 7 THANH

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI    - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT XUNG SỐ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ ĐẾM NHỊ PHÂN, THUẬN, ĐỒNG BỘ KĐ =16, SỬ DỤNG JK-FF, HIỂN THỊ SỐ ĐẾM TRÊN LED THANH Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Thu Hà Các thành viên thực : 1, Trần Thị Nhất 2018602868 2, Nguyễn Dương Phi 2018603846 3, Đỗ Văn Thắng 2018604659 Lớp: CƠ ĐIỆN TỬ - K13 Khoa: CƠ KHÍ BỘ CƠNG THƯƠNG Giáo viên hướng dẫn TS TRỊNH VĂN LONG HÀ NỘI – 10/2020 : LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, hệ thống sản xuất thiết bị điện tử nói chung trình sản xuất lĩnh vực kỹ thuật xung số nói riêng phát triển theo hướng tự động hóa ngày cao Vì q trình thiết kế đếm nhị phân yêu cầu cần thiết cần phải nghiên cứu giải hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao suất lao động, sử dụng khai thác máy móc, thiết bị cách có hiệu nhất, nâng cao chất lượng sản phẩm cải thiện điều kiện làm việc Quá trình tự động hóa cơng nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật, Hàn Quốc…thì máy móc tự động điều khiển điện tử khơng cịn xa lạ trở nên quen thuộc Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chun mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp trình sản xuất thơng qua máy tính Ở nước ta u cầu cơng nghiệp hố, đại hố đất nước nên ngày xuất nhiều thiết bị xung số có vi mạch lớn, khả lập trình ngày cao đạt nhiều thành tựu sống lẫn công nghiệp Các thiết bị điện tử cho phép tự động hóa q trình cơng nghệ kiểm tra sản phẩm Trong đề tài tập lớn môn “Thiết kế đếm nhị phân, thuận, đồng kđ =16, sử dụng jk-ff, hiển thị số đếm led thanh” này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể trình nghiên cứu tìm hiểu tính tốn, thiết kế mơ hình hệ thống Thơng qua áp dụng vào nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành trường Để báo cáo hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Thu Hà nhiệt tình hướng dẫn cho chúng em Xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất quý Thầy Cô! Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2021 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở lựa chọn đề tài Nhân loại sống năm đầu kỉ 21 – kỉ tri thức khoa học với phát triển vũ bão công nghê thông tin khoa học ứng dụng Kĩ thuật điện tử ngành có tốc độ phát triển nhanh ứng dụng rộng rãi đời sống xã hội Nhu cầu sử dụng thiết bị, máy móc tự động điều khiển điện tử người ngày cao Trong năm gần đây, công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ Sự đời vi mạch cỡ lớn, cực lớn với giá thành hạ, khả lập trình ngày cao đem lại thay đổi vô vùng to lớn ngành kĩ thuật điện tử Với phát triển kĩ thuật điện tử nay, nhu cầu tiếp xúc với lĩnh vực số trở nên thiếu Mạch số thâm nhập vào tất thiết bị điện tử thông dụng chuyên dụng Để xây dựng thiết bị số hoàn chỉnh cần phải có mạch đếm, ghi, nhớ… Trong mạch đếm thành phần hệ thống số, chúng sử dụng để đếm thời gian, đếm nhị phân, chia tần số, điều khiển mạch khác… Mạch đếm sử dụng nhiều mạch điện tử ví dụ xử lí, định thời 1.2 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Mục đích: tìm hiểu mạch đếm nhị phân, thuận, đồng hiển thị số đếm Nhiệm vụ:  Tìm hiểu lý thuyết mạch đếm  Tìm hiểu số vi mạch đếm thông dụng  Một vài ứng dụng mạch đếm 4 1.3 Đối tượng nghiên cứu Tài liệu mạch đếm Tìm hiểu phần tửu cấu thành mạch đếm Một số sơ đồ mạch đếm Một số vi mạch đếm thông dụng ứng dụng 1.4 Phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý thuyết mạch đếm nhị phân, thuận, đồng Kd=16, sử dụng JK-FF Hiển thị số đếm LED 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Dựa vào kiến thức học, tìm hiểu qua internet, sách tham khảo ý kiến bạn bè, thầy - Tìm hiểu mạch đếm phổ biến để học hỏi cách thiết kế chi tiết, cấu tạo tối ưu - Áp dụng phương pháp thiết kế, tính tốn để xây dựng mơ hình phù hợp với đề tài - Sử dụng phần mền lập trình, thiết kế đồ họa để hỗ trợ như: Proteus, Altium Designer 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Các mạch đếm thành phần hệ thống số, chúng sử dụng để đếm thời gian, chia tần số, điều khiển mạch khác… Mạch đếm dùng nhiều mạch điện tử ví dụ xử lý, định thời 5 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ PHỎNG 2.1 Tính tốn thiết kế hệ thống 2.1.1 Phần tử JK – FF Định nghĩa: Là phần tử có hai đầu vào chức J, K hai đầu Đầu vào J đóng vai trị thiết lập, đầu vào K đóng vai trị xóa JK = 00 FF giữ nguyên trạng thái cũ JK = 01 FF chuyển đến trạng thái JK = 10 FF chuyển đến trạng thái JK = 11 FF đảo trạng thái Kí hiệu: JK - FF Hình 2.1 Kí hiệu JK – FF X0 0X 1X X1 Hình 2.2 Đồ hình trạng thái JK - FF Bảng 2.1 Bảng trạng thái J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Qn 1 1 Qn+1 0 1 Hình 2.3 Sơ đồ logic JK – FF Sơ đồ sử dụng phần tử logic NAND minh họa hình 2.3 Phương trình đặc trưng: Qn+1 = + Qn 2.1.2 Lựa chọn linh kiện để chế tạo hệ thống IC 7404 Hình 2.4 IC 7404 IC 7404 loại IC có chứa mạch đảo IC ngõ vào kí hiệu An, ngõ kí hiệu On Điện áp sử dụng 5V IC 7432 Thơng số kỹ thuật: • Điện áp làm việc: -6V • Nhiệt độ làm việc: -40 ~ 125 độ C Cấu tạo bên IC 74HC32 có bốn cổng logic OR, cổng có ngõ vào ngõ IC 74HC32 sản xuất theo công nghệ Cmos, mạch tích hợp xây dựng từ Mosfet số điện trở phụ trợ Hình 2.5 Sơ đồ chân 74HC32 IC 7473 ( JK-FF) Thơng số kỹ thuật: • Dải điện áp hoạt động: 4.75 ~ 5.25V • Mức áp logic cao: 2V • Mức áp logic thấp: 0.8V • Dòng điện tổng: 20mA • Tần số hoạt động tối thiểu: 15Mhz • Dải nhiệt độ chịu được: 0C to 70C • Ứng dụng: Dùng mạch đếm mod, Hình 2.6 IC 7473 ( JK-FF) IC 7447(IC giải mã BCD led thanh) Hình 2.7 IC 7447 Hình 2.8 Logic diagram IC 7447 IC Bộ giải mã led đoạn, thiết bị chuyển đổi định dạng kỹ thuật số thiết bị thông dụng để làm điều gọi BCD (Binary Coded Decimal) sang 7-Segment Display Decoder Chân 16 cấp nguồn Vcc cụ thể 5V 5V ic bị chết Chân chân nối GND(mass) Các chân 1,2,6,7 chân tín hiệu vào ứng với B,C,D,A Các chân 15,14,13,12,11,10,9 chân ,các chân nối với led nối hình Chân thứ LT(Lamp test ) tên gọi chân chân kiểm tra led đoạn,nếu ta cắm chân xuống mass giải mã sáng lúc với đoạn.Chân phục vụ để kiểm tra xem có led bị hỏng hay khơng thực tế khơng sử dụng Chân BI/RB0 ln kết nối với mức cao ,nếu kết nối với mức thấp tồn led khơng sáng bất chấp trạng thái ngõ vào Chân RBI kết nối với mức cao IC 7408 Hình 2.9 IC 7408 Thơng số kỹ thuật: 10 • Điện áp cung cấp: 4.75V ~ 5.25V • Dải nhiệt độ hoạt động: ~ 70oC • Dịng điện mức cao: IOH = -0.4mA • Dịng điện mức thấp: IOL = 8mA IC 555 Thơng số kĩ thuật : • Với nguồn điện áp đầu vào nằm dải từ – 18V • Dịng điện tiêu thụ: – 15mA • Cơng suất tiêu thụ lớn (Pmax): 600mW • Điện áp logic đầu mức cao (mức 1): 0.5 – 15V • Điện áp logic đầu mức thấp (mức 0): 0.03 – 0.06V Hình 2.10 IC 555 2.2 Thiết kế mô hệ thống proteus 2.2.1 Thiết kế đếm đồng dùng JK-FF - Xác định số phần tử nhớ cần sử dụng: ta có Kd=16, số phần tử nhớ cần sử dụng JK-FF 11 - Đồ hình trạng thái: -Bảng chuyển đổi trạng thái giá trị đầu vào kích : Q4 0 0 0 0 1 1 1 1 Q3 0 0 1 1 0 0 1 1 TTHT Q2 0 1 0 1 0 1 0 1 Q1 1 1 1 1 Q4 0 0 0 1 1 1 1 TTKT Q3 Q2 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 Q1 1 1 1 1 J4 0 0 0 x x x x x x x x K4 x x x x x x x x 0 0 J3 0 x x x x 0 x x x x K3 x x x x 0 x x x x 0 J2 x x x x 0 x x x x K2 x x x x x x x x J1 x x x x x x x x K1 x x x x x X x x Từ bảng chuyển đổi trạng thái, tối thiểu hóa cho đầu vào kích ta có hệ phương trình kích sau: J1=K1=1 J2=K2=Q1 J3=K3=Q1.Q2 J4=K4=Q1.Q2.Q3 -Sơ đồ đếm : 12 2.2.2 Hiển thị lên LED -Bảng chuyển đổi trạng thái giá trị vào giải mã Led thanh: Q4 0 0 0 0 1 1 1 1 Q3 0 0 1 1 0 0 1 1 Q2 0 1 0 1 0 1 0 1 -Tối thiểu hóa dùng bìa karnaugh: • Chân A Q1 1 1 1 1 D 0 0 0 0 1 0 0 0 C 0 0 1 1 0 0 0 1 B 0 1 0 1 0 0 1 0 A 1 1 1 1 13 Q2Q1 00 01 11 10 Q4Q3 00 1 01 1 11 1 10 1  A=Q1 Hình 2.11 Mô hệ thống Proteus 14 CHƯƠNG CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 3.1 Chế tạo mạch 3.2 Lắp ráp mạch đếm hoàn chỉnh 3.3 Thử nghiệm hiệu chỉnh ... thành mạch đếm Một số sơ đồ mạch đếm Một số vi mạch đếm thông dụng ứng dụng 1.4 Phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý thuyết mạch đếm nhị phân, thuận, đồng Kd=16, sử dụng JK-FF Hiển thị số đếm LED 1.5 Phương... môn ? ?Thiết kế đếm nhị phân, thuận, đồng kđ =16, sử dụng jk-ff, hiển thị số đếm led thanh? ?? này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể q trình nghiên cứu tìm hiểu tính tốn, thiết kế mơ... mạch đếm nhị phân, thuận, đồng hiển thị số đếm Nhiệm vụ:  Tìm hiểu lý thuyết mạch đếm  Tìm hiểu số vi mạch đếm thông dụng  Một vài ứng dụng mạch đếm 4 1.3 Đối tượng nghiên cứu Tài liệu mạch đếm