BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN môn thiết kế hệ thống số 1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn: Thiết kế hệ thống số Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS.Lê Thế Vinh Sinh viên thực hiện: Phan Trần Đăng Khoa MSSV:41900813 Nhóm: 04 Ngành: Kĩ thuật điện Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2021 Lời cảm ơn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Thế Vinh - giảng viên phụ trách môn Thiết kế hệ thống số nhóm 04 Qua q trình học tập thầy hướng dẫn tận tình Em áp dụng kiến thức vào thiết kế dự án mà thầy đưa Em xin chúc thầy sức khỏe thành công công việc truyền đạt kiến thức đến cho sinh viên Mục lục Phần I: Khảo sát linh kiện: I.1 IC 74192: .1 I.2 IC 7447: I.3 Led đoạn: I.4 Các linh kiện lại: Phần II: Thiết kế hệ thống: .3 II.1 Khối chuyển màu đèn: II.2 Khối đếm: Phần III: Kết luận ĐỀ TÀI SỐ 21: Thiết kế mạch đèn giao thông hiển thị thời gian đếm ngược đèn Đặt vấn đề: Thiết kế mạch đèn giao thông với đèn đỏ đếm ngược 20 giây, đèn xanh đếm ngược 17 giây, đèn vàng đếm ngược giây Phần I: Khảo sát linh kiện: I.1 IC 74192: IC 74192 có chức đếm lên/xuống Các chân Q0,Q1,Q2,Q3 để xuất giá trị số đếm bit BCD TCU TCD sau chu kì đếm chân tích cực mức thấp Chân MR tích cực mức cao ngõ 0000 bất chấp trạng thái chân UP DN để cấp xung CLK Các chân D0,D1,D2,D3 để định trạng thái bắt đầu chu kì Chân PL tích cực mức thấp cho phép D0,D1,D2,D3 định trạng thái Đèn giao thông phần hiển thị chữ số thập phân nên em sử dụng IC 74192, để đếm hàng chục, đếm hàng đơn vị I.2 IC 7447: Chức để giải mã bit BCD sang hiển thị số thập phân led đoạn Chân BI, RBI, LT cho lên mức để không ảnh hưởng đến ngõ Vào Ra A B C D a b c d e f g 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 I.3 Led đoạn: Sử dụng loại Anode chung dùng để hiển thị số thập phân I.4 Các linh kiện lại: Fip flop JK, đèn giao thông, điện trở, cổng logic: not, and, or Phần II: Thiết kế hệ thống: II.1 Khối chuyển màu đèn: *Nguyên lí hoạt động: -Dùng đếm đồng flip flop JK để đếm bit Nhằm sau chu kì đếm ngược ic 74192 khối chuyển màu chuyển từ đỏ (D) -> xanh (X), xanh (X) -> vàng (V), vàng(V) -> đỏ (D) *Các bước thiết kế khối chuyển màu này: Bước 1: Phân tích Đặt: D=1: sáng D=0: tắt X=1: sáng X=0: tắt V=1: sáng V=0: tắt 3 flip flop đếm bit nên có  trường hợp, mà ta dùng trường hợp là: 100 (đỏ sáng), 010 (xanh sáng), 001 (vàng sáng) trường hợp lại tùy ý, nên buộc em phải định trạng thái cho mạch để tránh tình đếm khơng tự khỏi trạng thái cấm hoạt động theo chu trình thiết kế Nếu rơi vào trường hợp cấm trạng thái 100 (đỏ sáng) Bước 2: Bảng thật Hiện Kế tiếp Đ X V Đ X V J2 K2 J1 K1 J0 K0 0 0 X X X 0 1 0 X X X 1 0 X X 1 X 1 0 X X X 1 0 X 1 X X 1 0 X 0 X X 1 1 0 X X X 1 1 0 X X X Bước 3: Rút gọn K-map: J2 ĐX 00 01 11 10 V X X 1 X X 00 01 11 10 0 X X 0 X X 00 01 11 10 0 0 X X X X 00 01 11 X X 1 X X 0 00 01 11 10 X 1 X X 1 X 01 11 10 X X X J1 ĐX V J0 ĐX V K2 ĐX V 10 K1 ĐX V K0 ĐX 00 V X 1 1 Bước 4: Viết hàm sau rút gọn: J2  V  DX J1  DV J  DX K  XV K1  K 1 Bước 5: Vẽ mạch II.2 Khối đếm: - - Chân TCD IC (đếm hàng đơn vị) kết nối với chân DN IC (đếm hàng chục), sau chu kì đếm hàng đơn vị TCD tác động vào DN đóng vai trị xung CLK Chân TCD IC (đếm hàng chục) làm xung CLK flip flop JK để khối JK chuyển trạng thái (chuyển màu đèn) *Định trạng thái bắt đầu cho IC 74192 này: Bước 1: Phân tích: +Các bit có trọng số giảm dần từ trái sang phải: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 +Đỏ sáng(100) đếm ngược từ 20s xuống 0s => Mã BCD: 0010 0000 +Xanh sáng(010) đếm ngược từ 17s xuống 0s => Mã BCD: 0001 0111 +Vàng sáng(001) đếm ngược từ 3s xuống 0s => Mã BCD: 0000 0011 Bước 2: Lập bảng trạng thái: Hiện Kế tiếp D X V D X V D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 Bước 3: K-map D7 DX D6 00 01 11 10 X X X X X V DX 00 01 11 10 X X X X X V D5 DX D4 00 01 11 10 X X 1 X X X 11 10 V DX 00 01 11 10 X X 1 X X X V D3 DX V 00 01 D2 DX X X X X X 00 01 11 10 X X 1 X X X V D1 DX D0 00 01 11 10 X X 1 X X X V DX 00 01 11 10 X X 1 X X X V Bước 4: Hàm sau rút gọn D  D  D3  D5  V D  D2  D D1  D  V Bước 5: Mạch hoàn chỉnh *Giải thích nguyên lí hoạt động mạch: -Đầu tiên xung nhịp CLK vào chân DN ic 74192 (đếm hàng đơn vị), sau ic (hàng đơn vị) đếm ngược theo giá trị bắt đầu đếm định khối flip flop JK điều khiển Chân TCD ic (hàng đơn vị) nối với chân DN (hàng chục) làm xung CLK để ic (hàng chục) đếm ngược - ngõ ic 74192 (q0q1q2q3) kết nối với chân ABCD ic 7447 để giải mã sang led đoạn Điện trở 330 (0hm) để hạn dòng vào led, tránh hư led Led đoạn sử dụng Anode chung kết nối với Vcc (+5v) - Sau chu kì đếm ngược IC 74192 (hàng chục) kết thúc, TCD IC tích cực mức thấp (đóng vai trị làm xung CLK cho khối flip flop JK) để khối flip flop chuyển trạng thái (chuyển màu đèn) Phần III: Kết luận - Đã thiết kế mạch đếm ngược đèn giao thông (1 cột đèn) Mạch hoạt động theo yêu cầu đặt Nhược điểm: + Do kiến thức kinh nghiệm em hạn chế, nên mạch chưa tối ưu + Khi bắt đầu cho mạch hoạt động, thời gian đầu mạch hoạt động cịn hỗn loạn khơng theo u cầu đặt Mạch cần thời gian định (khoảng xung nhịp CLK) mạch bắt đầu vào trình tự thiết kế Bibliography Nguyễn, Anh Như Kỹ thuật số Tp.HCM : NXB ĐHQG, 2002 L.Floyd, Thomas Digital fundamentals s.l. : 11e Pretice Hall, 2014 10 ... ĐX 00 01 11 10 V X X 1 X X 00 01 11 10 0 X X 0 X X 00 01 11 10 0 0 X X X X 00 01 11 X X 1 X X 0 00 01 11 10 X 1 X X 1 X 01 11 10 X X X J1 ĐX V J0 ĐX V K2 ĐX V 10 K1 ĐX V K0 ĐX 00 V X 1 1 Bước... không ảnh hưởng đến ngõ Vào Ra A B C D a b c d e f g 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 I.3 Led đoạn: Sử dụng loại Anode chung dùng để hiển thị... 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 Bước 3: K-map D7 DX D6 00 01 11 10 X X X X X V DX 00 01 11 10 X X X X X V D5 DX D4 00 01 11 10 X X 1 X X X 11 10 V DX 00 01 11 10 X X 1 X X X V D3 DX V 00 01 D2 DX X X