ĐỒ án ĐIỆN TỬ CƠ BẢN thiết kế bộ đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với kđ = 8

TRƯỜNG ĐAI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Thiết kế đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với Kđ = Cán hướng dẫn : Th.S Lê Mạnh Long Sinh viên thực : NGUYỄN THÀNH ĐẠT Mã sinh viên : 2018600429 Lớp: Điện tử 1- K13 Niên khóa - 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐẾM 1.1 Đồ hình trạng thái 1.2 Các bước thiết kế đếm 1.3 Các phần tử sử dụng đếm 1.3.1 Phần tử JK - FF 1.4 Các khối đếm 11 1.4.1 Sơ đồ khối 11 1.4.2 Khối tạo xung 11 1.4.3 Nguyên lý: 11 1.4.4 IC 7408 13 1.4.5 Khối đếm 14 1.4.6 Khối giải mã LED 15 1.4.7 Khối hiển thị 17 CHƯƠNG TÍNH TỐN,THIẾT KẾ,MƠ PHỎNG 19 2.1 Thiết lập đếm đồng Kđ = nghịch 19 2.1.1 Đồ hình trạng thái 19 2.1.2 Lập bảng mã hóa bảng kích 19 2.1.3 Tối thiểu hàm kích – sử dụng bìa Cacno 20 2.2 Sơ đồ mạch thực đếm 21 2.3 Sơ đồ nguyên lý 21 2.4 Sơ đồ mạch in 22 2.5 Mô Proteus 22 CHƯƠNG CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 3.1 Mạch cắm bread board 23 3.2 Mạch in 26 3.3 Mạch chạy thực tế (đếm từ 0) 27 3.4 Xung tần số 31 3.5 Danh mục linh kiện 34 23 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 35 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Stt Từ viết tắt Từ chuyên ngành Tiếng việt CLK Clock Xung đồng hồ GND Ground Đất VCC Voltage colector to colector Điện áp nguồn cung cấp FF Flip flop Phần tử có trạng thái IC Integrated circuit Vi mạch tích hợp BCD Binary Coded Decimal Mã nhị phân R Resistance Điện trở C capacitor Tụ điện DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình mơ tả chuyển đổi trạng thái Hình 1.2 Phần tử JK-FF 10 Hình 1.3 Sơ đồ khối đếm .11 Hình 1.4.Sơ đồ mạch tạo xung IC555 11 Hình 1.5 Sơ đồ chân IC 555 .12 Hình 1.6 Sơ đồ chân IC7408 13 Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo chân IC 7473 .14 Hình 1.8 Sơ đồ bố trí chân IC 74LS47 16 Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo chân LED 17 Hình 2.1 Đồ hình trạng thái đếm 19 Hình 2.2 Sơ đồ mạch thực đếm 21 Hình 2.3.Sơ đồ nguyên lý 21 Hình 2.4.Sơ đồ mạch in .22 Hình 2.5 Mơ Proteus .22 Hình 3.1 Khảo sát bread board 23 Hình 3.2 Trạng thái 23 Hình 3.3 Trạng thái 24 Hình 3.4 Trạng thái 24 Hình 3.5 Trạng thái 24 Hình 3.6 Trạng thái 25 Hình 3.7 Trạng thái 25 Hình 3.8.Trạng thái 25 Hình 3.9 Trạng thái 26 Hình 3.10 Mạch in (trên PDF) 26 Hình 3.11 Mạch in (thực tế) 27 Hình 3.12 Trạng thái 27 Hình 3.13 Trạng thái 28 Hình 3.14 Trạng thái 28 Hình 3.15 Trạng thái 29 Hình 3.16 Trạng thái 29 Hình 3.17 Trạng thái 30 Hình 3.18 Trạng thái 30 Hình 3.19 Trạng thái 31 Hình 3.20 Xung tần số IC555 .31 Hình 3.21.Xung tần số IC555 32 Hình 3.22 Xung tần số chân IC7473(1) 32 Hình 3.23 Xung tần số chân 12 IC7473(1) 33 Hình 3.24 Xung tần số chân 12 IC7473(2) 33 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng trạng thái JK-FF 10 Bảng 1.2 Bảng thật IC7408 13 Bảng 1.3 Bảng chân lý IC 74LS73 .15 Bảng 1.4 Bảng giải mã IC 74LS47 cho LED .17 Bảng 2.1 Bảng mã hóa mạch đếm nghịch đồng Kđ = nhị phân sử dụng JK-FF 19 Bảng 2.2 Bảng tối thiểu J2 20 Bảng 2.3 Bảng tối thiểu K2 20 Bảng 2.4 Bảng tối thiểu J1 20 Bảng 2.5 Bảng tối thiểu K1 20 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn nội dung báo cáo em tự tìm hiểu, nghiên cứu hướng dẫn thầy ThS Lê Mạnh Long Nội dung báo cáo không chép vi phạm quyền cơng trình nghiên cứu Mọi giúp đỡ cho đồ án cảm ơn thông tin trích dẫn ghi nguồn gốc rõ ràng Nếu lời cam đoan khơng em xin chịu hồn toàn trách nhiệm Hà Nội, Ngày 11 tháng 12 năm 2020 Sinh viên Nguyễn Thành Đạt LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa Điện tử Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội giảng dạy truyển đạt kiến thức chun ngành để em hồn thành đồ án điện tử cách tốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy ThS Lê Mạnh Long người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em thực hoàn thành tốt đồ án thời hạn Mặc dù trình thực có nhiều cố gắng nỗi lực, xong kiến thức khả thân hạn chế nên trình làm đồ án điện tử khơng thể tránh khỏi thiếu sót,… Em mong nhận góp ý, dẫn quý thầy cô bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thành Đạt LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, khoa học cơng nghệ phát triển cách nhanh chóng năm gần đây, đặc biệt ngành kỹ thuật điện-điện tử Sự xuất vi mạch, IC số tổng hợp giúp cho kích thước mạch nhỏ gọn, tiện lợi hơn.Trải qua phát triển khoa học công nghệ, chế tạo nhiều loại tần số phục vụ ngành điện tử viễn thông, công nghệ thông tin, tự động hóa… Bên cạnh với việc thiết kế mạch đếm có ứng dụng rộng rãi thực tế giúp người tự động hóa số ngành công nghiệp Với kiến thức học lớp tìm hiểu thực tế, em hồn thành đồ án môn học với nội dung “Thiết kế đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với Kđ = 8” Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu thiết kế đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với K đ = dùng để đếm số xung Ck đưa vào thể số trạng thái có ngõ Mục đích nghiên cứu Đếm số xung Ck đưa vào thể số trạng thái có ngõ (đếm nghịch từ 0) Hơn giúp em phát triển thân, có tìm tịi ứng dụng đề tài vào thực tiễn Chứng minh khả hiểu biết kiến thức dạy từ thầy nhà trường để hồn thiện đề tài Phạm vi nghiên cứu Đề tài thiết kế đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với K đ = sâu vào vấn đề sau đây: - Đếm số xung Ck đưa vào thể số trạng thái có ngõ (đếm nghịch từ 0) - Tìm hiểu đếm dùng JK-FF Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Hệ thống số ngày người ta sử dụng nhiều loại mạch đếm, dùng đếm xung, đếm sản phẩm, đếm làm đồng hồ, định thời gian …và rõ ràng chúng mạch logic nên xác dễ dàng thiết kế nhiều so với mạch tương tự Với đề tài” Thiết kế đếm nghịch, đồng bộ, mã nhị phân với K đ = 8” đồ án em gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan đếm Chương 2: Tính tốn, thiết kế mô Chương 3: Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm hiệu chỉnh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐẾM 1.1.Đồ hình trạng thái Đồ hình mơ hình mô tả chuyển đổi trạng thái mơ tả hoạt động đếm Hình 1.1 Mơ hình mơ tả chuyển đổi trạng thái Khi khơng có tín hiệu vào đếm ( mạch giữ nguyên trạng thái ban đầu (i hiệu vào đếm (Xđ) mạch chuyển đến trạng thái kế tiếp(i ) ) Khi đếm trạng thái SKđ-1 tác động tín hiệu vào đếm đếm trở trạng thái ban đầu S0 đồng thời xuất tín hiệu lần Trong trường hợp cần hiển thị trạng thái đếm phải dùng thêm mạch giải mã 1.2.Các bước thiết kế đếm - Bước 1: Xác định u cầu tốn Phân tích u cầu tìm số trạng thái - Bước 2: Lập đồ hình trạng thái Căn vào yêu cầu đếm cần thiết kế như: hệ số đếm số yêu cầu khác để xây dựng đồ hình mơ tả hoạt động đếm - Bước 3: Xác định số phần tử nhớ cần sử dụng, mã hóa trạng thái đếm theo mã cho - Bước 4: Xác định hàm kích FF hàm Dựa vào bảng chuyển đổi trạng thái, bảng để xác định phương trình kích cho FF phương trình hàm - Bước 5: Vẽ sơ đồ thực Từ phương trình đầu vào kích FF phương trình hàm đưa sơ đồ mạch thực 22 2.4.Sơ đồ mạch in Hình 2.12.Sơ đồ mạch in 2.5.Mơ Proteus Hình 2.13 Mơ Proteus 23 CHƯƠNG CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 3.1.Mạch cắm bread board Hình 3.14 Khảo sát bread board Hình 3.15 Trạng thái 24 Hình 3.16 Trạng thái Hình 3.17 Trạng thái Hình 3.18 Trạng thái 25 Hình 3.19 Trạng thái Hình 3.20 Trạng thái Hình 3.21.Trạng thái 26 Hình 3.22 Trạng thái 3.2.Mạch Altium Hình 3.23 Mạch in (trên PDF) 27 Hình 3.24 Mạch in (thực tế) 3.3.Mạch chạy thực tế (đếm từ 0) Hình 3.25 Trạng thái 28 Hình 3.26 Trạng thái Hình 3.27.Trạng thái 29 Hình 3.28 Trạng thái Hình 3.29 Trạng thái 30 Hình 3.30 Trạng thái Hình 3.31 Trạng thái 31 Hình 3.32 Trạng thái 3.4.Xung tần số Hình 3.33 Xung tần số IC555 32 Hình 3.34.Xung tần số IC555 Hình 3.35 Xung tần số chân IC7473(1) 33 Hình 3.36 Xung tần số chân 12 IC7473(1) Hình 3.37 Xung tần số chân 12 IC7473(2) 34 3.5.Danh mục linh kiện Tên linh kiện IC 74LS73 IC NE555 IC 74HC08 IC 74LS47 Tụ 0.47uF Led đơn 5mm Điện trở 6.8kΩ Điện trở 1MΩ Điện trở 330Ω Led Tổng cộng Số lượng 1 1 1 1 11 Đơn giá (đồng) 7000 4000 5000 12000 3000 3000 2000 2000 2000 3000 36000 Tổng (đồng) 14000 4000 5000 12000 3000 3000 2000 2000 2000 3000 50000 35 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Những kết đạt Sau thiết kế xong em đạt kết sau: - Thiết kế mạch đếm nghịch đồng Kđ = nhị phân sử dụng JK – FF Đạt mục tiêu yêu cầu ban đầu Vận dụng nhiều kiến thức mạch đếm áp dụng vào thực tiễn Tham khảo nhiều ý tưởng hay, có nhiều sáng tạo việc thiết kế mạch đếm khác Khả tìm tài liệu mạng Những thuận lợi khó khân thực đề tài: Thuận lợi: - Nhờ thiết bị nhà trường, tạo điều kiện thuận lợi cho em trình tìm kiếm tài liệu trình thiết kế hồn thành đồ án Được bảo nhiệt tình thầy cô khoa Giảng viên mơn Khó khăn: - Thời gian thực đề tài có giới hạn Cịn gặp nhiều khó khăn việc tìm tài liệu tiếng anh Mất nhiều thời gian trình thiết kế phải lựa chọn nhiều phương án nhằm đáp ứng yêu cầu đề ban đầu Hướng phát triển: Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật đất nước ta chuyển sang nên kinh tế cơng nghiệp Do để đáp ứng với nhu cầu thức tế cần phải nghiên cứu thêm mạch đếm khác có nhiều ứng dụng thực tiễn như: - Sử dụng mạch đếm để kiểm soát số lượng sản phẩm Đề tài phát triển sử dụng làm đồng hồ điện tử Sử dụng mạch đếm sảm phẩm thức tế tích hợp cảm biến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Thu Hà, Lê Văn Thái, Nguyễn Ngọc Anh Giáo trình Điện tử số Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật (2013) 36 [2] Nguyễn Thúy Vân, Kỹ thuật số, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật (1999) ... 2.1.Thiết lập đếm đồng K? ?= nghịch 2.1.1.Đồ hình trạng thái Hình 2.9 Đồ hình trạng thái đếm Xác định số FF: Vì hệ đếm có Kđ = nên phải sử dụng 3FF 3FF mã hóa trạng thái => Chọn JK-FF 2.1.2.Lập... X X J 2= Bảng 2.7 Bảng tối thiểu K2 K2 Q1Q0 Q2 00 01 11 10 X X X X 1 K2 = Bảng 2 .8 Bảng tối thiểu J1 J1 Q1Q0 Q2 00 01 1 11 X X 10 X X J 1= Bảng 2.9 Bảng tối thiểu K1 K1 Q1Q0 Q2 00 X X K1 = 01 X... động Nó cấp điện áp từ 2V 18V 1.4.4 IC 74 08 IC74 08 IC số thông dụng mạch số Hình dáng chân IC Trong IC có tổng cộng cổng AND Thứ tự chân sau Hình 1.5 Sơ đồ chân IC74 08 + Chân 1,2,4,5,9,10,12,13