Đang tải... (xem toàn văn)
dong ho so
Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn ---------- Nam Định, Ngày tháng .năm 2009 Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 1 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn MụC LụC Lời nói đầu .3 Phần i: Cơ sở lý thuyết 5 I. Tổng quan về logic số 5 I.1. Mạch tơng tự và tín hiệu tơng tự (Analog circuit) .5 I.2. Các hệ thống đếm (Number systems) 5 I.3. Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm .6 I.4. Các loại mã thông dụng .8 I.5. Đại số Boolean .10 I.6. Hàm logic 12 II. Một số cổng logic .16 II.1. Cổng Đảo (Inverter gate) .16 II.2. Cổng hoặc (OR gate) 17 II.3. Cổng Và (AND gate): 18 II.4. Cổng Và Đảo(NAND gate): .20 II.5. Cổng Hoặc Đảo(NOR gate) .21 II.6. Cổng Hoặc loại trừ( EXOR gate) .22 II.7. Cổng loại trừ NOR (EXNOR GATE): 23 II. 8. Cổng đệm (Buffer gate) .24 III. Giới thiệu về các IC sử dụng trong mạch .25 III.1. IC đếm 74LS90 .25 III.2. IC 74247 27 III.3. IC 555 .29 phần ii: thiết kế mạch 32 i. sơ đồ khối .32 I.1. Khối nguồn 32 I.2. Khối tạo xung CK (xung nhịp) 35 I.3. Khối đếm xung .37 I.4. Khối giải mã dùng IC 74247 .37 I.5 Khối hiển thị (Led 7 thanh) 38 I.6. Chọn linh kiện khối đếm và khối giải mã 40 II. Sơ đồ nguyên lý 41 II.1. Sơ đồ chung 41 II.2. Sơ đồ giải mã và hiển thị dạng cụ thể .42 III. Tính toán và chọn linh kiện 43 III.1. Tính toán và chọn linh kiện nguồn cấp 43 III.2. Tính toán và chọn linh kiện phần tạo xung .44 III.3. Chọn linh kiện phần hiển thị .45 phần iii: Kết luận chung .46 TàI LIệU THAM KHảO 48 Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 2 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn Lời nói đầu o0o Kể từ thế kỉ XX nhân loại đã có những bớc phát triển vợt bậc về khoa học kĩ thuật và đặc biệt co sự đóng góp không nhỏ vào sự phát triển đó, là những thành tựu của ngành điện tử kĩ thuật số ứng dụng đa dạng và phong phú vào trong cả điện tử công nghiệp và tiêu dùng chẳng hạn nh máy công nghiệp máy tính, bộ vi sử lí, máy tính bỏ túi đồng hồ kĩ thuật số, các trò chơi ,TV Một trong những lí do giúp cho các mạch điện tử kĩ thuật số ngày càng phát triển rộng rãi là nhờ sự ra đời của các thiết bị bán dẫn, các IC số. Đây là tiên đề để giải quyết đợc những hạn chế và khó khăn trong công nghệ của ngành điện tử kĩ thuật. Bớc sang thế kỉ XXI, với sự phát triển nh vũ bão của khoa học công nghệ trong đó có ngành điện tử kĩ thuật số. Sự phát triển của công nghệ IC khiến ngời ta có thể chế tạo ra những mạch kĩ thuật số phức tạp chẳng hạn nh những bộ vi sử lí các bộ nhớ, Trên các chíp silicon rất nhỏ. Hơn thế nữa sự phát triển của xã hội khiến cho nhu cầu phục vụ đời sống con ngời ngày càng nâng cao. Đặt ra nhiệm vụ và cũng là sự thúc đẩy cho sự phát triển của các ngành khoa học kĩ thuật. Thay vì các thiết bị cồng kềnh rời rạc, đắt tiền trớc đây điện tử kĩ thuật số ngày nay đã tạo ra đợc những linh kiện với những u điểm vợt trội nh nhỏ gọn, tính tơng thích cao giá thành rẻ , . Nên các thiết bị điện tử kĩ thuật số này đã đợc xã hội đón nhận và sử dụng chúng một cách phổ biến. Đa con ngời vào cuộc sống môtj cuộc sống mới cuộc sống số chính vì điều đó mà hiện nay môn học kĩ thuật số đang đợc dạy ở các trờng Đại học - Cao Đẳng các trung tam dạy nghề trên cả nớc. Và nó đ- ợc coi là môn học có vai trò hết sức quan trọng giúp cho các sinh viên tự tin bớc vào cuộc sống mới. Một cuộc sống với sự phát triển bùng nổ của công nghệ. Là sinh viên khoa Điện - Điện Tử của trờng Đại Học S Phạm Kĩ Thuật Nam Định đang đựơc theo học môn kĩ thuật số với kiến thức đã đựơc học chúng em đang thực hiện đề tài Thiết kế đồng hồ số hiển thị giờ phút giây (1-12h) sử Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 3 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn dụng IC đếm BCD hiển thị trên LED 7 thanh và có các phím điều chỉnh thời gian. Thông qua việc thực hiện đề tài này đã giúp chúng em có cái nhìn sâu hơn về môn học kic thuật xung số tạo điều kiện cho chúng em tích luỹ kiến thức đánh gía đợc khả năng của mình. Đồng thời biết cách vận dụng môn học vào thực tế. Trong quá trình làm đề tài , không chỉ có việc tham khảo tài liệu mà chúng em còn nhận đựơc sự giúp đỡ tận tình của thầy Trần Thanh Sơn cùng với sự đóng góp của các bạn trong lớp đã góp ý giúp cho chúng em hoàn thành đề tài của mình. Dù chúng em đã cố gắng nhng vẫn không tránh khỏi những thiếu sót hạn chế vì thiếu kinh nghiệm , thời gian và cũng nh kiến thức chuyên môn có hạn. Chúng em sẽ cố gắng bổ sung những thiếu sót đó vào những đề tài lần sau. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày tháng năm 2009 Nhóm sinh viên thực hiện Trần Thế Ba Phạm Văn Biên Phần i Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 4 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn Cơ sở lý thuyết I. Tổng quan về logic số I.1. Mạch tơng tự và tín hiệu tơng tự (Analog circuit) a.Mạch tơng tự (Analog ) *Định nghĩa : Mạch tơng tự là mạch xử lý các tín hiệu tơng tự -Tín hiệu tơng tự : Là những tín hiệu có biên độ biến đổi liên tục theo thời gian đợc xác định theo quan hệ của hàm số bất kì . -Đặc điểm : Mạch tơng tự có khả năng chống nhiễu và độ ỗn định kém , phân tích và thiết kế phức tạp. b. Mạch số và tín hiệu số *Định nghĩa :Là các mạch điện xử lý tín hiệu số là mạch logic số -Tín hiệu số : là tín hiệu chỉ có 2 mức logic phân biệt. Trong kỹ thuật số 2 mức logic đó đơc gọi là mức cao(H) và mức thấp (L) , còn gọi là mức 1 và mức 0 *Đặc điễm: -Tín hiệu số chỉ đơc phát sinh bởi các mạch thích hợp. Gián đoạn về thời gian và biên độ. Sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao xảy ra nhanh chóng. -Khả năng chống nhiễu tốt . -Thiết kế, phân tích mạch đơn gian dễ làm . -Thuận lợi cho mạch lu chữ thông tin. I.2. Các hệ thống đếm (Number systems) I.2.1.Hệ thống số thập phân(Decimal System) - Sử dụng mời chữ số từ 0 đến 9 ghép lại với nhau tạo thành số đếm, số sau lớn hơn số trớc một đơn vị. Mỗi chữ số có mặt trong số thập phân gọi là một bit tính từ phải sang trái, bit đầu tiên đợc gọi là hàng đơn vị , bit 2 hàng chục, bit 3 hàng trăm, bit 4 hàng nghìn. Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 5 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn Ví Dụ: D 168 860100 10.810.610.1168 012 = ++= ++= Tổng quát: I.2.2. Hệ thống số nhị phân(Binery) *Định nghĩa:hệ thống số nhị phân là loại số đếm sử dụng 2 kí tự số 0 và 1 ghép lại với nhau tạo thành số đếm -Tổng quát: I.2.3. Hệ thống số thập lục phân (Hexa) *Định nghĩa:Hệ thống số thập lục phân là hệ thống số sử dụng 16 kí tự trong đó 10 kí tự đầu là số từ 0 đến 9 và 6 kí tự sau là A,B,C,D,E,F ghép với nhau tạo thành số đếm. Ví dụ: D h 549 532512 16.516.216.2225 012 = ++= ++= -Tổng quát: I.3. Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm I.3.1.Chuyển từ số thập phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang số nhị phân ngời ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia liên tiếp cho 2 để tìm số d .Số d đầu tiên của phép chia là bít có nghĩa nhỏ nhất của số nhị phân .số d cuối cùng của phép chia khi kết quả bằng 0 là bít có nghĩa lớn nhất của số nhị phân cần tìm . -Ví dụ: DD ?69 = 69/2=34 d 1 1 34/2=17 d 0 0 Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 6 Lớp: CS - ĐĐT 36 0 1 2 1 1 16 16.16. aaaX n n n nD +++= 0 1 2 1 1 2 2.2. aaaX n n n nD +++= 0 1 2 1 1 10 10.10. aaaX n n n nD +++= Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn 17/2=8 d 1 1 8/2=4 d 0 0 4/2=2 d 0 0 2/2=1d 0 0 1/2=0 d 1 1 BD 100010169 = I.3.2.Chuyển từ số nhị phân sang số thập phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số nhị phân sang số thập phân ta khai triển công thức tổng quát của số nhị phân với cơ số bằng 2 kết quả tìm đợc là số thập phân cần chuyển đổi - Tổng quát: 0 1 2 1 1 2 2.2. aaaX n n n nD +++= -Ví dụ: D B 69 2.12.12.11000101 026 = ++= I.3.3.Chuyển từ số thập phân sang thập lục phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang thập lục phân ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia lien tiếp cho 16 để tìm số d.Số d đầu tiên của phép chia là bit có trọng số nhỏ nhất, số d cuối cùng của phép chia là bít có trọng số lớn nhất của số thập lục phân cần tìm. Ví dụ: ( ) H D ?69 = 69/16 = 4 d 5(LBS) 4/16 = 0 d 4(MSB) HD 4569 = I.3.4. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang hệ thập phân Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 7 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn *Cách làm: Muốn chuyển từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân ta sử dụng công thức khai triển tổng quát số thập lục phân với cơ số bằng 16, kết quả tìm đợc chính là số thập phân cần chuyển đổi. Ví Dụ: DH DH 6956416.516.445 ?45 01 =+=+= = I.3.5. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập lục phân sang số nhị phân ta tính từ tráI qua phảI của số thập lục phân mỗi bít của số thập lục phân tơng đơng với 4 bít của số nhị phân có vị trí tơng ứng. I.3.6. Chuyển từ nhị phân sang thập lục phân *Cách làm: Muốn chuyển từ nhị phân sang thập lục phân ta tính từ phải qua tráI cứ 4 bít của số nhị phân tơng đơng với 1 bít của số thập lục phân. Những số cuối cùng nằm về phía bên tráI nếu thiếu số lợng bít ta có thể thêm 0 vào phía bên trớc. I.4. Các loại mã thông dụng I.4.1. Khái niệm:mã số là tập hợp của những hệ thống số đếm theo một qui luật nhất định dùng để biểu diễn các thông tin theo qui luật đó. Mã số là phơng tiện giao tiếp cơ bản của hệ thống thông tin. + Đơn vị tính: byte (B) - Trong thực tế có nhiều loại mã khác nhau nhng chủ yếu sử dụng mã: + BCD (Binery Code Decimal ) + ASC II +Mã GRAY(mã vòng) I.4.2. Các loại mã thông dụng a. Mã BCD: - Cách thành lập:đợc thành lập dựa trên cở sở 4 bít của số nhị phân ghép lại với nhau - Có 2 dạng cơ bản để thể hiện mã số BCD + BCD không gói: BCD thể hiện tất cả các trạng thái mà nó có thể biểu diễn đợc (16 trạng thái ) Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 8 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn + BCD gói: là các mã số mà BCD thể hiện đợc nằm trong 10 kí tự của hệ số đếm thập phân. Các mã lớn hơn 10 cần biểu diễn ở dạng BCD ta dùng nhiều tổ hợp BCD ghép lại với nhau - Quy ớc: Mã BCD là những mã số thuộc 10 kí tự cơ bản của số thập phân. b. Mã thập lục phân(Hexa) - Cách thành lập: đợc thành lập trên cơ sở hệ thống số đếm thập lục phân - Dạng thể hiện của nó giống thập lục phân: gồm 16 kí tự để biểu diễn 1 mã số gồm 10 kí tự số từ 0 đến 9 và 6 kí tự chữ A,B,C,D,E,F Bảng 1.1: Các dạng mã của các số tự nhiên từ 150 ữ Mã thập phân Mã BCD Mã thập lục 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F - Bảng mã số chuyển đổi tơng ứng giữa các hệ thống số: c.Mã ASC II - Là hệ thống mã số cơ bản dùng để mã hóa phần cứng với các thiết bị vào ra: bàn phím, chuột. d.Mã GRAY (Mã vòng ) -Là loại mã số đợc viết theo qui luật vòng tròn 2 mã liên tiếp nhau chỉ sai khác 1 bit e.Mã thừa 3(EXCESS - 3) Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 9 Lớp: CS - ĐĐT 36 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn - Mã thừa 3 là loại mã số sử dụng với số thập phân cộng thêm 3 sau đó chuyển sang dạng BCD không gói I.4.3.Chuyển đổi giữa các loại mã *Chuyển đổi từ mã BCD sang mã Hexa: Tính từ phải qua trái mỗi tổ hợp 4 bit của mã BCD đợc một bit của mã Hexa *Chuyển đổi từ mã thừa 3 sang mã thập phân:Lấy mã thừa 3 chuyển sang BCD sang số thập phân trừ 3 đơn vị đơc kết quả I.5. Đại số Boolean I.5.1.Các định lí cơ bản của đại số Boolean a.Cơ sở đại số Boolean - Đại số Boolean là các phép tính đại số dựa trên phép tính nhị phân với 2 giá trị cơ bản là 0 và 1 - Một biến A bất kì nhận 2 giá trị A=0 hoặc A=1 +Nếu cho A=0 phủ định của A: 1=A AA AAA AA = === == 010 01 Kết luận: Phủ định 2 lần bằng chính nó 11.1 00.1 111 101 = = =+ =+ b.Các định lí cơ bản: - Ta có biến A bất kì Nhóm SVTH: Trần Thế Ba - Phạm Văn Biên 10 Lớp: CS - ĐĐT 36 . Đồ án môn học: Kỹ Thuật Số gvhd: Th.s Trần thanh sơn -- -- - -- - -- ........................................................................................................... đang đựơc theo học môn kĩ thuật số với kiến thức đã đựơc học chúng em đang thực hiện đề tài Thiết kế đồng hồ số hiển thị giờ phút giây ( 1-1 2h) sử Nhóm SVTH: