- 1 Thiết kế mạch logic Lời nói đầu: Trong những năm gần đây ,cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẻ của công nghệ vi điện tử,con ngời ngày càng thâm nhập sâu hơn về mọi lỉnh vực,đặc biệt là trong lỉnh vực đIện tử,tin học.Đời sống của con ngời càng ngày càng phát triển,nhu cầu của con ngời ngày càng cao.Nhằm góp phần vào sự phát triển chung đó,chúng em,những ngời sinh viên khoa Điện Tử Viển Thông luôn mong muốn làm một cáI gì đó,trớc hết là xem mình có thể làm đợc những gì sau nữa là học hỏi thêm trong quá trình thực hành thực tế để rồi sau này hy vọng mình sẻ góp đợc 1 phần nhỏ bé vào xây dựng đất nớc đợc giàu đẹp hơn. Do trình độ còn có hạn,bài thiết kế còn có nhiều sai sót, nhiều phơng án cha tối u,mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các bạn,của các thầy,các cô. Trong đồ án này trình bày một mạch đồng hồ đơn giản,có khả năng báo thức và hẹn giờ,cứ 30 phút lại đa ra 1 tiếng kêu và sau 60 phút lại đa ra 2 tiếng kêu với thời gian mổi lần là 1 sec.Thời gian đặt giờ báo thức là 1 phút. Chơng 1:Cơ sở lý thuyết để thực hiện Để thực hiện đợc chức năng nh trên ta có thể dùng nhiều phơng pháp.Ta có thể dùng vi xử lý để thiết kế với đầy đủ chức năng hơn,ví dụ nh thêm giờ ngày ,tháng,có sự điều chỉnh linh hoạt hơn.Ta củng có thể chỉ dùng duy nhất 1 số IC đơn giản phổ biến để thiết kế 1 đồng hồ thoả mãn chức năng trên. Nếu thiết kế dùng VXL thì sơ đồ khối có dạng: Các IC đợc dùng trong thiết kế này gồm có: -Chíp VXL:8088 - hổ trợ lập trình:8255A -IC định thời:8254 Và một số các IC nh:Đệm địa chỉ(Addres Buufer):74LS 244 - 2 Thiết kế mạch logic Đệm dử liệu(Data buffer):74LS245 Vấn đề cơ bản khi thiết kế bằng VXL dó là IC định thời :IC 8254 Sơ đồ khối của nó có dạng: CS IC này có 3 bộ đếm ngợc 16 bit,chỉ cần dùng 3 bộ đếm của IC này ta có thể đếm đợc :giây,phút ,giờ,ngày ,tháng, năm. Bằng phần mềm ta có thể điều chỉnh để có đợc giây,phút giờ,ngày ,tháng, năm và báo thức một cách uyển chuyển. Ban đầu ta thiết lập cho 8254 chế độ hoạt động là chế độ 2,ban đầu ta nạp vào cho 8254 ở bộ đếm 0:3600 Bộ đếm 1:24*365(24 giờ*365 ngày) Bộ đếm 2:9999(số năm lớn nhất cho bộ đếm) 3 bộ đếm này đợc mắc nối tiếp với nhau,để hiển thị đợc giờ phút ta đọc bộ đếm 0,xử lý bằng phần mềm để hiển thị giây ,phút Do đợc mắc nối tiếp nên khi bộ đếm 0 đếm dợc 3600 xung thì bộ đếm 1 mới nhảy đợc 1 xung và khi bộ đếm 1 đếm đợc 24*365 xung thì sẻ đa ra 1 xung để kích bộ đếm 2 nhảy lên 1 xung. Tuy nhiên với yêu cầu bài toán nh trên thì nh đả nói ta chỉ cần dùng các IC đơn giản phổ biến là đả có thể làm đợc. I/Sơ đồ khối của hệ thống: D0-D7 CPU RD WR A0 A1 A2-A15 Đệm Bus dữ liệu Bộ đếm 0 Bộ đếm 1 Bộ đếm 2 RD Logic WR điều A0 khiển A1 ghi/đọc Thanh ghi từ điều khiển Clock 0 Gatek 0 Out 0 Clock 1 Gate 1 Out 1 Clock 2 Gate 2 Out 2 Hiển thị Switch Điều khiển Giãi mã Bộ đếm Giãi mã Bộ đếm Clock_1HZ So sánh Tạo dao động K 1 K 2 K 3 - 3 Thiết kế mạch logic Cách thức hoạt động:Bình thờng chuyển mạch ở vị trí 1. Lúc này khối sẻ hiển thị :Giờ _Phút _Giây. Khi muốn đặt giờ báo thức: +Từ khối điều khiển sẻ đa ra chi thị (Bấm) làm chuyển mạch đợc đóng ơ vị trí 2. +Từ nguồn xung clock 1HZ ta sử dụng các khoá K1,K2 đẻ đặt thời gian cần báo thức.Trong đó ta dùng : K1:Đặt giờ báo thức K2:Đặt phút báo thức +Từ bộ đếm thông qua bộ giãI mã,bộ hiển thị sử dụng các đèn chỉ thị Led 7 thanh sẻ hiển thị Giờ _Phút _Giây cho tới thời gian cần báo thức. Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại đợc đa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thờng. Thời gian cần báo thức đợc so sánh với thời gian thực của đồng hồ thông qua khối so sánh.Khi cha đến thời gian cần báo thức thì khối so sánh cha có đáp ứng nào.Đến khi đúng thời gian cần báo thức thì khối so sánh sẻ đa ra một xung có =1 phút.Xung này đa tới điều khiển bộ tạo dao động đa hài làm cho mạch tạo âm hoạt động.Thông qua loa sẻ phát ra âm thanh kéo dài trong 1 phút.Trong tr- ờng hợp ta muốn cắt âm thanh báo thức trớc thời gian qui định thì ta ngắt khoá K3. II/Phân tích các khối . 1.Khôí điều khiển: Ơ đây ta s dụng 1 chuyển mạch (Công tắc) 2 trạng thái đóng mở E1 E2 -Bình thờng thì công tắc này ơ vị trí 1. Lúc này: E 1 =L;E 2 =H -Khi đặt thời gian cần báo thức công tắc này chuyển về vị trí 2.Lúc này: E 1 =H;E 2 =L để hiển thị thời gian cần đặt.Sau khi đặt công tắc cần đợc chuyển về vi trí 1 để hiển thị Giờ_Phút _Giây. 2.Khối đồng hồ: Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có: - 1bộ đếm 24. -2 bộ đếm 60 Để thiết kế bộ đếm 24 ta nối ghép 2 bộ đếm 3 và bộ đếm 10.Sau đó sử dụng các mạch logic để khử 6 trạng thái thừa. Để thiết kế bộ đếm 60 ta nối ghép 2 bộ đếm 6 và bộ đếm 10 *THIếT Kế Bộ ĐếM 3: Bộ đếm 3 gồm có 3 trạng tháI :(0 1 2) do đó cần số triger là:N>log 2 3,hay N=2 Dùng 2 con Triger ta lạI có thể mả hoá đến 2 2 trạng thái,do đó ta thiết kế bộ đếm 4,sau đo ta loạI bỏ đi 1 trạng thái thừa. 1 2 Vcc K 4 1 2 - 4 –ThiÕt kÕ m¹ch logic S¬ ®å bé ®Õm c¬ sè 3: Ta cßn cã thÓ thiÕt kÕ bé ®Õm 3 kiÓu ®ång bé nh sau: *Chu tr×nh ®Õm : (B¶ng tr¹ng th¸i cña bé ®Õm) §Õm tp B A Tr¹ng th¸i trong bé®Õm 0 0 0 00 1 0 1 01 2 1 0 10 3 0 1 0 1 0 11 00 Clock Clock - 5 Thiết kế mạch logic *Nguyên lý hoạt động:Có thể biểu diễn thông qua giãn đồ sóng: 1 2 3 4 Qa *Xây dựng sơ đồ bộ giãi mã bộ đếm:K đ =3 LED 7thanh. -Sơ đồ khối: A B *Bảng chức năng: T.thái đếm A B a b c d e f g 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 0 1 1 0 1 Từ bảng chức năng ta thiết lập hàm ra: a,b,c,d,e,f,g=F(A,B) a Giải mã b c e f g d Q b Cloc k e f 0 a b d c A B 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 A 0 1 0 0 0 1 B A B X 1 1 X1 1 1 X X 1 1 g 0 1 A 0 1 A 0 1 1 0 1B A 0 1 0 B 1 X 1 X 1 1 1 11 1 A B 0 - 6 Thiết kế mạch logic *Từ bảng chân lý ta có các hệ hàm ra nh sau: a=d=e=A b=1 c=B f=A. B g=B *Sơ đồ logic bộ giải mã: Trong thực tế bộ đếm 3 đợc thiết kế từ IC 7493 và bộ giải mã bằng IC SN 7447 đ- ợc hiển thị bằng đèn 7 thanh KATHODE chung. A B a b c d f g e - 7 Thiết kế mạch logic *THIếT Kế Bộ ĐếM CƠ Số 6: Hoàn toàn tơng tự ,để đếm từ 0 5 bộ đếm 6 phảI dùng n triger sao cho n thoa mản: N>=log 2 6 do đó n=3,và số trạng tháI có thể có là 2 3 =8,thừa 2 trạng thái. Bảng đếm: Đếm TP Đếm nhị phân Trạng thái trong của bộ đếm A B C 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 2 0 1 0 0 1 0 3 1 1 0 0 1 1 4 0 0 1 1 0 0 5 1 0 1 1 0 1 6 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 Từ bảng trạng thái ta co sơ đồ nguyên lý: - 8 Thiết kế mạch logic -Bộ đếm hoạt động bình thơng thờng cho đén xung thứ 6 (Đếm từ 0 đến 5) .Vì triger J_K này hoạt động tích cực ở xờn âm của xung nhịp nên đến sờn sau xung thứ 6 cả 2 đầu B,C đều có mức logic cao,qua cổng and đa vào kích hoạt reset làm trở lại trạng tháiđầu. Nguyên lý hoạt động cí thể đợc mô tả bằng giản đồ sóng. Bảng chức năng: A B C a b c d e f g 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 Sơ đồ khối: Từ bảng chức năng ta lập các hàm ra:a,b,c,d,e,f,g=F(A,B): Clock 1 2 5 643 Clock 7 A B C g Giải mã Sang Ma trận 7 thanh b a e f c A B C E a A BC 00 01 11 10 0 1 1 b A BC 00 01 11 10 0 c 00 01 11 10 A BC 0 1 d 00 01 10 11 0 BC A - 9 –ThiÕt kÕ m¹ch logic a=A.C +AC +B 1 1 1 1 x x b=A +B +C 1 1 1 1 1 x x c=A+B+C 1 1 1 1 1 x x d=a=AC+AC+B 1 1 1 1 x x e=A.C 1 1 x x f=A+B.C 1 1 1 x x g=A+B 1 1 1 1 x x *VËy ta cã hµm ra: a=B+AC+A.C b=A+B+C c=A+B+C d=a=B+AC+AC e=A.C f=A+B.C g=A+B 1 1 f e 00 01 11 10 0 A BC BC 00 01 10 11 0 1 A g 00 01 10 11 A 0 1 BC - 10 Thiết kế mạch logic Thực tế bộ đếm 6 dùng IC SN7493,IC giải mã SN7448 và dùng đèn LED 7 thanh để hiển thị. *THIếT Kế Bộ ĐếM CƠ Số 10: (bộ ĐếM THậP PHÂN) -Để đếm từ 0 9 ,tức là 10 trạng thái, phải dùng số triger là :N>=log 2 10.Do đó N=4. 4 triger có thể mã hoá đợc 2 4 =16 trạng thái ra chỉ dùng 10 trạng tháiđầu . Ta có bảng đếm: Đếm TP Đếm nhị phân Trạng thái trong của bộ đếm A B C D 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C B A a=d b c f f g e [...]... và điều kiện có hạn nên chúng em cha hoàn thành đợc Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này - 28 Thiết kế mạch logic - 29 Thiết kế mạch logic - 30 Thiết kế mạch logic - 31 Thiết kế mạch logic - 32 Thiết kế mạch logic - 33 Thiết kế mạch logic ... động: Khối đồng Hồ -khi E1 và E2 đều ở mức logic cao thì cả 1 và 2 đều mở -Khi E1=L E2=H Thì khoá 1 sẻ đóng ,khoá 2 sẻ mở,lúc này khối đồng hồ đợc nói với hiển thị -Khi E1=H E2 =L - 26 Thiết kế mạch logic Thì khoá 1 sẻ mở,khoá 2 sẻ đóng,lúc này khối báo thức sẻ đựoc nối với bộ hiển thị *)Khối tạo xung đồng hồ chuẩn (f=1KHz): Để tạo đợc xung đồng hồ này: -Ta có thể dùng thạch anh dao động -Dùng mạch khuếch... nh vậy 4.Khối đặt thời gian: -Ta củng thiết kế 1 bộ đếm nh vậy,tuy nhiên ta không cần thiết kế bộ đếm giây vì ta không cần đặt giờ báo thức cho giây 5.khối so sánh: -Từ khối đặt giờ và khối đồng hồ ta đua các đờng so sánh giờ ,phút tới bộ so sánh -Khối so sánh đợc cấu thành từ 2 IC:SN7485 và SN7400 -Khối so sánh đợc mô tả thông qua sơ đồ khối sau: Báo thức Đồng hồ So sánh Giờ Cổng logic Tới loa So sánh... Xung clock Tổng kết:Ta nhận thấy rằng,đối với yêu cầu chỉ cần hiên giờ và báo thức nh trên thì ta chỉ nên dùng những IC thông thờng nh trên để thiết kế. Ta còn có thể mở rộng để thiết kế thêm hiển thị ngày,tháng năm.Tuy nhiên để có đợc thời gian chính xác,có nhiều tính năng công dụng thì đòi hỏi ta phải nên thiết kế theo kiểu dùng bộ VXL nh trên Lý thuyết trên đợc dùng làm cơ sở để lắp mạch thực tế.Do... 2 16 1 - 25 Thiết kế mạch logic B1 A1 A2 B2 A3 B3 *)Chuyển mạch: -chuyển mạch có chức năng nh trên đợc thiết lập thông qua IC74LS224 -IC 74LS244 có 8 tầng đệm không đảo đợc cấu tạo nh hình sau: VCC 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -Căn cứ vào sơ đồ chân của IC 74LS244 ta nối ghép các chân nh sau: khối hiển thị E1 E2 1 19 18 16 2 4 14 6 12 8 11 9 13 15 17 7 5 20 10 Khối báo Thức 3 Hoạt... =10 phút =1 = 1 - 20 Thiết kế mạch logic *Bộ đếm giây: Hàng chục xung Clock đơn vị: A: B: C: =10 sec AND(A.C): Hàng đơn vị Clock : A: D: =1 sec AND(A.D): Tại Q: A.C: =10 sec =1 sec A.D: =1 sec AND(A.C)(A.D): Tại đầu ra : Hàng chục (A.B)(A.D) Hàng đơn vị: (A.C)(A.D) =60 sec =1 sec - 21 Thiết kế mạch logic AND: [(A.B)(A.D)][(A.C)(A.D)] =1 sec Hoàn toàn tơng tự nh vậy ta có thể thiết kế để cho ra 2 xung... ta dùng các mạch logic để loại đi 6 trạng thái thừa Sơ đồ bộ đếm 30 : -Ta nhận thấy rằng:để thiết lập bộ đếm 24 khi ở hàng đơn vị,ở trạng thái: 0101 và ở hàng chục,ở trạng thái:0010 thì bộ đếm phải đợc reset lại trạng thái ban đầu Nh vậy thì ta chỉ cần dùng 1 mạch AND 3 đầu vào để làm việc này - 16 Thiết kế mạch logic Khi đầu B của bộ đếm hàng chục là:1 đầu C và A của bộ đếm hàng đơnvị đều củng là... đợc đúng giờ,khoá K1 lại đợc chuyển sang vi trí 1 ban đầu B/hệ thống báo thức và đặt chuông I /Mạch tạo âm thanh đơn giản: 1.Yêu cầu: +Cứ sau 30 phút thì loa phát ra một tiếng kêu + Cứ sau 60 phút thì loa phát ra hai tiếng kêu -Ta có thể mô phỏng yêu cầu trên bằng giản đồ thời gian nh sau: t=30 =1s f=1Khz t=60 1 t 2 - 17 Thiết kế mạch logic 1,2=1s Cứ sau 30 phút thì từ bộ đếm sẻ tổ hợp và đa ra 1 xung... +ABC Mạch thiết lập bộ đếm 10 dùng IC SN7493,dùng IC SN7448 giải mã và hiển thị thông qua LED 7thanh KATHODE chung: II/Ghép nối các bộ đếm: -Dùng các bộ đếm có Kđ=10,Kđ=6,Kđ=3 ta tiến hành nối ghép lại với nhau ta sẻt đợc bộ đếm 30,60 theo y muốn Đôí với bộ đếm 30 ta tiến hành khử đi 6 trang thaí thừa ta sẻ đợc bộ đếm 24 *Bộ đếm 60: - 15 Thiết kế mạch logic *Bộ đếm 24: Ta củng làm tơng tự để thíêt kế. .. 11 10 0 - 13 Thiết kế mạch logic x e=A+BC d BA 00 DC 00 0 01 x BA e 11 00 DC 10 00 0 01 x 11 01 0 x x x d=A.B.C.D+A.B.C+ABC x x 11 10 0 x 01 0 0 x 11 x 0 0 x 10 x x x x 0 x x 01 0 11 0 0 10 0 x x x x x 11 10 10 f =A.D.C +AB +BC f BA 00 DC 00 01 11 x 10 g=B C D +ABC g BA 00 DC 0 00 01 11 10 -Vậy ta có hàm ra: a=A.B.C.D+A.B.C b=A.B.C+C.B.A=C(A B) c=A.B.C x 01 0 0 x x x x x - 14 Thiết kế mạch logic d=A.B.C.D+A.B.C+ABC . gian cần báo thức. Sau khi đặt giờ báo thức chuyển mạch lại đợc đa về vị trí 1 để hiển thị Giờ _Phút _Giây bình thờng. Thời gian cần báo thức đợc so sánh với thời gian thực của đồng hồ thông. đồng hồ: Ơ đây ta thiết kế 1 đồng hồ báo thức 24 giờ.Do đó ta cần có: - 1bộ đếm 24. -2 bộ đếm 60 Để thiết kế bộ đếm 24 ta nối ghép 2 bộ đếm 3 và bộ đếm 10.Sau đó sử dụng các mạch logic để khử. dao động K 1 K 2 K 3 - 3 Thiết kế mạch logic Cách thức hoạt động:Bình thờng chuyển mạch ở vị trí 1. Lúc này khối sẻ hiển thị :Giờ _Phút _Giây. Khi muốn đặt giờ báo thức: +Từ khối điều khiển