Tham khảo luận văn - đề án 'luận văn: thiết kế bộ giải mã nhị phân 16 bit ra', luận văn - báo cáo, điện - điện tử - viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Luận văn: Thiết kế bộ giải mã nhị phân 16 bit ra
- Luận văn
Thiết kế bộ giải mã nhị phân 16 bit ra
- MỤC LỤC
LỜI NÓI Đ ẦU ................................................................................................... 2
PHẦN I: THIẾT KẾ CHÍNH ............................................................................. 3
I. LÝ THUY ẾT......................................................................................... 3
1. K hái niệm và chức năng của mạch giải mã ......................................... 3
2. Sơ đồ mạch của các khối ....................................................................... 3
II. THIẾT K Ế MẠCH GIẢI MÃ NHỊ PHÂN ............................................ 5
1. Phân tích yêu cầu đề b ài ..................................................................... 5
2. Bảng trạng thái ................................................................................... 5
PHẦN II: MÔ PHỎNG .................................................................................... 11
I. DÙNG 2 IC 74LS138 .......................................................................... 11
1. G iới thiệu về IC 74LS138 ................................................................. 11
2. Tiến hành mô phỏ ng dùng 2 IC 74LS138 ......................................... 12
II. Dùng IC 74LS154 ................................................................................... 13
1. G iới thiệu về IC74LS154 .................................................................. 13
2. Tiến hành mô phỏ ng dùng IC 74154................................................. 14
3. K ết luận ............................................................................................ 14
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 16
1
- LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đ ại
hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các
đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố
rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao
hơn.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp
ứng đ ược những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho
đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Trong các hệ
thố ng số kể cả viễn thông, máy tính; các đường điều khiển tuỳ chọn hay dữ liệu
được truyền đi hay xử lí đ ều phải ở d ạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0; có nhiều
đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho m ạch ở mức 1;
rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa chỉ
trong bộ nhớ; rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự. Tất cả các
tổ hợp bit đó được gọi là các mã số (code) hay mã. Và m ạch tạo ra các mã số
gọi là mạch mã hoá (lập mã: encoder). Tuy nhiên, nếu như vẫn để ở d ạng mã
hóa như vậy thì con người sẽ không thể hiểu được. Hãy tưởng tượng nếu màn
hình máy tính của bạn chỉ hiển thị lên các con số 0 và 1 thì liệu bạn có thể hiểu
được thông tin đố không.
Xuất phát từ những yêu cầu đó, chúng em đã nhận bài tập lớn tìm hiểu về:
“ Thiết kế bộ giải mã nhị phân 16 bit ra”.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bài làm của chúng em không thể
tránh khỏ i những thiếu sót, chúng em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để
bài tập của em được hoàn thiện hơn.
Trong quá trình làm bài tập em được sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô
trong khoa Công nghệ tự độ ng trường đại học điện lực, đặc biệt là thầy Nguyễn
Ngọc Khoát đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trên lớp. Qua đây em xin gửi lời
cảm ơn chân thành đến thầy cô trong khoa Công nghệ tự động thầy Nguyễn
Ngọc Khoát đ ã hướng d ẫn cho chúng em hoàn thành bài tập này.
2
- PHẦN I: THIẾT KẾ CHÍNH
I. LÝ THUYẾT
1. Khái niệm và chức năng của mạch giải mã
Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu
có 1 mã số áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ
vào thường ít hơn mã ngõ ra. Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho
chức năng giải mã. Mạch giải mã đ ược ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu,
hiển thị led 7 đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ. H ình dưới là sơ đồ khối của mạch
giải mã
Hình 1: Sơ đồ khối quá trình hiển thị thông tin
Chức năng từng khối
- Khố i nguồn: cung cấp nguồn điên cho mạch hoạt động. N guồ n là điện áp 1
chiều 5V,ta có thể sử d ụng IC 7805 ổ áp cung cấp 2 mức điện áp cho toàn mạch
là +12vol và +5vol.Hoặc dùng sạc điện thoại đ ể cung cấp nguồn cho mạch
- K hối điều khiển:là khối điều khiển hoạt động của toàn mạch
- Khối mã hóa: có ác dụng chuyển tín hiệu đầu vào sang dạng nhị p hân
- Khố i giải mã: ta có thể d ùng IC 74ls154 hoặc ghép nối 2 IC 74ls138 : Đây là
IC giải mã 4 đầu vào → 16 đầu ra chuyển từ mã nhị phân sang các số tương
ứng được hiển thị trên màn hình
- Khối hiển thị: là màn hình hiển thị tín hiệu vừa được giải mã.
2. Sơ đồ mạch của các khối
a) Sơ đồ m ạch khố i nguồn
3
- - Khố i nguồn lấy nguồn AC_ 220V từ điện lưới gia đình, dùng biến thế hạ áp
xuống 12Vol_AC, khi qua cầu chỉnh lưu được DC_ 12V, dùng IC 7805 ổ áp
cung cấp 2 mức điện áp cho toàn mạch là +12vol và +5vol.
Hình 2 : Sơ đồ mạ ch khố i nguồn
Hoặc ta cũng có thể lấy trực tiếp sạc điện thoại dùng làm nguồn cho mạch
b) Sơ đồ m ạch khố i mã hóa
Hình 3: Sơ đồ khối khố i mã hóa
4
- c) Sơ đồ khối m ạch giải mã
Hình 4: Sơ đồ khối mạch giải mã
II. THIẾT KẾ MẠCH GIẢI MÃ NHỊ PHÂN
1. Phân tích yêu cầu đề bài
- Đầu vào: n
n
- Đầu ra: 2 =16
Đầu vào n = 4
Hình 5: Sơ đồ khố i mạch giải mã 4-16
Trong đó:
- , , , là các ngõ tín hiệu đầu vào
- , ,…., là các tín hiệu đầu ra
2. Bảng trạng thái
Nguyên tắc:
- Ứng với mỗi 1 tổ hợp biến đầu vào chỉ có 1 đầu ra được tích cực
- Nếu 1 đầu ra được tích cực tất cả đầu ra còn lại không được phép tích cực
5
- Mạch giải mã nhị phân thực hiện biến đổ i tín hiệu ngõ vào từ dạng mã nhị
phân sang dạng mã thập phân ở ngõ ra tương ứng, cụ thể như sau:
0 →0000 1→0001 2→0010 3→0011
4 →0100 5→0101 6→0110 7→0111
8 →1000 9→1001 10→1010 11→1011
12→1100 13→1101 14→1110 15→1111
a) Trường hợp 1: Mức tác động (tích cực) ở ngõ vào là m ức 1 (tích cực
mức cao)
Ta có bảng trạng thái mô tả hoạt động của mạch:
B iến đầu vào Biến đầu ra (y)
x3 x2 x1 x0 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0000 0 0 0 0 0 0 000000000 1
0001 0 0 0 0 0 0 000000001 0
0010 0 0 0 0 0 0 000000010 0
0011 0 0 0 0 0 0 000000100 0
0100 0 0 0 0 0 0 000001000 0
0101 0 0 0 0 0 0 000010000 0
0110 0 0 0 0 0 0 000100000 0
0111 0 0 0 0 0 0 001000000 0
1000 0 0 0 0 0 0 010000000 0
1001 0 0 0 0 0 0 100000000 0
1010 0 0 0 0 0 1 000000000 0
1011 0 0 0 0 0 000000000 0
1
1100 0 0 0 0 0 000000000 0
1
1101 0 0 0 0 0 000000000 0
1
1110 0 0 0 0 0 000000000 0
1
1111 0 0 0 0 0 000000000 0
1
Bảng 1: Bảng trạng thái mức tích cực cao
Giải thích bảng trạng thái: Khi x uất hiện một tín hiệu ở ngõ vào thì ở một
ngõ ra xuất hiện mã tương ứng ở trạng thái tích cực ( mức logic 1) các ngõ ra
còn lại không được tích cực (mức logic 0). Cụ thể là: khi ngõ vào là 0000 thì mã
ở ngõ ra xuất hiện là y 0 = 1, còn các ngõ ra còn lại bằng 0. Khi ngõ vào là 0001
thì ngõ ra xuất hiện là y1 = 1, còn các ngõ ra còn lại bằng 0…
6
- Phương trình logic tối giản:
y0 x0 x1 x2 x3 y1 x0 x1 x2 x3 y2 x0 x1 x2 x3
y3 x0 x1 x2 x3 y4 x0 x1 x2 x3 y5 x0 x1 x2 x3
y6 x0 x1 x2 x3 y7 x0 x1 x2 x3 y8 x0 x1 x2 x3
y9 x0 x1 x2 x3 y10 x0 x1 x2 x3 y11 x0 x1 x2 x3
y12 x0 x1 x2 x3 y13 x0 x1 x2 x3 y14 x0 x1 x2 x3
y15 x0 x1 x2 x3
Vẽ mạch logic:
- Dùng NAND
Hình 6:Mạch logic tích cực mức cao dùng NAND
7
- - Dùng NOR
Hình 7: Mạ ch logic tích cực mức cao dùng NOR
b) Trường h ợp 2: Mức tác động (tích cực) ở ngõ vào là mức 0 (tích cực
mức thấp)
Đối với mạch giải mã có mức tác động ở ngõ vào là mức 0, ta cũng tiến hành
làm các bước như ở mạch giải mã có mức tác động ở m ức cao. Có điểm khác
nhau đó là: Ở mức tích cực mức thấp khi xuất hiện một tín hiệu ở ngõ vào thì
ở một ngõ ra xuất hiện mã tương ứng ở trạng thái tích cực ( m ức logic 0) các
ngõ ra còn lại không được tích cực (mức logic 1). Cụ thể là: khi ngõ vào là
0000 thì mã ở ngõ ra xuất hiện là y 0 = 0, còn các ngõ ra còn lại bằng 1. Khi
ngõ vào là 0001 thì ngõ ra xuất hiện là y1 = 0, còn các ngõ ra còn lại bằng
1…
8
- Ta có bảng trạng thái mô tả ho ạt động của mạch:
Biến đầu vào Biến đầu ra (y)
x3 x2 x1 x0 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0000 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 0
0001 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1
0
0010 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1
0
0011 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1
0
0100 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1
0
0101 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1
0
0110 1 1 1 1 1 1 1110 1 1 1 1 1 1
0111 1 1 1 1 1 1 1101 1 1 1 1 1 1
1000 1 1 1 1 1 1 1011 1 1 1 1 1 1
1001 1 1 1 1 1 1 0111 1 1 1 1 1 1
1010 1 1 1 1 1 0 1111 1 1 1 1 1 1
1011 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1
0
1100 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1
0
1101 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1
0
1110 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1
0
1111 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1
0
Bảng 2: Bảng trạng thái mức tích cực thấ p
P hương trình logic tối giản:
y0 x0 x1 x2 x3 y1 x0 x1 x2 x3 y2 x0 x1 x2 x3
y3 x0 x1 x2 x3 y4 x0 x1 x2 x3 y5 x0 x1 x2 x3
y6 x0 x1 x2 x3 y7 x0 x1 x2 x3 y8 x0 x1 x2 x3
y9 x0 x1 x2 x3 y10 x0 x1 x2 x3 y11 x0 x1 x2 x3
y12 x0 x1 x2 x3 y13 x0 x1 x2 x3 y14 x0 x1 x2 x3
y15 x0 x1 x2 x3
9
- Vẽ mạch logic:
- Dùng NAND
Hình 8: Mạch logic tích cực mức thấ p dung NAND
- Dùng NOR
Hình 9: Mạch logic tích cực mức thấp dung NOR
10
- PHẦN II: MÔ PHỎNG
I. DÙNG 2 IC 74LS138
1. Giới thiệu về IC 74LS138
74LS138 là IC MSI giải mã 3 đường sang 8 đường hay tách kênh 1 đường sang
8 đường thường dùng và có ho ạt độ ng logic tiêu biểu, nó còn thường được dùng
như mạch giải mã địa chỉ trong các mạch điều khiển và trong máy tính.
Sơ đồ chân và kí hiệu logic như hình dưới đây :
Hình 10: Kí hiệu khố i và chân ra của 74LS138
Trong đó:
A0, A1, A2 là 3 đường địa chỉ ngõ vào
E1, E2 là các ngõ vào cho phép (tác động mức thấp)
E3 là ngõ vào cho phép tác độ ng mức cao
O0 đến O7 là 8 ngõ ra (tác động ở m ức thấp )
Cấu trúc bên trong 74LS138:
Hình 11: Cấu trúc bên trong 74LS138
11
- Hoạt động giải mã như sau :
Đưa dữ liệu nhị phân 3bit vào ở C, B, A(LSB), lấy dữ liệu ra ở các ngõ O0 đến
O7; ngõ cho phép E2 và E3 đặt mức thấp, ngõ cho phép E1 đặt ở m ức cao.
Chẳng hạn khi CBA là 001 thì ngõ O1 xuống thấp còn các ngõ ra khác đều ở
cao.
Ta có thể ghép nố i 2 IC 74LS138 để dùng cho mạch giải mã 4 đầu vào 16
đầu ra theo sơ đồ sau:
Hình 16: Sơ đồ ghép nối 2 IC 74LS138
2. Tiến hành mô phỏ ng dùng 2 IC 74LS138
a) Những linh kiện cần thiết
- IC TIMER 555 dùng để tạo xung theo thời gian
- IC 7493 có tác dụng đếm xung đầu vào
- Led -red , điện trở, tụ điện, nguồn điện
b) Mô phỏng
12
- Hình 17: Sơ đồ mô phỏng mạch giải mã ghép 2 IC 74LS138
II. Dùng IC 74LS154
1. Giới thiệu về IC74LS154
74154/LS154 là IC giải mã 4 sang 16 đường hay tách kênh 1 sang 16 đường
Sơ đồ chân của IC 74LS154
Hình 18: Sơ đồ chân của IC 74LS154
13
- Trong đó:
A0, A1, A2 , A3 là 4 đường địa chỉ ngõ vào
E0, E1 là các ngõ vào cho phép
Q0 đến Q15 là 16 ngõ ra
2. Tiến hành mô phỏ ng dùng IC 74154
Hình 19: Sơ đồ mô phỏng mạch giải mã dùng IC 74154
3. Kết luận
- Mạch giải mã được sử dụng rất rộng rãi và được ứng dụng chính trong
ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7 đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ…
- Hai mạch giải mã trên đều có ưu điểm là:
+ Mạch đơn giản và d ễ sử d ụng, hoạt động chính xác, linh kiến dễ tìm
kiếm, giá thành rẻ…
+ Có thể ghép nối nhiều IC để sư d ụng cho các mạch giải mã có yêu cầu
đầu ra lớn
14
- - Tuy nhiên vẫn còn một số khuyết điểm như : nếu mạch yêu cầu rất nhiều
đầu ra thì cần phải ghép nối rất nhiều IC và có thể làm cho mạch khá
phức tạp và cồ ng kềnh…
- Mạch giải mã trên còn có thể thiết kế và mô phỏng bằng các phần tử logic
như NAND, NOR, AND, NOT…tuy nhiên mạch sẽ cần rất nhiều linh
kiện và phức tạp.
15
- Tài liệu tham khảo
1. Lương Ngọc H ải, Lê Hải Sâm, Điện Tử Số. Nhà xuất b ản giáo dục 2010
2. http://www.dientuvietnam.net/forums/ho-tro -hoc-tap-165/mach-su-dung-
ic-74138 -va-ic-7493-a-29099/
3. http://www.scribd.com/doc/53416490/39/III-IC-74LS154
4. http://www.ddth.com/showthread.php/210692-hoi-ve-mach-giai-ma-nhi-
phan-bat-phan.html
5. http://www.dientuvietnam.net/forums/ky-thuat-mach-logic-dien-tu-so-
58/thiet-ke-mach-dem-dung-ic-7493-ic-74138-a-33993/
6. http://www.ebook.edu.vn/?page=1.6&view=16377
7. Nguyễn Trung Hòa, Kĩ thuật số
8. http://www.dientuvietnam.net/forums/ky-thuat-mach-logic-dien-tu-so-
58/thiet-ke-mach-dem-dung-ic-7493-ic-74138-a-33993
9. http://www.dientuvietnam.net/forums/ky-thuat-mach-logic-dien-tu-so-
58/tim-ic-29133/
16
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
