ĐIỆN tử số VS ví sử lí

Mạch số, ở những mức độ khác nhau đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng tình hình đó đòi hỏi kí thuật số là cơ sở ngành kĩ rhuaatj điện, kĩ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

- -

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN ĐIỆN TỬ SỐ VÀ VI SỬ LÝ

Sinh viên : Trương Bảo Long Giảng viên : Lê Văn Chương

Lớp : K60 (CNKTĐ-ĐT)

Mssv : 19575103010016

Nghệ An ,Tháng 01 Năm2021

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN 1: ĐIỆN TỬ SỐ 4

1.1 Phân tích sự khác nhau giữa mạch logic tổ hợp và mạch logic tuần tự 4

1.2 Thiết kế mạch logic tổ hợp với 05 đầu vào và 01 đầu ra Kết quả bỏ phiếu được thông qua khi có đa số phiếu được bỏ Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Protues (ghi rõ họ tên và mã số sinh viên trong màn hình mô phỏng) 5

1.3 Thiết kế bộ đếm tiến đồng bộ từ 000 đến 1MS và hiện thị lên 3 đèn LED 7 thanh (trong đó MS là 2 chữ số cuối cùng trong mã số sinh viên) Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Protues (ghi rõ họ tên và mã số sinh viên trong màn hình mô phỏng) 7

PHẦN 2 : VI XỬ LÝ 9

2.1 Phân tích sự khác nhau giữa vi xử lý và vi điều khiển 9

2.2 Viết chương trình cho vi xử lý 8086 để thực hiện công việc sau: Tra cứu thông tin bằng cách nhập ký tự từ bàn phím và hiển thị lên màn hình các thông tin tương ứng của sinh viên: 10

2.3 Thiết kế mạch ứng dụng vi điều khiển 8051 thực hiện bộ đém lùi từ giá trị DDMM về giá trị 0000 hiển thị 04 LED 7 thanh 12

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây công nghệ điện tử số và vi sử lí điều khiển phất triển rất mạnh mẽ sự ra dười của những vi mạch cở lớn, cực lớn với giá thành ngày càng giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong nghành kĩ thuật điện tử Mạch số, ở những mức độ khác nhau đã

và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng tình hình đó đòi hỏi kí thuật số là cơ sở ngành kĩ rhuaatj điện, kĩ thuật máy tính, tin học ,điều khiển tự động Học phần điện tử số và vi sử lí nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về vi điều kiển và vi sử lí

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Văn Chương đã trực tiếp

giảng dạy chúng em trong thời gian vừa qua

Để hiểu rõ vễ những lợi ích mà môn học mang lại, chúng em xin phép được trình bày tiểu luận cuối kỳ sau Do thời gian và trình độ có hạn nên bản tiểu luận này không tránh khỏi sai sót và còn nhiều vấn đề cần bổ sung hoàn thiện Chúng

em rất mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn sinh viên Cuối cùng chúng em

xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lê Văn Chương

trong suốt thời gian làm tiểu luận cùng các thầy giáo khác trong viện Kỹ thuật và công nghệ, Trường Đại học Vinh đã giúp đỡ em hoàn thành tiểu luận

PHẦN 1: ĐIỆN TỬ SỐ

Mạch logic tổ hợp(Combinational Circuits) : là các mạch có giá trị ổn định của tín hiệu lối ra ở một thời điểm bất kì chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị đầu vào tại thời điểm đó, không phụ thuộc vào các đầu vào ở trạng thái trước đó

Mạch logic tuần tự (mạch dãy- Sequential Circuits) : là các mạch có giá trị tín hiệu lối ra không chỉ phụ thuộc và các giá trị đầu vào ở thời điểm hiện tại mà còn phụ thuộc vào các giá trị đầu vào ở trạng thái trước đó

Mạch dãy là phần tử nhớ , điển hình kaf các trigơ (flip-flop)

Nếu sự thay đổi trạng thái chỉ xảy ra khi có một tín hiệu tham khảo gọi là xung nhịp (clock) thì hệ thống được gọi là hệ đồng bộ và những hệ có trạng thái thay đổi không cần xung nhịp được gọi là hệ không đồng bộ

Một hệ tuàn tự có thể biểu diễn một cách tổng quát như sau:

Phần tổ hợp sẽ nhận tín hiệu logic từ đầu vào bên ngoài và từ đầu ra của các phần tử nhớ, nó tính toán dựa vào cac đầu vào để cho ra cac phần tử nhớ để cất giữ đi; đầu ra của phần tử nhớ có thể đưa ra ngoài hay đưa điều khiển phần tổ hợp Phần điều khiển sẽ cho phép phần nhớ và tổ hợp hoạt động theo một số yêu cầu

đề ra

BIỂU DỒ SO SÁNH

thái hiện tại của các đàu vào

Cả đầu vào hiện tại và đầu ra trạng thái quá khứ ddeuf được sử dụng để xác định đầu ra

Khả năng lưu

trữ

nhỏ dữ liệu

bộ, mã hóa, bộ ghép kênh,

etcetera

Flip- và chốt

đồng vào đồng hồ

Đồng hồ được sử dụng đẻ thực hiện các chức nắng

kích hoạt

1.1 Phân tích sự khác nhau giữa mạch logic tổ hợp và mạch logic tuần tự

Theo đề bài thì số phiếu lớn hơn hoặc bằng 3 thì kết quả được thông qua

Ta có:

BẢNG CHÂN LÝ

Ta có bảng Karnaugh

ABC

DE

Ta được:

F= CDE+BDE+BCE+BDC+ADE+ACE+ACD+ABE+ABD+ABC

Mô phỏng kết quả bằng phần mền proteus:

Các linh kiện bao gồm ( 5 LOGICSTATE ,10 cổng AND 3 ngõ vào 1 ngõ ra,

1.2 Thiết kế mạch logic tổ hợp với 05 đầu vào và 01 đầu ra Kết quả bỏ phiếu được thông qua khi có đa số phiếu được bỏ Mô phỏng kết quả bằng

phần mềm Protues (ghi rõ họ tên và mã số sinh viên trong màn hình mô phỏng)

1 cổng OR 10 ngõ vào 1 ngõ ra, 1 LOGICPROBE(BIG) )

Ta có mạch logic tổ hợp:

Số phiếu bầu là thiểu số, mô phỏng trong proteus :

Số phiếu bầu là đa số, mô phỏng bằng phần mềm proteus :

Các linh kiện được sử dụng:

3 Led 7 đoạn (7SEG-COM-ANOD), 3 khối giải mã 74247, 3 khối đếm 74192,

1 nút nhấn(BUTTON), 1điện trở (RES 1K), 1 DCLOCK, 1 cổng AND 5 ngõ và

1 ngõ ra, 1 nguồn dương (POWER), 1 nguồn âm(GROUND)

Thực hiện mô phỏng trên phần mền proteus:

Các chân QA-QG của 74247 nối lần lượt vào led, các cổng (3,4,5) của 74247 được nối vào nguồn 741992 các cổng Q0-Q3 nối tới cổng A-D (74247), cổng D0-D3 nối vào nguồn âm chân MR là chân reset nối vào RES 1k sử dụng them 1 nút nhấn để reset lại mạch Chân PL sẽ được nối vào dương nguồn, chân UP và

DN lần lượt nối vào TCU và DCU của 74192 tiếp theo ta sử dụng một cổng AND 5 ngõ vào 1 ngõ ra để tạo reset khi bộ đếm đạt tới giá trị 1MS

Ta có bộ đếm từ 000 đến 1MS trong đó MS=16

1.3 Thiết kế bộ đếm tiến đồng bộ từ 000 đến 1MS và hiện thị lên 3 đèn LED 7 thanh (trong đó MS là 2 chữ số cuối cùng trong mã số sinh viên) Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Protues (ghi rõ họ tên và mã số sinh viên trong màn hình mô phỏng)

PHẦN 2 : VI XỬ LÝ

➢ Vi xử lý

Bộ vi xử lý (là một máy tính nhỏ hoặc CPU được sử dụng để tính toán, thực hiện phép toán logic, kiểm soát hệ thống và lưu trữ dữ liệu … Vi xử lý sẽ xử lý các dữ liệu đầu vào / đầu ra (input/output) thiết bị ngoại vi và đưa ra kết quả trở lại để chúng hoạt động Dòng vi xử lý 4 bit đầu tiên được Intel sản xuất vào tháng 11/1971 với tên gọi là 4004

Chức năng chính của vi xử lý chính là xử lý dữ liệu, chẳng hạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh … nó không có khả năng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị ngoại vi mà chỉ có khả năng nhận và xử lý dữ liệu

Bản thân các vi xử lý khi đứng một mình không có nhiều hiệu quả sử dụng, nhưng khi là một phần của một máy tính hay kết hợp với các thiết bị khác được

sử trong các hệ thống lớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý một lượng lớn các phép tính phức tạp, có tốc độ nhanh thì hiệu quả ứng dụng của vi xử lý là rất lớn

Một hệ vi xử lý phải có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ liệu ra ngoài sau khi đã xử lý

➢ Vi điều khiển

Nó cũng là một máy tính nhỏ, trong đó CPU, bộ nhớ (RAM, ROM), I / O thiết

bị ngoại vi, timers, counters, được nhúng vào trong một mạch tích hợp (IC) nơi

mà các bộ vi xử lý và tất cả các khối này được kết hợp vào trong một board thông qua hệ thống bus Vi điều khiển có thể dễ dàng giao tiếp với thiết bị ngoại vi bên ngoài như cổng nối tiếp, ADC, DAC, Bluetooth, Wi-Fi, …vv quá trình giao tiếp nhanh hơn khi so sánh với các bộ vi xử lý Hầu hết các vi điều khiển sử dụng cấu trúc RISC Ngoài ra còn có một số vi điều khiển sử dụng cấu trúc CISC như 8051, motorolla

Đối với các ứng dụng nhỏ, tầm tính toán không đòi hỏi khả năng tính toán lớn thì việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc

Các nhà sản xuất tích hợp một ít bộ nhớ và một số mạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào một IC duy nhất được gọi là microcontroller - MCU - vi điều khiển

Vi điều khiển có khả năng tương tự như khả năng của vi xử lý, nhưng cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản hơn nhiều

Khả năng xử lý bị giới hạn (tốc độ xử lý chậm hơn và khả năng tính toán ít hơn, dung lượng chương trình bị giới hạn)

➢ Khác nhau giữa vi sử lí và vi điều khiển

• Cấu trúc: Hầu hết các bộ vi xử lý sử dụng cấu trúc CISC và Von-Neumann Tuy nhiên, bộ vi xử lý phổ biến sử dụng cấu trúc CISC Còn vi điều khiển sử dụng cấu trúc RISC và Harvard Nhưng cũng có một số vi điều khiển sử dụng cấu trúc

2.1 Phân tích sự khác nhau giữa vi xử lý và vi điều khiển

CISC như 8051 và SHARC Bộ vi xử lý có ROM, RAM, bộ nhớ lưu trữ thứ cấp I / O thiết bị ngoại vi, timer bộ đếm(counters) vv được xếp cùng trên một board

và kết nối thông qua bus được gọi là vi điều khiển

• Tốc độ CPU: Bộ vi xử lý có tốc độ nhanh hơn so với các bộ điều khiển bởi clock Bộ vi xử lý có thể có tốc độ xung nhịp (clock) cao Bộ vi điều khiển có thể chậm khi so sánh với các bộ vi xử lý Tốc độ thực thi luôn luôn phụ thuộc vào clock Nếu chúng ta so sánh hiệu suất tổng thể và ứng dụng, vi điều khiển tốc độ thực hiện rất nhanh bởi vì tất cả các thiết bị ngoại vi sẵn có

• Thời gian thiết kế: Thiết kế một vi điều khiển sẽ mất ít thời gian hơn khi thiết kế bộ vi xử lý Việc giao tiếp giữa các thiết bị ngoại vi và chương trình dễ dàng hơn khi so sánh với bộ vi xử lý Vi điều khiển được thiết kế để thực hiện một chức năng cụ thể Cụ thể có nghĩa là các ứng dụng mà quan hệ giữa đầu vào

và đầu ra được xác định rõ ràng Tùy thuộc vào đầu vào, một số xử lý cần phải được thực hiện và thiết lập từ đầu ra Ví dụ, bàn phím, chuột, máy giặt, máy ảnh

kỹ thuật, USB, điều khiển từ xa, lò vi sóng, xe hơi, xe đạp, điện thoại, điện thoại

di động, đồng hồ vv Khi ứng dụng được cụ thể hóa, cần tài nguyên nhỏ như RAM, ROM, I / O port …vv do đó có thể được nhúng vào một chip duy nhất Điều này sẽ làm giảm kích thước và chi phí

• Ứng dụng: bộ vi xử lý chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống máy tính,

hệ thống quốc phòng, mạng thông tin liên lạc …vv vi điều khiển được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng nhúng như đồng hồ, điện thoại di động, máy nghe nhạc mp3, vv

• Giá thành: So sánh vi điều khiển và vi xử lý về chi phí là không hợp lý Chắc chắn vi điều khiển rẻ hơn so với bộ vi xử lý Tuy nhiên vi điều khiển không thể được sử dụng thay cho bộ vi xử lý và ngược lại vì vi điều khiển và vi xử lý có tầm quan trọng riêng trong việc phát triển các ứng dụng

• Đối với vi xử lý, các thiết bị hỗ trợ nằm bên ngoài hệ thống, còn đối với vi điều khiển, tất cả đều tích hợp bên trong Bộ vi điều khiển cung cấp bảo vệ phần mềm còn bộ vi xử lý không cung cấp bảo vệ Điều này được thực hiện trong các

bộ vi điều khiển bằng cách khóa bộ nhớ chương trình trên chip khiến cho không thể đọc được bằng cách sử dụng mạch ngoài Ngoài ra, bộ vi xử lý cần giao diện các thiết bị hỗ trợ bên ngoài nên thời gian cần thiết để xây dựng mạch sẽ nhiều hơn, kích thước lớn hơn, mức tiêu thụ điện sẽ nhiều hơn so với hệ thống dựa trên

bộ vi điều khiển

2.2 Viết chương trình cho vi xử lý 8086 để thực hiện công việc sau: Tra cứu thông tin bằng cách nhập ký tự từ bàn phím và hiển thị lên màn hình các thông tin tương ứng của sinh viên:

- Nếu ký tự nhập là ‘T’ hay ‘t’ thì in màn hình ra “Họ và tên”

Mô phỏng chương trình bằng phần mềm EMU8086

(trong đó MM là tháng sinh (01-12) và DD là ngày sinh (01-31) của sinh viên thực hiện), khởi động bằng phím bấm nối đến P2.5, dừng bộ đém bằng phím bấm nối đén P2.6, reset bộ đém bằng phím bấm nối đến P2.7,thời gian chuyển trạng thái giữa các giá tị đếm là 0.1 giây, thực hiện bằng timer 1 Mô phỏng kết quả bằng phần mềm proteus

2.3 Thiết kế mạch ứng dụng vi điều khiển 8051 thực hiện bộ đém lùi từ giá trị DDMM về giá trị 0000 hiển thị 04 LED 7 thanh

Mô phỏng chương trình trong phần mềm proteus