Thiết kế mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị trên 2 led 7 thanh, có trừ âm dương (có file proteus và altium)

- Link video tham khảo : https://www.youtube.com/watch?v=Wrru8X7dYNE Ngày nay, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, nhữngtiến bộ của khoa học kĩ thuật tiên tiến ngày càng được ứng dụng rộng rãi vào cuộcsống hằng ngày của con người. Làm cho cuộc sống của chúng ta ngày một thayđổi, văn minh và hiện đại hơn.Trong đó ngành điện tử đóng vai trò quan trọng và tiên phong tạo ra hàngloạt những thiết bị trong công nghiệp, dân dụng, y tế, quân sự … với tốc độ xử línhanh, độ chính xác cao, gọn nhẹ.Một mạch kỹ thuật sô được sử dụng để thực hiện trừ các số được gọi là bộtrừ trong lĩnh vực điện điện tử. Thông thường, trong lĩnh vực điện tử, kỹ thuật sốcác số được biểu thị ở dạng nhị phân trong đó 0 đại diện cho mức logic thấp và 1đại diện cho mức logic cao.Để thực hiện các chức năng phức tạp trong kỹ thuật số, các số 0 và 1 đơngiản này được xử lý bằng các phép toán học là cộng, trừ, nhân và chia. Bây giờchúng ta đang xét việc trừ các số nhị phân và mạch được sử dụng để thực hiệnchức năng này được gọi là một bộ trừ.1.1.1. Đối tượng nghiên cứuĐối tượng nghiên cứu là mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị kết quả trênled 7 thanh.Đầu vào là hai số nhị phân 4 bit, giá trị của các bit được điều khiển thôngqua các switch. Kết quả đầu ra được hiển thị trên led 7 thanh và 1 đèn led báo giátrị âm hay dương của phép trừ.1.1.2. Nội dung nghiên cứuTính toán, thiết kế sản phẩm mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị kết quảtrên led 7 thanh.Chế tạo sản phẩm mạch in, chạy thử nghiệm sản phẩm mạch trừ hai số nhịphân 4 bit hiển thị kết quả trên led 7 thanh. Đánh giá sản phẩm và đề xuất hướngcải tiến và hướng phát triển sản phẩmThiết kế mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị trên 2 led 7 thanh, có trừ âm dương

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Giáo viên hướng dẫn: Đặng Cẩm Thạch

Sinh viên thực hiện: Trịnh Đình Văn 2019601547

Nguyễn Quốc Việt 2019601329

Vũ Đại Việt 2019600738

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở nên quên thuộc với nhiều người, bởi

vì sự phát triển của nghành kỹ thuật số đã có ảnh hưởng rất lớn đến nghành kinh

tế toàn cầu có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là

“nền kinh tế kỹ thuật số”, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuậtngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm của xử lỹ số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính

đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điềukhiển và khai thác mạng Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiềulinh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau Không chỉ trong lĩnh vực thông tin liênlạc và tin học

Kỹ thuật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điềukhiển tự động, Phát thanh truyền hình, Y tế, Nông nghiệp và ngay cả tong cácdụng cụ sinh hoạt gia đình Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹthuật, việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần vào giảm bớt giá thành sảnphẩm làm bằng các linh kiện rời Ứng dụng môn kỹ thuật điện tử, kỹ thuật xung

số ngày càng nhiều Nó thâm nhập nhanh chóng vào các lĩnh vực điện tử thôngdụng và chuyên nghiệp Trong đố án này, nhóm chúng em lựa chọn đề tài: Thiết

kế mạch trừ 2 số nhị phân 4 bit hiển thị trên led 7 thanh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung đề tài

Ngày nay, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật,những tiến bộ của khoa học kĩ thuật tiên tiến ngày càng được ứng dụng rộng rãivào cuộc sống hằng ngày của con người Làm cho cuộc sống của chúng ta ngàymột thay đổi, văn minh và hiện đại hơn

Trong đó ngành điện tử đóng vai trò quan trọng và tiên phong tạo ra hàngloạt những thiết bị trong công nghiệp, dân dụng, y tế, quân sự … với tốc độ xử línhanh, độ chính xác cao, gọn nhẹ

Một mạch kỹ thuật sô được sử dụng để thực hiện trừ các số được gọi là bộtrừ trong lĩnh vực điện điện tử Thông thường, trong lĩnh vực điện tử, kỹ thuật sốcác số được biểu thị ở dạng nhị phân trong đó 0 đại diện cho mức logic thấp và 1đại diện cho mức logic cao

Để thực hiện các chức năng phức tạp trong kỹ thuật số, các số 0 và 1 đơngiản này được xử lý bằng các phép toán học là cộng, trừ, nhân và chia Bây giờchúng ta đang xét việc trừ các số nhị phân và mạch được sử dụng để thực hiệnchức năng này được gọi là một bộ trừ

1.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị kết quả trênled 7 thanh

Đầu vào là hai số nhị phân 4 bit, giá trị của các bit được điều khiển thôngqua các switch Kết quả đầu ra được hiển thị trên led 7 thanh và 1 đèn led báogiá trị âm hay dương của phép trừ

1.1.2 Nội dung nghiên cứu

Tính toán, thiết kế sản phẩm mạch trừ hai số nhị phân 4 bit hiển thị kết quảtrên led 7 thanh

Chế tạo sản phẩm mạch in, chạy thử nghiệm sản phẩm mạch trừ hai số nhịphân 4 bit hiển thị kết quả trên led 7 thanh Đánh giá sản phẩm và đề xuất hướngcải tiến và hướng phát triển sản phẩm

1.1.3 Mục đích nghiên cứu

Chế tạo mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác,

lắp đặt, dễ sữa và rẻ tiền

1.1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Hệ thống được ứng dụng trong việc:

1.2.1 Khái niệm cơ bản

Mạch logic là mạch gồm các phần tử logic AND, OR, NOR, NOT, NAND,XOR, XNOR để thực hiện các yêu cầu của bài toán đưa ra Một mạch logic dùđơn giản hay phức tạp thì kết quả đầu ra của mạch cũng chỉ nhận một trong haimức logic là “1” hoặc “0”

Biến logic là đại lượng được biểu diễn được biểu diễn bằng kí hiệu nào đóchỉ lấy giá trị “1” hoặc “0”

Hàm logic: biểu diễn nhóm các biến logic liên hệ với nhau thông qua cácphép toán logic, một hàm logic chỉ nhận giá trị là “1” hoặc là “0”

• Mô phỏng mạch trên phần mềm mô phỏng như Proteus,…

• Lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Ci= ́ Ai ́BiCi−1+ ́ AiBiC ́i−1+ ́ AiBiCi−1+ AiBiCi−1 (2.6)

⟺Ci= ́ Ai( ́BiCi−1+ BiC ́i−1) +( ́ Ai+ Ai) BiCi−1 (2.7)

⟺Ci= ́ Ai( Bi⨁Ci−1) + BiCi−1 (2.8)

• Sơ đồ mạch trừ toàn phần:

Hình 2-4 Mô phỏng mạch trừ toàn phần.

• Mô phỏng mạch trừ hai số nhị phân 4 bit sử dụng các cổng logic

Hình 2-5 Mô phỏng mạch trừ hai số nhị phân 4 bit sử dụng IC tíc hợp

• Mô phỏng mạch trừ 2 số nhị phân 4 bit sử dụng ic tích hợp:

Hình 2-6 Mô phỏng mạch trừ 2 số nhị phân 4 bit

2.2.2 Vẽ mạch in

Hình 2-7 Sơ đồ mạch nguyên lí trên phần mềm altium.

Hình 2-8 Mạch in 2D trên phần mềm altium.

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG

Hình 3-2 Sơ đồ chân IC 7483

Thông số kĩ thuật IC 7483

Điện áp hoạt động danh nghĩa 5V

Điện áp hoạt động tối đa 5,5V

Độ trễ truyền đầu ra 16ns

Điện áp thấp đầu vào tối đa 0,8V

Điện áp cao đầu vào tối thiểu 2V

Hình 3-4 Sơ đồ chân IC CD4077

Thông số kĩ thuật IC CD4077

Điện áp hoạt động IC Từ +4,75V đến +5,25V

Dòng điện tối đa ở đầu ra 8mA

Dãy bảo vệ ESD tối đa cho IC 3,5kV

Thời gian tăng và giảm phổ biến cho IC 15nS

Hình 3-8 Sơ đồ chân IC 7408

Thông số kĩ thuật IC 7408

Dải điện áp hoạt động +4,75V đến +5,25V

Điện áp hoạt động được đề xuất +5V

Điện áp nguồn tối đa 7V

Dòng điện tối đa ở đầu ra 8mA

Thời gian tăng điển hình 18ns

Thời gian giảm điển hình 18ns

Cấu tạo bên trong ic số 7432 có bốn cổng logic OR, mỗi cổng có 2 ngõvào và 1 ngõ ra.

cần hiện thị số trên LED 7 đoạn trong mạch số mà không cần dùng vi điềukhiển, hoặc muốn tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

Bảng 3-8 Bảng chân lí led 7 thanh

Thông số kĩ thuật led 7 thanh

Điện áp rơi trên LED 2,2V

Dòng tối đa chạy qua mỗi LED 25mA

Dòng chạy bình thường 10mA

Bảng 3-9 Thông số kĩ thuật led 7 thanh

Hình 3-17 Là mạch in

Hình 3-18 Phíp đồng sau khi là

Hình 3-19 Ăn mòn mạch

Hình 3-20 Khoan các lỗ trên mạch

Hình 3-21 Mạch hoàn chỉnh sau khi hàn linh kiện

3.1.10 Chạy thử nghiệm

Kết quả phép tính 12-3:

TỔNG KẾT

Đánh giá sản phẩm:

- Ưu điểm: Mạch chạy đúng yêu cầu, hoạt động ổn định, gọn nhẹ linh hoạt,chi phí phù hợp Mô hình thực tế rút gọn nhiều linh kiện khi chạy thửnghiệm,mô phỏng trên máy tính nhưng vẫn đảm bảo chính xác

- Nhược điểm: Bố trí mạch chưa khoa học, thiết kế chưa mang tính côngnghiệp

Đề xuất hướng cải tiến và phát triển:

- Hướng phát triển: Có thể thay thế các linh kiện, IC điều khiển, IC giảimã… bằng các linh kiện khác trên thị trường mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của

để nhóm em thực hiện những đồ án quan trọng sau này như đồ án cơ điện tử và

đồ án tốt nghiệp Tuy rằng hệ thống đã hoạt động tốt theo yêu cầu đặt ra, nhưngkhông thể tránh khỏi sai sót trong quá trình vận hành và điều khiển hệ thống Vìvậy, nhóm chúng em rất mong nhận được những góp ý để hoàn thành hệ thốngtốt hơn Xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] C V Đặng, H T Nguyễn Thị, K X Phạm and T V Lê, Giáotrình Kĩ thuật xung - số, NXB Giáo dục

[2] H N Lương, Giáo trình Kĩ thuật xung số, NXB Giáo dục