Thiết kế Đồng hồ số báo giờ

Mục đích chính cúa tập đổ án này là thiết kế một đồng hồ sốcó chức năng xem giờ và báo giờ theo yêu vầu mgườ sử dụng, [.uân án gồm 2 phần Lý thuyết và Thi công nhưng người thực biện gấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIET KE DONG HO SO BAO GIO’

GVHD: NGUYEN PHU'O'NG QUANG SVTH: HO NGOC VU

TP Hồ Chí Minh, thang 03/2000

| 3 ệ B BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Le ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

eae ~\ 1| C6 KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỪ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Luận Văn Tốt Nghiệp

NHÂN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Luận Văn Tốt Nghiệp

NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Luận Văn Tốt Nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: HỖ NGỌC VŨ

3 NOLDUNG THUYET MINH TINH TOA?

3 CAC BAN VE:

4 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN PHƯƠNG QUANG

5 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 13 -12 - 1299

6 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 28 - 2 -2000

Thông qua bộ môn Giáo viên hướng dẫn

Chủ nhiệm bộ môn

a

Ny wet (han

Luận Văn Tốt Nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ điện tử đã

đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi đặc biệt là trong kỹ thuật số Mạch số ứng dụng rất nhiu trong kỹ thuật cũng như đời sống xã hội Các ứng dụng của mạch số

như đồng hỗ số,mạch đếm sản phẩm, mạch đo nhiệt độ Trong các trường học công

sổ, cơ quan xí nghiệp đồng hỗ số được dùng để xem giờ và báo giờ Mục đích chính cúa tập đổ án này là thiết kế một đồng hồ sốcó chức năng xem giờ và báo giờ theo yêu vầu mgườ sử dụng, [.uân án gồm 2 phần Lý thuyết và Thi công nhưng người thực biện gấp bạn chế về thơi gian và tài chính nên chi thi công phần đồng hồ

còn mạch báo giờ chí là thiết kế

Vì kiến thực và thời gian han chế kinh nghệm còn yếu nên luận án không tranh được sai sót rất mong sự đánh giá của Quý Thấy Cô và góp ý của các bạn sinh viên

Người thực hiện

HỒ NGỌC VŨ

Luận Văn Tốt Nghiệp

LỜI CẮM TẠ

Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu và các thầy cô Trường Đại

Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã chỉ dẫn chúng em trong những tháng năm học tập tại trường

Trong quá trình thực hiện tập luận văn tốt nghiệp chúng em xin chân thành

cản én thầy Nguyễn Phương Quang, giáo viên hướng dẫn, các thầy cô trong Khoa điện và các bạn trong và ngoài lđp đã động viên giúp đỡ chúng em hoàn thành luận

văn tốt nghiệp

Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn, chắc chắn trong tập luân vận không tránh khỏi thiếu sót, mong được sự thông cdm và đóng góp ý kiến của quy thảy cô và các bạn để tập luận ván hoàn chỉnh hơn,

Em xin chân thành cảm ơn

Người thực hiện

HỒ NGỌC VŨ

Luận Văn Tốt Nghiệp

Mục lục

Phần giới thiệu

Tựa để tài

Nhân xét của giáo viên hướng dẫn

Nhân xết của giáo viên phản biện

1V Nội dung để tài

V Phương pháp nghiên cứu

Chương l1 : Lý thuyết cơ bản

A Giới thiệu các mạch logic

II Dao động cầu Wien

II Dao động Colpitt

Luận Văn Tốt Nghiệp

Chương 2 : Thiết kế tính toán

A, Giới thiệu linh kiện

B Sơ đồ khối

C Thiết kế

L Khối tạo xung chuẩn

1, Khối giải mã địa chỉ

HH: Bộ nhớ

IV Khối đệm

X Khỏi hiển thị

XI Nhi diều chính

XE Nhói bảo chuông

Vill Khoi nguồn

D Sud6 nguyén ly

1 Sơ đồ

II Nguyên lý hoạt động

Chương 3 : Thi công,

1 Sơ đồ bố trí linh kiện

PHẦN

NỘI DUNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG DẪN NHẬP

1 DAT VAN DE

Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ, các thiết bị điệntử đã đang

và sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi và sẽ mang lại hiệu quấ trong hầu hết

các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như đời sống xã hội

Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số vì các thiết bị lầm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở tương tự , đặc biệt là trong

Kỹ thuật tính toán

Sự phát triển mạnh mẽ củ

õöng nghệ điện tứ đã cho ra đời nhiều vi

mạách số cở lớn, cực lớn với giá thanh hạ, khả năng lập trình cao đã mang lại

hày doi lớn trong ngành điện tử, Mạch số ở những mức độ khác nhau đã,

dang thim nhập vào linh vực điện tử thông dụng và chuyên dụng một cách

mạch số thâm nhập mạnh mếvà được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thí của nó Vì thế sự hiểu

biết về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với sinh viên, kỹ sư ngành điện tử

hiện nay Nhụ câu hiểu biết về kỹ thuật số không chí riêng đối với những người

theo chuyên ngành mà còn với nhiễu cán bộ các ngành khác có sử dụng các

thiết bị điện tử

Sự cần thiết, quan trọng, cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số là

lý do để em chọn và thực hiện để tải : " THIET KE DONG HO SỐ BÁO GIỜ".Có nhiều phương án để thiết kế một đồng hồ số:

1 Sử dụng linh kiện rời

Mạch sử dụng linh kiện rời có ưu điểm là dễ tim linh: kiện, mạch đơn

giản nhưng khá cổng kênh do sử dụng nhiều IC gồm các IC đếm và IC giải mã

BCD, khó điều chỉnh giờ

Mach sit dung IC chuyén ding có ưu điểm là nhỏ gọn nhưng việc điều

chỉnh quá cứng nhắc, chỉ thực hiện một vài chức năng của mạch đồng hồ

3 Sử dụng vi xử lý ,

Mạch sử dụng vi xử lý có ưu điểm là mạch có khả năng thực hiện các

‘ ông hỗ một cách dễ dàng nhưng việc lập trình rất

Mạch sử dụng bộ nhớ khá gọn, có khả năng thực hiện một số chức năng

cña mạch đồng hồ, việc lập trình cho IC nhớ cũng để dàng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

5

Dựa vào các ưu điểm và nhược điểm của các dang mach trên, theo em mạch sử

dụng IC nhớ là tiện lợi và em chọn dạng mạch này để thực hiện để tài _

Sơ đồ khối mạch đồng hồ số báo giờ :

KHOI NGUON

II MỤC ĐÍCH YÊU CAU

Đồng hỗ số báo giờ là thiết bị thư: p ở trườnh học, cơ quan, xi nghiệp, đó

là ứng dụng thực tế của mạch số Do đó việc thiết kế một đồng hồ số báo giờ đã đáp ứng yêu cầu thực tế của xã đồng thi ứng dụng được các kiến thức đã học về

mạch số vào thực tế.Đó chính là mục đích của việc thực hiện để tài

Đề tài thực hiện một đồng hồ số có chức năng xem giờ và báo giờ theo yêu

cầu người sử dụng Để thực hiện được để tải, người thực hiện phải có các kiến thức cơ bản về mạch số

III GIGI HAN DE TAI

Trong phạm vi tập luận văn này, người thực hiện chỉ thiết kế và thi công mạch đồng hỗ số đơn giản, thực hiện một số chức năng của đồng hồ số, còn mạch báo giờ

chỉ thiết kế chứ không thi công

IV.NOI DUNG DE TAI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

+ Thu thập tài liệu

+Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn

+Thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

Do kiến thức còn hạn chế, thực tiễn chưa sâu nên tập luận án không

tránh được sai sót Vì vậy, người thực hiện rất mongsự đánh giá, hướng dẫn

thêm của quý Thầy Cô và sự góp ý của các bạn sinh viên để đề tài hoàn chính hơn

Ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

HỒ NGỌC VŨ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHUONG 1: LY THUYET CO BAN

A GIGI THIEU MACH LOGIC

1 GIỚI THIỆU :

Các cổng logic cơ bắn là các phân tử đóng vai trò chứ yếu thực hiện các

chức nàng logie đơn giản nhất trong các sơ đổ logic ( là các sơ đô thực hiện một

ham logic nao đó, Các cổng logic có bản thưởng có một hoặc nhiều đầu vào và

mắt đâu ra 'Lừ các cổng logic cở bản, ta có thể kết hợp lại dé tao ra nhiều mạch

logic thực hiện các hàm logic phức tap hơn Những dữ liệu ngõ vào, ra chỉ nhận

với các số nhị phân (0,1) nền có đôi khi con dude mang tén 1a cổng logic nhị

phần,

Người ta thường dùng tín hiệu điện để biểu diễn dữ liệu vào ra của các

cống logic nói riêng và của các mạch logic nói chung Chúng có

thể là tín hiệu

xung và tín hiệu thế

* Biểu diễn bằng tín hiệu thế : |

Dùng hai mức điện thế khác nhau để biểu diễn hai đấy trị ( mức 1)

và sai

(mức 0) có hai phương pháp biểu diễn hai giá trị này :

+ Phương pháp logic dương (hình 1.4)

Điện thế dương hơn là mức l

Điện thế âm hơn là mức 0

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4

t

(Hình b)

Hình 1.la,h:; Hiểu điển dữ liều bằng tín hiệu thế

*# Hiểu diễn bằng tín hiệu xung

Mai giá tị logic 1 và 0 tương ứng với sự xuất hiện hay không xuất của

xung rong dây tín hiệu theo một chủ kỹ T nhất định ( Hình I,1e)

"Trong các mạch logic sử dụng dữ liệu là tín hiệu xung, các xung thường có độ rộng sườn và biến đó ở trọng một giới hạn cho phép nao dé thy

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.2.1.a: Bang chân lý cổng AND 2 ngõ vào

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Mạch điện thực hiện chức năng quan hệ logic NOT (đảo logic) gọi là cổng

NOT Cổng NOT chỉ có 1 ngỡ vào và ] ngõ ra

* Nhận xét : Tín hiệu ngõ ra cổng NOT là đảo của tín hiệu ngõ ra Khi ngõ vào ở mức 0 thì ngõ ra ở mức L và ngược lại

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3

Mạch điện thực hiện phép đảo của phép nhân logic gọi là cổng NAND

Cổng NAND là sự kết hợp 2 cổng AND và nh Bie Be =

oa điện thực hiện phép đảo của phép cộng logic ( cổng OR) gọi là

NOR Cổng NOR là sự kết hợp 2 cổng OR và NOT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9

Mạch lẾgÈđược chia làm 2 loại là mạch tổ hợp và mach tan uy (mach

dây) Mạch tỞ hợp là mạch mà tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào Các

phần tử cơ bản nđể xây dựng nên mạch tổ hợp là các mạch logic AND, OR,

NOT, NPR Mạch dãy là mạch mà tín hiệu ra phụ thuộc không những vào tín

hiệu vào mà còn phụ thuộc trạng thái trong của mạch nghĩa là mạch có lưu trữ,

nhớ các trạng thái Như vậy, để xây dựng mạch dãy, ngoài các mạch tổ hợp cơ

bản còn phải có các phân tử nhớ Các phần tử nhớ cơ bản tạo nên mạch dãy gọi

là Flip - Flop (Ff), chúng lưu trữ các tn hiệu nhị phân Vì bít tin hiệu nhị phân có

thể nhận một trong 2 giá trị 0,1 nên FE tối thiểu cần 2 chức năng

- Có hai trạng thái ổn định chức năng

~_ Có thể tiếp thu, lưu trữ, đưa tới tín hiệu và FF có từ 1 đến vài đâu vào

điều khiển có 2 đâu ra luôn ngược nhau là Q và Q

Có nhiễu cách phân loại FF

Theo chức năng làm việc cứa các đầu vào điều khiển : FF một đầu vào

điều khiển D.FF, T FF; EF bai đầu vào điều khiến RS, FF, JK, FF

-'Theo cách làm việc ta có loại FF đông bộ và không đồng bộ FF đồng bộ

lại gồm loại thường và loại chủ tớ, Đối với loại không đồng bộ các tín hiệu điều

khiển vẫn điều khiển được hoạt động của FF mà không cin tin hiéu đồng bộ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 10

Hình 1.3.2 Sơ đỗ khối phân loại FE

a FF dang chii 6 (MS)

FF dạng chủ tớ là FF xung nhịp rất phổ biến đối với các FF chế tạo theo

Đ)ƯỜNG phấp mạch tích hợp Mạch của FF này gồm 2 phần là 2 khối FF có khối

điều khiển riêng nhưng lại có quan hệ với nhau Một FF gọi là FF chủ tớ (M :

master), một FF gọi là FF tớ ( S : Slave) FF chủ thực hiện chức năng logic của hệ

còn FF tớ dùng để nhớ trạng thái của hệ sau hệ đã hoàn thành việc ghi thông tin

Đầu vào của hệ là đầu vào FF chủ, đầu ra của hệ là đầu ra FF tớ Cả 2 FF đều

được điều khiển thco xung nhịp Cụ Dưới sự diéu khiển cửa xung nhịp, việc ghi

thông tin vào EI* "chủ tđ” thực hiện qua 4 bước :

+ Bước |; Cách ly giữa 2 PL “ chú tớ”

+ Hước 2 : Ghỉ thông tín vao FI' chủ

+ Hước 3: Cách ly giữa đầu vao và FE chú

+ Hước 4: Chuyển thông tin uf FF chi sang FF tổ

Sự đổ trên hình 1.3.2.4 dap ứng viéc ghí thông tin theo 4 bước trên Vì

dưới tác dụng của của xung nhip C,, thong tin được đưa vào FF chủ nhưng đồng

thoi qua cổng NOT đầu vào khối điều khién FF tổ không có xung đông bộ nên

ách ly giữa FF chủ và tớ Sau khi kết thúc xung đồng bộ C, không còn

nên giữa đầu vào và FF chủ được cách ly đồng thời qua cổng NOT đầu vào khối

điều khiến FF tớ có xung đồwbộ nén hệ chuyến thóng tin từ FF chủ tớ sang FE

tớ Quá trình ghi thông tin vào FF “chủ tớ” khá phức tạp và đòi hồi xung nhịp Cự

chính xác cấu trúc sơ đổ khá phức tạp nén gây trễ khá lớn Nhưng FF “ chủ tớ”

có ưu điểm là chống nhiểu tốt khả náng đồng bộ tốt

b,EE -RS:

FFE - RS là FF có 2 đầu vào điều khiển R,S Đầu vào (se) là đầu vào đặt,

đầu vào R ( Rerse0) là đầu vào xóa ( Hình 1.3.2.1)

Mạch không có đầu vào điều khiển và xung nhịp C

Bang trạng thái của FF - RS: Bang 1.3.2.1

- § luôn đưa Q về 1, Q về 0

- R luôn đưa Q về 0, Q về 1

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Người tạ có thé ché tao FE =RS băng cổng logic

* HAng cong NAND-&—

tiếp nhưng bay gid ta ký hiệu So Rp để phân biệt với các đầu vào điều khiển

oe bộ là R và § Đầu vào xung nhịp ký hiệu là Cụ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 12

Hình 1.3.2.4 FF - RST Điện thế kích thích tại S,R phải có trước khi có xung nhịp Q và Q chỉ chịu

sự điều khiển của S và R khi có xung F1

EE - JK là loại FE 2 đầu vào điều khiển J và K, 2 đâu kích thích trực tiếp

§» và Rp- FF - JK được dùng rất nhiều trong các mạch số

Về cấu tạo FF JK phức tạp hơn FF - KS và FF - RŠT nhưng có khả năng

hoạt động rộng lớn vì:

+ Vẫn diễu khiển tc tip qua Ss Ro

+ Các đầu J,K có đặc tính như S.R

~ Tuy nhiên khi J = K = J thi mach hoạt đông bình thường, không có trạng

thái cấm, ngõ ba luôn lật trạng thái

Sd

y—{FFIJK |—-Q

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

FE.T là loại FE có đầu vào điểu khiển I FF thường không có các đầu vào

đông bộ mà chi cé Sp va Ro

Sd T—| FFT }—Q

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ia

Như vậ a i

ầ

emus ích ty FT-T tuần tự thay đổi trạng thái Q mỗi lẫn có xung kích Như vậy

thích liên tục của Cụ thì Q và Q cũng liên tục thay đổi trạng thái

D tai thời điểm trước đó Nghĩa là tín hiệu ra bị trễ so với tín hiệu vào một

khoảng thời gian nào đó Đối với FF-D không đồng bộ thời gian trễ do thông số

của mạch quyết định Còn đổi với FF - D đông bộ thì thời gian trễ đúng bằng chu

kỳ của xung ghip Cy Do tính chất này của FF-D mà người ta thường dùng chúng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆp

* Tóm lại : FF là phần tử cơ bản để chế tạo các mạch ứng dụng quan

trọng trong hệ thống số như mạch đếm, mạch ghi, bộ nhớ Nhưng thực tế cắc

FF được chế tạo từ các logic chỉ là lý thuyết cơ bản, thực tế, chúng đã được tích

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

B: MẠCH ĐẾM - MẠCH GHI

I.MỞ ĐẦU :

- Mạch đếm là mạch dãy được xây dựng từ các phần tử nhớ và FF va các

phần tử tổ hợp Mạch có một đầu vào cho xung đến và nhiều đầu ra, những diéu

kiến thường là đầu ra Q của các FE, Điểu kiện để một mạch gọi là mạch đếm là

nó có các trạng thái khác nhau mỗi khi có xung nhịp vào Nhưng vì số FF là có

guổi hạn nên số trang thái khác nhau tối đa của mạch cũng bị giới hạn số xung

đếm tôi đa được gọi là dụng lương của mach đếm Nếu cứ tiếp tục kích thích khi

đã tới giới hàn mạch thưởng ưở về trang thái khởi đầu, tức là mạch có tính chất

tiần hoàn

Mạch đếm là thành phần cơ bản của hệ thống số, chúng được sử dụng để

dem thdi gian, chia tan số, điều khiển các mạch khác Mạch đếm dùng rất nhiều

trong máy tính, trong thông tin Để xáy dựng mạch đếm, người ta dùng mã nhị

phân hoặc các mã khác như mã BCD, mã vòng

1, PHẦN LOẠI :

Có nhiều phương pháp kết nối các FF trong mạch đếm nên có các tình

huống chuyển đổi các FF khác nhau Dựa vào sự khác biệt của tình huống

chuyển đổi trạng thái của FF người ta phân bộ đếm thành đếm đồng bđồ và

không đồng bộ

+ Trong bộ đếm đồng bộ, các FE chịu tác động của một xung nhịp C¿ duy

nhất đó đếm đầu vào nên sự chuyển đổi trạng thái là đồng bộ

+ Trọng bộ đếm không đồng bộ, chỉ có một FF nhận xung nhịp Cy Nổi các

FF tư kích thích lẩn nhau ( Xung nhịp cho FF này là đầu ra của FF kia) Vậy sự

chuyển đổi các trạng thái không cùng lúc tức là không đồng bộ

Dưa vào sự khác nhau giữa các hệ số đếm người ta phân thành các loại :

7 im hệ 2 : ( mạch đếm nhị phân ) là mạch đếm trong đó các

trạng thái của mạch được trình bày dưới a dạng hệ số 2 tự nhiện Mạch đếm sử

FT sẽ có dung lượng là2" 3

dung ‘ Mae đếm BCD : thường dùng 4FF nhưng chỉ có 10 trạng thái khác

nhau để biểu diễn các trạng thái từ 0 - 9 Trạng thái của mạch được trình bày

dưới dạng m& BCD

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆp

+ Mạch đếm MOD M ( Moudulo M ) : có dung lượng là M với M là số

nguyên dương bất kỳ Mạch thường dùng cổng logic với FF và các cổng hồi tiếp

đặc biệt để trình bày dưới các dạng mã khác nhau

Dita vio tác động của xung đếm ta phân thành các loại

+ Đếm lên( Úp - Counter) : còn gọi là mạch đếm thuận

+ Đếm xuống ( Up - Don Couter ) : Còn gọi là mạch đếm thuận nghịch,

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

(a) So dé mach, (b) giản đỏ thời gian (c) Bắng trạng thái

* Các mạch đếm bên trên chỉ trình bày đạng cơ bản Thực tế, các mạch

đếm này đã được tích hợp trong các IC, gọn, dễ sử dụng, ta chỉ dùng xung kích

đúng, dùng các cổng logic để giới hạn MOD đếm

II MẠCH GHI :

Mỗi FF có 2 trạng thái ổn định và ta có thể kích thích để tao racdcte trang

thái như ý muốn Sau khi kích thích FF sẽ giữ trạng thái này cho đến khi

nó bị

buộc phải thay đổi Vì vậy t4 bảo FF là mạch có tính nhớ hay mạch nhớ Nếu

dùng nhiễu FF ta có thể ghi vào đó nhiễu dữ liệu đã được mã hóa nhân

FF như

vậy gọi là thanh ghỉ Để ghỉ n bịƒ thông tin, người ta đồng n FF, thanh ghi như vậy

gọi là thanh ghin bit

thanh ghỉ sau n xung nhịp, mỗi xung nhịp sẽ ghỉ 1 bịt vào thanh ghi Thanh ghỉ m

bịt chí chứa được m bịt của một hay nhiều dữ liệu nối

tiếp nhau

+ Mach ghi song song : Các bịt của một dữ liệu được đưa vào các FF cùng

lúc kiểu này thường phải đùng đầu vào điều khiển trực tiếp Sp,

Ro

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 20

Dựa vào các thức dịch chu:

| yển dữ liệu trong thanh ghỉ ta có mach ghi dich

phải và mạch ghi dịch trái, ° =

; _Mach ghi địch là phần tử quan trọng trong các thiết bị số Ngoài nhiệm vụ

ghi đã dữ liệu chúng còn thực hiện một số chức năng khác như mạch đếm đặc

biệt, mạch tạo sóng dùng cho điều khiển mạch số Các thanh ghi đã được tích

hợp các IC

THẾ CON NAOVR KV i

|

i

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

C: BỘ NHỚ BÁN DẪN

1 KHÁI NIỆM :

Đối với thiết bị số, khả năng lưu trữ số liệu, thông tin là một yêu cầu, các

xố cần thiết cho phớp toán phẩi được lưu trữ ngay trong máy Lệnh điều khiển

cũng phải được lưu trữ và thực hiện lần lượt trong các thiết bị điểu khiển Do

vây, bộ nhớ là thành phần không thế thiếu trong các mạch số Thông tin lưu trữ

trong các thiết bị số phải ở đang mã hệ 2 ( hệ nhị phân )

Thong thường, thông tin, dữ liệu được tạo thành từ một đơn vi cd ban là từ

(word) Một từ có chiều dài nhất định 8 bịt, 12bit, 16 bít, 32 bít Các bộ phận

của thiết bị thường chỉ wuyén di hay nhận văo nguyên một từ hay nhiều từ chứ

Không phải vài bít của một tứ Vì từ được tạo thành từ nhiều bit nén đơn vị cơ

bản của bộ nhớ là đơn vị lưu ưữ được Í bít

Khi so sánh bộ nhớ người ta thưởng chú ý đến các đặc tính :

- Dung lượng ( capacity) dung lượng nhớ lä khối lượng thông tỉn hay dữ

liệu có thể lưu trữ được trong bộ nhớ Để xác định dung lượng bộ nhớ liên quan

mật thiết đến giá thành Bộ nhớ dung lượng càng lớn thì giá thành càng cao (

Thời gian thâm nhập ( acccs$ tĩme ) : thời gian này gồm 2 phan: phan 1 là

thời gian cần thiết để xác định vị trí của từ, phần 2 là thời gian cần thiết để lấy

từ ra, khỏi bộ nhớ Thời gian thâm nhập là thông sốquan trọng của bộ nhớ, nếu

thời gian này kéo dài sẽ làm giảm khả năng làm việc của thiết bi

Bộ nhớ thường dude chia lam 2 loại căn cứ vào 2 tính chất vừa nêu trên là

hu

" —— oF T4 nhớ chính nằm gần các bộ phận xử lý dữ liệu và cần

thời gian thâm nhập với mà lượng HH bà lắm Phân này chứa các dữ

có thể lớn th cân lại có dung lượng lớn để lưu trữ các thông tin chưa cần

ent công việc vừa được xử lý xong

ngay hoặc kết quả của các công ,

IL BO NHG RAM ( Random Access Memry.): :

Bộ nhớ Ram thường được gọi là bộ nhỏ đọc viết Bộ nhớ Ram dùng để lưu

trữ các kết quả trung gian hay tạm thời trong khi thực hiện các chương trình điều các :

ign 5

nào nhưng nó có nhược điểm là dữ liệt Spin J 2 cu u sẽ bị sé bi xóa khi mất điện š ae do đó cần nguỗr ig i

Hình 1.3.2.1 Ma trận nhớ của RAM

m có ưu điểm là có thể đọc hay viết dữ liệu lưu trữ trong nó bất cứ lúc |

- Câu trúc Ram : Ram có ít nhất 2 đường điều khiển : Đọc/ viết (R/W) và chọn

chip (CS) và các đương địa chỉ ,, đường dữ liệu Ram gồm 2 loại Ram tĩnh va Ram dong |

1 Ram tinh hay Sram ( Static Ram )

- Ram tĩnh lưu trữ dữ liệu ổn định trong mạch khi nào còn cung cấp nguồn

cho nó Các đường điều khiển không cần một xung nào

- Ram tương đối rẻ vì phương pháp chế tạo đơn giản, kích thước đơn vị |

nhớ nhỏ nên có thể chế tạo bộ nhớ dung lượng lớn nhưng kích thước nhỏ Dram 4

2 Ram động hay Dram ( Dynamic Ram )

- DRAM tiêu thụ công suất nhổ, khi không đọc viết, mach hầu như không

- DRAM có thể được chế tạo với dung lượng lớn i

- Thời gian thâm nhập bé hơn Ram tinh

- DRAM phải luôn luôn được làm tươi nên việc sử dụng rắc rối hơn

IIL ROM (Raed Only Memory )

ROM là bộ nhớ chỉ được ROM có đặc tính là lưu trữ sẵn dữ liệu, khi cân

chỉ đọc, chứ không viết ngaY vào được Dữ liệu trong bộ nhớ đã được ghỉ từ

mm==m=—=m=———^.n

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP P

Ma trận nhớ của ROM được tổ chức theo loại chọn tuyến tính hoặc tổ

chức theo loại chọn trùng phùng : : :

1 ROM ( Plogramble ROM )

PROM là loại ROM chỉ có thể viết một lần Ban đầu, khi chưa sử dụng

các phần tử nhớ đều là 1, người sử dụng căn cứ vào nội dung lưu trữ mà chọn nội

dung nào không thay đổi (1) và thay đổi (0) để tháo tác viết vào bộ nhớ Người

sử dụng muốn ghi bíL I vào bộ nhớ thì giữ nguyên cầu chì, muốn ghỉ bit 0 thì

cung cấp dòng đủ lớn để lànm đứt cầu chì khi cầu chì đã đứt thì không nối lại

được do đồ nội dung không thể thay đổi nôn ta chỉ có thể lập trình cho PROM 1

ân Người tạ còn có thể chế tạo PROM dùng diode schottky thay cho cầu chì

bạn đầu tãt cá các diodc đều ngất tướng ứng bit0 Để tạo bít 1, người sử dụng

phát đất điện áp ngược đủ lđn để đánh thúng diode tao ra sự thông mạch vĩnh

viên '

2 EPROM ( Erasable PROM )

PROM chi c6 thé nap một lás nền khi nạp chương trình sai muốn đổi

chương trình phải dùng 1 PROM mới I2 đó, người ta chế tậo PROM xóa được

gọi là EPROM, EPROM có thể nạp trình, xóa và nạp lại được khi xoá EPROM

phải dùng tỉa cực tím chiếu vào nó

3 EEPROM

EPROM tuy khắc phục được nhược điểm của PROM nhưng sự nạp và xoá

chưa thuận tiện, phải tháo EPPROM ra khỏi mạnh để xóa rồi mới nạp trình lại,

không thể xóa hay thay đổi một từ mà xóa hết và nạp lại từ đâu Để khắc phục

nhược điểm này, người ta cho ra đời EEPROM i

ˆ EEPROM xóa và nạp rất nhanh và có khả năng nạp từ riêng lẻ

Ứng dụng của bộ nhớ ROM :

- Chuyển đổi mã : khi cho vào đầu vào một từ mã nào đó từ đầu ra bộ nhớ

ẽ là ¡ dạng mã khác

Kom ronan t khiển cho các thiết bị làm việc.€,¿khởi động máy

- Chứa dữ liệu mà máy thường cần dùng,

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1

Trong mạch thiết kế, em đã chọn và sử dụng EPRCM vì:

- PROM thì chỉ lập trình và viết chương trình vào một lần, muốn nạp lại

hay sửa đổi nội dung không được nên không phù hợp với yêu cầu sử dụng

-Mặc dù EEPROM nạp và xoá rất tiện lợi: có thể xóa bằng điện, có thể

sửa từng từ nhớ nhưng công nghệ nạp EEPROM chưa thông dụng cũng

như EEPROM chưa được sử dụng rộng rãi trên thị trường nên việc tìm

kiếm lình kiện sử dụng không tiện lợi, do đó sẽ gặp khó khăn trong quá

trình thị công

EPRCOM tuy không ưu điểm băng EEPROM nhưng hiện nay đang được sử

dụng rộng rãi nên dễ tìm, đồng thối có thế nạp trinh tiện lợi

SRAM được sử dụng trong mạch thiết kế vi SRAM sử dụng tiện lợi

hơn DRAM do không phải luôn lâm tưới trong quá trình sử dụng