Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra chẵn cho chuỗi dữ liệu 4 bit

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌCKỸ THUẬT XUNG SỐ Họ và tên sinh viên : Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà Tên đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra chẵn cho chuỗi dữ liệu 4

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

KĨ THUẬT XUNG SỐ

Chủ đề: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm

tra chẵn cho chuỗi dữ liệu 4 bit

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Thu Hà

Sinh viên: Nguyễn Hải Long -2018606312

Lê Ngọc Khánh - 2018604485 Nguyễn Kim Lưu - 2018601684 Lớp: Cơ điện tử 2 – K13

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XUNG SỐ

Họ và tên sinh viên :

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hà

Tên đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra chẵn cho chuỗi

dữ liệu 4 bit

NỘI DUNG THỰC HIỆN

2 Phân tích lựa chọn ý tưởng tốt nhất và khả thi L1.2; L1.3

3 Tính toán thiết kế, xây dựng và phân tích mô

I Yêu cầu thực hiện:

1 Phần thuyết minh:

* Trình bày đầy đủ các nội dung đồ án, bao gồm:

- Chương 1 Tổng quan (Nêu cơ sở lựa chọn đề tài đồ án, ứng dụng trongthực tiễn …);

- Chương 2 Tính toán, thiết kế mô phỏng;

- Chương 3 Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh;

3 Phạm vi lựa chọn đề tài

- Đề tài thuộc lĩnh vực điện tử trong phạm vi kỹ thuật xung số

- Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài của các nhóm), linh kiện điện tử cơ bản…

- Đảm bảo an toàn lao động

Ngày giao: 13/04/2021 Ngày hoàn thành: 15/05/2021

Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2021

Nguyễn Thị Thu Hà

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học kĩ thuật đang ngày càng phát triển rất mạnh mẽ, các công nghệ mới thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau cũng nhờ đó mà ra đời, đáp ứng được nhu cầu của xã hội hiện nay và kĩ thuật xung số cũng nằm trong số đó Hiện nay kĩ thuậtxung số đang phát triển và được giảng dạy tại nhiều trường đại học trong nước

và quốc tế

Cùng với môn học kĩ thuật điện tử, kĩ thuật xung số là môn học cơ sở quan trọngcủa bộ môn kĩ thuật mạch và xử lí tín hiệu Nó rất quan trọng với sinh viên các ngành như : điện, điện tử, cơ điện tử, … Thông qua bài tập lớn sẽ giúp hiểu sâu hơn về môn học kĩ thuật xung số này và giúp sinh viên có thêm kiến thức, hiểu biết về cách ứng dụng trong thực tiễn Trong những đề tài được giao, nhóm xin

được chọn đề tài: “Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch tạo và kiểm tra chẵn cho

chuỗi dữ liệu 4 bit”.

Chúng em xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của cô Nguyễn Thị Thu Hà trong suốt thời gian thực hiện vừa qua Mặc dù rất cố gắng tuy nhiên bài tập lớn của nhóm vẫn khó tránh khỏi những thiếu xót trong quá trình thực hiện Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô để bài của chúng em được đầy

đủ và hoàn thiện hơn

Nhóm thực hiện

7

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan 5

1.2 Cơ sở lựa chọn đề tài 5

1.3 Ứng dụng trong thực tiễn 5

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG 7

2.1 Tính toán 7

2.1.1 Giới thiệu bộ ghép kênh (MUX) 7

2.1.2 Mạch tạo bit chẵn 9

2.1.3 Mạch kiểm tra bit chẵn 11

2.2 Thiết kế mô phỏng 12

2.2.1 Thiết kế 12

2.2.2 Mô phỏng 13

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 15

3.1 Linh kiện cần chuẩn bị cho mạch 15

3.2 Chế tạo, lắp ráp 18

3.3 Thử nghiệm 19

DANH MỤC TLTK 21

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 SCSI bus 5

Hình 2.1 Nguyên lí hoạt động của bộ ghép kênh 7

Hình 2.2 Hai bộ hợp kênh IC 74150 và IC 74151 8

Hình 2.3 Bộ tạo chuỗi dữ liệu 4 bit 12

Hình 2.4 Mạch tạo bit chẵn 12

Hình 2.5 Mạch kiểm tra bit chẵn 13

Hình 2.6 Mạch mô phỏng giá trị 1111 13

Hình 2.7 Mạch mô phỏng giá trị 0100 14

Hình 2.8 Mạch mô phỏng giá trị 0101 14

Hình 3.1 Bộ hợp kênh IC 74151 15

Hình 3.2 Công tắc 4 bit 15

Hình 3.3 IC 7404 16

Hình 3.4 Sơ đồ chân của IC 7404 16

Hình 3.5 IC 7486 16

Hình 3.6 Sơ đồ chân của IC 7486 17

Hình 3.7 Đèn Led 17

Hình 3.8 Điện trở 17

Hình 3.9 Mạch in 2D 18

Hình 3.10 Mạch in 3D 18

Hình 3.11 Mặt trước của mạch 19

Hình 3.12 Mặt sau của mạch 19

Hình 3.13 Thử nghiệm (1) 19

Hình 3.14 Thử nghiệm (2) 20

Hình 3.15 Thử nghiệm (3) 20

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1Bảng IC chế sẵn thuộc nhóm 7400 8

Bảng 2.2 Bảng trạng thái của mạch tạo bit 9

Bảng 2.3 Bảng hai chuỗi 0000 và 0001 10

Bảng 2.5 Bảng rút gọn 10

Bảng 2.6 Bảng trạng thái của mạch kiểm tra chẵn 11

1.1 Tổng quan.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Việc truyền một dữ liệu trong một môi trường từ điểm này đến điểm khác, ví dụ như truyền dữ liệu giữa hay máy tính trong một mạng, luôn tiềm ẩn nhiều yếu tố làm dữ liệu truyền bị lỗi Cơ chế phát hiện lỗi dữ liệu là không thể thiếu đối với các giao thức có độ tin cậy cao Có nhiều phương pháp mã hóa dữ liệu để có thể làm được điều này

Phương pháp chung đơn giản nhất là thêm các bit kiểm tra kèm theo dữ liệu được truyền theo một quy tắc đã được quy định trước Bộ truyền dữ liệu

sẽ tạo ra các bit kiểm tra từ giá trị dữ liệu cần truyền và gắn nó với dữ liệu truyền Bộ nhận sẽ nhận dữ liệu và tính toán lại các bit kiểm tra để so sánh với các bit kiểm tra mà nó nhận được Nếu hai kết quả khác nhau thì đây là một lỗi

Một phương pháp kiểm tra đơn giản đó chính là

sử dụng parity bit Parity bit là phương pháp sử dụng 1 bit để kiểm tra số bit "1" của chuỗi dữ liệu

Ví dụ, mạch nối SCSI (SCSI bus) dùng bit chẵn lẻ

để phát hiện lỗi trong truyền thông, và rất nhiều các phần lưu trữ trong bộ nhớ các lệnh vi xử lí cũng dùng bit chẵn lẻ để bảo trợ hoạt động của nó

nữa Do các

dữ liệu trong I-cache[2] chỉ

là một bản sao của bộ nhớ chính, nội dung của

nó có thể được xóa đi, nạp lại nếu dữliệu ở trong chẳng may bị thoái hóa

H ì n h 1 1 S C S I b u s

 Người ta thường lẫn lộn Parity với Mirroring.

+ Mirroring liên quan tới việc tạo ra một bản sao của ổ đĩa cứng Mirroring là một kỹ thuật viết dữ liệu trên một cặp ổ đĩa Hệ thống đĩa này cho độ tin cậy cao

và có các kết quả xử lý giao dịch rất tốt vì công việc được thực hiện bởi ổ này hay ổ kia trong cặp Khuyết điểm là phải mua hai ổ đĩa mà dung lượng chỉ bằng một ổ duy nhất Chi phí của Mirroring là 100% hay nói cách khác là nó phải có không gian đĩa gấp đôi Khi một hai ổ đĩa hỏng thì ổ đĩa đã làm Mirror với nó được dùng thay thế

+ Parity đem lại sự bảo vệ dữ liệu nói chung giống như Mirror, nhưng nó ít tốn kém hơn Nếu một người dùng có một hệ thống 5 đĩa thì 4 đĩa được sử dụng cho

dữ liệu và 1 đĩa được dùng cho Parity Chi phí chỉ có 20% Đây là một ưu điểm khi xét tới phí tổn

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG 2.1 Tính toán.

2.1.1 Giới thiệu bộ ghép kênh (MUX).

Bộ ghép kênh(Multiplexer) được viết tắt là “MUX” hoặc “MPX”, là mạch có 2n đầu vào biến, n đầu vào điều khiển, một đầu vào cho mạch và một đầu ra Tùy theo giá trị của n đầu vào điều khiển mà đầu ra sẽ bằng một trong những giá trị ởđầu vào biến

Ghép kênh được sử dụng chủ yếu để tăng lượng dữ liệu có thể được gửi qua mạng trong phạm

Hình 2.1 Nguyên lí hoạt động của bộ ghép kênh

Ghép kênh được sử dụng chủ yếu để tăng lượng dữ liệu có thể được gửi qua mạng trong phạm vi thời gian và băng thông nhất định, ví dụ thay vì truyền

2 n kênh thì chỉ cần 1 đường truyền dữ liệu và n đường địa chỉ Tức là

Multiplexer làm cho nhiều tín hiệu có thể chia sẻ một thiết bị hoặc tài nguyên

Ứng dụng:

 Mở rộng kênh ghép: các kênh ghép ít gõ có thể kết hợp với nhau để tạo

mạch ghép kênh nhiều ngõ vào

 Chuyển đổi song song sang nối tiếp: Các dữ liệu nhị phân nhiều bit,

chẳng hạn mã ASCII, word, thường được xử lí song song, tứ là tất cả chúng được làm 1 lúc Trong máy tính, dữ liệu được di chuyển từ nơi này đến nơi khác cùng 1 lúc trên các đường dẫn điện song song gọi là các bus.Khi dữ liệu được truyền đi qua khoảng cách dài chẳng hạn hàng chục métthì cách truyền song song không còn thích hợp vì tốn nhiều đường dây, rồi nhiễu, Lúc này mạch dồn kênh có thể dùng như mạch chuyển đổisong song sang nối tiếp

 Dùng để dồn kênh thiết kế tổ hợp: Các mạch dồn kênh với hoạt động

logic như đã xét ở trước ngoài cách dùng để ghép nhiều đường ngõ vào còn có thể dùng để thiết kế mạch tổ hợp đôi khi rất dễ dàng vì :Không cần

phải đơn giản biểu thức nhiều, thường dùng ít IC, dễ thiết kế, ….

TT IC No Chức năng Trạng thái ngõ ra

1 74157 Quad 2:1 mux Như ngõ vào

2 74158 Quad 2:1 mux Ra đảo ngược

0 74153 Dual 4:1 mux Như ngõ vào

5 74352 Dual 4:1 mux Ra đảo ngược

9 74151A 8:1 mux Ngõ ra kép: đảo và không đảo

6 74151 8:1 mux Ra đảo ngược

7 74150 16:1 mux Ra đảo ngược

Bảng 2.1Bảng IC chế sẵn thuộc nhóm 7400

Hình 2.2 Hai bộ hợp kênh IC 74150 và IC 74151

2.1.2 Mạch tạo bit chẵn.

Gọi 4 bit dữ liệu lần lượt là d1, d2 , d3 , d4

X là parity bit Với X là bit thêm vào để chuỗi bit dữ liệu luôn là chẵn

Bảng 2.2 Bảng trạng thái của mạch tạo bit

Từ bảng trên ta thấy được:

X= d4 d3 d2 d1

Xét 2 hàng chuỗi dữ liệu 0000 và 0001 trong bảng:

X = X0d2d3d4 + X1d2d3d4 + X2d2d3d4 + X3d2d3d4 + X4d2d3d4 + X5d2d3d4 +

X6d2d3d4 + X7d2d3d4

2.1.3 Mạch kiểm tra bit chẵn.

Xét mạch với 4 bit dữ liệu d1, d2 , d3 , d4 và parity bit X( ở mạch tạo chẵn)

2.2 Thiết kế mô phỏng.

2.2.1 Thiết kế.

Thiết kế mạch mô phỏng trên phần mền Proteus 8

Thiết kế bộ tạo chuỗi dữ liệu 4 bit cần kiểm tra

Hình 2.3 Bộ tạo chuỗi dữ liệu 4 bit

Thiết kế mạch tạo bit chẵn

Hình 2.4 Mạch tạo bit chẵn

Thiết kế mạch kiểm tra bit chẵn.

Hình 2.5 Mạch kiểm tra bit chẵn

2.2.2 Mô phỏng.

Hình 2.6 Mạch mô phỏng giá trị 1111

Hình 2.7 Mạch mô phỏng giá trị 0100

Hình 2.8 Mạch mô phỏng giá trị 0101

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ

HIỆU CHỈNH 3.1 Linh kiện cần chuẩn bị cho mạch.

Bộ hợp kênh mux 8-1:

Hình 3.1 Bộ hợp kênh IC 74151

HD74LS151P là ic dồn kênh, có khả năng dồn 8 ngõ vào để chọn ra 1 ngõ ra

tương ứng, thường được sử dụng trong các mạch dồn kênh, mạch đa hợp

Mạch dồn kênh hay còn gọi là mạch ghép kênh, đa hợp (MultiplexerMUX)

là 1 dạng mạch tổ hợp cho phép chọn 1 trong nhiều đường ngõ vào song song (các kênh vào) để đưa tới 1 ngõ ra (gọi là kênh truyền nối tiếp) IC hoạt động ổnđịnh ở mức điện áp từ 2-6V

Công tắc 4 bit

Hình 3.2 Công tắc 4 bit

Dùng để thay thế cho 4 nút bấm trong mạch mô phỏng mang 2 giá trị 0 và 1 Khi

ON thì mang giá trị 1 và OFF mang giá trị 0

Cổng NOT

Hình 3.3 IC 7404

IC SN74HC04N là ic gồm 6 cổng NOT để đảo tín hiệu logic IC hoạt động

trong mức điện áp từ -0.5 đến 7V

Sơ đồ chân của ic

Hình 3.4 Sơ đồ chân của IC 7404 Cổng EX-OR

Hình 3.5 IC 7486

IC 74HC86N là ic có 4 cổng EX-OR, mỗi cổng có 2 chân đầu vào và 1 chân

đầu ra

Sơ đồ chân của ic

Hình 3.11 Mặt trước của mạchMạch in

3.3 Thử

nghiệm.

Hình 3.12 Mặt sau của mạch

Hình 3.13 Thử nghiệm (1)

Hình 3.15 Thử nghiệm (2)

Hình 3.14 Thử nghiệm (3)

DANH MỤC TLTK

Nguyễn Thị Thu Hà, Lê Văn Thái, Nguyễn Ngọc Anh (2013) Giáo trình Điện

tử số NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Nguyễn Thị Thu Hà, Lê Văn Thái, Nguyễn Ngọc Anh (2013) Giáo trình thực

hành kĩ thuật xung - số NXB Khoa học và Kỹ thuật.