ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Thiết Kế Đèn quảng cáo, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Đèn quảng cáo, bộ điều khiển lập trình Đèn quảng cáo, Ngôn ngữ lập trình Đèn quảng cáo, Thực thi chương trình Đèn quảng cáo

MỤC LỤC

                                                                                                                                                Trang

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

I. Hàm logic VÀ (AND), HOẶC (OR), ĐẢO (NOT)

1. Cổng logic

Gọi A  là biến số nhị phân có mức logic là 0 hoặc 1, và Y là một biến số nhị phân tuỳ thuộc vào A: Y= f(A).

Trong trường hợp này có hai khả năng xảy ra:

-  Y= A, A= 0 thì Y= 0

                           hay A= 1 thì Y= 1

               -  Y= A Þ A= 0 thì Y= 1

                           hay A= 1 thì Y= 0

Khi Y tuỳ thuộc vào hai biến số nhị phân A, B

               Þ Y= f(A, B)

Vì biến số A, B chỉ có thể là 0 hay 1 nên A và B chỉ có thể tạo ra 4 tổ hợp khác nhau là:

Bảng liệt kê tất cả các tổ hợp khả dĩ của các biến số và hàm số tương ứng gọi là bảng chân lý. Khi có ba hay nhiều biến số (A, B, C), số lượng hàm số khả dĩ tăng nhanh.

Mạch điện tử thực hiện quan hệ logic:

                           Y= f(A) hay Y= f(A, B).

gọi là mạch logic, trong đó các biến số A, B … là các đầu vào và hàm số Y là các đầu ra. Một mạch logic diễn tả quan hệ giữa các đầu vào và đầu ra, nghĩa là thực hiện được một hàm logic. Do đó có bao nhiêu hàm số logic thì có bấy nhiêu mạch logic.

Lưu ý rằng khi biểu diễn  mối quan hệ toán học ta gọi là hàm số logic còn khi biểu diễn mối quan hệ về mạch tín hiệu ta gọi là cổng logic.

2. Cổng logic VÀ (AND)

Hàm logic VÀ đựoc định nghĩa theo bảng sự thật sau:

......................................................................

CHƯƠNG II: MẠCH LOGIC TỔ HỢP

I. Đặc điểm cơ bản của mạch tổ hợp

               Trong mạch số, mạch tổ hợp là mạch mà trị số ổn đinh của tín hiệu ra ở thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào ở thời điểm trước đó. Trong mạch tổ hợp, trạng thái mạch điện trước thời điểm xét – trước khi có tín hiệu đầu vào – không ảnh hưởng đến tín hiệu đầu ra. Đặc điểm cấu trúc mạch tổ hợp là được cấ trúc từ các cổng logic.

II. Phương pháp biểu diễn và phân tích chức năng logic

1. Phương pháp biểu diễn chức năng logic

               Các phương pháp thường dùng để biểu diễn chức năng logic của mạch tổ hợp là hàm số logic, bảng chân lý, sơ đồ logic, bảng Karnaugh, cũng có thể biểu diễn bằng đồ thị thời gian dạng sóng.

               Đối với vi mạch cỡ nhỏ (SSI) thường biểu diễn bằng hàm logic. Đối với cỡ vừa, thường biểu diễn bằng bảng chân lý, hay là bảng chức năng. Bảng chức năng dùng hình thức liệt kê, với mức logic cao (H) và mức logic thấp (L), để mô tả quan hệ logic giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào của mạch điện đang xét. Chỉ cần thay giá trị logic cho trạng thái trong bảng chức năng thì ta có bảng chân lý tương ứng.

..............................................

Hình II.III.1 là quá trình thiết kế nói chung của mạch tổ hợp, trong đó bao gồm bốn bước chính:

1. Phân tích yêu cầu:

               Yêu cầu nhiệm vụ của vấn đề logic thực có thể là một đoạn văn, cũng có thể là bài toán logic cụ thể. Nhiệm vụ phân tích là xác định cái nào là biến số đầu vào, cái nào là hàm số đầu ra và mối quan hệ logic giữa chúng với nhau. Muốn phân tích đúng thì phải tìm hiểu xem xét một cách sâu sắc yêu cầu thiết kế, đó là một việc khó nhưng quan trọng trong vấn đề thiết kế.

2. Vẽ bảng chân lý:

               Nói chung, đầu tiên  chúng ta liệt kê thành bảng về quan hệ tương ứng nhau giữa trạng thái tín hiệu đầu vào với trạng thái hàm số đầu ra. Đó là bảng kê yêu cầu chức năng logic. gọi tắt là bảng chức năng. Tiếp theo, ta thay giá trị logic cho trạng thái, tức là dùng các số 0 và 1 biểu diễn  các trạng thái tương ứng của đầu vào và đầu ra. Kết quả, ta có bảng giá trị thức logic, gọi tắt là bảng chân lý. Đó chính là hình thức đại số của yêu cầu thiết kế. Cấn lưu ý rằng từ một bảng chức năng có thể được bảng sự thật khác nhau nếu thay giá trị logic khác nhau (tức là quan hệ logic giữa đầu ra với đầu vào cũng phụ thuộc việc thay giá trị).

  3. Tiến hành tối thiểu hoá:

               Nếu biến số ít (dưới 6 biến), thì thườn dùng phương pháp bảng Karnaugh. Còn nếu biến số tương đối nhiều thì dùng phương pháp đại số.

               Phương pháp Karnaugh:

               Việc sắp xếp các biến trên bảng mintec sao cho các ô đứng cạnh nhau được biểu diễn bằng bộ giá trị chỉ cách nhau 1 bit. Cơ sở của phương pháp Karnaugh dựa trên tính chất nuốt của hàm số logic, nghĩa là:

CHƯƠNG III: MẠCH ĐẾM

I. Đại cương về mạch đếm

               Mạch đếm (hay đầy đủ hơn là mạch đếm xung) là một hệ logic dãy được tạo thành từ sự kết hợp của các Flip – Flop. Mạch có một đầu vào cho xung đếm và nhiều đầu ra. Những đầu ra thường là các đầu ra Q của các FF. Vì Q chỉ có thể có hai trạng thái là 1 và 0  cho nên sự sắp xếp các đầu ra này cho phép ta biểu diễn kết quả dưới dạng một số hệ hai có số bit bằng số FF dùng trong mạch đếm

Trên hình III.II.1 là dạng tổng quát của một mạch đếm dùng bốn FF. Mỗi lần có xung nhịp đưa vào, các FF sẽ đổi trạng thái cho những số hệ 2 khác nhau, như: 1101 (Q_A=1, Q_B= 0, Q_C= 1, Q_D= 1), 0110, 1000, v.v…

               Điều kiện cơ bản để một mạch được gọi  là mạch đếm là nó có các trạng thái khác nhau mỗi khi có xung nhịp vào. Ta thấy rằng  mạch như hình trên là thoả mãn được điều kiện này. Nhưng vì số FF xác định nên số trạng thái khác nhau tối đa của mạch bị giới hạn, nói cách khác, số xung đếm được bị giới hạn. Số xung tối đa đếm được gọi là dung lượng của mạch đếm. Nếu cứ tiếp tục kích xung khi đã tới giới hạn thì mạch sẽ trở về trạng thái ban đầu (chẳng hạn là: 0000), tức là mạch có tính chất tuần hoàn.

               Có nhiều phương pháp kết hợp các FF cho nên có rất nhiều loại mạch đếm. Tuy nhiên chúng ta có thể sắp xếp chúng vào ba loại mạch chính là: mạch đếm hệ 2, mạch đếm BCD, mạch đếm modul M.

               +  Mạch đếm hệ 2: là loại mạch đếm trong đó các trạng thái của mạch được trình bày dưới dạng số hệ 2 tự nhiên. Một mạch đếm hệ 2 sử dụng n FF sẽ có dung lượng đếm là 2ⁿ.

               +  Mạch đếm BCD: thường dùng 4 FF, nhưng chỉ cho 10 trạng thái khác nhau để biểu diễn các số hệ 10 từ 0 đến 9. Trạng thái của mạch được trình bày dưới dạng mã BCD như BCD 8421 hoặc BCD 2421, v.v…

               + Mạch đếm modul M: có dung lượng là M với M là số nguyên dương bất kỳ. Vì thế mạch đếm loại này có rất nhiều dạng khác nhau. Mạch thường dùng cổng logic với FF và các kiểu hồi tiếp đặc biệt để có thể trình bày kết quả dưới dạng số hệ 2 hay dưới dạng mã nào đó.

               Về chức năng của mạch đếm, người ta phân biệt:

               +  Các mạch đếm lên (Up Counter), hay còn gọi là mạch đếm cộng, mạch đếm thuận.

               +  Các mạch đếm xuống (Down Counter), hay còn gọi là mạch đếm trừ, mạch đếm ngược.

               + Các mạch đếm lên – xuống (Up – Down Counter), hay còn gọi là mạch đếm hỗn hợp, mạch đếm thuận nghịch.

               + Các mạch đếm vòng (Ring Counter)

               Về phương pháp đưa xung nhịp vào mạch đếm, người ta phân ra:

               + Phương pháp đồng bộ: trong phương pháp này, xung nhịp được đưa đến các FF cùng một lúc.

               + Phương pháp không đồng bộ: trong phương pháp này, xung nhịp chỉ đưa đến một FF, rồi các FF tự kích lẫn nhau.

               Một tham số quan trọng của mạch đếm là tốc độ tác động của mạch đếm. Tốc độ này được xác định thông qua hai tham số khác là:

               + Tần số cực đại của dãy xung mà bộ đếm có thể đếm được.

               + Khoảng thời gian thiết lập của mạch đếm tức là khoảng thời gian từ khi đưa xung đếm vào mạch cho đến khi thiết lập xong trạng thái trong của bộ đếm tương ứng với xung đầu vào.

               Các FF thường dùng trong mạch đếm là loại RST và JK dưới dạng bộ phận rời hay dạng tích hợp.

               Như trên  ta đã biết là có nhiều loại bộ đếm, nhưng ở đây ta chỉ xét đến bộ đếm hệ 2.

II. Mạch đếm hệ 2

               Mạch đếm loại này có dung lượng lớn nhất trong các loại mạch đếm và lại tương đối đơn giản.

               1. Mạch đếm hệ 2 kích thích không đồng bộHình III.II.1 biểu diễn cách nối 3 FF trong một mạch đếm hệ 2 kích thích không đồng bộ. Các FF sử dụng loại  FF T. Xung đếm được đưa vào đầu T của FF đầu tiên, các FF còn lại được kích thích bằng tín hiệu lấy ra từ đầu Q của FF trước nó. Các FF đều chạy bằng sườn sau của xung.

               Tín hiệu tại các đầu ra của các FF được biểu diễn trên hình III.II.2:

..............................

          Thiết kế mạch logic số                                                                               Phần IV: Kết luận


52

PHẦN IV: KẾT LUẬN
        
1. Các phương án khác của đề tài

        -  Dùng vi xử lý để điều khiển, sử dụng bàn phím riêng.
        -  Sử dụng thanh ghi dịch để quýet từng bit và tạo hiệu ứng cho chữ.
        - Thay ROM phát ký tự bằng bộ giải mã 9 đầu vào, 7 đầu ra.
        - Dùng IC điều khiển hiển thị màn hình tinh thể lỏng LCD.

2. Hướng phát triển của đề tài

        -  Thiết kế màn hình lớn hơn, có thêm màu sắc bằng cách sử dụng LED 3 màu (RGB).
        -  Phát triển lên màn hình đồ hoạ.