thiết kế mạch chuyển đổi adc với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ liệu ,hiển

Đồ án: thiết kế mạch

chuyển đổi ADC với yêu

cầu đầu vào là tín hiệu

tương tự đầu ra là 4 bit

dữ liệu ,hiển thị dưới

dạng LED 7 thanh

Mục Lục:

Nội Dung

Lời Mở Đầu................................................................................................2

PHẦN I : Các kiến thức cơ bản về kĩ thuật xung số.................................3

Chương I: Hệ thống số đếm.......................................................................3

Tổng quan về logic số................................................................3

Hàmlogic....................................................................................9

Chương II: Các cổng logic và mạch tổ hợp.............................................14

Các cổng logic..........................................................................14

Thiết kế mạch logic..................................................................17

Chương III: FipFop và ứng dụng...........................................................23

FipFop......................................................................................23

Mạch đếm.................................................................................30

Chương IV: Chuyển đổi ADC và DAC..................................................41

Mạch chuyển đổi DAC...........................................................41

Mạch chuyển đổi ADC...........................................................44

Chương V: Mạch tạo xung......................................................................50

PHẦN II : ĐỒ ÁN KĨ THUẬT SỐ MACH CHUYEN DOI ADC............

Lời mở đầu

Từ khi ra đời cho tới nay kĩ thuật số đã được ứng dụng rất nhiều vào thực tế

từ tivi số ,máy ảnh số ,camera số ,điện thoại số,truyền hình số....và rất nhiều các

lĩnh vực khác.

Kĩ thuật số có những ưu điểm như dễ xử lí,lưu trữ ,ít bị méo tín hiệu khi

truyền,thiết bị đơn giản do vậy nó ngày càng được sử dụng phổ biến.Tuy vậy số

lại có các ưu điểm như không hiển thị được dưới các thiết bị đo tương tự ,phải

dùng thiết bị số chuyên dụng,hơn nữa trong thực tế các tín hiệu thường là tín

hiệu tương tự.Tuy nhiên với các ưu điểm của mình thì kĩ thuật số đã ngày càng

thay thế được kĩ thuật tương tự.

Trải qua quá trình học tập, nghiên cứu em đã chọn đề bài : “ thiết kế mạch

chuyển đổi ADC với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ

liệu ,hiển thị dưới dạng LED 7 thanh” làm đồ án. Em hy vọng sau khi hoàn

thành đồ án này nó sẽ giúp em củng cố lại những kiến thức mà em tích luỹ được

trong suốt thời gian học tập, và với ước mong nó sẽ là một điểm tựa cơ bản (về

kiến thức) cho em sau khi ra trường.

Trong quá trình làm đồ án do khả năng còn hạn chế và thời gian cón hạn chế

,hơn nữa đây là một lĩnh vực còn mới đối với chúng em nên mặc dù em đã cố

gắng hết sức nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và

phương pháp trình bày .em rất mong được sư chỉ bảo,hướng dẫn của các thầy cô

cùng các bạn đẻ bài tập của em được hoàn thiện hơn .

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên: NHÓM 2

Lớp : ĐKKTĐ1

Chương I : Hệ thống số và đếm .

I. Tỗng quan về logic số .

I.1. Mạch tương tự và tín hiệu tương tự (Analog circuit)

a.Mạch tương tự (Analog )

*Định nghĩa : Mạch tương tự là mạch xử lý các tín hiệu tương tự

-Tín hiệu tương tự : Là những tín hiệu có biên độ biến đổi liên tục theo thời

gian được xác định theo quan hệ của hàm số bất kì .

-Đặc điểm : Mạch tương tự có khả năng chống nhiễu và độ ỗn định kém ,

phân tích và thiết kế

phức tạp.

b. Mạch số và tín hiệu số

*Định nghĩa :Là các mạch điện xử lý tín hiệu số là mạch logic số

-Tín hiệu số : là tín hiệu chỉ có 2 mức logic phân biệt. Trong kỹ thuật số 2

mức logic đó đươc gọi là mức cao(H) và mức thấp (L) , còn gọi là mức “1” và

mức “0”

*Đặc điễm: -Tín hiệu số chỉ đươc phát sinh bởi các mạch thích hợp. Gián

đoạn về thời gian và biên độ. Sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao xảy ra

nhanh chóng.

-Khả năng chống nhiễu tốt .

-Thiết kế, phân tích mạch đơn gian dễ làm .

-Thuận lợi cho mạch lưu chữ thông tin.

1.2. Các hệ thống đếm (Number systems)

1.2.1.Hệ thống số thập phân(Decimal System)

- Sử dụng mười chữ số từ 0 đến 9 ghép lại với nhau tạo thành số đếm, số

sau lớn hơn số trước một đơn vị. Mỗi chữ số có mặt trong số thập phân gọi là

một bit tính từ phải sang trái, bit đầu tiên được gọi là hàng đơn vị , bit 2 hàng

chục, bit 3 hàng trăm, bit 4 hàng nghìn.

Ví Dụ:

168D

100 60 8

168 1.10 6.10 8.10 2 1 0

=

= + +

= + +

Tổng quát:

2.Hệ thống số nhị phân(Binery)

*Định nghĩa:hệ thống số nhị phân là loại số đếm sử dụng 2 kí tự số 0 và 1

ghép lại với nhau tạo thành số đếm

-Tổng quát:

3.Hệ thống số thập lục phân (Hexa)

0

1

2

1

1 X a .2 a .2 ... a .2

n

n

n

D = n + + +

−

−

−

0

1

2

1

1 X a .10 a .10 ... a .10 n

n

n

D = n + + +

−

−

−

*Định nghĩa:Hệ thống số thập lục phân là hệ thống số sử dụng 16 kí tự

trong đó 10 kí tự đầu là số từ 0 →9 ,6 kí tự sau là chữ A,B,C,D,E,F ghép với

nhau tạo thành số đếm.

Ví dụ:

D

h

549

512 32 5

225 2.16 2.16 5.16 2 1 0

=

= + +

= + +

-Tổng quát:

I.1.3.Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm

1.Chuyển từ số thập phân sang số nhị phân

*Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang số nhị phân người ta lấy số

thập phân cần chuyển đổi chia liên tiếp cho 2 để tìm số dư .Số dư đầu tiên của

phép chia là bít có nghĩa nhỏ nhất của số nhị phân .số dư cuối cùng của phép

chia khi kết quả bằng 0 là bít có nghĩa lớn nhất của số nhị phân cần tìm .

-Ví dụ: D D 69 = ?

69/2=34 dư 1 1

34/2=17 dư 0 0

17/2=8 dư 1 1

8/2=4 dư 0 0

4/2=2 dư 0 0

2/2=1dư 0 0

1/2=0 dư 1 1

→ 69 D = 1000101B

2.Chuyển từ số nhị phân sang số thập phân

*Cách làm:Muốn chuyển từ số nhị phân sang số thập phân ta khai triển công

thức tổng quát của số nhị phân với cơ số bằng 2 kết quả tìm được là số thập

phân cần chuyển đổi

- Tổng quát: 0

1

2

1

1 X a .2 a .2 ... a .2

n

n

n

D = n + + +

−

−

−

-Ví dụ:

D

B

69

1000101 1.2 1.2 1.2

6 2 0

=

= + +

3.Chuyển từ số thập phân sang thập lục phân

*Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang thập lục phân ta lấy số thập

phân cần chuyển đổi chia lien tiếp cho 16 để tìm số dư.Số dư đầu tiên của phép

chia là bit có trọng số nhỏ nhất, số dư cuối cùng của phép chia là bít có trọng số

lớn nhất của số thập lục phân cần tìm.

Ví dụ: ( ) D H

69 = ?

69/16 = 4 dư 5(LBS)

4/16 = 0 dư 4(MSB)

⇒ 69 D = 45H

4. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang hệ thập phân

0

1

2

1

1 X a .16 a .16 ... a .16 n

n

n

D = n + + +

−

−

−

*Cách làm: Muốn chuyển từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân ta sử dụng

công thức khai triển tổng quát số thập lục phân với cơ số bằng 16, kết quả tìm

được chính là số thập phân cần chuyển đổi.

Ví Dụ:

H D

H D

45 4.16 5.16 64 5 69

45 ?

1 0

= + = + =

=

5.Chuyển đổi từ số thập lục phân sang số nhị phân

*Cách làm:Muốn chuyển từ số thập lục phân sang số nhị phân ta tính từ tráI

qua phảI của số thập lục phân mỗi bít của số thập lục phân tương đương với 4

bít của số nhị phân có vị trí tương ứng.

6. Chuyển từ nhị phân sang thập lục phân

*Cách làm: Muốn chuyển từ nhị phân sang thập lục phân ta tính từ phải qua

tráI cứ 4 bít của số nhị phân tương đương với 1 bít của số thập lục phân. Những

số cuối cùng nằm về phía bên tráI nếu thiếu số lượng bít ta có thể thêm “0” vào

phía bên trước.

I.2. Các loại mã thông dụng

1. Khái niệm:mã số là tập hợp của những hệ thống số đếm theo một qui

luật nhất định dùng để biểu diễn các thông tin theo qui luật đó. Mã số là phương

tiện giao tiếp cơ bản của hệ thống thông tin.

+ Đơn vị tính: byte (B)

- Trong thực tế có nhiều loại mã khác nhau nhưng chủ yếu sử dụng mã:

+ BCD (Binery Code Decimal )

+ ASC II

+Mã GRAY(mã vòng)

2. Các loại mã thông dụng

a.Mã BCD:

- Cách thành lập:được thành lập dựa trên cở sở 4 bít của số nhị phân ghép

lại với nhau

- Có 2 dạng cơ bản để thể hiện mã số BCD

+ BCD không gói: BCD thể hiện tất cả các trạng thái mà nó có thể biểu

diễn được (16 trạng thái )

+ BCD gói: là các mã số mà BCD thể hiện được nằm trong 10 kí tự của hệ

số đếm thập phân. Các mã lớn hơn 10 cần biểu diễn ở dạng BCD ta dùng nhiều

tổ hợp BCD ghép lại với nhau

- Qui ước: Mã BCD là những mã số thuộc 10 kí tự cơ bản của số thập phân.

b. Mã thập lục phân(Hexa)

- Cách thành lập: được thành lập trên cơ sở hệ thống số đếm thập lục phân

- Dạng thể hiện của nó giống thập lục phân: gồm 16 kí tự để biểu diễn 1 mã

số gồm 10 kí tự số từ 0 đến 9 và 6 kí tự chữ A,B,C,D,E,F

Bảng 1.1: Các dạng mã của các số tự nhiên từ 0 ÷15

Mã thập phân Mã BCD Mã thập lục

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2