Dùng MUX so sánh hai số nhị phân 3 bit

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ơ TƠ
KHOA CƠ ĐIỆN TỬ

------

BÁO CÁO
HỌC PHẦN: KỸ THUẬT XUNG SỐ
Đề tài:
Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 3 bit

Giảng viên hướng dẫn:

TS Nguyễn Thị Thu Hà

Sinh viên thực hiện :

Vũ Văn Sỹ

MSV:2021604823

Trần Văn Thắng
Đào Phúc Việt
Nguyễn Gia Trọng

MSV: 2021605380
MSV:2021604842
MSV:2021605809

Lớp :

FE6021.1

Hà Nội -2023

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ
I. Thông tin chung
1. Mã lớp học phần: 20231FE6021001
Khóa: K16
2. Tên nhóm: 20231FE6021001 – 06
3.Họ và tên thành viên trong nhóm:
Sinh viên 1: Vũ Văn Sỹ
MSV:2021604823
Sinh viên 2: Trần Văn Thắng
MSV: 2021605380
Sinh viên 3: Đào Phúc Việt
MSV:2021604842
Sinh viên 4: Nguyễn Gia Trọng
MSV:2021605809
II.Nội dung học tập
1. Tên đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 3 bit
2. Hoạt động của sinh viên ( xác định các hoạt động chính của sinh viên trong quá trình
thực hiện Đồ án để hình thành tri thức, kỹ năng đáp ứng mục tiêu/chuẩn đầu ra nào của
học phản).
T
T
1

2

Nội dung cần thực hiện

4
5

Lựa chọn đề tài
Xác định yêu cầu bài toán
Xây dựng sơ đồ khối chức năng và xác định
nhiệm vụ các khối
Phân tích và thiết kế sơ đồ nguyên lý
Thử nghiệm và hiệu chỉnh.

6

Thiết kế mạch in và lắp ráp

7

Viết và hoàn thiện báo cáo

3

CĐR

Thời gian hoàn
thành

3. Sản phẩm nghiên cứu (xác định cụ thể sản phẩm của chủ đề nghiên cứu cần đạt được)

-

Nội dung mô tả xác định yêu cầu bài toán

-

Nội dung thể hiện việc xây dựng sơ đồ khối chức năng và nhiệm vụ các khối

-

Nội dung thiết kế sơ đồ nguyên lý và mô phỏng mạch điện

-

Mạch in đã thiết kế, lắp ráp, hiệu chỉnh và hoàn thiện

-

Báo cáo Đồ án theo mẫu BM03 của quyết định số 815/QĐ-ĐHCN ngày 18 tháng 8 năm
2019 của trường ĐH Công nghiệp Hà nội (Phụ lục 3), bao gồm các nội dung sau:


TT
1

3
4
5

Nội dung báo cáo đồ án

Mở đầu (Nêu lý do chọn đề tài; Mục tiêu của đề tài; Phương pháp thực hiện
Phần 1. Tổng quan (Nêu tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu; Cơ sở xác định
đề tài; Ứng dụng trong thực tiễn …)
Phần 2. Xây dựng sơ đồ khối; Tính tốn, mơ phỏng và thiết kế sơ đồ nguyên lý
Phần 3. Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh
Kết luận

6

Tài liệu tham khảo

7

Phụ lục (Nếu có)

2

8 Hướng dẫn sử dụng sản phẩm
III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành đồ án theo đúng quy định: từ ngày 14/11/2023 đến ngày 22/12/2023
2. Báo cáo sản phẩm và trình bày kết quả thực hiện nghiên cứu theo đề tài đã được giao
trước giảng viên và các sinh viên.
IV. Học liệu thực hiện đồ án
1. Tài liệu học tập:
1. Nguyễn Thị Thu Hà (2013), Giáo trình điện tử số, Nhà Xuất Bản KH&KT
2. Đặng Văn Chuyết (2000), Điện tử số, Nhà xuất bản giáo dục.
3. Nguyễn Viết Tuyến (2016), Giáo trình CAD trong điện tử/Nguyễn Viết Tuyến Nhà
Xuất bản ĐHSPHN
2. Phương tiện, nguyên liệu thực hiện đồ án (nếu có): IC 74HC151, IC 74HC153, IC ổn
áp 7805, LED 5mm, Điện trở, Switch,Bộ nguồn.

Trưởng bộ môn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2023
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


PHỤ LỤC: MÔ TẢ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ
1. Các tính năng:
-So sánh hai số nhị phân 3 bit
-Đưa ra kết quả của phép so sánh dưới dạng tín hiệu đầu ra.
-Sử dụng bộ MUX để chọn giá trị đầu vào để so sánh.

2. Các thông số kỹ thuật chính:
- Điện áp cấp cho linh kiện 5V
- Kích thước dự kiến 40×25×5
- Điều kiện hoạt động: 15-40℃

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN


Mã lớp học phần: 20231FE6021001

Khóa:16

Tên sinh viên thực hiện:
1 Vũ Văn Sỹ

Mã SV: 2021604823

2.Trần Văn Thắng

Mã SV: 2021605380

3 Đào Phúc Việt

Mã SV: 2021604842

4.Nguyễn Gia Trọng

Mã SV: 2021605809

Tên đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 3 bit
Tuần
1

Phương pháp
thực hiện

Nội dung cơng việc

Ghi chú

Tìm hiểu đề tài, cơ sở lý Cá nhân tìm hiểu
thuyết

2

Mơ phỏng nguyên lý hoạt Dùng phần mềm
động trên Proteus và Thiết kế liên

3

quan,

cá

mạch in

nhân tìm hiểu

Mua linh kiện,thiết kế mạch

Phân cơng việc
cho từng thành
viên

4

Chế

tạo

lắp

rắp

hiệu Thảo luận nhóm

chỉnh,hồn thiện mạch
5

Hồn thiện báo cáo

Phân cơng việc
và

thảo

luận

nhóm
Ngày ……. tháng …….. năm
2023.
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG
VIÊN

Mục lục
Mục lục..................................................................................................................6


Danh mục hình ảnh..............................................................................................8
LỜI NĨI ĐẦU......................................................................................................9
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................10
CHƯƠNG I Tổng quan về hệ thống.............................................................11
1.

Giới thiệu chung..............................................................................................11

1.1. Khái niệm.................................................................................................11
1.2. Nguyên lý hoạt động................................................................................12
1.3. Phân loại...................................................................................................12
2.
Cơ sở chọn đề tài.............................................................................................13
3.
Ứng dụng trong thực tiễn................................................................................14
4.
Phạm vi lựa chọn đề tài nghiên cứu................................................................14

CHƯƠNG II TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG..............15
1.

Tính tốn hệ thống..........................................................................................15
1.1. Bảng trạng thái.........................................................................................15
2.
Thiết kế mạch..................................................................................................16
3.
Mô phỏng trên PROTEUS..............................................................................16
3.1. Tổng quan về phần mềm proteus..............................................................16
3.2. Kết quả mô phỏng....................................................................................17
................................................................................................................................. 17

CHƯƠNG III CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH19
1.
2.
3.

Vẽ mạch bằng Altium designer.......................................................................19
Tiến hành làm mạch thực tế............................................................................23

Đánh giá kết quả.............................................................................................24

Kết luận...............................................................................................................25
............................................................................................................................25
Tài liệu tham khảo.............................................................................................26
Tài liệu tham khảo.............................................................................................26


Danh mục hình ảnh
Hình 1: MUX 8-1.................................................................................................11
..............................................................................................................................11
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của IC 74HC151..........................................................12
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý của IC 74HC153..........................................................12
Hình 4Phần mềm proteus.....................................................................................15
Hình 5: Mơ phỏng mạch trên proteus..................................................................16
Hình 6: KẾT QUẢ mơ phỏng..............................................................................18
Hình 7: Phần mềm ALTIUM...............................................................................19
Hình 8: Mạch nguyên lý trên ALTIUM...............................................................19
Hình 9: PCB 2D...................................................................................................20
Hình 10: PCB 3D TOP.........................................................................................21
Hình 11:PCB 3D BOTTOM................................................................................21
Hình 12Mạch sau khi đã ngâm FeCl3..................................................................22
Hình 13: Mạch sau khi đục lỗ và lắp linh kiện....................................................22
Hình 14:Mạch sau khi đục lỗ và lắp linh kiên (TOP)..........................................23


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 tồn
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 thuật ngữ kỹ thuật.
Nhờ có ưu điểm của xử lí 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 điều khiển và khai thác
mạng. Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều linh vực kỹ thuật và kinh
tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vực thông tin liên lạc và tin học.
Ngày nay, kỹ thuật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử,
Điều khiển tự động, Phát thanh truyền hình, Y tế, Nơng nghiệp... và ngay cả trong
các đồ dùng sinh hoạt gia đình. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,
việc ứng dụng các linh kiện bán dẫn đã phần vào giảm bớt giá thành sản phẩm 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 thông dụng và chuyên
nghiệp. Trong đồ án này, nhóm chúng em lựa chọn đề tài: Sử dụng bộ MUX thiết kế
mạch so sánh 2 số nhị phân 3 bit

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất cô
Nguyễn Thị Thu Hà – người đã hết sức tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn, động
viên chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đồ án môn học này. Chúng


em xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các quý thầy cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà
Nội, những người đã trang bị cho chúng em những kiến thức cơ bản,cũng như đã
nhiệt tình quân tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em được học tập,
nghiên cứu hoàn thành đồ án Kỹ thuật xung số này.Chúng em xin cám ơn.Trân trọng!

CHƯƠNG I

Tổng quan về hệ thống

1. Giới thiệu chung

1.1. Khái niệm
Trong điện tử kỹ thuật số, bộ ghép kênh còn gọi là bộ chọn dữ liệu vì chúng có
thể chọn từng dịng đầu vào, được cấu tạo từ các bộ chuyển mạch tương tự riêng lẻ
được gói gọn trong một IC đơn lẻ, trái ngược với các bộ chọn loại “cơ học” như bộ
chuyển mạch và rơ le thông thường.


Chúng được sử dụng như một phương pháp để giảm số lượng cổng logic cần
thiết trong thiết kế mạch hoặc khi một đường dữ liệu hoặc bus dữ liệu được yêu cầu
mang hai hoặc nhiều tín hiệu kỹ thuật số khác nhau.Ví dụ, một bộ ghép kênh 8 kênh.
Nói chung việc lựa chọn từng dòng đầu vào trong bộ ghép kênh được điều
khiển bới một bồ đầu vào bổ sung được gọi là dòng điều khiển và theo điều kiện nhị
phân của các đầu vào điều khiển này, ”cao” hoặc “thấp”, đầu vào dữ liệu thích hợp
được kết nối trực tiếp với đầu ra. Thông thường một bộ ghép kênh có số chẵn gồm
2^n dịng đầu vào dữ liệu và một số đầu vào “điều khiển” tưởng ứng với số lượng đầu
vào dữ liệu.
Định nghĩa: Bộ ghép kênh ( MUX ) là mạch có 2^n đầu vào là biến, n đầu vào
điều khiển, một đầu vào chọn mạch và một đầu ra.
Các dạng thường gặp: MUX 2-1, MUX 4-1, MUX 8-1,..

Hình 1: MUX 8-1

1.2. Ngun lý hoạt động
Mux có n ngõ điều khiển, chúng tạo nên 2^n trạng thái logic. Mỗi một trạng thái tại
một thời điểm sẽ cho phép 1 ngõ vào nào đó để truyền tới ngõ ra Y. Ngồi ra mạch
cịn có thêm ngõ E(ENABLE) để cho phép hay không cho phép mạch hoạt động.
[ CITATION Ngu13 \l 1066 ]


1.3. Phân loại.

Các loại mux
Bảng IC thuộc nhóm 7400

Trong đề tài này chúng em chủ yếu sử dụng IC 74HC153 và 74HC151

[ CITATION htt \l 1066 ]
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của IC 74HC151


[ CITATION
htt \l 1066 ]
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý của IC 74HC153

2. Cơ sở chọn đề tài
Bộ ghép kênh là các mạch chuyển mạch chỉ chuyển đổi hoặc định tuyến tín
hiệu qua chính chúng, và là một mạch tổ hợp chúng khơng có bộ nhớ vì khơng có
đường phản hồi tín hiệu. Bộ ghép kênh là một mạch điện tử rất hữu ích được sử dụng
trong nhiều ứng dụng khác nhau như định tuyến tín hiều, truyền thơng dữ liệu và các
ứng dụng điều khiển bus dữ liệu.
Khi được sử dụng với bộ phân kênh, dữ liệu song song có thể được truyền dưới
dạng nối tiếp thơng qua một liên kết dữ liệu duy nhất như cáp quang hoặc đường dây
điện thoại và được chuyển đổi lại thành dữ liệu song song một lần nữa. Ưu điểm là
chỉ cần một đường dữ liệu nối tiếp thay vì nhiều đường dữ liệu song song. Do đó bộ
ghép kệnh đơi khi được gọi là bộ chọn dữ vì chúng chọn dữ liệu vào dịng.
Bộ ghép kênh cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tương tự, kỹ
thuật số hoặc video, với dòng chuyển mạch trong các mạch nguồn tương tự được giới
hạn dưới 10 ma đến 20 ma trên mỗi kênh để giảm tản nhiệt.
3. Ứng dụng trong thực tiễn
Bộ ghép kênh được sử dụng trong nhiều ứng dụng như nơi nhiều dữ liệu có thể
được truyền bằng cách sử dụng một đường duy nhất.

Bộ ghép kênh sử dụng trong các hệ thống truyền thông, hệ thống này có hệ
thống truyền dẫn và cả mạng truyền thơng. Bộ ghép kênh được sử dụng để tăng hiệu


quả của hệ thống truyền thông bằng các cho phép truyền dữ liệu như dữ liệu âm
thanh và hình ảnh từ các kênh khác nhau thông qua cáp và đường đơn.
Bộ ghép kênh được sử dụng trong bộ nhớ máy tính để duy trì một lượng lớn bộ
nhớ trong máy tính và cũng để giảm số lượng đường đồng cần thiết để kết nối bộ nhớ
và các bộ phận khác của máy tính.
Bộ ghép kênh được sử dụng trong mạng điện thoại đẻ tích hợp nhiều tín hiệu
âm thanh trên một đường truyền duy nhất.
4. Phạm vi lựa chọn đề tài nghiên cứu
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 tồn lao động

CHƯƠNG II TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG
1. Tính tốn hệ thống
1.1. Bảng trạng thái


Trong đó bits A2, A1, A0 là bit hiệu điều khiển của bộ mux 8-1.
Tổng cộng có 2^6 tổ hợp có thể xảy ra đối với đầu vào.
2. Thiết kế mạch
Dựa vào bảng trạng thái chúng em xác định được cần sử dụng 12 bộ MUX 81.Mỗi một trường hợp A>B, AMUX8-1 ứng với trường hợp A>B. Y2 là 8 bit đầu vào của Bộ MUX8-1 ứng với


trường hợp AToàn bộ chân enable đều được nối xuống đất.Ngoài ra chúng em sử dụng thêm 2

MUX 4-1 để hợp các đầu ra của mux 8-1 .
3. Mô phỏng trên PROTEUS
3.1. Tổng quan về phần mềm proteus
Phần mềm proteus là phần mềm chuyên dụng trong việc mô phỏng các loại
mạch, vi điều khiển. Phần mềm được sử dụng phổ biến trong trường học và các cơng
ty.

Hình 4Phần mềm proteus

Trước khi thực hiện làm mạch thực tế chúng em đã lựa chọn phần mềm
proteus để thực hiện mơ phỏng do nó có nhiều ưu điểm như sau:
-Dễ dàng chỉnh sữa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý.
-Hỗ trợ kiểm tra lỗi thiết kế trên sơ đồ nguyên lý có thể xem và lưu lại phần
báo lỗi.
-Phần mềm chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của một mạch điện
một cách chính xác.
3.2. Kết quả mơ phỏng
Để mơ phỏng trên phần mềm, trước hết ta cần biết được thư viện của các linh
kiện cần sử dụng sau đó xây dựng và kết nối các linh kiện theo sơ đồ nguyên lí đã
xây dựng
Tên các linh kiện:74HC151, 74HC153, LED-RED, RES, SWITCH.


Hình 5: Mơ phỏng mạch trên proteus


Giải thích nguyên lý:
12 bộ MUX 8-1 (74HC151) tương ứng với 3 kết quả khi so sánh 2 số A và
B.Đầu vào là các bit Y1, Y2, Y3 trong bảng trạng thái.Bit A2, B1, B0 là ba bit điều
khiển.3 bit này tạo ra tổ hợp 8 giá trị tương ứng với 8 ngõ vào, 2 bộ MUX(4-1)

(74HC153) dùng để tổng hợp tín hiệu từ các bộ MUX 8-1. Đây là bộ Mux ghép của 2
bộ MUX 4-1.

Bit A1,A2 dùng để điều khiển,1E và 2E là 2 bit cho phép bộ Mux hoạt động.
Với bộ U13,chân 1E nối với B0 vì vậy tín hiệu ra 1Y là B0 đảo, ta sử dụng nó thay
thế cho cổng NOT. 2X0-2X3 là đầu ra của 4 bộ MUX 8-1 Y1-1 đến Y1-4 nên đầu ra
2Y sẽ cho biết kết quả A>B. Với bộ U14, 1X0-1X3 là đầu ra của 4 bộ MUX 8-1 Y21 đến Y2-4,2X0-2X3 là đầu ra của 4 bộ MUX 8-1 Y3-1 đến Y3-4. Vì vậy đầu ra của
các bộ này sẽ cho biết kết quả AKết quả mô phỏng:


Hình 6: KẾT QUẢ mơ phỏng

Đánh giá kết quả mơ phỏng:
-Với 2 số nhị phân 3 BIT A là 110 và B là 101 ta được kết quả A>B
-LED ở vị trí A>B sáng lên chứng thực được kết quả là chính xác.

CHƯƠNG III CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU
CHỈNH
1. Vẽ mạch bằng Altium designer
Sau khi chọn xong các thiết bị, linh kiện điện tử ta tiến hành chế tạo mạch thực
tế. Để làm mạch trước hết cần thiết kế mạch nguyên lí và vẽ mạch PCB trên một số
phần mềm chuyên dụng như: Altium Designer, Eagle, Autocad electrical…Altium là
một phần mềm thiết kế PCB được nhiều công ty Việt Nam và trên thế giới tin dùng.


Hình 7: Phần mềm ALTIUM

Ưu điểm:
-Có bộ cơng cụ chun dụng dành cho vẽ Schematic và PCB mạnh và thơng

minh.
-Có chế độ 3D khi vẽ mạch PCB giúp trực quan hơn.
-Cộng đồng hỗ trợ lớn, bộ thư viện đầy đủ.
Nhược điểm:
-u cầu cấu hình máy phù hợp
-Tính năng mơ phỏng ít được hỗ trợ.
Vẽ mạch nguyên lý:

Hình 8: Mạch nguyên lý trên ALTIUM

Sau khi mô phỏng thành công với phần mềm proteus để cho thầy mạch nguyên
lý hoạt động là chính xác với u cầu bài tốn, mạch ngun lí được tiếp tục sử dụng


trong phần mềm Altium designer, mạch nguyên lí được thiết kế giúp hỗ trợ đi dây khi
thiết kế mạch PCB.
Tiếp theo PCB Altium 2D sẽ được thiết kế:

Hình 9: PCB 2D

PCB 3D: