Báo cáo buổi 2 nhập môn mạch số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

BÀI BÁO CÁO BUỔI 2
Môn: Thực hành Nhập môn mạch số
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Bài 2. VẼ MẠCH THEO HÀM ĐƠN GIẢN
2.1 Mục tiêu
Sau khi thực hiện xong bài thực hành, sinh viên có khả năng sử dụng các linh kiện và các
kết nối đơn giản để thể hiện các mạch điện theo các hàm cho trước. Và kết nối chúng với
những ngõ vào và ngõ ra của mạch đến FPGA. Trong Lab này, sinh viên thực hiện 2
mạch số và sử dụng switch trên Kit DE2 như là ngõ vào của mạch và sử dụng LED như
là ngõ ra của mạch. Để làm tốt Lab 2, sinh viên cần phải nắm trước ở nhà về cách thiết
kế, biên dịch và mô phỏng một mạch điện đơn giản trên Quartus II.
2.2 Nội dung thực hành
2.2.1 Vẽ mạch theo hàm 1
Sinh viên tiến hành vẽ mạch theo hàm logic sau đây, sau đó tiến hành mô phỏng
hoạt động của mạch bằng phần mềm và nạp vào kit DE2 để thử nghiệm hoạt động
của mạch
a. Tạo một project Quartus, đặt tên. Thiết kế mạch.
Trang 2
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Giải thích:
Hay là:
b. Gán pin cho mạch
Trang 3
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
c. Biên dịch để phân tích, tổng hợp và tạo ra file .sof
Trang 4
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2

d. Mô phỏng mạch trên wareform
Trang 5
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
e. Bảng sự thật
A B C AB C F
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 1
0 1 0 0 0 0
0 1 1 0 1 1
1 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0
1 1 0 1 0 1
1 1 1 1 0 1
Hoạt động của mạch:
F = 1 khi:
+ A = 0, B = 0, C = 1
+ A= 0, B = 1, C = 1
+ A =1, B = 1, C = 0
+ A = 1, B = 1, C = 1
F = 0 khi:
Trang 6
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
+ A = 0, B = 0, C = 0
+ A= 0, B = 1, C = 0
+ A =1, B = 0, C = 0
+ A = 1, B = 0, C = 1
Waveform:
 Q = 1
Từ 100ns đến 220ns:
A = 0, B = 0, C = 1 => Q = 1

Từ 500ns đến 620ns:
A = 1, B = 1, C = 0 => Q = 1
Từ 620ns đến 780ns:
A = 1, B = 1, C = 1 => Q = 1
A = 1, B = 1, C = 0 => Q = 1
 Q = 0
Từ 0ns đến 100ns:
A = 0, B = 0, C = 0 => Q = 0
Từ 220ns đến 360ns:
A = 0, B = 1, C = 0 => Q = 0
Từ 360ns đến 500ns:
A = 1, B = 0, C = 0 => Q = 0
A = 1, B = 0, C = 1 => Q = 0
Kết quả waveform cho thấy đúng với bảng sự thật.
f. Nạp file thực thi lên FPGA.
Hoạt động của mạch:
A là SW[0]
B là SW[1]
C là SW[2]
Trang 7
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
F là LEDR[0]
Dựa vào bảng sự thật và nạp file lên FPGA thì:
Đèn led sáng (F=1) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật
Đèn led tắt (F=0) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt

 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật
2.2.2 Vẽ mạch theo hàm 2
Sinh viên tiến hành vẽ mạch theo hàm logic sau đây, sau đó tiến hành mô phỏng hoạt
động của mạch bằng phần mềm và nạp vào kit DE2 để thử nghiệm hoạt động của mạch
1. Tạo một project Quartus, đặt tên. Thiết kế mạch. Gán pin cho mạch
Trang 8
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Giải thích:
Hay là:
2. Biên dịch để phân tích, tổng hợp và tạo ra file .sof
Trang 9
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
3. Mô phỏng mạch trên wareform
Trang 10
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
4. Bảng sự thật
A B C + B A + B + C F
0 0 0 1 0 1 0
0 0 1 1 1 0 0
0 1 0 1 1 1 1
0 1 1 1 1 0 0
1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 0 0
1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 1 1 0 0
Hoạt động của mạch:
F = 1 khi:
+ A = 0, B = 1, C = 0

+ A= 1, B = 1, C = 0
F = 0 khi:
+ A = 0, B = 0, C = 0
+ A= 0, B = 0, C = 1
+ A= 0, B = 1, C = 1
Trang 11
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
+ A =1, B = 0, C = 0
+ A = 1, B = 0, C = 1
+ A =1, B = 1, C = 1
Waveform:
 Q = 1
Từ 280ns đến 440ns:
A = 0, B = 1, C = 0 => Q = 1
Từ 600ns đến 720ns:
A = 1, B = 1, C = 0 => Q = 1
 Q = 0
Từ 0ns đến 120ns:
A = 0, B = 0, C = 0 => Q = 0
Từ 120ns đến 280ns:
A = 0, B = 0, C = 1 => Q = 0
Từ 440ns đến 600ns:
A = 1, B = 0, C = 0 => Q = 0
Từ 720ns đến 860ns:
A = 1, B = 1, C = 1 => Q = 0
A = 0, B = 1, C = 1 => Q = 0
A = 1, B = 0, C = 1 => Q = 0
Kết quả waveform cho thấy đúng với bảng sự thật.
5. Nạp file thực thi lên FPGA.
Hoạt động của mạch:

A là SW[0]
B là SW[1]
Trang 12
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
C là SW[2]
F là LEDR[0]
Dựa vào bảng sự thật và nạp file lên FPGA thì:
Đèn led sáng (F=1) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt
Đèn led tắt (F=0) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật
2.3 Bài tập ôn tập
Vẽ mạch theo các hàm sau và thực hiện mô phỏng trên phần mềm:
a.
b.
Kết quả:
a.
1. Tạo một project Quartus, đặt tên. Thiết kế mạch.
Trang 13
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Giải thích:
Hay là:
2. Gán pin cho mạch
Trang 14

Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
3. Biên dịch để phân tích, tổng hợp và tạo ra file .sof
Trang 15
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
4. Mô phỏng mạch trên wareform
Trang 16
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
5. Bảng sự thật
A B C D ABC D+C F
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0
0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 1 0 1 0
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0
0 1 1 0 0 1 0
0 1 1 1 0 1 0
1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 1 0
1 0 1 0 0 1 0
1 0 1 1 0 1 0
1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 1 0 1 0
1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1
Trang 17
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Hoạt động của mạch:
F = 1 khi:
+ A, B, C = 1 và D = 0

+ A, B, C, D đều bằng 1
Các trường hợp còn lại F = 0
Waveform:
 Q = 1
Từ 560ns đến 600ns: A = 1, B = 1, C = 1, D = 0 => Q = 1
Từ 600ns đến 640ns: A = 1, B = 1, C = 1, D = 1 => Q = 1
 Q = 0
Có 14 trường hợp còn lại từ 0ns đến 560ns
Kết quả waveform cho thấy đúng với bảng sự thật.
6. Nạp file thực thi lên FPGA.
Hoạt động của mạch:
A là SW[0]
B là SW[1]
C là SW[2]
D là SW[3]
F là LEDR[0]
Dựa vào bảng sự thật và nạp file lên FPGA thì:
Đèn led sáng khi:
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] bật
Đèn led tắt khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] bật
Trang 18
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] bật
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] tắt

 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] bật
1. Tạo một project Quartus, đặt tên. Thiết kế mạch.
Giải thích:
Trang 19
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
Hay là:
2. Gán pin cho mạch
3. Biên dịch để phân tích, tổng hợp và tạo ra file .sof
Trang 20
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
4. Mô phỏng mạch trên wareform
Trang 21
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
5. Bảng sự thật
A B C D D’ ACD A’B F
0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 1
0 0 1 1 0 0 0 0
0 1 0 0 1 0 1 1
0 1 0 1 0 0 1 1
0 1 1 0 1 0 1 1
0 1 1 1 0 0 1 1
1 0 0 0 1 0 0 1

1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1
1 0 1 1 0 1 0 1
1 1 0 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 0 0
1 1 1 0 1 0 0 1
1 1 1 1 0 1 0 1
Hoạt động của mạch:
F = 0 khi:
+ A, B, C bằng 0 và D bằng 1
+ A, B bằng 0 và C, D bằng 1
+ A, D bằng 1 và B, C bằng 0
Trang 22
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
+ A, B, D bằng 1 và C = 0
Các trường hợp còn lại F = 1
Waveform:
 Q = 0:
Từ 40ns đến 80ns: A = 0, B = 0, C = 0, D = 1 => Q = 0
Từ 120ns đến 160ns: A = 0, B = 0, C = 1, D = 1 => Q = 0
Từ 360ns đến 400ns: A = 0, B = 0, C = 0, D = 1 => Q = 0
Từ 440ns đến 480ns: A = 0, B = 0, C = 1, D = 1 => Q = 0
A = 1, B = 0, C = 0, D = 1 => Q = 0
A = 1, B = 1, C = 0, D = 1 => Q = 0
Các trường hợp còn lại Q = 1
 Kết quả waveform cho thấy đúng với bảng sự thật.
6. Nạp file thực thi lên FPGA.
Hoạt động của mạch:
A là SW[0]
B là SW[1]

C là SW[2]
D là SW[3]
F là LEDR[0]
Dựa vào bảng sự thật và nạp file lên FPGA thì:
Đèn led sáng (F=1) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] tắt
Trang 23
Thực hành Nhập môn mạch số Báo cáo Buổi 2
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] bật
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] tắt, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] tắt
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] bật, SW[3] bật
Đèn led tắt (F=0) khi:
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] bật
 SW[0] tắt, SW[1] tắt, SW[2] bật, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] tắt, SW[2] tắt, SW[3] bật
 SW[0] bật, SW[1] bật, SW[2] tắt, SW[3] bật
Trang 24