BÀI tập lớn môn điện tử số mạch xúc xắc điện tử

Bài tập lớn môn :
Điện Tử Số
Mạch xúc xắc điện tử
Nhóm SV : Bùi Trần Thế Anh
Nguyễn Văn Chính
Lê Công Đức
Chử Bá Duy

D10VT6 – PTIT
Hà Nội, Tháng 04-2012
BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ SỐ
Nhóm thành viên thực hiện:
1. Bùi Trần Thế Anh.
2. Nguyễn Văn Chí.
Bài tập lớn Điện Tử Số
Nhóm Sv thực hiện :
1, Bùi Trần Thế Anh
2, Nguyễn Văn Chính
3, Lê Công Đức
4, Chử Bá Duy
Bài 3: Mạch súc sắc điện tử
- Gieo súc sắc ngẫu nhiên.
- Hiện thị mặt súc sắc.
- Thay đổi chậm dần.
Bước 1: Phân tích bài toán
Bài toán gồm 3 phần chính:
1. Tạo mạch ngẫu nhiên.
2. Hiện thị súc sắc.
3. Hiện thị chậm dần.
Bước 2: Cách thức xây dựng mô hình thực hiện

1. Ý tưởng bài toán:
- Về tạo mạch ngẫu nhiên: Sử dụng IC 74194 làm IC ghi dịch (shift register) tạo mạch giả
ngẫu nhiên.
- Về phần hiện thị súc sắc: Sử dụng đèn led.
- Về phần hiện thị chậm dần: Sử dụng các xung clock có tần số giảm dần để hiện thị chậm
dần, đưa vào clock IC 74194 thông qua bộ MUX 4:1.
2. Sơ đồ mạch và nguyên lý:
Mạch gồm các bộ phận:
o Bộ phận tạo các xung có tần số giảm dần
o Bộ phận chọn xung chậm dần đưa vào clock 74194
o Bộ phận ghi dịch giả ngẫu nhiên sử dụng IC 74194
o Bộ phận Led hiển thị số chấm
o ( Có thể bao gồm thêm bộ phận tạo xung ban đầu sử dụng IC 555 )

2.1 Bộ phận tạo xung chậm dần:
Từ một xung clock duy nhất ta chia tần bằng cách sử dụng 1 IC 7493 ( Bộ đếm mod 16)
để được tần số giảm dần. IC 7493 còn lại có tác dụng tương tự (chia tần Q
D1
đi 16 lần) để
đưa vào bộ đếm mod 4 phục vụ cho MUX 4:1.
Phân tích mạch:
• Ta lấy đầu ra ở clock, Q
C1
và Q
D1
nên chu kì xung ra tương ứng bằng
16
1
;
8

1
;1
chu kì
của xung clock.
• IC 7493 thứ 2:
- Clock A là Q
D1
,Q
A2
nối vào clk B-2
- R01 R02 là các chân Reset để ở mức thấp
=>IC 7493 này tạo ra mod 16 và lấy Q
D1
(7493) làm clock A. Ta lấy đầu ra ở D2 nên tần
số giảm 16 lần so với Q
D1
(7493) (cứ 16 xung clock vào mới có 1 xung D ra)
- Tác dụng của IC 7493 này sẽ được trình bày ở phần tiếp theo.
• Bộ đếm chậm dần:

 Sử dụng MUX 4:1. Các đầu S0 S1 được đấu với Q5 Q6 có tác dụng điều khiển.
 Q5, Q6 được đấu với nhau tạo ra bộ đếm mod 4 (Ta dễ dàng thấy điều đó) vì:
1
5 5
1
6 5 6 5 6
n n
n n n
Q Q
Q Q Q Q Q

+
+
=
= +
- Đồ hình trạng thái:
00 01 10 11→ → →
- Chú ý xung clock của 2 trigơ JK Q5 Q6 không chỉ bị điều khiển chân D của IC 7493 mà
còn bởi chính đầu ra Q của các trigơ Q5, Q6 trên thông qua cổng AND và OR. Khi Q
5
=
Q
6
= 1 thì lúc đó chỉ còn có tín hiệu mức cao vào clock, mạch dừng đếm.
S
0
S
1
Q (mux4:1)
00 Q0
01 Q2
10 Q4
11 1 (mức cao)
- Như vậy khi đầu ra D của IC 7493 thứ 2 kích xung cho các trigơ đếm cũng là lúc Q(mux
4:1) có tần số lần lượt bằng tần số Clock, Q
C1
, Q
D1
, 1(mức cao) tức là chậm dần.
- IC 7493 thứ 3 có tác dụng chia tần đủ nhỏ để mạch hiện chậm dần vì nếu các trigơ đếm
quá nhanh ta sẽ không thể thấy được điều đó.

- Các chân reset của Q5 và Q6 được đấu với công tắc, sử dụng khi cần hiện thị chậm dần.
- Đầu ra Q (mux 4:1) chính là clock của IC 74194 ghi dịch (shift register) – bộ phận quan
trọng nhất của mạch.
QC1
CLK
QD1
Đầu ra đưa
vào clock IC
74194
2.2 Bộ tạo giả ngẫu nhiên:
S1
SL
S0
194
CLK
SR
QC
QB
QA
QDD
C
B
A
CLR
1
11
2
9
10
3

4
5
6
7
15
14
13
12
D00013
- Nhóm chọn phương án dịch trái và chọn 3 bit đầu ra là Q
D
,Q
C
,Q
B
.
Dễ chọn được cách dịch phù hợp như sau: 001-010-101-011-110-100  001 …để đầu ra
chỉ có đủ các số 1 6 với tần số như nhau. Khi mạch ghi dịch trái liên tục tuần hoàn thì
vì tần số clock quá lón nên ta không thể nhận biết số nào đang ở đầu ra khi ẩn nút chậm
dần, vậy có thể coi là ngẫu nhiên.
Q
D
Q
C
Q
B
Số chấm SL
0 0 1 1 0
0 1 0 2 1
1 0 1 5 1

0 1 1 3 0
1 1 0 6 0
1 0 0 4 1

Điều này còn đảm bảo mạch tự khởi động, tức là đầu vào A, B, C, D có thể để tùy chọn.
IC 74194 là IC ghi dịch 4bit vừa có khả năng dịch trái và dịch phải (dịch
tuần tự từng bit một). Các chân S0 S1 là các chân kiểm soát đầu vào.
S1= 1 và S0 =0 thì IC tiến hành ghi dịch trái. Các chân A,B,C,D là các 4
bit đầu được nạp. SL= shift left (dịch trái) và SR= shift right. IC có 4
chân ra Q
D
,Q
C
,Q
B
,Q
A
.
Khi mạch ghi dịch trái thì Q
A
n+1
=Q
B
, Q
B
n+1
=Qc, Qc
n+1
=Q
D

, Q
D
n+1
=SL
Đầu ra Q (mux 4:1) chính là clock của IC 74194
(Ta có thể lắp thêm IC này để tạo ra bộ giả ngẫu nhiên với chu kì lớn
hơn, khó đoán biết hơn)
Từ đây ta có bảng Các-nô tìm hàm vào của chân
SL. Có 2 trạng thái tùy chọn 000 và 111.
BC 00 01 11 10
D 0 X 1 0 1
1 0 0 X 1

SL BD BC= +
2.3 Hiển thị led:
Bảng các Led sáng theo số chấm ( số nhị phân Q
B
QcQ
D
)
Led sáng
Số chấm
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
001 X
010 X X
011 X X X
100 X X X X
101 X X X X X
110 X X X X X X
Vậy có phương trình các led như sau : ( Q

B
, Qc, Q
D
của IC 74194)
D4 = Q
D
D2 = D6 =Q
C
D1 = D3 = D5 = D7 = Q
B
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Bước 3: Chạy mô phỏng, đánh giá:
- Thực hiện bằng LogicWorks.
- Để các công tắc như trong hình, có công tắc kích hoạt chậm dần
(1= chậm dần và dừng hẳn, 0 = chạy liên tục không chậm dần)
- Nhóm tự đánh giá:
Mô hình mạch chạy đúng yêu cầu bài toán: hiện thị được các mặt súc sắc và hiện thị
chậm dần.