3.1. Thiết kế mạch logic
a. Bảng trạng thái
Một mạch phân kênh sẽ có 1 đường dữ liệu vào (kênh chung S) có 8 đường dữ liệu đầu ra (D0đến D7).
Ta có: 22 823 nên số bít địa chỉ là m = 3
Giả sử khi nhận được đúng địa chỉ và có tín hiệu vào thì đường dữ liệu đầu ra tích cực ở mức cao. Ta có bảng trạng thái như sau:
Bảng 8 – 5. Bảng trạng thái mạch phân kênh 8 đường ra
Kênh
vào Các bít địa
chỉ Các đường dữ liệu đầu ra
S A B C D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D71 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 b. Hàm lagic
Từ bảng trạng thái ta có thể viết được các hàm đầu ra như sau:
CBASD0 . . . D1 S.A.B.C D2 S.A.B.C D3 S.A.B.CCBASD4 . . . D5 S.A.B.C D6 S.A.B.C D7 S.A.B.Cc. Sơ đồ mạch điện
103 A B C S123456123U2:A7408 456U2:B7408 9108U2:C7408121311U2:D7408 123U3:A7408 456U3:B74089108U3:C7408 121311U3:D7408 123U4:A7408456U4:B7408 9108U4:C7408 121311U4:D7408D0D1D2D3A B C S123U5:A7408 456U5:B7408 9108U5:C7408D4121311U5:D7408 123U6:A7408 456U6:B7408D59108U6:C7408 121311U6:D7408 123U7:A7408456U7:B7408 9108U7:C7408 121311U7:D7408D6D7
Hình 8 – 3. Sơ đồ nguyên lý mạch phân kênh 8 đường ra
3.2. Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus
Bước 1: Khởi động phần mềm.
Bạn đang xem: Mạch dồn kênh 8-1
Bước 2: Chọn vật tư linh kiện theo đúng yêu cầu.
- Cổng NOT.cổng AND.
- Các chuyển mạch(các mức logic).
- Led. - Điện trở.
Bước 3: Sắp xếp các linh kiện theo trình tự.
- Các đầu vào đặt bên trái.
- Các đầu ra đặt bên phải.
Bước 4: Mô phỏng mạch điện.
- Lập bảng hoạt động của mạch.
- Bật và tắt các chuyển mạch theo thứ tự vàghi kết quả vào bảng.
- So sánh kết quả với bảng cho trước.
3.3. Thực hành
a. Công tác chuẩn bị
- Kiểm tra vị trí nơi làm việc: Đảm bảo các thiết bị, dụng cụ đặt đúng vị trí dễ thao tác, an toàn, vệ sinh công nghiệp.
- Kiểm tra vật tư: Vật tư phải đầy đủ,đúng chủng loại yêu cầu.
104
- Kiểm tra tình trạng thiết bị: Các thiết bị Board nguồn, đồng hồ vạn năng làm việc bình thường. Board cắm phải có lỗ cắm phải chắc chắn đảm bảo tiếp xúc.
b. Danh mục thiết bị dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/3SV
Bảng 8 – 6. Danh mục thiết bị dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/3SV
TT TÊN THIẾT BỊ MÔ TẢ KỸ THUẬT LƯỢNGSỐ ĐƠN VỊ
TÍNH GHI CHÚ I Thiết bị, dụng cụ
1 Board nguồn Board TT số 01 Cái
2 Board cắm số 01 Cái
3 Đồng hồ vạn năng Đo dòng, áp,
đo điện trở 01 Cái
4 Panh kẹp 01 Cái
5 Kìm cắt ( hoặc kéo) 01 Cái
6 Kìm uốn (Kìm mỏ
nhọn 01 Cái
7 Máy vi tính Mô phỏng
các mạch số 01 Bộ
II Vật tư, linh kiện
1 IC U1 7404 01 Con
2 IC U2 7408 05 Con
3 Led đơn Hiển thị 08 Con
4 Điện trở 330 05 Con
5 Dây kết nối Loại 01 lõi 02 m
c. Nội dung thực hành
Khảo sát và lắp ráp mạch điện phân kênh 8 đường raở hình 8 – 3.
d. Trình tự thực hiện
Bảng 8 – 7. Trình tự thực hiện
Các bước
công việc Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật
Dụng cụ, thiết bị Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn.- Kiểm tra board mạch.
- Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính linh kiện.
- Vệ sinh linh kiện: Vệ
sinh các chân IC.
- Vệ sinh đầu dây kết nối: Vệ sinh các đầu dây.
- Board cắm.
- Xác định đúng cực tính linh kiện, đảm bảo chất lượng.
- Chân linh kiện và dây kết nối phải sáng bóng, không bị ô xi hóa.
- Phải đảm bảo các lỗ dưỡng chân IC còn tốt, khi cắm IC phải chắc chắn.Đồng hồ vạn năng, board mạch, panh kẹp, kìm, kéo cắt.- Xác định vị trí đặt linh kiện trên - Xác định vị trí đặt linh kiện, đường cấp nguồn, đường nối dây.
- Dây nối phải gọn gàng, đảm bảo đúng kỹ thuật, mỹ thuật thuận tiện cho
105
board. - Uốn nắn dây cắm cho
phù hợp vị trí lắp ráp. việc cân chỉnh mạch.
Bước 2 :
Lắp ráp linh kiện trên board cắm.
Lắp ráp linh kiện đảm bảo theo trình tự: - Lắp IC- Lắp đèn led- Cắm dây liên kết mạch, dây cấp nguồn.- Chọn vị trí lắp IC phù hợp nhất.
Xem thêm: U22 việt nam vs u22 timor leste, tag kết quả
- Điểm tiếp xúc giữa lỗ của board cắm và dây kết nối phải đảm bảo chắc chắn, gọn gàng.- Các dây nối tránh chồng chéo nhau. Dây kết nối 1 lõi, board cắm, linh kiện.Bước 3:
Đo kiểm tra
an toàn cho
mạch điện.
- Đo kiểm tra liên kết :
Kiểm tra lại từ sơ đồ
nguyên lý sang sơ đồ lắp ráp và ngược lại.
- Đo kiểm tra an toàn: Bật ĐHVN về nấc thang đo điện trở R x 10 hoặc 100 đo kiểm tra 2 đầu cấp nguồn, nhớ đảo chiều que đo.
- Đảm bảo linh kiện liên kết đúng vị trí, đúng cực
tính.
- Đảm bảo 2 giá trị điện trở an toàn thuận nghịch khác xa nhau. Đồng hồ vạn năng.Bước 4:Cấp nguồn. - Cấp nguồn +5V và mass từ board nguồn vào mạch lắp ráp tại các vị trí +5V
và mass.
- Đảm bảo cấp nguồn
đúng vị trí yêu cầu. Board nguồn, đồng hồ vạn năng. Bước 5:Khảo sát mạch điện.
- Điều khiển các chuyển
mạch - chép kết quả vào phiếu Quan sát mạch điện, ghi luyện tập.
Phiếu luyện tập.
e. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục
Bảng 8 – 8. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục
TT Sai hỏng thường gặp Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
1
- Mạch được cấp nguồn nhưng hoạt động không đúng theo yêu cầu.
- Do liên kết mạch. - Kiểm tra lại liên kết mạch.
2
- Mạch được cấp nguồn liên kết mạch nhưng hoạt động không đúng theo yêu cầu.
- Do IC hoặc do các chuyển mạch.
- Kiểm tra lại IC.
- Kiểm tra lại các SW phải có 2 mức
H, L rõ ràng.
f. Luyện tập
106
4. BÀI TẬP
Bài 1: Trình bày bảng trạng thái, viết hàm đầu ra, vẽ sơ đồ nguyên lý mạch phân
kênh 8 đầura? Hãy xây dựng quy trình thực hiện và lắp ráp?
Bài 2: Nêu tên và khảo sát một số IC phân kênh?
Ghi nhớ:
* Khái niệm chung về mạch phân kênh.
Nắm vững các đầu vào, đầu ra của mạch phân kênh.
* Mạch phân kênh bốn đường ra.
Nắm vững các bước thiết kế mạch như: bảng trạng thái, hàm logic, mạch
logic phân kênh bốn đường ra.
* Mạch phân kênh tám đường ra.
Nắm vững các bước thiết kế mạch như: bảng trạng thái, hàm logic, mạch logic phân kênh tám đường ra.
107
BÀI 9: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH DỒN KÊNHMÃ BÀI: MĐ15– 9
Giới thiệu:
Mạch dồn kênh hay còn gọi là mạch ghép kênh, đa hợp (Multiplexer-MUX)
là 1 dạng mạch tổ hợp cho phép chọn 1 trong nhiều đường ngõ vào song song (các kênh vào) để đưa tới 1 ngõ ra (gọi là kênh truyền nối tiếp). Việc chọn đường nào trong các đường ngõ vào do các ngõ chọn quyết định. Ta thấy MUX hoạt động như 1 công tắc nhiều vị trí được điều khiển bởi mã số. Mã số này là dạng số nhị phân, tuỳ tổ hợp số nhị phân này mà ở bất kì thời điểm nào chỉ có 1 ngõ vào được chọn và cho phép đưa tới ngõ ra.
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài học này học viên có khả năng:
- Kiến thức: Trình bày được khái niệm mạch dồn kênh, xây dựng được bảng trạng thái, viết được các hàm quan hệ vẽ được sơ đồ mạch dồn kênh dùng các cổng logic.
- Kỹ năng: Phân tích, khảo sát và lắp đặt mạch dồn kênh, kiểm tra phát hiện lỗi và khắc phục lỗi.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc, tự giác trong học tập, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Nội dung chính:
Một phần của tài liệu GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT SỐ (NGÀNH KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ) (Trang 100 -105 )
Làm sao để 8 người ở 1 đầu nói và nghe được 8 người ở đầu bên kia cùng một lúc?. Ta không thể dùng 8 đường dây để kết nối cho 8 đường tín hiệu được vì tốn kém, bị nhiễu giữa các đường dây hay suy giảm tín hiệu trên đường dây đặc biệt khi khoảng cách truyền xa lên hay có nhiều hơn số đường cần truyền (16, 32, 100,…). Có 1 cách là ghép các đường tín hiệu lại với nhau để giảm bớt số đường truyền và rõ ràng bên nhận được cũng phải tách đường nhận được trở lại 8 đường tín hiệu ban đầu nhưng để không lẫn lộn giữa các đường tín hiệu ghép lại thì cần phải đặt cho mỗi đường một mã riêng. Mạch điện tử thực hiện chức năng ghép nhiều đường lại với nhau được gọi là mạch dồn kênh còn mạch điện tử sẽ tách đường nhận được ra nhiều đường tín hiệu ban đầu được gọi là mạch tách kênh. Mạch dồn kênh và tách kênh ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hiện đại liên quan trực tiếp tới điện tử như ghép tách kênh điện thoại, kênh truyền hình, truyền dữ liệu nối tiếp, mạng truyền internet,… Với tần số hoạt động được của các linh kiện điện tử IC mạch số hàng Mhz trở lên nên cho phép ghép truyền được rất nhiều đường tín hiệu và dữ liệu đi coi như là đồng thời. Phần này ta sẽ tìm hiểu về các mạch dồn kênh, tách kênh dùng IC số và những ứng dụng liên quan.
Mạch dồn kênh là gì?
Mạch dồn kênh hay còn gọi là mạch ghép kênh, đa hợp (Multiplexer-MUX) là 1 dạng mạch tổ hợp cho phép chọn 1 trong nhiều đường ngõ vào song song (các kênh vào) để đưa tới 1 ngõ ra (gọi là kênh truyền nối tiếp). Việc chọn đường nào trong các đường ngõ vào do các ngõ chọn quyết định. Ta thấy MUX hoạt động như 1 công tắc nhiều vị trí được điều khiển bởi mã số. Mã số này là dạng số nhị phân, tuỳ tổ hợp số nhị phân này mà ở bất kì thời điểm nào chỉ có 1 ngõ vào được chọn và cho phép đưa tới ngõ ra.
Các mạch dồn kênh thường gặp là 2 sang 1, 4 sang 1, 8 sang 1, …Nói chung là từ 2n sang 1. Mục dưới sẽ nói đến mạch dồn kênh 4 sang 1
1.1 Mạch dồn kênh 4 sang 1
Hình 2.2.1 Mạch dồn kênh 4 sang 1 và bảng hoạt động
Mạch trên có 2 ngõ điều khiển chọn là S0 và S1 nên chúng tạo ra 4 trạng thái logic. Mỗi một trạng thái tại một thời điểm sẽ cho phép 1 ngõ vào I nào đó qua để truyền tới ngõ ra Y. Như vậy tổng quát nếu có 2n ngõ vào song song thì phải cần n ngõ điều khiển chọn.
Cũng nói thêm rằng, ngoài những ngõ như ở trên, mạch thường còn có thêm ngõ G : được gọi là ngõ vào cho phép (enable) hay xung đánh dấu (strobe). Mạch tổ hợp có thể có 1 hay nhiều ngõ vào cho phép và nó có thể tác động mức cao hay mức thấp. Như mạch dồn kênh ở trên, nếu có thêm 1 ngõ cho phép G tác động ở mức thấp, tức là chỉ khi G = 0 thì hoạt động dồn kênh mới diễn ra còn khi G = 1 thì bất chấp các ngõ vào song song và các ngõ chọn, ngõ ra vẫn giữ cố định mức thấp (có thể mức cao tuỳ dạng mạch)
Như vậy khi G = 0
S1S0 = 00, dữ liệu ở I0 sẽ đưa ra ở Y
S1S0 = 01, dữ liệu ở I1 sẽ đưa ra ở Y
S1S0 = 10, dữ liệu ở I2 sẽ đưa ra ở Y
S1S0 = 11, dữ liệu ở I3 sẽ đưa ra ở Y
do đó biểu thức logic của mạch khi có thêm ngõ G là
Y =G.S1S0I0 + G.S1SI1 + G.S1S0I2 + G.S1S0I3
Ta có thể kiểm chứng lại biểu thức trên bằng cách : từ bảng trạng thái ở trên, viết biểu thức logic rồi rút gọn (có thể dùng phương pháp rút gọn dùng bìa Kạc nô.
Và sau đó bạn có thể xây dựng mạch dồn kênh trên bằng các cổng logic. Cấu tạo logíc của mạch như sau : (lưu ý là trên hình không xét đến chân cho phép G)
Nhận thấy rằng tổ hợp 4 cổng NOT để đưa 2 đường điều khiển chọn S0, S1 vào các cồng AND chính là 1 mạch mã hoá 2 sang 4, các ngõ ra mạch mã hoá như là xung mở cổng AND cho 1 trong các đường I ra ngoài. Vậy mạch trên cũng có thể vẽ lại như sau :
Hình 2.2.2 Cấu trúc mạch dồn kênh 4 sang 1 | Hình 2.2.3 Dồn kênh 4 sang 1 từ giải mã 2 sang 4 |
1.2 Một số IC dồn kênh hay dùng
Hình 2.2.4 Kí hiệu khối của một số IC dồn kênh hay dùng
74LS151 có 8 ngõ vào dữ liệu, 1 ngõ vào cho phép G tác động ở mức thấp, 3 ngõ vào chọn C B A, ngõ ra Y còn có ngõ đảo của nó : Y. Khi G ở mức thấp nó cho phép hoạt động ghép kênh mã chọn CBA sẽ quyết định 1 trong 8 đường dữ liệu được đưa ra ngõ Y. Ngược lại khi G ở mức cao, mạch không được phép nên Y = 0 bất chấp các ngõ chọn và ngõ vào dữ liệu.
74LS153 gồm 2 bộ ghép kênh 4:1 có 2 ngõ vào chọn chung BA mỗi bộ có ngõ cho phép riêng, ngõ vào và ngõ ra riêng. Tương tự chỉ khi G ở mức 0 ngõ Y mới giống 1 trong các ngõ vào tuỳ mã chọn.
74LS157 gồm 4 bộ ghép kênh 2:1 có chung ngõ vào cho phép G tác động ở mức thấp, chung ngõ chọn A. Ngõ vào dữ liệu 1I0, 1I1 có ngõ ra tương ứng là 1Y, ngõ vào dữ liệu 2I0, 2I1 có ngõ ra tương ứng là 2Y, … Khi G ở thấp và A ở thấp sẽ cho dữ liệu vào ở ngõ n
I0 ra ở n
Y (n = 1,2,3,4) còn khi A ở cao sẽ cho dữ liệu vào ở n
I1 ra ở n
Y. Khi 
Chẳng hạn với 74LS153, kí hiệu khối, chân ra, bảng trạng thái và cấu tạo logic được minh hoạ ở những hình dưới, với những IC khác cũng tương tự, bạn có thể tìm thấy trong tờ dữ liệu ở phần phụ lục
Hình 2.2.5 Kí hiệu khối và chân ra của 74LS153
Bảng sự thật của 74LS53
Hình 2.2.6 Cấu tạo bên trong của 74LS153
1.3 Ứng dụng
a) Mở rộng kênh ghép
Các mạch ghép kênh ít ngõ vào có thể được kết hợp với nhau để tạo mạch ghép kênh nhiều ngõ vào. Ví dụ để tạo mạch ghép kênh 16:1 ta có thể dùng IC 74LS150 hoặc các IC tương tự, nhưng có 1 cách khác là ghép 2 IC 74LS151
Sơ đồ ghép như sau :
Hình 2.2.7 Hai cách mở rộng kênh ghép 16 sang 1 từ IC74LS151
(74LS151 là IC dồn kênh 8 sang 1)
b) Chuyển đổi song song sang nối tiếp :
Các dữ liệu nhị phân nhiều bit, chẳng hạn mã ASCII, word,... thường được xử lí song song, tứ là tất cả chúng được làm 1 lúc. Trong máy tính, dữ liệu được di chuyển từ nơi này đến nơi khác cùng 1 lúc trên các đường dẫn điện song song gọi là các bus. Khi dữ liệu được truyền đi qua khoảng cách dài chẳng hạn hàng chục mét thì cách truyền song song không còn thích hợp vì tốn nhiều đường dây, rồi nhiễu, .... Lúc này mạch dồn kênh có thể dùng như mạch chuyển đổi song song sang nối tiếp tương tự như mạch ghi dịch mà ta đã xét ở phần trước.
Cách nối
Hình 2.2.8 Chuyển đổi dữ liệu truyền từ song song sang nối tiếp
Mạch ở hình trên cho phép truyền dữ liệu 16 bit trên đường truyền nối tiếp thông qua IC dồn kênh 74LS150. Tất nhiên cần 1 mạch đếm để tạo mã số nhị phân 4 bit cho 4 ngõ chọn của mạch dồn kênh (chẳng hạn 74LS93). Mạch đếm hoạt động khiến mã chọn thay đổi từ 0000 rồi 0001, rồi đến 1111 và lại vòng trở lại 0000 đếm lên tiếp khiến dữ liệu vào song song được chuyển đổi liên tiếp sang nối tiếp. Cũng cần phải có một mạch dao động để tạo xung kích cho mạch đếm, nếu tần số dao động tạo xung kích cho mạch đếm rất lớn thì dữ liệu được luân chuyển nhanh, và với tốc độ lớn như vậy với cảm nhận của con người thì dữ liệu dường như được truyền đồng thời. Nguyên lí này được áp dụng cho ghép kênh điện thoại và nhiều ứng dụng khtransistor
c) Dùng dồn kênh để thiết kế tổ hợp :
Các mạch dồn kênh với hoạt động logic như đã xét ở trước ngoài cách dùng để ghép nhiều đường ngõ vào còn có thể dùng để thiết kế mạch tổ hợp đôi khi rất dễ dàng vì :
Không cần phải đơn giản biểu thức nhiều
Thường dùng ít IC
Dễ thiết kế
Bài toán thiết kế mạch tổ hợp như bảng dưới đây cho thấy rõ hơn điều này
Ví dụ : Thiết kế mạch tổ hợp thoả bảng sự thật sau
| Từ bảng sự thật ta có biểu thức logic là : Y=ABC+ABC+ABC+ABC Đây là biễu thức thuộc dạng tổng của các tích. Như cách thiết kế ở trước ta sẽ sử dụng các cổng logic gồm 3 cổng NOT, 4 cổng NAND, 1 cổng OR, còn nếu chuyển sang dùng toàn cổng NAND không thì phải cần tới 3 cổng NAND 2 ngõ vào, 4 cổng NAND 3 ngõ vào và 1 cổng NAND 4 ngõ vào chưa kể là phải đơn giản biểu thức nếu có thể trước khi thực hiện. |
Bây giờ ta sẽ sử dụng IC dồn kênh 8 sang 1. 3 ngõ vào A, B, C sẽ được nối tới 3 ngõ chọn của IC, căn cứ vào thứ tự tổ hợp trong bảng nếu Y là 0 thì sẽ phải nối ngõ vào ghép kênh tương ứng xuống mass, còn nếu Y là 1 thì nối ngõ vào ghép kênh tương ứng lên nguồn (có thể qua R giá trị 1K). Hình 2.2.9 sẽ minh hoạ cho cách nối trên và nếu bạn kiểm tra lại sẽ thấy mạch hoàn toàn thoả điều kiện đề ra của bài toán. CÙNG CHUYÊN MỤC MỚI        |
