›
›

Kĩ thuật máy tính - Điện tử số

pdf 198 trang vanle 3840
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kĩ thuật máy tính - Điện tử số", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfki_thuat_may_tinh_dien_tu_so.pdf

Nội dung text: Kĩ thuật máy tính - Điện tử số

  1. ĐIỆN TỬ SỐ Digital Electronics Bộ môn Kỹ thuật máy tính Khoa Điện ĐiệnTử Trường ĐH Giao Thông VậnTải 1
  2. nguyenvanbientbd47@gmail.com 2
  3. Mục đích môn học ƒ Cung cấpcáckiếnthứccơ bảnvề: } Cấutạo } Nguyên lý hoạt động } Ứng dụng củacácmạch số (mạch logic, IC, chip ) ƒ Trang bị nguyên lý } Phân tích } Thiếtkế các mạch số cơ bản ƒ Tạocơ sở cho tiếpthucáckiếnthức chuyên ngành 3
  4. Tài liệu tham khảo chính ƒ Introductory Digital Electronics - Nigel P. Cook - Prentice Hall, 1998 ƒ Digital Systems - Principles and Applications - Tocci & Widmer - Prentice Hall, 1998 ƒ 4
  5. Thờilượng môn học ƒ Tổng thờilượng: 60 tiết } Lý thuyết: 45 tiết, tạigiảng đường } Thực hành: 15 tiết. Mô phỏng mộtsố mạch điệntử số trong giáo trình sử dụng phần mềmMultisimv8.0 ƒ Hướng dẫnthực hành tại phòng máy } C1-325, Cô NguyệtBộ mônKTMT liênhệ ƒ Nộpbáocáothực hành kèm bài thi ƒ Không có báo cáo thực hành => 0 điểm. 5
  6. Nội dung củamônhọc ƒ Chương 1. GiớithiệuvềĐiệntử số ƒ Chương 2. Các hàm logic ƒ Chương 3. Các phầntử logic cơ bản ƒ Chương 4. Hệ tổ hợp ƒ Chương 5. Hệ dãy 6
  7. Điệntử số Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TỬ SỐ Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội 7
  8. GiớithiệuvềĐiệntử số Điệntử số 8
  9. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) ƒ Hệ thống điệntử, thiếtbịđiệntử Các Các Các thiếtbị, linh kiện mạch hệ thống điện, điệntử điệntử điệntử (component) (circuit) (equipment, system) 9
  10. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) ƒ Số và tương tự: } Trong khoa học, công nghệ hay cuộcsống đờithường, ta thường xuyên phảitiếpxúcvớisố lượng } Số lượng có thểđo, quản lý, ghi chép, tính toán nhằmgiúpchocác xử lý, ước đoán phứctạphơn } Có 2 cách biểudiễnsố lượng: ƒ Dạng tương tự (Analog) ƒ Dạng số (Digital) } Dạng tương tự: ƒ VD: Nhiệt độ, tốc độ, điệnthế của đầuramicro ƒ Là dạng biểudiễnvớisự biến đổiliêntụccủacácgiátrị (continuous) } Dạng số: ƒ VD: Thờigianhiệntrênđồng hồđiệntử ƒ Là dạng biểudiễntrongđó các giá trị thay đổitừng nấcrờirạc (discrete) 10
  11. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) ƒ Hệ thống số và tương tự: } Hệ thống số (Digital system) ƒ Là tổ hợpcácthiếtbịđượcthiếtkếđểxử lý các thông tin logic hoặccácsố lượng vậtlýdướidạng số ƒ VD: Máy vi tính, máy tính, các thiếtbị hình ảnh âm thanh số, hệ thống điệnthoại ƒ Ứng dụng: lĩnh vực điệntử, cơ khí, từ } Hệ thống tương tự (Analog system) ƒ Chứacácthiếtbị cho phép xử lý các số lượng vậtlýở dạng tương tự ƒ VD: Hệ thống âm-ly, ghi băng từ 11
  12. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) ƒ Công nghệ số - ưu, nhược điểmso vớitương tự Dùng công nghệ sốđểthựchiện các thao tác củagiảipháptương tự } Ưu điểmcủa công nghệ số: ƒ Các hệ thống số dễ thiếtkế hơn: } Không cầngiátrị chính xác U, I, chỉ cầnkhoảng cách mứccaothấp ƒ Lưutrữ thông tin dễ } Có các mạch chốtcóthể giữ thông tin lâu tùy ý ƒ Độ chính xác cao hơn } Việcnângtừđộchính xác 3 chữ số lên 4 chữ sốđơngiảnchỉ cần lắpthêmmạch } Ở hệ tương tự, lắp thêm mạch sẽảnh hưởng U, I và thêm nhiễu ƒ Các xử lý có thể lậptrìnhđược ƒ Ít bịảnh hưởng bởi nhiễu ƒ Có thể chế tạo nhiềumạch số trong các chip 12
  13. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) ƒ Công nghệ số - ưu, nhược điểmso vớitương tự } Hạnchế: Thế giớithựcchủ yếulàtương tự ƒ Các số lượng vật lý trong thựctế, tự nhiên chủ yếulàở dạng tương tự. ƒ VD: nhiệt độ, áp suất, vị trí, vậntốc, độ rắn, tốc độ dòng chảy Chuyển đổi các đầu vào Chuyển đổi thựctế Xử lý các đầurasố ở dạng thông tin về dạng tương tự Số tương tự thành ở thựctế dạng số 13
  14. GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp) Sự kếthợpcủa công nghệ số và tương tự! 14
  15. Điệntử số Chương 2 CÁC HÀM LOGIC Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội 15
  16. Nội dung chương 2 2.1. Giớithiệu 2.2. Đạisố Boole 2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy 2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic 16
  17. 2.1. Giớithiệu ƒ Mạch logic (mạch số) hoạt động dựatrênchếđộ nhị phân: } Điệnthếởđầuvào, đầu vào hoặcbằng 0, hoặcbằng 1 } Với 0 hay 1 tượng trưng cho các khoảng điệnthếđược định nghĩasẵn } VD: 0 → 0.8V : 0 2.5 → 5V : 1 Cho phép ta sử dụng Đạisố Boole như là một công cụđểphân tích và thiếtkế các hệ thống số 17
  18. Giớithiệu(tiếp) ƒ Đạisố Boole: } Do George Boole sáng lậpvàothế kỷ 19 } Các hằng, biếnvàhàmchỉ nhận 1 trong 2 giá trị: 0 và 1 } Là công cụ toán họckháđơngiản cho phép mô tả mối liên hệ giữacácđầuracủamạch logic vớicácđầuvào củanódướidạng biểuthức logic } Là cơ sở lý thuyết, là công cụ cho phép nghiên cứu, mô tả, phân tích, thiếtkế và xây dựng các hệ thống số, hệ thống logic, mạch số ngày nay. 18
  19. Giớithiệu(tiếp) ƒ Các phầntử logic cơ bản: } Còn gọilàcáccổng logic, mạch logic cơ bản } Là các khốicơ bảncấu thành nên các mạch logic và hệ thống số khác 19
  20. Giớithiệu(tiếp) ƒ Mục tiêu củachương: sinh viên có thể } Tìm hiểuvềĐạisố Boole } Các phầntử logic cơ bảnvàhoạt động của chúng } Dùng Đạisố Boole để mô tả và phân tích cách cấu thành các mạch logic phứctạptừ các phầntử logic cơ bản 20
  21. Nội dung chương 2 2.1. Giớithiệu 2.2. Đạisố Boole 2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy 2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic 21
  22. 1. Các định nghĩa ƒ Biến logic: là 1 đạilượng có thể biểudiễnbằng 1 ký hiệu nào đó, về mặtgiátrị chỉ lấygiátrị 0 hoặc 1. ƒ Hàm logic: là biểudiễncủa nhóm các biếnlogic, liên hệ với nhau thông qua các phép toán logic, về mặtgiátrị cũng lấy giá trị 0 hoặc1. ƒ Phép toán logic: có 3 phép toán logic cơ bản: } Phép Và - "AND" } Phép Hoặc-"OR" } Phép Đảo - "NOT" 22
  23. Các định nghĩa(tiếp) ƒ Các giá trị 0, 1 không tượng trưng cho các con số thựcmàtượng trưng cho trạng thái giá trịđiệnthế hay còn gọilàmức logic (logic level) ƒ Mộtsố cách gọi khác của2 mức logic: Mức logic 0 Mức logic 1 Sai (False) Đúng (True) Tắt (Off) Bật(On) Thấp (Low) Cao (High) Không(No) Có(Yes) (Ngắt) Open switch (Đóng) Closed switch 23
  24. 2. Biểudiễnbiến và hàm logic ƒ Dùng biểu đồ Venn (Ơle): } Mỗibiến logic chia không gian thành 2 không gian con. } Khônggiancon thứ nhất, biếnnhậngiátrịđúng (=1), không gian con thứ còn lại, biếnnhậngiátrị sai (=0). } VD: F = A AND B 24
  25. Biểudiễnbiến và hàm logic (tiếp) ƒ Dùng biểuthức đạisố: } Ký hiệu phép Và – AND: . } Ký hiệu phép Hoặc–OR: + } Ký hiệu phép Đảo–NOT: ⎯ } VD: F = A AND B hay F = A.B 25
  26. Biểudiễnbiến và hàm logic (tiếp) ƒ Dùng bảng thật: } Dùng để mô tả sự phụ thuộc đầuravàocácmức điện thếđầuvàocủacácmạch logic } Bảng thậtbiểudiễn 1 hàm logic n biếncó: ƒ (n+1) cột: } n cột đầutương ứng vớin biến } cộtcònlạitương ứng vớigiátrị của hàm ƒ 2n hàng: } tương ứng với2n giá trị củatổ hợpbiến 26
  27. Biểudiễnbiến và hàm logic (tiếp) ƒ Dùng bìa Các-nô: } Đây là cách biểudiễntương đương củabảng thật. } Trong đó, mỗi ô trên bìa tương ứng với 1 dòng củabảng thật. } Tọa độ của ô xác định giá trị củatổ hợpbiến. } Giá trị củahàmđược ghi vào ô tương ứng. 27
  28. Biểudiễnbiến và hàm logic (tiếp) ƒ Dùng biểu đồ thờigian: } Là đồ thị biểudiễnsự biến đổitheothờigiancủabiến và hàm logic } VD: vớiF = A . B 28
  29. 3. Các phép toán logic cơ bản 29
  30. 4. Tính chấtcủa phép toán logic cơ bản ƒ Tồntạiphầntử trung tính duy nhất trong phép toán AND và OR } Của phép AND là 1: A . 1 = A } Của phép OR là 0: A + 0 = A ƒ Tính chất giao hoán A.B = B.A A + B = B + A ƒ Tính chấtkếthợp (A.B).C = A.(B.C) = A.B.C (A + B) + C = A + (B + C) = A + B + C 30
  31. Các tính chất(tiếp) ƒ Tính chất phân phối (A + B).C = A.C + B.C (A.B) + C = (A + C).(B + C) ƒ Tính chất không số mũ, không hệ số A.A.A. .A = A A+A+A+ +A = A ƒ Phép bù A = A A + A =1 A. A = 0 31
  32. 5. Định lý DeMorgan ƒ Đảocủamột“tổng” bằng “tích” các đảo thành phần (a + b)=a.b ƒ Đảocủamột “tích” bằng “tổng” các đảo thành phần (a.b)=a +b ƒ Tổng quát: f (.,+,a1,a2 , ,an ) = f (+,.,a1,a2 , ,an ) 32
  33. 6. Nguyên lý đốingẫu ƒ Đốingẫu: + đốingẫuvới . 0 đốingẫuvới 1 ƒ Ví dụ: (A + B).C = A.C + B.C ⇔ (A.B) + C = (A + C).(B + C) 33
  34. Nội dung chương 2 2.1. Giớithiệu 2.2. Đạisố Boole 2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy 2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic 34
  35. 2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy 35
  36. 1. Tuyển chính quy ƒ Định lý Shannon: một hàm logic bấtkỳ có thểđượctriển khai theo 1 trong các biếndướidạng tổng của 2 tích logic như sau: F(A1, A2 , , An ) = A1.F(1, A2 , , An ) + A1.F(0, A2 , , An ) ƒ Ví dụ: F(A, B) = A.F(1, B) + A.F(0, B) = A.[B.F(1,1) + B.F(1,0)]+ A.[B.F(0,1) + B.F(0,0)] = AB.F(1,1) + AB.F(1,0) + AB.F(0,1) + AB.F(0,0) ƒ Một hàm logic bấtkỳđềucóthể chuyểnvề dạng tuyển chính quy nhờ áp dụng định lý Shannon cho dạng tuyển 36
  37. Áp dụng nhanh định lý Shannon 37
  38. 2. Hội chính quy ƒ Định lý Shannon: một hàm logic bấtkỳ có thểđượctriển khai theo 1 trong các biếndướidạng tích của2 tổng logic như sau: F(A1, A2 , , An ) = [A1 + F(0, A2 , , An )].[A1 + F(1, A2 , , An )] ƒ Ví dụ: F(A, B) = [A+ F(0, B)].[A+ F(1, B)] = (A+[B + F(0,0)].[B + F(0,1)]).(A+[B + F(1,0)].[B + F(1,1)]) = [A+ B + F(0,0)].[A+ B + F(0,1)].[A+ B + F(1,0)].[A+ B + F(1,1)] ƒ Một hàm logic bấtkỳđềucóthể chuyểnvề dạng hộichính quy nhờ áp dụng định lý Shannon cho dạng hội 38
  39. Áp dụng nhanh định lý Shannon 39
  40. 3. Biểudiễn hàm logic dướidạng số 40
  41. Nội dung chương 2 2.1. Giớithiệu 2.2. Đạisố Boole 2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy 2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic 41
  42. 2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic ƒ Một hàm logic đượcgọilàtốithiểuhoánếunhư nó có số lượng số hạng ít nhấtvàsố lượng biếnít nhất. ƒ Mục đích củaviệctốithiểu hoá: Mỗi hàm logic có thểđượcbiểudiễnbằng các biểuthức logic khác nhau. Mỗi1 biểuthức logic có mộtmạch thựchiện tương ứng với nó. Biểuthức logic càng đơngiản thì mạch thựchiện càng đơngiản. ƒ Có hai phương pháp để tốithiểu hoá hàm logic: } Phương pháp đạisố } Phương pháp bìa Các-nô 42
  43. 1. Phương pháp đạisố 43
  44. Phương pháp nhóm số hạng 44
  45. Thêm số hạng đãcóvàobiểuthức 45
  46. Loạibỏ số hạng thừa ƒ Trong ví dụ sau, AC là số hạng thừa: Tốithiểuhóa? 46
  47. Bài tậpápdụng ƒ VD1: Tốithiểu hóa các hàm sau bằng phương pháp đạisố: a. F(A, B,C, D) = (A + BC) + A.(B + C)(AD + C) b. F(A, B,C, D) = (A + B + C)(A + B + C)(A + B + C)(A + B + C) 47
  48. 2. Phương pháp bìa Các-nô ƒ Quy tắclập bìa Các-nô: } 2 ô liềnkề nhau chỉ sai khác nhau 1 giá trị của1 biến (tương ứng vớitổ hợpbiến khác nhau 1 giá trị) } Bìa Các-nô có tính không gian 48
  49. Bìa Các-nô cho hàm 2, 3, 4 biến 49
  50. Quy tắc nhóm (dạng tuyển chính quy) ƒ Nhóm các ô liềnkề mà giá trị của hàm cùng bằng 1 lạivới nhau sao cho: } Số lượng các ô trong nhóm là lớnnhấtcóthểđược, } Đồng thờisố lượng ô trong nhóm phảilàlũythừacủa2, } Và hình dạng của nhóm phảilàhìnhchữ nhậthoặc hình vuông ƒ Nhóm có 2n ô ⇒ loạibỏđượcn biến ƒ Biến nào nhận đượcgiátrị ngược nhau trong nhóm thì sẽ bị loại ƒ Các nhóm có thể trùng nhau mộtvàiphầntử nhưng không được trùng hoàn toàn và phải nhóm hếtcácô bằng 1 ƒ Số lượng nhóm chính bằng số lượng số hạng sau khi đãtối thiểu hóa (mỗi nhóm tương ứng với1 số hạng) 50
  51. Ví dụ F(A, B,C) = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC F(A, B,C) = A+ BC + BC 51
  52. Trường hợp đặcbiệt ƒ Nếugiátrị hàm không xác định tạimộtvàitổ hợpbiến nào đó: } Kí hiệu các ô không xác định bằng dấu– } Nhóm các ô – vớicácô 1 } Không nhấtthiếtphải nhóm hết các ô – F(A, B,C, D) = BC + BC 52
  53. Bài tậpápdụng ƒ Tốithiểu hóa các hàm sau bằng phương pháp bìa Cácnô: } a. F(A,B,C,D) = R(0,2,5,6,9,11,13,14) } b. F(A,B,C,D) = R(1,3,5,8,9,13,14,15) } c. F(A,B,C,D) = R(2,4,5,6,7,9,12,13) } d. F(A,B,C,D) = R(1,5,6,7,11,13) và F không xác định vớitổ hợpbiến 12,15. 53
  54. Điệntử số Chương 3 CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội 54
  55. Nội dung chương 3 3.1. Khái niệm 3.2. Thựchiệnphầntử AND, OR dùng Diode 3.3. Thựchiệnphầntử NOT dùng Transistor 3.4. Các mạch tích hợpsố 55
  56. 3.1. Khái niệm ƒ Có 3 phép toán logic cơ bản: } VÀ (AND) } HOẶC (OR) } ĐẢO (NOT) ƒ Phầntử logic cơ bản(mạch logic cơ bản, cổng logic) thựchiện phép toán logic cơ bản: } Cổng VÀ (AND gate) } Cổng HOẶC (OR gate) } Cổng ĐẢO (NOT inverter) ƒ Các mạch sốđặcbiệt khác: các cổng NAND, NOR, XOR, XNOR 56
  57. 1. Cổng VÀ (AND gate) ƒ Chứcnăng: } Thựchiện phép toán logic VÀ (AND) } Đầurachỉ bằng 1 khi tấtcả các đầuvàobằng 1 ƒ Cổng VÀ 2 đầu vào: } Ký hiệu: A B out 000 } Bảng thật: 010 } Biểuthức: out = A . B 100 111 57
  58. 2. Cổng HOẶC (OR gate) ƒ Chứcnăng: } Thựchiện phép toán logic HOẶC (OR) } Đầurachỉ bằng 0 khi tấtcả các đầuvàobằng 0 ƒ Cổng HOẶC 2 đầu vào: } Ký hiệu: A B out 000 } Bảng thật: 011 } Biểuthức: out = A + B 101 111 58
  59. 3. Cổng ĐẢO (NOT inverter) ƒ Chứcnăng: } Thựchiện phép toán logic ĐẢO (NOT) ƒ Cổng ĐẢO chỉ có 1 đầu vào: } Ký hiệu: } Bảng thật: A out } Biểuthức: out = A 01 10 59
  60. 4. Cổng VÀ ĐẢO (NAND gate) ƒ Chứcnăng: } Thựchiện phép ĐẢO của phép toán logic VÀ } Đầurachỉ bằng 0 khi tấtcả các đầuvàobằng 1 ƒ Cổng VÀ ĐẢO 2 đầu vào: } Ký hiệu: A B out 001 } Bảng thật: 011 } Biểuthức: out = A . B 101 110 60
  61. 5. Cổng HOẶC ĐẢO (NOR gate) ƒ Chứcnăng: } Thựchiện phép ĐẢO của phép toán logic HOẶC } Đầurachỉ bằng 1 khi tấtcả các đầuvàobằng 0 ƒ Cổng HOẶC ĐẢO 2 đầu vào: } Ký hiệu: A B out 001 } Bảng thật: 010 } Biểuthức: out = A + B 100 110 61
  62. 6. Cổng XOR (XOR gate) ƒ Chứcnăng: } Exclusive-OR } Thựchiệnbiểuthức logic HOẶC CÓ LOẠI TRỪ (phép toán XOR - hay còn là phép cộng module 2) } Đầurachỉ bằng 0 khi tấtcả các đầu vào giống nhau ƒ Cổng XOR 2 đầuvào: } Ký hiệu: A B out 00 0 01 1 } Bảng thật: 10 1 } Biểuthức: out = A⊕ B = A.B + A.B 11 0 62
  63. 7. Cổng XNOR (XNOR gate) ƒ Chứcnăng: } Exclusive-NOR } Thựchiện phép ĐẢO của phép toán XOR } Đầurachỉ bằng 1 khi tấtcả các đầu vào giống nhau ƒ Cổng XNOR 2 đầu vào: } Ký hiệu: A B out 00 1 01 0 } Bảng thật: } Biểuthức: out = A⊕ B = A.B + A.B 10 0 11 1 63
  64. 8. Bài tập ƒ Cho các biểu đồ thời gian sau, hãy cho biếttừng biểu đồ thờigianbiểudiễnhoạt động củacổng nào? ƒ E0 (EA, EB) = ? 64
  65. Bài tập(tiếp) ƒ E0 (EA, EB) = ? 65
  66. 3.2. Thựchiệnphầntử AND, OR ƒ Diode: } Kí hiệu: } Chứcnăng: cho dòng điện đi qua theo 1 chiềutừ A đến K } Hoạt động: ƒ NếuUA > UK thì IAK > 0, Diode làm việc ở chếđộThông ƒ NếuUA ≤ UK thì IAK = 0, Diode làm việc ở chếđộTắt 66
  67. Phầntử AND 2 đầu vào dùng Diode ƒ Xét mạch ở hình bên. ƒ Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt động củamạch. ƒ Lầnlượt đặt điện áp 0V và 5V vào 2 đầu vào A và B, sau đó đo điện áp tại đầuraS, tacó: S = A.B 67
  68. Phầntử OR 2 đầu vào dùng Diode ƒ Xét mạch ở hình bên. ƒ Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt động củamạch. ƒ Lầnlượt đặt điệnáp0V và5V vào2 đầu vào A và B, sau đó đo điệnáptại đầuraS, tacó: S = A+B 68
  69. 3.3. Thựchiệnphầntử NOT ƒ Transistor lưỡng cực: } Có 2 loại: NPN và PNP } Transistor có 3 cực: ƒ B: Base – cựcgốc ƒ C: Collector – cựcgóp ƒ E: Emitter – cực phát } Chứcnăng: Dùng để khuếch đại (thông) dòng IC bằng việc điềukhiển dòng IB } Hoạt động: ƒ IB = 0, Transistor làm việc ở chếđộkhông khuếch đại(tắt), IC = 0 ƒ IB > 0, Transistor làm việc ở chếđộkhuếch đại (thông), IC = β.IB, trong đó β là hệ số khuếch đại. 69
  70. Phầntử NOT dùng Transistor ƒ Xét mạch ở hình sau. ƒ Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt động củamạch. ƒ Lầnlượt đặt điện áp 0V và 5V vào đầu vào A và chọnRb đủ nhỏ sao cho Transistor thông bão hòa, sau đó đo điệnáptại đầuraS, tacó: S = A 70
  71. 3.4. Các mạch tích hợpsố ƒ Các phầntử logic đượccấu thành từ các linh kiện điệntử ƒ Các linh kiện điệntử này khi kếthợpvới nhau thường ở dạng các mạch tích hợphay còngọi là IC (Integrated Circuit). ƒ Mạch tích hợphay còngọi là IC, chip, vi mạch, bo có đặc điểm: } Ưu điểm: mật độ linh kiện, làm giảmthể tích, giảmtrọng lượng và kích thướcmạch. } Nhược điểm: hỏng một linh kiệnthìhỏng cả mạch. ƒ Có 2 loạimạch tích hơp: } Mạch tích hợptương tự: làm việcvớicáctínhiệutương tự } Mạch tích hợpsố: làm việcvớicáctínhiệusố 71
  72. Phân loạimạch tích hợpsố ƒ Theo mật độ linh kiện: } Tính theo số lượng cổng (gate). ƒ Mộtcổng có khoảng 2÷10 transistor ƒ VD: cổng NAND 2 đầuvàocócấutạotừ 4 transistor } Có các loạisau: ƒ SSI - Small Scale Integration: các vi mạch có mật độ tích hợpcỡ nhỏ: 106 cổng/chip 72
  73. Phân loạimạch tích hợpsố (tiếp) ƒ Theo bảnchất linh kiện đượcsử dụng: } IC sử dụng Transistor lưỡng cực: ƒ RTL Resistor Transistor Logic (đầuvàomắc điệntrở, đầuralà Transistor) ƒ DTL Diode Transistor Logic (đầuvàomắc Diode, đầuralà Transistor) ƒ TTL Transistor Transistor Logic (đầuvàomắc Transistor, đầura là Transistor) ƒ ECL Emitter Coupled Logic (Transistor ghép nhiềucựcemitter) } IC sử dụng Transistor trường - FET (Field Effect Transistor) ƒ MOS Metal Oxide Semiconductor ƒ CMOS Complementary MOS 73
  74. Đặc tính điệncủaIC ƒ Dải điện áp quy định mức logic ƒ VD: vớichuẩn TTL ta có: 5V 5V 2V 3,5V Dải điệnáp Dải điệnáp không xác định không xác định 0.8V 0,5V 0V 0V Vào Ra 74
  75. Đặc tính điệncủaIC (tiếp) ƒ Thờigiantruyền: tín hiệutruyềntừđầuvàotới đầuracủa mạch tích hợpphảimấtmộtkhoảng thời gian nào đó. Thời gian đó được đánh giá qua 2 thông số: } Thờigiantrễ: là thờigiantrễ thông tin của đầuraso với đầuvào } Thời gian chuyểnbiến: là thờigiancầnthiết để chuyểnbiếntừ mức 0 lên mức1 vàngượclại. } Thời gian chuyểnbiếntừ 0 đến1 còngọilàthờigianthiếtlậpsườndương } Thời gian chuyểnbiếntừ 1 đến0 còngọilàthờigianthiếtlậpsườnâm } Trong lý thuyết: thời gian chuyểnbiếnbằng 0 } Trong thựctế, thời gian chuyểnbiến được đobằng thời gian chuyểnbiếntừ 10% đến 90% giá trị biên độ cực đại. 75
  76. Đặc tính điệncủaIC (tiếp) ƒ Công suất tiêu thụởchếđộđộng: } Chếđộđộng là chếđộlàm việc có tín hiệu } Là công suấttổn hao trên các phầntử trong vi mạch, nên cần càng nhỏ càng tốt. } Công suấttiêuthụởchếđộđộng phụ thuộc ƒ Tầnsố làm việc. ƒ Công nghệ chế tạo: công nghệ CMOS có công suấttiêuthụ thấp nhất. 76
  77. Đặc tính cơ củaIC ƒ Là đặc tính củakếtcấuvỏ bọc bên ngoài. ƒ Có 2 loại thông dụng: } Vỏ tròn bằng kim loại, số chân < 10 } Vỏ dẹtbằng gốm, chấtdẻo, có 3 loại ƒ IC một hàng chân SIP (Single Inline Package) hay SIPP (Single In-line Pin Package) ƒ IC có 2 hàng chân DIP (Dual Inline Package) ƒ IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh 77
  78. Đặc tính cơ củaIC (tiếp) ƒ Mộtsố dạng IC: 78
  79. Đặc tính nhiệtcủaIC ƒ MỗimộtloạiIC đượcchế tạo để sử dụng ở một điềukiệnmôitrường khác nhau tùy theo mục đích sử dụng nó. } IC dùng trong công nghiệp: 0°C÷70°C } IC dùng trong quân sự: -55°C ÷125°C 79
  80. VD: Phầntử AND dùng IC 80
  81. VD: Phầntử AND dùng IC (tiếp) 81
  82. VD: Phầntử OR dùng IC 82
  83. VD: Phầntử NAND dùng IC 83
  84. VD: Phầntử NOR dùng IC 84
  85. VD: Phầntử XOR và XNOR dùng IC 85
  86. Các phầntử logic cơ bản ƒ AND: 74LS08 ƒ OR: 74LS32 ƒ NOT: 74LS04/05 ƒ NAND: 74LS00 ƒ NOR: 74LS02 ƒ XOR: 74LS136 ƒ NXOR: 74LS266 86
  87. Bài tậpápdụng ƒ Biểudiễncácphầntử logic hai đầu vào AND, OR và phầntử logic một đầu vào NOT chỉ dùng phần tử NAND. 87
  88. Điệntử số Chương 4 HỆ TỔ HỢP Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội 88
  89. Nội dung chương 4 4.1. Khái niệm 4.2. Mộtsố hệ tổ hợpcơ bản 89
  90. 4.1. Khái niệm ƒ Hệ tổ hợplàhệ mà tín hiệurachỉ phụ thuộc vào tín hiệuvàotạithời điểmhiệntại ƒ Hệ tổ hợpcònđượcgọilàhệ không có nhớ ƒ Hệ tổ hợpchỉ cầnthựchiệnbằng những phầntử logic cơ bản 90
  91. Nội dung chương 4 4.1. Khái niệm 4.2. Mộtsố hệ tổ hợpcơ bản 91
  92. 4.2. Mộtsố hệ tổ hợpcơ bản 1. Bộ mã hóa 2. Bộ giảimã 3. Bộ chọn kênh 4. Bộ phân kênh 5. Các mạch số học 92
  93. 1. Bộ mã hóa ƒ Mã hóa là việcsử dụng ký hiệu để biểudiễn đặc trưng cho một đốitượng nào đó. ƒ Ký hiệutương ứng vớimột đốitượng đượcgọilà từ mã. ƒ Thí dụ: 93
  94. Bộ mã hóa (tiếp) ƒ Chứcnăng: thựchiệnviệc mã hóa các tín hiệu tương ứng vớicácđốitượng thành các từ mã nhị phân. Đốitượng Bộ mã Từ mã hóa tín tín hiệu hiệu ƒ Thí dụ: A S Bộ mã 0 B hóa C S1 D 94
  95. Ví dụ -Bộ mã hóa bàn phím ƒ Mã hóa bàn phím: } Mỗiphímđược gán mộttừ mã khác nhau. } Khi mộtphímđượcnhấn, bộ mã hóa sẽ cho ra đầuralà từ mã tương ứng đã gán cho phím đó. ƒ Hãy thiếtkế bộ mã hóa cho một bàn phím gồmcó 9 phím vớigiả thiết trong mộtthời điểmchỉ có duy nhất 1 phím đượcnhấn. 95
  96. Bộ mã hóa bàn phím (tiếp) ƒ Sơđồkhối: } Mộtbộ 9 phím, phảisử dụng 4 bit để mã hóa. } Vậycó9 đầu vào, 4 đầura. ƒ Mã hóa ưu tiên: } Nếu2 hoặc nhiều phím đồng thời đượcnhấn, thì bộ mã hóa chỉ coi như 1 phím đượcnhấn, và phím đócómãcaonhất. Vcc P1 A BMH B bàn P2 phím 9 phím C P 9 D 96
  97. Bộ mã hóa bàn phím (tiếp) ƒ Bảng mã hóa: 97
  98. Bộ mã hóa bàn phím (tiếp) ƒ Lậpbiểuthức đầuraphụ thuộc đầuvào: } A = 1 khi P8 hoặcP9 đượcnhấn, tứclàkhiP8 = 1 hoặcP9 = 1 VậyA = P8 + P9 } B = 1 khi P4 hoặcP5 hoặcP6 hoặcP7 đượcnhấn, tứclàkhiP4 = 1 hoặcP5 = 1 hoặcP6 = 1 hoặcP7 = 1 VậyB = P4 + P5 + P6 + P7 } C = 1 khi P2 hoặcP3 hoặcP6 hoặcP7 đượcnhấn, tứclàkhiP2 = 1 hoặcP3 = 1 hoặcP6 = 1 hoặcP7 = 1 VậyC = P2 + P3 + P6 + P7 } D = 1 khi P1 hoặcP3 hoặcP5 hoặcP7 hoặcP9 đượcnhấn, tứclàkhi P1 = 1 hoặcP3 = 1 hoặcP5 = 1 hoặcP7 = 1 hoặcP9 = 1 VậyD = P1 + P3 + P5 + P7 + P9 ƒ Vẽ mạch: 98
  99. Bài tậpvề nhà ƒ Tìm hiểuhoạt động của bàn phím máy tính đơn giản } TLTK: www.wikipedia.org 99
  100. 2. Bộ giảim㠃 Chứcnăng: } Bộ giảimãthựchiệnchứcnăng ngượcvớibộ mã hóa. } Cung cấp thông tin ởđầurakhiđầuvàoxuấthiệntổ hợp các biếnnhị phân ứng với 1 hay nhiềutừ mã đã được chọn. } Từ từ mã xác định được tín hiệutương ứng với đối tượng đãmãhóa. 100
  101. Hai trường hợpgiảim㠃 Giải mã cho 1 từ mã: } Nguyên lý: ứng vớimộttổ hợpcầngiảimãởđầuvàothì đầurabằng 1, các tổ hợp đầuvàocònlại, đầurabằng 0. } VD: S = 1 nếu (AB) = (10), S = 0 nếu (AB) ≠ (10) A B S G B M ƒ Giải mã cho toàn bộ mã: } Nguyên lý: ứng vớimộttổ hợp nào đó ởđầuvàothì1 trong các đầurabằng 1, các đầuracònlạibằng 0. S0 A S1 B G S2 B M S3 101
  102. Ví dụ -Bộ giảimãBCD ƒ BCD: mã hóa số nguyên thập phân bằng nhị phân 102
  103. Bộ giảimãBCD (tiếp) ƒ Xác định đầuvàovàđầura: } Vào: từ mã nhị phân 4 bit (⇒ có 16 tổ hợp) } Ra: các tín hiệutương ứng vớicácsố nhị phân mà từ mã mã hóa ƒ Ta chỉ sử dụng 10 tổ hợp, còn 6 tổ hợp không sử dụng đến được coi là không xác định. BCD – Binary Coding Decimal 103
  104. Bộ giảimãBCD –Bảng thật 104
  105. Tìm biểuthứccủatừng đầura 105
  106. Tìm biểuthứccủatừng đầura(tiếp) 106
  107. Tìm biểuthứccủatừng đầura(tiếp) 107
  108. Tìm biểuthứccủatừng đầura(tiếp) 108
  109. Tìm biểuthứccủatừng đầura(tiếp) 109
  110. Vẽ mạch 110
  111. 3. Bộ chọn kênh ƒ MultiPlexor – MUX ƒ Có nhiều đầuvàotínhiệuvà1 đầura ƒ Chứcnăng: chọn1 tínhiệu trong nhiều tín hiệu đầu vào để đưarađầura 111
  112. MUX 2-1 ƒ Sơđồkhối: E1 S E0 C0 ƒ Tín hiệuchọn: ƒ Tín hiệura: S = C0E0 + C0E1 112
  113. MUX 4-1 ƒ Sơđồkhối: E3 E 2 S E1 E0 C1 C0 ƒ Tín hiệuchọn: ƒ Tín hiệura: S = C1C0E0 + C1C0E1 + C1C0E2 + C1C0E3 113
  114. Ví dụ -Thiếtkế MUX 2-1 ƒ Bảng thật: 114
  115. Ví dụ -Thiếtkế MUX 2-1 (tiếp) ƒ Biểuthức đầuraS: 115
  116. Ví dụ -Thiếtkế MUX 2-1 (tiếp) ƒ Sơđồmạch: Minh họa 116
  117. 4. Bộ phân kênh ƒ DeMultiPlexor – DeMUX ƒ Có 1 đầuvàotínhiệuvànhiều đầura ƒ Chứcnăng: đưatínhiệutừđầuvàotới 1 trong những đầura 117
  118. DeMUX 1-2 ƒ Sơđồkhối: S0 E S1 C0 ƒ Tín hiệuchọn: 118
  119. DeMUX 1-4 ƒ Sơđồkhối: S0 S E 1 S2 S3 C1 C0 ƒ Tín hiệuchọn: 119
  120. Ví dụ -Thiếtkế DeMUX 1-2 ƒ Bảng thật: ƒ Biểuthức đầura: S0 = C0E S1 = C0E 120
  121. 5. Các mạch số học a. Bộ cộng b. Bộ trừ c. Bộ so sánh 121
  122. a. Bộ cộng ƒ Chứcnăng: thựchiện phép cộng giữa2 số nhị phân. ƒ Bán tổng (Half-Adder): } Thựchiện phép cộng giữa 2 bit thấpnhấtcủa phép cộng 2 số nhị phân. } Sơđồkhối: 122
  123. Bán tổng (tiếp) ƒ Bảng thật: ƒ Biểuthức đầuraphụ thuộc đầu vào: si = ai ⊕bi ri+1 = ai .bi ƒ Sơđồmạch: Minh họa Mạch test 123
  124. Bộ cộng đầy đủ (Full-Adder) ƒ Chứcnăng: thựchiện phép cộng giữa 2 bit bấtkỳ của phép cộng 2 số nhị phân. ƒ Sơđồkhối: } ri: bit nhớđầuvào } ri+1: bit nhớđầura 124
  125. Bộ cộng đầy đủ (tiếp) ƒ Bảng thật: ƒ Biểuthức đầuraphụ thuộc đầu vào: si = ai ⊕ bi ⊕ ri ri+1 = ai .bi + ri (ai + bi ) 125
  126. Bộ cộng đầy đủ (tiếp) ƒ Sơđồmạch: Minh họa Mạch test 126
  127. Bộ cộng nhiều bit ƒ Đây là bộ cộng 2 số nhị phân n bit, kếtquả nhận đượclà1 số nguyên n+1 bit. ƒ Sơđồ: Minh họa Mạch test 127
  128. b. Bộ trừ ƒ Chứcnăng: thựchiện phép trừ giữa2 số nhị phân. ƒ Bán hiệu (Half-Subtractor): } Dùng để thựchiện phép trừ giữa 2 bit thấpnhất trong phép trừ giữa2 số nhị phân } Sơđồkhối: ƒ Di: hiệu ƒ Bi+1: bit mượn 128
  129. Bán hiệu(tiếp) ƒ Bảng thật: ƒ Biểuthức đầuraphụ thuộc đầu vào: Di = ai ⊕bi Bi+1 = ai .bi ƒ Sơđồmạch: Minh họa Mạch test 129
  130. Bộ trừđầy đủ (Full-Subtractor) ƒ Chứcnăng: dùng để thựchiện phép trừ giữa 2 bit bấtkỳ trong phép trừ 2 số nhị phân. ƒ Sơđồkhối: 130
  131. Bộ trừđầy đủ (tiếp) ƒ Bảng thật: ƒ Biểuthức đầuraphụ thuộc đầu vào: Di = ai ⊕ bi ⊕ Bi Bi+1 = ai .bi + Bi .(ai ⊕ bi ) 131
  132. Bộ trừđầy đủ (tiếp) ƒ Sơđồmạch: Minh họa Mạch test 132
  133. c. Bộ so sánh ƒ Dùng để so sánh 2 số nhị phân ƒ Có 2 kiểu so sánh: } So sánh đơngiản: ƒ Kếtquả so sánh: bằng nhau, khác nhau } So sánh đầy đủ: ƒ Kếtquả so sánh: lớnhơn, nhỏ hơn, bằng nhau ƒ Có 2 loạibộ so sánh: } Bộ so sánh đơngiản } Bộ so sánh đầy đủ 133
  134. Bộ so sánh đơngiản ƒ Giả sử cầnxâydựng bộ so sánh đơngiản2 số A và B: A a3 a2 a1 a0 Bb3 b2 b1 b0 ĐầuraS ƒ S = 1 A = B ƒ S = 0 A ≠ B 134
  135. Bộ so sánh đơngiản(tiếp) ƒ Ta có: ⎧a3 = b3 ⎧a3 ⊕ b3 = 0 ⎧a3 ⊕ b3 =1 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪a2 = b2 ⎪a2 ⊕ b2 = 0 ⎪a ⊕ b =1 A = B ↔ ⎨ ↔ ⎨ ↔ ⎨ 2 2 a = b a ⊕ b = 0 ⎪ 1 1 ⎪ 1 1 ⎪a1 ⊕ b1 =1 ⎪a = b ⎪a ⊕ b = 0 ⎪ ⎩ 0 0 ⎩ 0 0 ⎩a0 ⊕ b0 =1 ƒ Suy ra: S = a3 ⊕ b3.a2 ⊕ b2 .a1 ⊕ b1.a0 ⊕ b0 135
  136. Bộ so sánh đơngiản(tiếp) ƒ Sơđồmạch: 136
  137. Bộ so sánh đầy đủ ƒ Bộ so sánh 2 bit đầy đủ: } Đầu vào: 2 bit cần so sánh ai và bi } Đầu ra: 3 tín hiệu để báo kếtquả lớnhơn, nhỏ hơn, bằng nhau của2 bit ƒ ai > bi Gi = 1 còn Ei, Li = 0 ƒ ai Li = 1 còn Ei, Gi = 0 ƒ ai = bi Ei = 1 còn Gi, Li = 0 } Sơđồkhối: 137
  138. Bộ so sánh 2 bit đầy đủ (tiếp) } Bảng thật: } Biểudiễn đầu ra theo đầu vào: Gi = ai .bi Li = ai .bi Ei = ai ⊕bi } Sơđồmạch: Minh họa 138
  139. Bộ so sánh đầy đủ 2 số nhị phân ƒ Cấutạo: gồmcácbộ so sánh 2 bit ƒ Có tín hiệu CS (Chip Select) } CS = 0, tấtcả các đầu ra = 0 (không so sánh) } CS = 1, hoạt động bình thường ƒ Biểudiễncácđầuracủabộ so sánh 2 bit theo đầu vào: Gi = CS.ai .bi Li = CS.ai .bi Ei = CS.(ai ⊕bi ) Minh họa Mạch test 139
  140. VD: Bộ so sánh 2 số nhị phân 3 bit ƒ Sơđồmạch bộ so sánh 2 số nhị phân 3 bit: } A = a2a1a0 } B = b2b1b0 Minh họa Mạch test 140
  141. Bài tậpchương 4 ƒ Bài 1: Tổng hợpbộ chọn kênh 4-1. ƒ Bài 2: Thiếtkế bộ trừ/nhân 2 số 2 bit. ƒ Bài 3: Tổng hợpbộ chọn kênh 2-1 chỉ dùng NAND. ƒ Bài 4: Tổng hợpmạch tổ hợpthựchiện phép toán sau : M = N + 3, biếtrằng N là số 4 bit mã BCD còn M là số 4 bit. 141
  142. Điệntử số Chương 5 HỆ DÃY Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội 142
  143. Nội dung chương 5 5.1. Khái niệm 5.2. Mô hình củahệ dãy 5.3. Các Trigger 5.4. Mộtsốứng dụng củahệ dãy 143
  144. 5.1. Khái niệm ƒ Hệ dãy là hệ mà tín hiệurakhôngchỉ phụ thuộc vào tín hiệuvàotạithời điểmhiệntạimàcònphụ thuộc vào quá khứ củatínhiệu vào. ƒ Hệ dãy còn đượcgọilàhệ có nhớ. ƒ Để thựchiện đượchệ dãy, nhấtthiếtphảicóphần tử nhớ. Ngoài ra còn có thể có các phầntử logic cơ bản. 144
  145. Phân loạihệ dãy ƒ Hệ dãy đồng bộ: khi làm việccầncó1 tínhiệu đồng bộđểgiữ nhịp cho toàn bộ hệ hoạt động. ƒ Hệ dãy không đồng bộ: không cầntínhiệu này để giữ nhịp chung cho toàn bộ hệ hoạt động. ƒ Hệ dãy đồng bộ nhanh hơnhệ dãy không đồng bộ tuy nhiên lạicóthiếtkế phứctạphơn. 145
  146. Nội dung chương 5 5.1. Khái niệm 5.2. Mô hình củahệ dãy 5.3. Các Trigger 5.4. Mộtsốứng dụng củahệ dãy 146
  147. Mô hình củahệ dãy ƒ Mô hình củahệ dãy được dùng để mô tả hệ dãy thông qua tín hiệu vào, tín hiệuravàtrạng thái của hệ mà không quan tâm đếncấu trúc bên trong của hệ. 147
  148. Mô hình củahệ dãy (tiếp) ƒ Có 2 loại mô hình: } Mealy } Moore ƒ Hai loạimôhìnhtrêncóthể chuyển đổi qua lạicho nhau. 148
  149. a. Mô hình Mealy ƒ Mô hình Mealy mô tả hệ dãy thông qua 5 tham số: } X = {x1, x2, , xn} } Y = {y1, y2, , yl} } S = {s1, s2, , sm} } FS(S, X) } FY(S, X) 149
  150. Mô hình Mealy (tiếp) ƒ Giải thích các kí hiệu: } X là tậphợphữuhạn n tín hiệu đầuvào } Y là tậphợphữuhạnl tínhiệu đầura } S tậphợphữuhạn m trạng thái trong củahệ } FS là hàm biến đổitrạng thái. Đốivớimôhìnhkiểu Mealy thì FS phụ thuộc vào S và X → FS = FS(S, X) } FY là hàm tính trạng thái đầura: FY = FY(S, X) 150
  151. b. Mô hình Moore ƒ Mô hình Moore giống như mô hình Mealy, nhưng khác ở chỗ là FY chỉ phụ thuộcvàoS: FY = FY(S) 151
  152. Bảng chuyểntrạng thái ƒ Mô hình Mealy: 152
  153. Bảng chuyểntrạng thái (tiếp) ƒ Mô hình Moore: 153
  154. Ví dụ về mô hình hệ dãy ƒ Sử dụng mô hình Mealy và Moore để mô tả hệ dãy thựchiện phép cộng. ƒ Ví dụ: 154
  155. Ví dụ: Mô hình Mealy ƒ X = {00, 01, 10, 11} - do có 2 đầuvào ƒ Y = {0, 1} - do có 1 đầura ƒ S = {s0, s1}-s0: trạng thái không nhớ -s1: trạng thái có nhớ ƒ Hàm trạng thái FS(S, X): FS(s0, 00) = s0 FS(s0, 01) = s0 FS(s0, 11) = s1 FS(s0, 10) = s0 FS(s1, 00) = s0 FS(s1, 10) = s1 FS(s1, 01) = s1 FS(s1, 11) = s1 155
  156. Ví dụ: Mô hình Mealy (tiếp) ƒ Hàm ra FY(S, X): FY(s0, 00) = 0 FY(s0, 11) = 0 FY(s0, 01) = 1 FY(s0, 10) = 1 FY(s1, 00) = 1 FY(s1, 10) = 0 FY(s1, 11) = 1 FY(s1, 01) = 0 156
  157. Bảng chuyểntrạng thái 157
  158. Đồ hình chuyểntrạng thái 158
  159. Ví dụ: Mô hình Moore ƒ X = {00, 01, 10, 11} - do có 2 đầuvào ƒ Y = {0, 1} - do có 1 đầura ƒ S = {s00, s01, s10, s11}-sij: i = 0 là không nhớ i = 1 là có nhớ j = tín hiệura 159
  160. Ví dụ: Mô hình Moore (tiếp) ƒ Hàm trạng thái FS(S, X): FS(s00, 00) = s00 FS(s00, 10) = s01 FS(s00, 01) = s01 FS(s00, 11) = s10 FS(s01, 00) = s00 FS(s01, 10) = s01 FS(s01, 01) = s01 FS(s01, 11) = s10 FS(s10, 00) = s01 FS(s10, 10) = s10 FS(s10, 01) = s10 FS(s10, 11) = s11 FS(s11, 00) = s01 FS(s11, 01) = s10 FS(s11, 11) = s11 FS(s11, 10) = s10 ƒ Hàm ra FY(S): FY(s00) = 0 FY(s01) = 1 FY(s10) = 0 FY(s11) = 1 160
  161. Bảng chuyểntrạng thái 161
  162. Đồ hình chuyểntrạng thái 162
  163. Nội dung chương 5 5.1. Khái niệm 5.2. Mô hình củahệ dãy 5.3. Các Trigger 5.4. Mộtsốứng dụng củahệ dãy 163
  164. Trigger ƒ Phầntử cơ bảncủahệ dãy chính là các phầntử nhớ hay còn gọi là các trigger ƒ Đầuracủatrigger chínhlàtrạng thái củanó ƒ Một trigger có thể làm việc theo 2 kiểu: } Trigger không đồng bộ: đầuracủa trigger thay đổichỉ phụ thuộcvàotínhiệu đầuvào } Trigger đồng bộ: đầuracủa trigger thay đổiphụ thuộc vào tín hiệuvàovàtínhiệu đồng bộ 164
  165. Các kiểu đồng bộ ƒ Đồng bộ theo mức: } Mứccao: ƒ Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 0 thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái) ƒ Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 1 thì hệ làm việcbìnhthường. } Mứcthấp: ƒ Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 1 thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái) ƒ Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 0 thì hệ làm việcbìnhthường. 165
  166. Các kiểu đồng bộ (tiếp) ƒ Đồng bộ theo sườn: } Sườndương: ƒ Khi tín hiệu đồng bộ xuấthiệnsườndương (sườn đi lên, từ 0 → 1) thì hệ làm việcbình thường ƒ Trong các trường hợpcònlại, hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái). } Sườnâm: ƒ Khi tín hiệu đồng bộ xuấthiệnsườnâm (sườn đixuống, từ 1 → 0), hệ làm việcbình thường ƒ Trong các trường hợpcònlại, hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái). 166
  167. Các kiểu đồng bộ (tiếp) ƒ Đồng bộ kiểu xung: } Khi có xung thì hệ làm việcbìnhthường } Khi không có xung thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái). 167
  168. Các loại Trigger ƒ Có 4 loại Trigger: } RS Reset - Set Xóa - Thiếtlập } DDelay Trễ } JK Jordan và Kelly Tên 2 nhà phát minh } T Toggle Bập bênh, bậttắt 168
  169. a. Trigger RS ƒ Sơđồkhối: ƒ Trigger RS hoạt động được ở cả 2 chếđộđồng bộ và không đồng bộ CLK CLK Đồng bộ sườn âm 169
  170. Bảng chuyểntrạng thái củaRS Q= S +qR 170
  171. Ví dụ ƒ Cho Trigger RS đồng bộ mứccaovàđồ thị các tín hiệuR, S như hình vẽ. Hãy vẽđồthị tín hiệuraQ. 171
  172. Ví dụ (tiếp) 172
  173. b. Trigger D ƒ Trigger D có 1 đầu vào là D và hoạt động ở 2 chế độ đồng bộ và không đồng bộ. ƒ Ta chỉ xét trigger D hoạt động ở chếđộđồng bộ. 173
  174. Trigger D đồng bộ ƒ Trigger D đồng bộ theo mứcgọilàchốt D (Latch) ƒ Trigger D đồng bộ theo sườn đượcgọi là xúc phát sườn (Edge trigged) 174
  175. Bảng chuyểntrạng thái củaD 175
  176. Ví dụ 1 ƒ Cho chốtD kíchhoạtmứccao. Hãyvẽ tín hiệura Q dóng trên cùng trụcthờigianvớitínhiệuvàoD. 176
  177. Ví dụ 1 (tiếp) 177
  178. Ví dụ 2 ƒ Cho trigger D xúc phát sườndương. Hãy vẽ tín hiệu ra Q dóng trên cùng trụcthờigianvới tín hiệu vào D. 178
  179. Ví dụ 2 (tiếp) 179
  180. c. Trigger JK ƒ Trigger JK chỉ hoạt động ở chếđộđồng bộ ƒ Sơđồkhối: 180
  181. Bảng chuyểntrạng thái củaJK J ~ S K ~ R Q = qJ + q K 181
  182. d. Trigger T ƒ Trigger T chỉ hoạt động ở chếđộđồng bộ ƒ Sơđồkhối: 182
  183. Bảng chuyểntrạng thái củaT Q = qT + qT = q ⊕ T 183
  184. Nội dung chương 5 5.1. Khái niệm 5.2. Mô hình củahệ dãy 5.3. Các Trigger 5.4. Mộtsốứng dụng củahệ dãy 184
  185. 1. Bộđếm và chia tầnsố ƒ Bộđếm đượcdùngđể đếm xung ƒ Bộđếm đượcgọi là module n nếunócóthểđếm được n xung: từ 0 đếnn-1 ƒ Có 2 loạibộđếm: } Bộđếm không đồng bộ: không đồng thời đưatínhiệu đếm vào các đầuvàocủa các trigger } Bộđếm đồng bộ: có xung đếm đồng thời là xung đồng hồ clock đưavàotấtcả các trigger củabộđếm 185
  186. Bộđếm không đồng bộ module 16 ƒ Đếmtừ 0 đến 15 và có 16 trạng thái ƒ Mã hóa thành 4 bit A,B,C,D tương ứng với q4,q3,q2,q1 ƒ Cần dùng 4 trigger (giả sử dùng trigger JK) 1 1 1 1 1 1 1 1 186
  187. Bộđếm không đồng bộ module 16 ƒ Bảng đếm xung: 187
  188. Bộđếm không đồng bộ module 16 ƒ Biểu đồ thời gian: ƒ NX: Bộđếm này đồng thờicũng là bộ chia tầnsố 188
  189. Bộđếm không đồng bộ module 10 ƒ Có 10 trạng thái ⇒ cần dùng 4 Trigger ƒ Giả sử dùng Trigger JK có đầu vào CLR (CLEAR: xóa) tích cực ở mứcthấp } Nếu CLR = 0 thì q = 0 ƒ Cứ mỗikhiđếm đến xung thứ 10 thì tấtcả các q bị xóa về 0 ƒ Sơđồ: (các J=K=1) 189
  190. Bộđếm đồng bộ module 8 ƒ Có 8 trạng thái ⇒ cần dùng 3 Trigger ƒ Giả sử dùng các Trigger JK ƒ Bảng đếm xung: 190
  191. Bộđếm đồng bộ module 8 (tiếp) 1 J Q1 J Q2 J Q3 CLK CLK CLK K K K CLOCK 191
  192. Bộđếm lùi không đồng bộ module 8 ƒ Giả sử dùng Trigger JK có đầu vào PR (PRESET: thiếtlậptrước) tích cực ở mứcthấp } Nếu PR = 0 thì q = 1 ƒ Đầu tiên cho PR = 0 thì q1q2q3 = 111 ƒ Sau đó cho PR = 1, hệ hoạt động bình thường xung q3 q2 q1 Sốđếm 0 1 1 1 7 1 1 1 0 6 2 1 0 1 5 3 1 0 0 4 4 0 1 1 3 5 0 1 0 2 6 0 0 1 1 7 0 0 0 0 8 1 1 1 7 192
  193. Bộđếm lùi không đồng bộ module 8 193
  194. 2. Thanh ghi ƒ Thanh ghi có cấutạogồm các trigger nốivới nhau ƒ Chứcnăng: } Để lưutrữ tạmthời thông tin } Dịch chuyển thông tin ƒ Lưuý: cả thanh ghi và bộ nhớđều dùng để lưutrữ thông tin, nhưng thanh ghi có chứcnăng dịch chuyển thông tin. Do đó, thanh ghi có thể sử dụng làm bộ nhớ, nhưng bộ nhớ không thể làm được thanh ghi. 194
  195. Phân loại ƒ Vào nốitiếpranốitiếp 1 0 1 0 1 0 0 1 ƒ Vào nốitiếp ra song song 1 0 1 0 1 0 0 1 ƒ Vào song song ra nốitiếp 1 0 1 0 1 0 0 1 ƒ Vào song song ra song song 1 0 1 0 1 0 0 1 195
  196. Ví dụ ƒ Thanh ghi 4 bit vào nốitiếp ra song song dùng Trigger D 196
  197. Ví dụ (tiếp) ƒ Bảng số liệukhảosát: 197
  198. ƒ KS28: } User: k28cntt } Pass: “tap the” ƒ SPKT Tin K50 } Lớp phó: TrầnThị Dung 0976324219. 198