Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Kỹ thuật số biên soạn cho hệ Cao đẳng, ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử gồm 6 chương: Chương I hệ thống số và mã; chương II đại số boole và các cổng logic; chương III flip flop và mạch đếm; chương IV các loại vi mạch khác. Mời các bạn cùng tham khảo.
BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG VINATEX TP.HCM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT SỐ NGHỀ: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày …tháng năm… ……… ………………………………… TP.HCM, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Kyõ thuật số đóng vai trò quan trọng tất thiết bị điện tử đại, điển hình ứng dụng rộng rãi máy vi tính lónh vực, mà tảng hoạt động vi mạch số Giáo trình Kỹ thuật số biên soạn cho hệ Cao đẳng, ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử gồm chương: CHƯƠNG I HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ: trình bày khái niệm hệ thống số mã thường dùng, phương pháp chuyển đổi hệ thống số mã CHƯƠNG II ĐẠI SỐ BOOLE VÀ CÁC CỔNG LOGIC: trình bày khái niệm đại số boole, phép tính bản, cổng logic hàm logic, phương pháp rút gọn hàm logic theo phương pháp đại số phương pháp Karnaugh CHƯƠNG III FLIP FLOP VÀ MẠCH ĐẾM: trình bày khái niệm Flip flop, phương pháp chuyển đổi Flip Flop thiết kế mạch đếm dùng Flip flop IC7490 CHƯƠNG IV CÁC LOẠI VI MẠCH KHÁC: giới thiệu chuyển đổi ADC, DAC, nhớ, đặc điểm họ vi mạch TTL, CMOS cách giao tiếp chúng Ở cuối chương đề có câu hỏi tập giúp cố lý thuyết ứng dụng thực tiễn Tài liệu dùng để tham khảo cho hệ Trung cấp, Cao đẳng, ngành điện – điện tử nói chung Mong đóng góp ý kiến q báu đọc giả để giáo trình ngày phong phú hoàn thiện Tp HCM, tháng năm 2010 Người soạn Ngô Thanh Nhân MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ Error! Bookmark not defined I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Error! Bookmark not defined II BIỂU DIỄN SỐ TRONG CÁC HỆ THỐNG ĐẾMError! Bookmark not defined III HỆ ĐẾM HAI (NHỊ PHÂN) Error! Bookmark not defined IV MÃ HOÁ HỆ SỐ 10 Error! Bookmark not defined Bài tập chương I Error! Bookmark not defined CHƯƠNG II ĐẠI SỐ BOOLE VÀ CÁC CỔNG LOGICError! Bookmark not defined I KHÁI NIỆM CHUNG Error! Bookmark not defined II BIẾN VÀ HÀM LOGIC Error! Bookmark not defined III PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM LOGIC Error! Bookmark not defined IV TỐI THIỂU HOÁ HÀM BOOLE Error! Bookmark not defined Bài tập chương II Error! Bookmark not defined CHƯƠNG III FLIP FLOP VÀ MẠCH ĐẾM 32 I FLIP FLOP 32 II MẠCH ĐẾM 3Error! Bookmark not defined III THANH GHI 37 Bài tập chương III 40 CHƯƠNG IV CÁC LOẠI VI MẠCH KHÁC 41 I BỘ CHUYỂN ĐỔI ADC VÀ DAC 41 II BỘ NHỚ 42 III HỌ VI MẠCH TTL VÀ CMOS 44 Bài tập chương IV 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………… CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: KỸ THUẬT SỐ Mã môn học: MH12 Thời gian thực môn học: 75 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thí nghiệm, thảo luận, tập: 55 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí học sau mơn Điện tử - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở, thuộc môn học bắt buộc chương trình đào tạo II Mục tiêu mơn học: - Về kiến thức: Trình bày vấn đề hệ thống số mã, đại số Boole cổng logic bản, Flip Flop Mạch đếm, họ vi mạch khác, ứng dụng mạch số thực tiễn - Về kỹ năng: Phân tích, tính tốn, lựa chọn thiết bị, lắp ráp vận hành mạch số - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nhận thức ý nghĩa, giá trị khoa học môn học + Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực hành, thí Tên chương, mục Lý Kiểm TT Tổng số nghiệm thảo thuyết tra luận, tập Phần A Lý thuyết CHƯƠNG I HỆ THỐNG SỐ 2 0 VÀ MÃ Các khái niệm Các hệ thống số đếm mã CHƯƠNG II ĐẠI SỐ 5 0 BOOLE VÀ CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN Đại cương đại số Boole Các cổng logic Các phương pháp biểu diễn hàm logic Tối thiểu hóa hàm logic biến đổi đại số Tối thiểu hóa hàm logic phương pháp Karnaugh Thiết kế mạch logic CHƯƠNG III: FLIP FLOP 6 0 VÀ MẠCH ĐẾM Các loại Flip Flop Chuyển đổi Flip Flop Mạch đếm CHƯƠNG IV: CÁC LOẠI VI MẠCH KHÁC Mạch giải mã – mã hóa Bộ chuyển đổi ADC DAC Bộ nhớ Họ vi mạch TTL CMOS Phần B Thực hành Bài 1: Mạch tạo xung Bài 2: Cổng logic Bài 3: Mạch giải mã – mã hóa Bài 4: Flip Flop – Thanh ghi Bài 5: Mạch đếm nhị phân dùng Flip Flop Bài 6: Mạch đếm dùng IC đếm Bài 7: Chuyển đổi ADC DAC 0 5 10 5 10 0 10 10 10 10 0 10 10 10 5 Cộng 75 15 55 Nội dung chi tiết: Phần A Lý thuyết Chương I: Hệ thống số mã Mục tiêu chương: - Trình bày hệ thống số mã thường dùng kỹ thuật số ứng dụng - Tính tốn hệ thống số chuyển đổi chúng - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Các khái niệm 2.1.1 Tín hiệu tương tự 2.1.2 Tín hiệu số 2.2 Các hệ thống số đếm mã 2.2.1 Hệ thập phân 2.2.2 Hệ nhị phân 2.2.3 Hệ bát phân 2.2.4 Hệ thập lục phân 5 10 11 2 Thời gian: 02 2.2.5 Các mã Chương II: Đại số Boole cổng logic Mục tiêu chương: - Trình bày phép tốn đại số Boole cổng logic - Thiết kế mạch logic tối thiểu hóa - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Đại cương đại số Boole 2.1 Các phép toán đại số Boole 2.2 Định luật DeMorgan 2.2 Các cổng logic 2.2.1 NOT 2.2.2 OR/NOR 2.2.3 AND/NAND 2.2.4 XOR/XNOR 2.3 Các phương pháp biểu diễn hàm logic 2.3.1 Hàm Ysp 2.3.2 Hàm Yps 2.4 Tối thiểu hóa hàm logic biến đổi đại số 2.5 Tối thiểu hóa hàm logic phương pháp Karnaugh 2.6 Thiết kế mạch logic 2.6.1 Các bước thiết kế mạch logic 2.6.2 Các ví dụ Chương III: Flip Flop mạch đếm Mục tiêu chương: - Trình bày loại Flip Flop phương pháp chuyển đổi - Thiết kế loại mạch đếm nhị phân không đồng bộ, đồng mạch đếm dùng IC - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Các loại Flip Flop 2.1.1 RSFF 2.1.2 JKFF 2.1.3 DFF 2.1.4 TFF 2.2 Chuyển đổi Flip Flop 2.2.1 Phương pháp chuyển đổi 2.2.2 Các ví dụ 2.3 Mạch đếm 2.3.1 Mạch đếm nhị phân không đồng 2.3.2 Mạch đếm nhị phân đồng Thời gian: 05 Thời gian: 0,5 Thời gian: 01 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 02 Thời gian: 06 Thời gian: 01 Thời gian: 01 Thời gian: 04 2.3.3 Mạch đếm dùng IC7490 2.3.4 Mạch đếm Johnson Chương IV: Các loại vi mạch khác Mục tiêu chương: - Trình bày loại mạch giải mã – mã hóa, chuyển đổi ADC DAC, nhớ, TTL CMOS; - Thiết kế loại mạch giải mã – mã hóa, chuyển đổi ADC DAC, nhớ, giao tiếp TTL CMOS; - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Mạch giải mã – mã hóa 2.1.1 Mạch giải mã 2.1.2 Mạch mã hóa 2.2 Bộ chuyển đổi ADC DAC 2.2.1 Bộ chuyển đổi ADC 2.2.2 Bộ chuyển đổi DAC 2.3 Bộ nhớ 2.3.1 Các khái niệm 2.3.2 Hoạt động nhớ 2.4 Họ vi mạch TTL CMOS 2.4.1 Họ vi mạch TTL 2.4.2 Họ vi mạch CMOS 2.4.3 Giao tiếp TTL CMOS Phần B Thực hành Bài 1: Mạch tạo xung Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch tạo xung - Thiết kế lắp ráp mạch tạo xung - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập nghề Nội dung bài: 2.1 Mạch tạo xung dùng BJT 2.2 Mạch tạo xung dùng IC555 2.3 Mạch tạo xung dùng OPAMP Bài 2: Cổng logic Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch cổng logic - Thiết kế lắp ráp mạch cổng logic - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Cổng NOT 2.2 Cổng OR, NOR Thời gian: 02 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 05 Thời gian: 05 2.3 Cổng AND, NAND 2.4 Cổng XOR, XNOR Bài 3: Mạch giải mã – mã hóa Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch giải mã, mã hóa - Thiết kế lắp ráp mạch giải mã, mã hóa - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Mạch giải mã 2.2 Mạch mã hóa Bài 4: Flip Flop – Thanh ghi Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch Flip Flop, ghi - Thiết kế lắp ráp mạch Flip Flop, ghi - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Mạch Flip Flop 2.2 Mạch ghi Bài 5: Mạch đếm nhị phân dùng Flip Flop Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch đếm nhị phân dùng Flip Flop - Thiết kế lắp ráp mạch đếm nhị phân dùng Flip Flop - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Mạch đếm nhị phân không đồng 2.2 Mạch đếm nhị phân đồng Bài 6: Mạch đếm ang IC đếm Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý hoạt động mạch đếm dùng IC đếm - Thiết kế lắp ráp mạch đếm dùng IC đếm - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Mạch đếm dùng IC 7490 2.2 Mạch đếm dùng IC khác Bài 7: Chuyển đổi ADC DAC Mục tiêu bài: Thời gian: 10 Thời gian: 05 Thời gian: 05 Thời gian: 10 Thời gian: 05 Thời gian: 05 Thời gian: 10 Thời gian: 05 Thời gian: 05 Thời gian: 10 Thời gian: 05 Thời gian: 05 Thời gian: 10 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Đối với đếm cách kết nối ta phải dùng thêm cổng NAND (thường chân CLEAR tích cực mức thấp, chân CLEAR tích cực mức cao phải dùng cổng AND) với ngõ vào bit ngõ mức số nhị phân n ngõ cổng NAND =0 đưa vào chân CLEAR FF Ví dụ: Thiết kế mạch đếm lên nhị phân không đồng MOD Ta thấy < 23 ( ta lấy số 2N gần số n nhất), ta sử dụng FF kết nối phải sử dụng thêm cổng NAND kết nối sau: mạch đếm đến (CBA=110) ta có CB=11, ta cho CB vào ngõ vào cổng NAND, ngõ đưa vào chân CLEAR FF để xóa CBA 000 tiếp tục đếm lên tới 101 (5), đếm qua 110 (6) tiếp tục bị xóa 000 Kết ta có sơ đồ mạch sau: Mạch đếm đồng Mạch đếm đồng đếm số đếm theo trình tự bất kỳ, nhiên bước thực sơ đồ kết nối phức tạp - Đặc điểm kết nối: xung CK đưa vào CLK FF đồng thời - Nếu sử dụng JKFF: ngõ J,K liên kết mạch logic phụ thuộc vào ngõ FF Mạch logic J,K=f(Q) có sau rút gọn từ bảng đầu vào kích với ngõ Q (…CBA) trạng thái đếm tại, ngõ Q’ (…C’B’A’) trạng thái đếm Giả sử mạch đếm bit đếm từ (CBA=001) qua (C’B’A’=010), ta có: C=0 chuyển sang C’=0 Jc=0, Kc=X B=0 chuyển sang B’=1 JB=1, KB=X A=1 chuyeån sang A’=0 JA=X, KA=1 Như với số đếm cho trước ta lập bảng đầu vào kích (xem Q Q’ đầu vào, J,K hàm đầu ra), từ bảng dùng bảng Karnaugh để rút gọn hàm J,K dựa vào hàm để nối mạch Số FF cần dùng N Trang 34 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Ví dụ: Thiết kế mạch đếm nhị phân đồng có chu trình đếm từ – Ta thấy < 23 cần sử dụng FF Ta lập bảng đầu vào kích sau: Khi quen với việc lập bảng đầu vào kích ta không cần ghi cột C’B’A’, CC’, BB’, AA’ nữa, trạng thái biến trạng thái phía Sử dụng bảng Karnaugh để rút goïn: JcKc CB 00 01 11 10 A JbKb CB 00 01 11 10 A JaKa CB 00 01 11 10 A 0X 0X X0 X0 0X X0 X0 0X 1X 1X 1X 1X 0X 1X X1 X0 1X X1 X1 1X X1 X1 X1 X1 => Jc = Kc = BA => Jb = Kb = A => Ja = Ka = Sơ đồ mạch: Trang 35 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Mạch đếm dùng IC 7490 + Đếm từ – 9: giải mã – hiển thị + Đếm từ 00 – 99: Trang 36 Giáo trình: Kỹ Thuật Số + Đếm từ 00 – 23: Đếm Johnson Bảng maõ Johnson: C 0 1 bit B A 0 1 1 1 0 D 0 0 1 1 bit C B 0 0 1 1 1 1 0 A 1 1 0 Số chữ số giảm dần Số chữ số giảm dần Hệ số đếm Kđ số trạng thái mà mạch đếm được, Kđ = 2N (N : số bit hay số FF) Ví dụ : Thiết kế mạch đếm Johnson Kđ = => cần FF Làm bước thiết kế mạch đếm đồng ta có : Trang 37 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Ja D, Ka D, Jb A, Kb A, Jc B, Kc B, Jd C , Kd C Ta veõ mạch sau : III THANH GHI Thanh ghi (Register) cấu tạo nhiều DFF mắc nối tiếp nhau: ngõ Q FF đưa vào D FF kế, xung CK cấp đồng thời Ví dụ: Thanh ghi bit: Giả sử ban đầu DCBA = 0000, cho liệu vào Da Sau cạnh xung lên xung thứ => DCBA = 0001, cho liệu vào Da Sau cạnh xung lên xung thứ => DCBA = 0010, cho liệu vào Da Sau cạnh xung lên xung thứ => DCBA = 0101, cho liệu vào Da Sau cạnh xung lên xung thứ => DCBA = 1010, … Như với chuỗi liệu nối tiếp vào Da: 1010… ta nhận sau xung liệu song song 0001, 0010, 0101, 1010, … Trang 38 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Bài tập chương III Thiết kế chuyển đổi qua lại flip flop: a JKFF sang RSFF, TFF, DFF b RSFF sang JKFF, TFF, DFF c TFF sang RSFF, JKFF, DFF d DFF sang RSFF, JKFF, TFF Thiết kế mạch đếm không đồng dùng JKFF: a Mod 16, 32, 64, 128, 256 b Mod 15, 30, 63, 125, 250 c Mod 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 d Đếm từ – 9, – 99, – 999 Thiết kế mạch đếm đồng bộ: a Mod 10 dùng JKFF, RSFF, TFF, DFF b Đếm theo chu trình 0-2-4-6-8 c Đếm theo chu trình 0-1-3-5-7-9 d Đếm theo chu trình 0-1-9-8-7 Thiết kế mạch đếm dùng IC7490 a Đếm từ – 9, – 99, – 999 b Đếm từ – 111, – 222, – 333 c Mạch đếm – giải mã – hiển thị phút giây d Mạch đếm – giải mã – hiển thị từ – Trang 39 Giáo trình: Kỹ Thuật Số CHƯƠNG IV CÁC LOẠI VI MẠCH KHÁC I BỘ CHUYỂN ĐỔI ADC VÀ DAC Bộ chuyển đổi DAC DAC (Digital to Analog Converter) chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự nhằm giao tiếp tín hiệu số với tín hiệu tương tự hay giới thực Ta xét mạch OPAMP đơn giản sau: Như mạch mã hóa bit nhị phân (tín hiệu số) thành điện áp (tín hiệu tương tự) ra, sở cho nguyên lý chuyển đổi DAC D C B A 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Vout=-(VD+VC/2+VB/4+VA/8) -0,000 -0,625 (LSB) -1,250 -1,875 -2,500 -3,125 -3,750 -4,375 -5,000 -5,625 -6,250 -6,875 -7,500 -8,215 -8,750 -9,375 (Full scale) Trang 40 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Ví dụ: chuyển ñoåi DAC bit D 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 B 0 1 0 1 0 1 0 1 A 1 1 1 1 Vout (V) 10 11 12 13 14 15 - Mỗi bước cách 1V => kích thước bước hay độ phân giải K=1V - Vout = K x DI (DI giá trị thập phân số nhị phân tương ứng) Ví dụ : với ngõ vào DCBA=11002 =1210 => Vout = x 12 = 12V - Số bước = 2N-1 (N số bit vào) Mạch có ngõ vào => có 24-1 = 15 bước Từ bảng ta rút ra: D 0 C 0 B 0 A 0 Vout Trọng số Trọng số A = Trọng số B = Trọng số C = Trọng số D = - Ta tìm Vout theo trọng số sau: cộng trọng số bit có chữ số bit ngõ vào Ví dụ: với ngõ vào DCBA = 0101 ta thấy C=A=1 => lấy trọng số C cộng với trọng số A: + = 5V - Độ phân giải với trọng số bit thấp Bộ chuyển đổi ADC ADC (Analog to Digital Converter) chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số nhằm giao tiếp tín hiệu tương tự hay giới thực với tín hiệu số Trang 41 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Sơ đồ khối ADC sau: Nguyên lý hoạt động: - Xung Start kích khởi động mạch bắt đầu chuyển đổi - Khối điều khiển (Control Unit) biến đổi số nhị phân lưu trữ ghi theo xung vào CK - Số nhị phân ghi đổi thành Vax DAC - Opamp so sánh Vax Va (Va tín hiệu điện áp vào tương tự cần chuyển đổi thành tín hiệu số) Nếu Vax < Va => ngõ Opamp mức cao => Khối điều khiển chuyển đổi Nếu Vax Va => ngõ Opamp mức thấp => Khối điều khiển dừng chuyển đổi, cho xung End báo kết thúc trình chuyển đổi Lúc Vax Va ghi chứa số nhị phân gần với giá trị nhị phân Va, ta lấy ngõ ghi giá trị nhị phân (tín hiệu số) cần chuyển đổi Để cho dễ hiểu ta ví khối điều khiển mạch đếm, phép đếm liên tục ghi cho số đếm nhị phân, qua DAC giá trị điện áp tăng dần (hay giảm dần) Vax, Vax đưa qua Opamp so sánh với Va, đến Vax vừa gần Va Opamp tác động khối điều khiển ngừng đếm, ghi chứa số nhị phân tương đương với Va cần đổi II BỘ NHỚ Bộ nhớ (memory) mạch số có khả lưu trữ giá trị nhị phân ô nhớ địa xác định Khi cần lấy (đọc) liệu từ nhớ hay nhập (ghi) liệu vào nhớ, ta cần xác định địa nhớ truy xuất liệu hay chứa Một nhớ thường có ngõ vào địa chỉ, ngõ liệu, ngõ lựa chọn thao tác đọc hay ghi, ngõ cho phép hoạt động … Một số thuật ngữ dùng nhớ + Ô nhớ (Memory cell): Là mạch điện có khả lưu trữ bit (0 hay 1) Ví dụ Flip-Flop… + Từ nhớ (Memory word): Trang 42 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Là nhóm bit (ô nhớ) biểu diễn lệnh hay liệu Ví dụ: Thanh ghi bit tương đương từ nhớ (8-bit word) + Byte: Là đơn vị từ nhớ byte = bit KB = 210 byte =1024 byte 1MB = 210 KB + Dung lượng (capacity): Là số bit nhiều mà nhớ có khả lưu trữ Ví dụ: Bộ nhớ 2Kx8 Số từ = 2K = x 1024 = 2048 từ Kích thước từ = bit = byte Dung lượng nhớ 2048 x = 16384 bit + Địa (address): Là mã số (mã nhị phân) xác định vị trí ô nhớ hay từ nhớ nhớ Có N ngã vào địa dung lượng 2N từ + RAM (Random Access Memory): Là nhớ cần có nguồn điện cung cấp thường xuyên, nguồn nuôi, liệu nhớ Bộ nhớ truy xuất địa với thời gian + ROM (Read Only Memory): Là nhớ lưu trữ không cần nguồn nuôi ROM ghi liệu vào lần Hoạt động nhớ Bộ nhớ truy xuất liệu theo nguyên tắc sau: - Chọn vị trí vùng nhớ cần truy xuất theo địa vào nhận - Chọn hoạt động đọc hay ghi, ghi nhận liệu vào để lưu trữ, đọc treo (hold) liệu để đọc Ví dụ: xét hoạt động nhớ 32x4 Vaøo bit I3I2I1I0 , bit O3O2O1O0 Số từ = Số địa = 32 = 25 => có bit địa A4A3A2A1A0 Giả sử ta có bảng địa liệu tương ứng nhớ bảng sau: Địa A4…A0 0 0 0 0 0 0 1 1 Dữ liệu nhớ 1 0 1 1 0 1 Trang 43 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Với địa vào 00100, R/(W) = 1, ME = 1, nhớ cho phép đọc liệu đưa ngõ liệu 0001 Với địa vào 01101, R/(W) = 0, ME = 1, liệu vào 1110, nhớ cho phép ghi liệu 1110 vào địa 01101 Ví dụ: Thiết kế mạch báo chuông tiết học sử dụng EPROM Mạch có hiển thị phút, tiết, thứ Hướng dẫn: Mạch báo tiết học làm việc với chu kỳ 24 = 86400 giây, chọn từ nhớ 30s => dung lượng nhớ cần sử dụng (86400/30)x8 bit = 2,88 KB Chọn nhớ EPROM 2732 có dung lượng 4KB, EPROM có 12 đường địa ngõ liệu, để giải mã địa cho EPROM, ta sử dụng IC đếm 12 bit 4040, liệu từ nhớ cần phải qua mạch đệm sử dụng IC74373 giao tiếp với mạch sau Ta có sơ đồ mạch sau: Chọn ngõ O0 74373 kích mạch đếm phút: sau xung nhịp (60s) ta cho ngõ O0 74373 lên để kích mạch đếm phút, liệu cần nạp vào 2732 địa 00H 01H (chọn địa ô nhớ 000H) Chọn ngõ O1 74373 kích mạch đếm tiết, O3 kích mạch chuông báo tiết: liệu chứa nhớ địa vào tiết 000010102=0AH.Ví dụ tiết bắt đầu lúc 7h30 = 27000s => địa 27000/30= 90010=384H nạp vào liệu 0AH … Chọn ngõ O2 74373 kích mạch đếm thứ, O5 dùng reset mạch sau 24h = 24x3600s = 86400s: địa 86400/30=288010 =B40H , O2=O5 =1 đưa vào chân Reset 4040 => liệu 24H … III HỌ VI MẠCH TTL VÀ CMOS Phân loại họ vi mạch + Dựa vào công nghệ chế tạo mức độ tích hợp, ta có họ vi mạch sau: - SSI (Small scale Intergration): chứa 12 cổng / chip - MSI (Medium scale Intergration): chứa 12-99 cổng / chip - LSI, VLSI (Very large/Large scale Intergration): chứa 100.000 cổng / chip - ULSI (Utra large scale Intergration): chứa nhiều 100.000 cổng / chip Trang 44 Giáo trình: Kỹ Thuật Số + Dựa vào chất bán dẫn chế tạo ta có loại vi mạch họ TTL CMOS Một số thông số kỹ thuật vi mạch số a Tham số dòng điện điện áp: - VIH (min): điện áp cần thiết (nhỏ nhất) để ngõ vào đạt mức 1, dòng điện tương ứng IIH - VIL (max): điện áp cần thiết (lớn nhất) để ngõ vào đạt mức 0, dòng điện tương ứng IIL - VOH (min): điện áp cần thiết (nhỏ nhất) để ngõ đạt mức 1, dòng điện tương ứng IOH - VOL (max): điện áp cần thiết (lớn nhất) để ngõ đạt mức 0, dòng điện tương ứng IOL b Khả chia tải (Fan out): Là khả mạch logic tải (drive) ngã vào khác, tải điện áp cần thiết mà ngõ vào khác nhận không hoạt động sai c Thời gian trễ: - tPLH: thời gian trễ chuyển từ mức logic lên - tPHL: thời gian trễ chuyển từ mức logic Ví dụ: Xét tín hiệu qua cổng đảo, vấn đề truyền trể nên mốc thời gian tín hiệu bị lệch so với tín hiệu vào d Công suất tiêu thụ: PDtb = Icctb x Vcc Icctb = (Icch + Iccl)/2 Icch: dòng điện nguồn vào ngõ = Iccl: dòng điện nguồn vào ngõ = Họ vi mạch TTL TTL ( Transistor to Transistor Logic) chế tạo BJT phát triển kỹ thuật SSI, MSI Mạch logic cổng NAND Họ TTL chia thành loại như: - 74L: công suất tiêu thụ thấp, thời gian trể lớn Trang 45 Giáo trình: Kỹ Thuật Số - 74H: công suất tiêu thụ lớn, thời gian trể thấp - 74S: tốc độ làm việc nhanh - 74LS: công suất tiêu thụ thấp, thời gian trể thấp - 74AS: tốc độ chuyển mạch nhanh - 74ALS: có ưu điểm họ Họ vi mạch CMOS CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) chế tạo transistor MOS, công suất tiêu thụ thấp, mật độ tích hợp cao, gọn, dễ chế tạo tốc độ chuyển mạch không cao Họ CMOS chia thành loại như: - Họ 4000/14000 - 74C: cách xếp chân tương tự họ TTL nên thay - 74HC: tốc độ cải tiến cao hơn, dòng tải tăng - 74HCT: tốc độ tăng tương thích với TTL, TTL lái trực tiếp với CMOS loại Giao tiếp TTL CMOS Do mức điệp áp dòng điện hai loại vi mạch khác nên phải có mạch trung gian giao tiếp a TTL giao tiếp với CMOS: Giá trị dòng diện vào CMOS thấp so với dòng TTL, TTL lái trực tiếp CMOS mặt dòng điện, nhiên điện áp TTL lại nhỏ so với điện áp vào CMOS, ta cần phải nâng điện áp TTL lên “điện trở kéo lên” sau: R= 1K – 10 K b CMOS giao tiếp với TTL - Ở mức cao: CMOS lái trực tiếp TTL - Ở mức thấp: Họ 4000B không đủ dòng lái TTL, ta phải sử dụng đệm, thông thường người ta sử dụng IC 4050B IC74LS125 làm trung gian Trang 46 Giáo trình: Kỹ Thuật Số Bài tập chương IV Thiết kế mạch đèn trang trí dùng mạch đếm mạch logic điều khiển bóng đèn LED hoạt động nhö sau: a Y1 0 Y2 0 0 Y3 0 Y4 0 0 Y1 0 0 Y2 0 0 1 Y3 0 1 1 Y4 0 0 1 1 Y1 1 1 Y2 0 1 Y3 0 1 Y4 0 0 Y1 1 1 1 Y2 0 1 1 Y3 0 1 0 Y4 0 0 0 b c d Thiết kế mạch đèn trang trí dùng nhớ điều khiển bóng đèn LED hoạt động Thiết kế mạch chuông tiết học dùng nhớ theo yêu cầu: - Hiển thị giờ, phút - Chu kì hoạt động 24h - Chuông reo 10s vào thời điểm: 7h00, 9h15, 9h30, 11h00, 12h00, 14h15, 14h30, 16h00 Trang 47 Giáo trình: Kỹ Thuật Số TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Vi mạch số (2007), Trường ĐHSPKT TPHCM Giáo trình Kỹ Thuật Số (2006), Trường ĐHBK Hà Nội Ronald J Tocci, (2001) Digital System, Principles and Applications, Prentice Hall International Edittions Trang 48 ... 11 Giáo trình: Kỹ Thuật Số CHƯƠNG II ĐẠI SỐ BOOLE VÀ CÁC CỔNG LOGIC I KHÁI NIỆM CHUNG Mở đầu Kỹ thuật điện tử ngày chia làm nhánh lớn kỹ thuật điện tử tương tự kỹ thuật điện tử số Kỹ thuật điện. .. 10 d Đếm từ – 9, – 99, – 999 Thiết kế mạch đếm đồng bộ: a Mod 10 dùng JKFF, RSFF, TFF, DFF b Đếm theo chu trình 0-2 - 4-6 -8 c Đếm theo chu trình 0-1 - 3-5 - 7-9 d Đếm theo chu trình 0-1 - 9-8 -7 Thiết kế... thống số, chức cổng logic, thiết kế mạch logic, chức flipflop, thiết kế mạch đếm Tài liệu tham khảo: [1] Kỹ thuật số, Trường CĐKT-KT Vinatex TPHCM (LHNB) [2] Thực tập Kỹ thuật số, Trường CĐKT-KT Vinatex