bai giang mon dien tu so nguyen trung hieu 5948

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ SỐ Giảng viên: KS Nguyễn Trung Hiếu Điện thoại/E-mail: 0916566268; trunghieutq@gmail.com Bộ môn: Kỹ thuật điện tử - Khoa KTDT1 Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 1/2009-2010 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ mơn KTĐT Tài liệu tham khảo ƒ Giáo trình Kỹ thuật số - Trần Văn Minh, NXB Bưu điện 2002 ƒ Cơ sở kỹ thuật điện tử số, Đại học Thanh Hoa, Bắc Kinh, NXB Giáo dục 1996 ƒ Kỹ thuật số, Nguyễn Thúy Vân, NXB Khoa học kỹ thuật 1994 ƒ Lý thuyết mạch logic Kỹ thuật số, Nguyễn Xuân Quỳnh, NXB Bưu điện 1984 ƒ Fundamentals of logic design, fourth edition, Charles H Roth, Prentice Hall 1991 ƒ Digital engineering design, Richard F.Tinder, Prentice Hall 1991 ƒ Digital design principles and practices, John F.Wakerly, Prentice Hall 1990 ƒ VHDL for Programmable Logic by Kevin Skahill, Addison Wesley, 1996 ƒ The Designer's Guide to VHDL by Peter Ashenden, Morgan Kaufmann, 1996 ƒ Analysis and Design of Digital Systems with VHDL by Dewey A., PWS Publishing, 1993 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Nội dung ƒ Chương 1: Hệ đếm Chương 2: Đại số Boole phương pháp biểu diễn hàm Chương 3: Cổng logic Chương 4: Mạch logic tổ hợp Chương 5: Mạch logic Chương 6: Mạch phát xung tạo dạng xung Chương 7: Bộ nhớ bán dẫn www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Hệ đếm www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Nội dung ƒ Khái niệm chung ƒ Biểu diễn số Chuyển đổi hệ đếm Số nhị phân có dấu Dấu phẩy động www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Biểu diễn số (1) ƒ Nguyên tắc chung ƒ Dùng số hữu hạn ký hiệu ghép với theo qui ước vị trí Các ký hiệu thường gọi chữ số Do đó, người ta gọi hệ đếm hệ thống số Số ký hiệu dùng số hệ ký hiệu r ƒ Giá trị biểu diễn chữ khác phân biệt thông qua trọng số hệ Trọng số hệ đếm ri, với i số nguyên dương âm ƒ Tên gọi, số ký hiệu số vài hệ đếm thông dụng Tên hệ đếm Số ký hiệu Cơ số (r) Hệ nhị phân (Binary) Hệ bát phân (Octal) Hệ thập phân (Decimal) Hệ thập lục phân (Hexadecimal) 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 10 16 Chú ý: Người ta gọi hệ đếm theo số chúng Ví dụ: Hệ nhị phân = Hệ số 2, Hệ thập phân = Hệ số 10 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Biểu diễn số (2) ƒ Biểu diễn số tổng quát: N = a n −1 × r n −1 + + a1 × r1 + a × r + a −1 × r −1 + + a − m × r − m −m = ∑ a i × ri n −1 ƒ Trong số trường hợp, ta phải thêm số để tránh nhầm lẫn biểu diễn hệ Ví dụ: 3610 , 368 , 3616 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Hệ thập phân (1) ƒ Biểu diễn tổng quát: N10 = d n −1 × 10n −1 + + d1 × 101 + d × 100 + d −1 × 10−1 + + d − m × 10− m −m = ∑ di × 10i n −1 Trong đó: ƒ N10 : biểu diễn theo hệ 10, ƒ d : hệ số nhân (ký hiệu hệ), ƒ n : số chữ số phần nguyên, ƒ m : số chữ số phần phân số ƒ Giá trị biểu diễn số hệ thập phân tổng tích ký hiệu (có biểu diễn) với trọng số tương ứng ƒ Ví dụ: 1265.34 biểu diễn số hệ thập phân: 1265.34 = ×103 + × 102 + × 101 + × 100 + × 10−1 + × 10−2 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Hệ thập phân (2) ƒ Ưu điểm hệ thập phân: ƒ Tính truyền thống người Đây hệ mà người dễ nhận biết ƒ Ngồi ra, nhờ có nhiều ký hiệu nên khả biểu diễn hệ lớn, cách biểu diễn gọn, tốn thời gian viết đọc ƒ Nhược điểm: ƒ Do có nhiều ký hiệu nên việc thể thiết bị kỹ thuật khó khăn phức tạp www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Hệ nhị phân (1) ƒ Biểu diễn tổng quát: N = b n −1 × 2n −1 + + b1 × 21 + b × 20 + b −1 × 2−1 + + b − m × 2− m −m = ∑ b i × 2i n −1 Trong đó: ƒ N : biểu diễn theo hệ 2, ƒ b : hệ số nhân lấy giá trị 1, ƒ n : số chữ số phần nguyên, ƒ m : số chữ số phần phân số ƒ Hệ nhị phân (Binary number system) gọi hệ số hai, gồm hai ký hiệu 1, số hệ 2, trọng số hệ 2n ƒ Ví dụ: 1010.012 biểu diễn số hệ nhị phân 1010.012 = × 23 + × 22 + 1× 21 + × 00 + × 2−1 + 1× 2−2 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 10 Hệ nhị phân (2) ƒ Ưu điểm: ƒ Chỉ có hai ký hiệu nên dễ thể thiết bị cơ, điện ƒ Hệ nhị phân xem ngơn ngữ mạch logic, thiết bị tính tốn đại - ngơn ngữ máy ƒ Nhược điểm: ƒ Biểu diễn dài, nhiều thời gian viết, đọc ƒ Các phép tính: ƒ Phép cộng: + = 0, + = 1, + = 10 ƒ Phép trừ: - = ; - = ; - = ; 10 - = (mượn 1) ƒ Phép nhân: (thực giống hệ thập phân) 0x0=0 , 0x1=0 ,1x0=0 ,1x1=1 Chú ý : Phép nhân thay phép dịch cộng liên tiếp ƒ Phép chia: Tương tự phép chia số thập phân www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 11 Hệ bát phân (1) ƒ Biểu diễn tổng quát: N8 = O n −1 × 8n −1 + + O0 × 80 + O −1 × 8−1 + + O − m × 8− m −m = ∑ Oi × 8i n −1 Trong đó: ƒ N : biểu diễn theo hệ 8, ƒ O : hệ số nhân (ký hiệu hệ), ƒ n : số chữ số phần nguyên, ƒ m : số chữ số phần phân số ƒ Hệ gồm ký hiệu : 0, 1, 2, 3, 4, 5, Cơ số hệ Việc lựa chọn số xuất phát từ chỗ = 23 Do đó, chữ số bát phân thay cho bit nhị phân ƒ Ví dụ: 1265.348 biểu diễn số bát phân www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 12 Hệ bát phân (2) ƒ Phép cộng ƒ Phép cộng hệ bát phân thực tương tự hệ thập phân ƒ Tuy nhiên, kết việc cộng hai nhiều chữ số trọng số lớn phải nhớ lên chữ số có trọng số lớn + 253 126 don vi : + = = + 8(viet nho1len hang chuc) chuc : + + = = + (viet nho1len hang tram) tram : + + = (1la nho tu hang chuc) 401 ƒ Phép trừ ƒ Phép trừ tiến hành hệ thâp phân ƒ Chú ý mượn chữ số có trọng số lớn cần cộng thêm khơng phải cộng thêm 10 − 253 126 don vi : < → + − = 5(no hang chuc) chuc : − − = (1la cho hang don vi vay ) 125 ƒ Chú ý: Các phép tính hệ bát phân sử dụng www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 13 Hệ thập lục phân (1) ƒ Biểu diễn tổng quát: N16 = H n −1 × 16n −1 + + H × 160 + H −1 × 16−1 + + H − m × 16− m −m = ∑ Hi × 16i n −1 Trong đó: ƒ N16 : biểu diễn theo hệ 16, ƒ d : hệ số nhân (ký hiệu hệ), ƒ n : số chữ số phần nguyên, ƒ m : số chữ số phần phân số ƒ Hệ thập lục phân (hay hệ Hexadecimal, hệ số 16) ƒ Hệ gồm 16 ký hiệu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F ƒ Trong đó, A = 1010 , B = 1110 , C = 1210 , D = 1310 , E = 1410 , F = 1510 ƒ Ví dụ: 1FFA biểu diễn số hệ thập lục phân www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 14 Hệ thập lục phân (2) ƒ Phép cộng ƒ Khi tổng hai chữ số lớn 15, ta lấy tổng chia cho 16 Số dư viết xuống chữ số tổng số thương nhớ lên chữ số Nếu chữ số A, B, C, D, E, F trước hết, ta phải đổi chúng giá trị thập phân tương ứng cộng ƒ Phép trừ ƒ Khi trừ số bé cho số lớn ta mượn cột bên trái, nghĩa cộng thêm 16 trừ ƒ Phép nhân + C − E ƒ Muốn thực phép nhân hệ 16 ta phải đổi số thừa số thập phân, nhân hai số với Sau đó, đổi kết hệ 16 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 15 F Nội dung Biểu diễn số ƒ Chuyển đổi số hệ đếm Số nhị phân có dấu Dấu phẩy động www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 16 Chuyển đổi từ hệ số 10 sang hệ khác Ví dụ: Đổi số 22.12510, 83.8710 sang số nhị phân ƒ Đối với phần nguyên: ƒ Chia liên tiếp phần nguyên số thập phân cho số hệ cần chuyển đến, số dư sau lần chia viết đảo ngược trật tự kết cần tìm ƒ Phép chia dừng lại kết lần chia cuối ƒ Đối với phần phân số: ƒ Nhân liên tiếp phần phân số số thập phân với số hệ cần chuyển đến, phần nguyên thu sau lần nhân, viết kết cần tìm ƒ Phép nhân dừng lại phần phân số triệt tiêu www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 17 Đổi số 22.12510 sang số nhị phân ƒ Đối với phần nguyên: Bước Chia Được ƒ Đối với phần phân số: Dư LSB Bước Nhân Kết Phần nguyên 0.125 x 0.25 22/2 11 11/2 0.25 x 0.5 5/2 0.5 x 1 2/2 0x2 0 1/2 MSB ƒ Kết biểu diễn nhị phân: 10110.001 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 18 Đổi số 83.8710 sang số nhị phân ƒ Đối với phần nguyên: Bước Chia Được ƒ Đối với phần phân số: Dư LSB Bước Nhân Kết Phần nguyên 0.87 x 1.74 1 83/2 41 41/2 20 0.74 x 1.48 20/2 10 0.48 x 0.96 10/2 0.96 x 1.92 5/2 0.92 x 1.84 2/2 0.84 x 1.68 1/2 0.68 x 1.36 0.36 x 0.72 MSB ƒ Kết biểu diễn nhị phân: 1010011.11011110 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 19 Đổi biểu diễn hệ sang hệ 10 ƒ Cơng thức chuyển đổi: = a n −1 × r n −1 + a n −2 × r n −2 + a × r + a −1 × r −1 + + a − m × r − m N10 ƒ Thực lấy tổng vế phải có kết cần tìm Trong biểu thức trên, r hệ số số hệ có biểu diễn ƒ Ví dụ: Chuyển 1101110.102 sang hệ thập phân N10 = 1× 26 + 1× 25 + × 24 + 1× 23 + 1× 22 + 1× 21 + × 20 + 1× 2−1 + × 2−2 = 64 + 32 + + + + + + 0.5 + = 110.5 www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 20 ... nhớ bán dẫn www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Hệ đếm www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT Nội dung ƒ Khái niệm chung ƒ Biểu... www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 12 Hệ bát phân (2) ƒ Phép cộng ƒ Phép cộng hệ bát phân thực tương tự hệ thập phân ƒ Tuy nhiên, kết việc cộng hai nhiều chữ số... Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn KTĐT 15 F Nội dung Biểu diễn số ƒ Chuyển đổi số hệ đếm Số nhị phân có dấu Dấu phẩy động www.ptit.edu.vn Bài giảng Điện tử số KS Nguyễn Trung Hiếu, Bộ môn