Điện tử công nghiệp 2 chương 4

19/05/2020 ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TS ĐỒN THỊ HƯƠNG GIANG Email: giangdth@epu.edu.vn Mobil: 0372630593 TS Đoàn Thị Hương Giang NỘI DUNG CHÍNH CỦA MƠN HỌC • • • • • Chương Các vấn đề kỹ thuật số Chương Các họ vi mạch logic Chương Mạch logic tổ hợp Chương Mạch logic dãy Chương Mạch tạo xung biến đổi tín hiệu TS Đồn Thị Hương Giang 19/05/2020 Chương Mạch logic dãy TS Đoàn Thị Hương Giang Nội dung 4.1 Khái niệm chung 4.2 Mạch Flip - Flop 4.3 Thanh ghi- Thanh ghi dịch 4.4 Các đếm 4.5 Bài tập TS Đoàn Thị Hương Giang 19/05/2020 Nội dung 4.1 Khái niệm chung 4.2 Mạch Flip - Flop 4.3 Thanh ghi- Thanh ghi dịch 4.4 Các đếm 4.5 Bài tập TS Đoàn Thị Hương Giang Khái niệm chung Khái niệm • Hệ dãy hệ mà tín hiệu khơng phụ thuộc vào tín hiệu vào thời điểm mà phụ thuộc vào khứ tín hiệu vào • Hệ dãy cịn gọi hệ có nhớ • Để thực hệ dãy, thiết phải có phần tử nhớ • Ngồi cịn có phần tử logic TS Đoàn Thị Hương Giang 19/05/2020 Khái niệm chung Phân loại hệ dãy • Hệ dãy đồng bộ: làm việc cần có tín hiệu đồng để giữ nhịp cho toàn hệ hoạt động • Hệ dãy khơng đồng bộ: khơng cần tín hiệu để giữ nhịp chung cho toàn hệ hoạt động Lưu ý: Hệ dãy đồng nhanh hệ dãy khơng đồng nhiên lại có thiết kế phức tạp TS Đồn Thị Hương Giang Mơ hình hệ dãy • Mơ hình hệ dãy dùng để mơ tả hệ dãy thơng qua tín hiệu vào, tín hiệu trạng thái hệ mà không quan tâm đến cấu trúc bên hệ Tín hiệu vào Tín hiệu Hệ dãy Trạng thái TS Đồn Thị Hương Giang 19/05/2020 Mơ hình hệ dãy (tiếp) • Có hai loại mơ hình: – Mealy – Moore • Hai loại mơ hình chuyển đổi qua lại cho TS Đồn Thị Hương Giang a Mơ hình Mealy • Mơ hình Mealy mơ tả hệ dãy thơng qua năm tham số: – X = {x1, x2, , xn} – Y = {y1, y2, , yl} – S = {s1, s2, , sm} – FS(S, X) – FY(S, X) TS Đồn Thị Hương Giang 10 19/05/2020 Mơ hình Mealy (tiếp) • Giải thích kí hiệu: – X tập hợp hữu hạn n tín hiệu đầu vào – Y tập hợp hữu hạn tín hiệu đầu – S tập hợp hữu hạn m trạng thái hệ – FS hàm biến đổi trạng thái • Đối với mơ hình kiểu Mealy FS phụ thuộc vào S X → FS = FS(S, X) – FY hàm tính trạng thái đầu ra: FY = FY(S, X) TS Đoàn Thị Hương Giang 11 b Mơ hình Moore • Mơ hình Moore giống mơ hình Mealy, khác chỗ FY phụ thuộc vào S: FY = FY(S) TS Đoàn Thị Hương Giang 12 19/05/2020 Bảng chuyển trạng thái • Mơ hình Mealy: TS Đồn Thị Hương Giang 13 Bảng chuyển trạng thái (tiếp) • Mơ hình Moore: TS Đồn Thị Hương Giang 14 19/05/2020 Ví dụ mơ hình hệ dãy • Sử dụng mơ hình Mealy Moore để mô tả hệ dãy thực phép cộng • Ví dụ: TS Đồn Thị Hương Giang 15 Ví dụ: Mơ hình Mealy • X = {00, 01, 10, 11} - có hai đầu vào • Y = {0, 1} - có đầu • S = {s0, s1} - s0: trạng thái không nhớ - s1: trạng thái có nhớ • 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 TS Đoàn Thị Hương Giang 16 19/05/2020 Ví dụ: Mơ hình Mealy (tiếp) • Hàm FY(S, X): FY(s0, 00) = FY(s0, 01) = FY(s1, 00) = FY(s1, 11) = FY(s0, 11) = FY(s0, 10) = FY(s1, 10) = FY(s1, 01) = TS Đoàn Thị Hương Giang 17 Bảng chuyển trạng thái TS Đoàn Thị Hương Giang 18 19/05/2020 Đồ hình chuyển trạng thái 01,10/0 00/0 11/0 s0 s1 00/1 01,10/1 11/1 TS Đoàn Thị Hương Giang 19 Ví dụ: Mơ hình Moore • X = {00, 01, 10, 11} • Y = {0, 1} • S = {s00, s01, s10, s11} nhớ - có đầu vào - có đầu - sij: i = khơng i = có nhớ j = tín hiệu TS Đồn Thị Hương Giang 20 10 19/05/2020 Thanh ghi- Thanh ghi dịch Phân loại • Vào nối tiếp nối tiếp 1 0 • Vào nối tiếp song song 1 0 1 1 0 1 1 0 • Vào song song nối tiếp • Vào song song song song TS Đoàn Thị Hương Giang 55 Thanh ghi- Thanh ghi dịch Ví dụ • Thanh ghi bit vào nối tiếp song song dùng Trigger D Trigger D kích hoạt theo sườn xuống TS Đồn Thị Hương Giang 56 28 19/05/2020 Ví dụ (tiếp) • Bảng số liệu khảo sát: TS Đoàn Thị Hương Giang 57 Nội dung 4.1 Khái niệm chung 4.2 Mạch Flip - Flop 4.3 Thanh ghi- Thanh ghi dịch 4.4 Các đếm 4.5 Bài tập TS Đoàn Thị Hương Giang 58 29 19/05/2020 Bộ đếm chia tần số • Bộ đếm dùng để đếm xung • Bộ đếm gọi module n đếm n xung: từ đến n-1 • Có loại đếm: – Bộ đếm không đồng bộ: không đồng thời đưa tín hiệu đếm vào đầu vào trigger – Bộ đếm đồng bộ: có xung đếm đồng thời xung đồng hồ clock đưa vào tất trigger đếm TS Đoàn Thị Hương Giang 59 Cách thiết kế đếm • Xét nguyên lý flip flop JK: • Để Q từ chuyển lên cần J = 1, K = X (X hay 1) • Với trạng thái khác Q: – – – Q từ chuyển Q từ giữ nguyên Q từ giữ nguyên cần J = X, K = cần J = 0, K = X cần J = X, K = TS Đoàn Thị Hương Giang 60 30 19/05/2020 Việc chuyển trạng thái Q tóm tắt sau TS Đồn Thị Hương Giang 61 Thiết kế mạch đếm • Mạch có số đếm từ 000 đến 111 • Sử dụng tầng FF để có xung kích ck chuyển lên trạng thái TS Đoàn Thị Hương Giang 62 31 19/05/2020 Bảng chuyển trạng thái đếm TS Đoàn Thị Hương Giang • • 63 Lập bìa Cacno với Q0, Q1, Q2 biến vào J, K tầng FF lại trở thành đầu Bìa K cho đầu sau : Rút gọn biểu thức hàm logic diễn tả mạch logic X: J0 = K0 = J1 = K1 = Q0 J2 = K2 = Q0Q1 TS Đoàn Thị Hương Giang 64 32 19/05/2020 Mạch hồn thiện • Nối mạch X cụ thể: – – – – – Hai đầu vào J, K FF nối chung với (thành đầu vào T), FF có đầu T nối lên cao, FF1 có đầu vào T nối đến đầu Q0 FF có đầu vào T đầu cổng And mà đầu vào Q0 Q1 Mạch đếm hình sau: TS Đồn Thị Hương Giang 65 Các IC đếm thị trường Trên thị trường có nhiều IC đếm: • bit BCD: 74160, 74162, 74190, 74192, 4192, 4510, 4518 • bit nhị phân: 74161, 74163, 74191, 74193, 4193, 4516, 4520 • bit nhị phân: 74269, 74579, 74779 TS Đoàn Thị Hương Giang 66 33 19/05/2020 Mạch đếm khơng đồng • Là mạch đếm mà tất FF mạch khơng chịu tác động đồng thời xung Ck • Khi thiết kế mạch đếm không đồng phải quan tâm tới chiều tác động xung đồng hồ Ck TS Đoàn Thị Hương Giang 67 Đếm tiến TS Đoàn Thị Hương Giang 68 34 19/05/2020 Bộ đếm tiến không đồng module 16 • Đếm từ đến 15 có 16 trạng thái • Mã hóa thành bit A,B,C,D tương ứng với q4,q3,q2,q1 • Cần dùng trigger (giả sử dùng trigger JK) – Tất đầu J=1 K=1 – Tầng nhận xung ck – Tầng sau lấy đầu thuận tầng trước làm ck TS Đoàn Thị Hương Giang 69 Bộ đếm tiến khơng đồng module 16 • Bảng đếm xung: TS Đoàn Thị Hương Giang 70 35 19/05/2020 Bộ đếm tiến khơng đồng module 16 • Biểu đồ thời gian: • NX: Bộ đếm đồng thời chia tần số TS Đoàn Thị Hương Giang 71 Bộ đếm tiến khơng đồng module 10 • Có 10 trạng thái  cần dùng Trigger • Giả sử dùng Trigger JK có đầu vào CLR (CLEAR: xóa) tích cực mức thấp – Nếu CLR = q = • Cứ đếm đến xung thứ 10 tất q bị xóa • Sơ đồ: (các J=K=1) TS Đồn Thị Hương Giang 72 36 19/05/2020 Bộ đếm đồng module • Có trạng thái  cần dùng Trigger • Giả sử dùng Trigger JK • Bảng đếm xung: TS Đoàn Thị Hương Giang 73 Bộ đếm đồng module (tiếp) J Q1 J Q2 J CLK CLK CLK K K K Q3 CLOCK TS Đoàn Thị Hương Giang 74 37 19/05/2020 Đếm tiến đồng sườn xuống module16 • FF JK có xung Ck tác động sườn xuống • Có thể làm mạch tương tự với xung ck tác động cạnh lên/sử dụng FF T thay cho FF JK TS Đoàn Thị Hương Giang 75 Biểu đồ sóng mạch đếm TS Đồn Thị Hương Giang 76 38 19/05/2020 Nhận xét • Vậy FF phải có đầu vào T nối cho chúng mức cao đầu FF trước mức cao: – – – – T0 = T1 = Q0 T2 = Q1.Q2 T3 = Q0.Q1.Q2 TS Đoàn Thị Hương Giang 77 Mạch đếm đồng sườn lên module 16 TS Đoàn Thị Hương Giang 78 39 19/05/2020 Một số IC đếm đồng Nhóm 74LS160/161/162/163 • LS160, LS161 IC đếm chia 10 LS161 LS163 đếm chia 16 • LS160 LS161 có chân xố Cl khơng đồng cịn LS161, LS163 có chân xố Cl đồng Nhóm 74190, 74191 • 74LS190 mạch đếm chia 10 cịn 74LS191 mạch đếm chia 16 Nhóm 74LS192, LS193 • LS192 mạch đếm chia 10 LS193 mạch đếm chia 16 Nhóm 74HC/HCT4518 74HC/HCT4520 • Đây IC đếm đồng họ CMOS dùng FF D hoạt động tương tự IC kể cấu tạo từ cổng logic CMOS nên tần số hoạt động thấp so với IC loại bù lại tiêu tán cơng suất thấp • 4518 IC đếm chia 10 cịn 4520 IC đếm chia 16 TS Đồn Thị Hương Giang 79 Đếm lùi TS Đoàn Thị Hương Giang 80 40 19/05/2020 Đếm lùi • Đếm từ n-1 đến có n trạng thái • VD với đếm 16 cần dùng trigger (giả sử dùng trigger JK) – Tất đầu J=1 K=1 – Tầng nhận xung ck – Tầng sau lấy đầu đảo tầng trước làm ck cho tầng sau TS Đồn Thị Hương Giang 81 Sóng tín hiệu đếm lùi khơng đồng 16 TS Đồn Thị Hương Giang 82 41 19/05/2020 Bộ đếm lùi không đồng xung TS Đoàn Thị Hương Giang q3 q2 1 1 0 0 1 0 1 0 q1 1 1 Số đếm 7 83 ….To chapter TS Đoàn Thị Hương Giang 84 42 ... BCD: 741 60, 741 62, 741 90, 741 92, 41 92, 45 10, 45 18 • bit nhị phân: 741 61, 741 63, 741 91, 741 93, 41 93, 45 16, 4 520 • bit nhị phân: 7 42 6 9, 745 79, 747 79 TS Đoàn Thị Hương Giang 66 33 19/05 /20 20... dung 4. 1 Khái niệm chung 4 .2 Mạch Flip - Flop 4. 3 Thanh ghi- Thanh ghi dịch 4. 4 Các đếm 4. 5 Bài tập TS Đoàn Thị Hương Giang 24 12 19/05 /20 20 Mạch Flip - Flop Trigger • Phần tử hệ dãy phần tử nhớ...19/05 /20 20 Chương Mạch logic dãy TS Đoàn Thị Hương Giang Nội dung 4. 1 Khái niệm chung 4 .2 Mạch Flip - Flop 4. 3 Thanh ghi- Thanh ghi dịch 4. 4 Các đếm 4. 5 Bài tập TS Đoàn Thị Hương Giang 19/05 /20 20