1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Giáo trình kỹ thuật số (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng)

116 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Giáo Trình Kỹ Thuật Số
Tác giả Đỗ Hữu Hậu
Trường học Cao đẳng nghề Cần Thơ
Chuyên ngành Cơ điện tử
Thể loại sách giáo trình
Năm xuất bản 2021
Thành phố Cần Thơ
Định dạng
Số trang 116
Dung lượng 4,1 MB

Cấu trúc

  • BÀI 1: CỔNG LOGIC (7)
    • 2. Các cổng Logic cơ bản (4)
    • 3. Biểu thức Logic và mạch điện (4)
    • 4. Đại số Boole và định lý Demorgan (21)
    • 5. Đơn giản biểu thức logic (4)
    • 6. Thực hành (4)
  • BÀI 2: FLIP –FLOP (29)
    • 1. Flip - Flop R-S (5)
    • 2. FF R-S tác động theo xung lệnh (5)
    • 3. Flip - Flop J-K (5)
    • 4. Flip - Flop T (5)
    • 5. Flip - Flop D (5)
    • 6. Flip - Flop M-S (Master – Slaver) (5)
    • 7. Flip - Flop với ngõ vào Preset và Clear (5)
    • 8. Thực hành (5)
  • BÀI 3: MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI (38)
    • 1. Mạch đếm (5)
    • 2. Thanh ghi (5)
    • 3. Thực hành (5)
  • BÀI 4: MẠCH LOGIC MSI (51)
    • 1. Mạch mã hóa (Encoder) (51)
    • 2. Mạch giải mã (Decoder) (5)
    • 3. Mạch ghép kênh (5)
    • 4. Mạch tách kênh (5)
    • 5. Thực hành (5)
  • BÀI 5: HỌ VI MẠCH TTL – CMOS (68)
    • 1. Cấu trúc và thông số cơ bản của TTL (0)
    • 2. Cấu trúc và thông số cơ bản của CMOS (72)
    • 3. Giao tiếp TTL và CMOS (5)
    • 4. Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất (80)
  • BÀI 6: BỘ NHỚ (85)
    • 1. ROM (6)
    • 2. RAM (6)
    • 3. Mở rộng dung lượng bộ nhớ (6)
    • 4. Thực hành (6)
  • BÀI 07: KỸ THUẬT ADC – DAC (99)
    • 1. Mạch chuyển đổi số sang tương tự (DAC) (99)
    • 2. Mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC) (6)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (116)

Nội dung

CỔNG LOGIC

Các cổng Logic cơ bản

Biểu thức Logic và mạch điện

4 Đại số bool và định lý Demorgan

5 Đơn giản biểu thức logic

2 FF R-S tác động theo xung lệnh

7 Flip - Flop với ngõ vào Preset và

3 Bài 3: Mạch đếm và thanh ghi 16 2 13 1

5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 8 2 5 1

1 Cấu trúc và thông số cơ bản của

2 Cấu trúc và thông số cơ bản của

3 Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải làm việc với một lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán các số liệu này giúp đơn giản hóa quá trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong dãy số thập phân dn-1…d2d1d0, vị trí các chữ số từ phải qua trái thể hiện hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, trong khi phần nguyên được xác định từ trái qua phải với các đơn vị phần chục, phần trăm, phần nghìn sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Hệ số 2, hay hệ nhị phân, sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn lượng của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ thống số được đại diện bởi một bit, trong đó bit ở vị trí bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở vị trí bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit có tổng cộng 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (biểu diễn là 000) và giá trị lớn nhất là 1 (biểu diễn là 111) Trọng số của các bit tăng dần từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4.

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, theo quy tắc vị trí trọng số của 8 m (với m = -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số octal được biểu diễn dưới dạng: 0n-10n-2 020100.

Trong một dãy số bát phân có n số hạng, sẽ có 8^n giá trị khác nhau, với giá trị thấp nhất là 0 và giá trị lớn nhất là 7.777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và giữa hai số liền kề nhau có sự chênh lệch gấp 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi các bát phân sang số nhị phân, ta thay thế từng ký tự số bằng một số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì một số nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau Điều này mang lại sự thuận lợi cho các hệ thống số, cho phép mỗi ký tự tương ứng với một số nhị phân 4 bit, giúp tối ưu hóa quá trình mã hóa và lưu trữ thông tin.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 000 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số của hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng các số nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu và lệnh, cần phải chuyển đổi thành dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Điều này dẫn đến việc quy định cách thức biểu diễn các dữ liệu khác nhau bằng các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Code Decimal), là mã hóa các số thập phân theo dạng nhị phân.

Mỗi ký số thập phân, với giá trị lớn nhất là 9, cần được mã hóa bằng 4 bit Do đó, mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, sử dụng 4 bít cho từng ký số.

Mã BCD biểu diễn mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, trong đó chỉ có các số từ 0000 đến 1001 được sử dụng Các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được áp dụng trong mã BCD Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số giống như hệ thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng ký số thập phân thành số nhị phân tương ứng.

Đơn giản biểu thức logic

Thực hành

2 FF R-S tác động theo xung lệnh

7 Flip - Flop với ngõ vào Preset và

3 Bài 3: Mạch đếm và thanh ghi 16 2 13 1

5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 8 2 5 1

1 Cấu trúc và thông số cơ bản của

2 Cấu trúc và thông số cơ bản của

3 Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và đời sống hàng ngày, việc tiếp xúc và xử lý lượng lớn thông tin là điều thường gặp Số lượng này có thể được đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán, giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong dãy số thập phân, các chữ số được sắp xếp theo quy ước từ phải qua trái, thể hiện các hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, và ngược lại từ trái qua phải là phần chục, phần trăm, phần nghìn đối với phần lẻ sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Số nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn lượng của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ nhị phân được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit có tổng cộng 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (0 000) và giá trị lớn nhất là 1 (1 111) Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu diễn giá trị của một đại lượng, theo quy tắc vị trí trọng số của 8 m (m = -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số octal có thể được biểu diễn dưới dạng: 0n-10n-2 020100.

Một dãy số bát phân với n số hạng sẽ tạo ra 8^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị thấp nhất là 0 và giá trị lớn nhất là 7 777 Trọng số của các bit tăng dần theo thứ tự 1, 8, 64, và sự chênh lệch giữa hai số liền kề là 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi bát phân sang số nhị phân, ta thay thế mỗi ký tự số bằng số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì mỗi nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau, giúp đơn giản hóa việc mã hóa thông tin Điều này cho phép mỗi ký tự trong hệ thập lục phân tương ứng với một số nhị phân 4 bit, tạo thuận lợi cho các hệ thống số.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số của hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu hiệu và lệnh, đều phải chuyển đổi thành dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Do đó, cần quy định cách thức biểu diễn các dữ liệu khác nhau bằng số nhị phân, dẫn đến sự xuất hiện của các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Coded Decimal), là mã hóa số thập phân theo dạng nhị phân.

Để mã hóa mỗi ký số thập phân, cần sử dụng 4 bit, vì ký số thập phân lớn nhất là 9 Mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, luôn sử dụng 4 bít cho từng số thập phân.

Mã BCD sử dụng mã hóa mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, trong đó chỉ các số từ 0000 đến 1001 được áp dụng, còn lại không được sử dụng Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần ghi nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số như thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng ký số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

FLIP –FLOP

Flip - Flop J-K

Flip - Flop T

Flip - Flop với ngõ vào Preset và Clear

Thực hành

3 Bài 3: Mạch đếm và thanh ghi 16 2 13 1

5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 8 2 5 1

1 Cấu trúc và thông số cơ bản của

2 Cấu trúc và thông số cơ bản của

3 Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và đời sống hàng ngày, việc tiếp xúc và xử lý một lượng lớn số liệu là điều phổ biến Số liệu này có thể được đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán, giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong hệ thống số thập phân, các chữ số được sắp xếp từ phải qua trái thể hiện giá trị của hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, v.v Phần nguyên của số được xác định bởi các hàng này, trong khi phần thập phân, được phân cách bởi dấu phẩy, thể hiện giá trị của phần chục, phần trăm, phần nghìn, và các phần lẻ khác.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Số nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn giá trị của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ nhị phân được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở vị trí bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở vị trí bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit sẽ tạo ra 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (0 000) và giá trị lớn nhất là 1 (1 111) Trọng số của các bit được tính từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, tuân theo quy tắc vị trí trọng số của 8 m (m = -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số octal được thể hiện dưới dạng: 0n-10n-2 020100.

Trong một dãy số bát phân có n số hạng, sẽ có 8^n giá trị khác nhau, với giá trị thấp nhất là 0 và giá trị lớn nhất là 7 .777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và giữa hai số liền kề nhau có sự chênh lệch gấp 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi bát phân sang số nhị phân, ta thay thế mỗi ký tự số bằng số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì một số nhị phân 4 bit có thể biểu thị 16 giá trị khác nhau, giúp đơn giản hóa việc sử dụng ký tự tương ứng với số nhị phân 4 bit.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số giữa hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số được xử lý dưới dạng nhị phân, do đó mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu hiệu và lệnh, cần phải chuyển đổi thành dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Điều này dẫn đến việc quy định cách biểu diễn các số nhị phân cho các loại dữ liệu khác nhau, từ đó hình thành các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Code Decimal), là mã hóa số thập phân theo dạng nhị phân.

Ký số thập phân lớn nhất là 9, do đó cần 4 bit để mã hóa mỗi ký số thập phân Mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, sử dụng 4 bit cho từng số.

Mã BCD biểu diễn các số thập phân bằng mã nhị phân 4 bit, chỉ sử dụng các số từ 0000 đến 1001 Các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được áp dụng trong mã BCD Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số như hệ thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Ngoài ra, cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước dùng để biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng ký số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI

Mạch đếm

Thanh ghi

Thực hành

5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 8 2 5 1

1 Cấu trúc và thông số cơ bản của

2 Cấu trúc và thông số cơ bản của

3 Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong lĩnh vực khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải làm việc với một khối lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán số lượng này giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong dãy số thập phân, các chữ số được sắp xếp từ phải qua trái thể hiện các hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, trong khi phần nguyên Ngược lại, từ trái qua phải, các chữ số thể hiện phần chục, phần trăm, phần nghìn đối với phần lẻ sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Hệ thống số nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn giá trị của một đại lượng nào đó Một chuỗi số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Trong hệ thống số, mỗi số hạng được biểu diễn bằng một bit Bit ở vị trí bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất), trong khi bit ở vị trí bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit có tổng cộng 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (được biểu diễn là 000) và giá trị lớn nhất là 1 (được biểu diễn là 111) Trọng số của các bit tăng dần từ thấp đến cao là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, theo quy tắc vị trí trọng số của 8 m (m = -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số octal có thể được biểu diễn dưới dạng: 0n-10n-2 020100.

Một dãy số bát phân với n số hạng sẽ tạo ra 8^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị thấp nhất là 0 và giá trị lớn nhất là 7.777 Trọng số của các bit tăng dần từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và mỗi hai số liền kề có sự chênh lệch gấp 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi bát phân sang số nhị phân, ta thay thế từng ký tự số bằng số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì một số nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau, giúp đơn giản hóa việc sử dụng ký tự tương ứng với số nhị phân 4 bit.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 000 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số của hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng các số nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, ký hiệu và lệnh, phải ở định dạng nhị phân để mạch có thể hiểu và xử lý Do đó, cần quy định cách biểu diễn các số nhị phân cho các loại dữ liệu khác nhau, dẫn đến sự xuất hiện của các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Code Decimal), là mã hóa các số thập phân theo hệ nhị phân.

Mỗi ký số thập phân có giá trị tối đa là 9, do đó cần 4 bit để mã hóa mỗi ký số Mỗi số thập phân được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, với việc sử dụng 4 bit cho từng số thập phân.

Mã BCD biểu diễn mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, chỉ sử dụng các số từ 0000 đến 1001 Các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được dùng làm mã BCD Ưu điểm của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số như thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực tế, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước dùng để biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng ký số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

MẠCH LOGIC MSI

Thực hành

5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 8 2 5 1

1 Cấu trúc và thông số cơ bản của

2 Cấu trúc và thông số cơ bản của

3 Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải làm việc với một lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý và ghi chép số lượng này giúp đơn giản hóa các quá trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong hệ thống số thập phân, các chữ số được sắp xếp theo quy ước từ phải sang trái, với dn-1 là hàng đơn vị, tiếp theo là hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, và ngược lại từ trái sang phải cho phần thập phân, bao gồm phần chục, phần trăm, phần nghìn, v.v., sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Số nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn giá trị của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được cấu trúc theo dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ nhị phân được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở vị trí bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở vị trí bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit sẽ có 2^n giá trị khác nhau, bắt đầu từ giá trị nhỏ nhất là 0 (0 000) và lớn nhất là 1 (1 111) Trọng số của các bit được sắp xếp từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, theo quy tắc vị trí trọng số với cơ số 8 Mỗi chữ số trong dãy số octal được xác định bởi các vị trí m (m = -2, -1, 0, 1, 2 ) Một dãy số octal có thể được biểu diễn dưới dạng 0n-10n-2 020100.

Trong một dãy số bát phân có n số hạng, sẽ có 8^n giá trị khác nhau, với giá trị thấp nhất là 0 000 và giá trị lớn nhất là 7 777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và giữa hai số liền kề nhau có sự chênh lệch gấp 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi bát phân sang số nhị phân, ta thay thế mỗi ký tự số bằng một số nhị phân 3 bit tương ứng dựa trên bảng quy đổi.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau, giúp đơn giản hóa việc tương ứng giữa ký tự và số nhị phân.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, bắt đầu từ giá trị nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số giữa hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau gấp 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu hiệu và lệnh, cần phải ở dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Điều này dẫn đến việc quy định cách biểu diễn các dữ liệu khác nhau bằng các mã số, trong đó mã thập phân được sử dụng phổ biến nhất là mã BCD (mã hóa số thập phân theo số nhị phân).

Để mã hóa mỗi ký số thập phân, chúng ta cần 4 bit, vì ký số thập phân lớn nhất là 9 Mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, và luôn sử dụng 4 bit cho từng số thập phân.

Mã BCD biểu diễn mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, chỉ sử dụng các số từ 0000 đến 1001, trong khi các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được áp dụng Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số như thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước thể hiện số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng chữ số thập phân thành số nhị phân tương ứng.

HỌ VI MẠCH TTL – CMOS

Giao tiếp TTL và CMOS

4 Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ

Kiểm tra Thời gian:6 giờ

3 Mở rộng dung lượng bộ nhớ

4 Thực hành Thời gian: 1giờ

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải tiếp xúc và xử lý một khối lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán số lượng này giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong hệ thống số thập phân, các chữ số được sắp xếp từ phải qua trái, với vị trí của chúng biểu thị hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, và ngược lại từ trái qua phải là phần chục, phần trăm, phần nghìn đối với phần lẻ sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Hệ số 2, hay còn gọi là hệ nhị phân, sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn giá trị của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ nhị phân được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit có tổng cộng 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (000 0) và giá trị lớn nhất là 1 (111 1) Trọng số của các bit được xác định từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4, và tiếp tục theo quy luật lũy thừa của 2.

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, với quy tắc vị trí trọng số của 8 m (m = -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số octal được biểu diễn theo định dạng: 0n-10n-2 020100.

Dãy số bát phân với n số hạng sẽ tạo ra 8^n giá trị khác nhau, bắt đầu từ giá trị thấp nhất là 0.000 và cao nhất là 7.777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, với sự chênh lệch giữa hai số liền kề là 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi các bát phân sang số nhị phân, ta thay thế mỗi ký tự số bằng một số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì mỗi nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau Điều này giúp đơn giản hóa việc sử dụng chỉ một ký tự để tương ứng với số nhị phân 4 bit, làm cho hệ thống lục phân trở nên thuận lợi và hiệu quả hơn.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số giữa hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng nhị phân, yêu cầu mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu hiệu và lệnh, phải ở dạng nhị phân để được hiểu và xử lý Do đó, cần quy định cách thức biểu diễn các dữ liệu khác nhau bằng số nhị phân, dẫn đến sự xuất hiện của các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Coded Decimal), mã hóa số thập phân theo dạng nhị phân.

Để mã hóa mỗi ký số thập phân, cần sử dụng 4 bit, vì ký số thập phân lớn nhất là 9 Mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, luôn sử dụng 4 bít cho từng ký số.

Mã BCD biểu diễn mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, với các số từ 0000 đến 1001 được sử dụng, trong khi các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được áp dụng Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số như thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng ký số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất

Tải hiện nay rất đa dạng, bao gồm tải R, tải có tính cảm kháng, tải tuyến tính và phi tuyến, cũng như tải ở áp thấp, dòng thấp hay cao, xoay chiều hay một chiều Các cổng logic được thiết kế để giao tiếp với hầu hết các loại tải, nhưng chúng đều hoạt động với dòng và áp thấp Vậy, làm thế nào các cổng logic có thể thúc đẩy tải trong điều kiện này? Liệu tải có ảnh hưởng trở lại các cổng logic hay không?

4.1 Giao tiếp với tải DC

Phần này sẽ trình bày một số khả năng của cổng logic khi giao tiếp với các loại tải khác nhau:

Led đơn thường được sử dụng để hiển thị trong các vi mạch điện tử, với áp rơi dưới 2V và dòng điện khoảng vài mA Điều này cho phép nhiều cổng logic loại TTL và CMOS 74HC/HCT có thể điều khiển trực tiếp led đơn.

Loại CMOS 4000 và 14000 không thể hoạt động hiệu quả do dòng vào ra ở mức cao và thấp rất nhỏ, dưới 1uA và 0,5mA Mặc dù chúng có khả năng hoạt động với điện áp lớn hơn so với hai loại còn lại, nhưng hiệu suất dòng điện hạn chế là một yếu tố cần cân nhắc.

Mạch giao tiếp với led:

Hình 5.18: Giao tiếp với LED

R là điện trở giới hạn dòng cho led, cũng tùy loại cổng logic được sử dụng mà

R cũng khác nhau thường chọn dưới 330 ohm (điện áp Vcc =5VDC) tùy theo việc lựa chọn độ sáng của led.

Các cổng logic không chỉ điều khiển LED mà còn có thể trực tiếp kích hoạt các tải nhỏ khác như loa gốm áp điện, loại loa này hoạt động với dòng và áp suất thấp, cho phép phát ra tần số cao Mạch điều khiển cho loa gốm được minh họa như hình dưới đây.

Hình 5.19: Cổng logic thúc loa

Loa gốm có tính cảm kháng, do đó khi cổng chuyển mạch hoạt động, có thể tạo ra dòng cảm ứng điện thế cao, gây nguy hiểm cho transistor bên trong cổng Để bảo vệ cổng, cần sử dụng một diode mắc ngược với loa gốm.

Giao tiếp với tải lớn

Do không đủ dòng áp để cổng logic điều khiển tải, các thay đổi đột ngột ở tải như khi ngắt dẫn hay khởi động có thể tạo ra áp lực lớn và dòng điện cao, vượt quá khả năng chịu đựng của tải Do đó, cần thiết phải sử dụng các phần trung gian giao tiếp như transistor, thyristor, triac hoặc opto coupler tùy thuộc vào thiết kế mạch Ví dụ, trong trường hợp tải yêu cầu dòng lớn, việc lựa chọn linh kiện phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho hệ thống.

Khi dòng lớn vượt quá khả năng của cổng, cần sử dụng thêm transistor khuếch đại Đối với tác động mức thấp, nên sử dụng transistor PNP, trong khi tác động mức cao thì nên chọn transistor NPN.

Để tính toán các điện trở phân cực cho mạch, giả sử tải cần dòng 100mA và transistor có βs = 25, ta có thể tính dũng IB = IC/25 = 4mA Do đó, R1 được tính theo công thức (Vcc - VBE - VCE)/IB, khoảng 1K R2 được thêm vào để giảm dòng rỉ khi transistor ngưng dẫn, thường khoảng 10K Trong trường hợp tải cần dòng lớn hơn, có thể sử dụng transistor ghép Darlington để tăng dòng ra b, đặc biệt khi tải yêu cầu áp lớn.

Khác với trường hợp tải cần dòng lớn, việc sử dụng transistor làm tầng đệm không khả thi do cổng logic cấu tạo từ các transistor bên trong rất nhạy và không chịu đựng được áp ngược lớn Khi áp tải lớn, chúng có thể bị hỏng, thậm chí làm hỏng cả transistor đệm bên ngoài Giải pháp cho tình huống này là sử dụng thêm một transistor khác để cách ly áp cao từ tải với cổng logic, hoặc có thể dùng cổng đệm thúc chịu áp cao như 7407.

Cổng TTL tác động mức cao có thể không cần transistor cách li nếu đủ dòng cho tải, do phân cực nghịch tiếp giáp BC Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điện áp phân cực nghịch không được vượt quá giới hạn điện áp chịu đựng của mối nối BE, thường khoảng 60VDC.

4.2 Giao tiếp với tải AC Áp xoay chiều ở đây là áp lưới 220V/50Hz hay dùng, với giá trị lớn như vậy nên cần cách li cổng logic với tải, một số linh kiện hay dùng để cách li là thyristor, triac, rờ le, ghép nối quang (opto coupler) Ở đây trình bày cách dùng thyristor và opto coupler Cách dùng rờ le cũng giống như ở phần trước, với hai đầu cuộn dây rờ le ở bên transistor thúc còn chuyển mạch nằm bên tải.

Khi sử dụng triac, cần chọn transistor phù hợp với dòng đệm đủ cho triac, đồng thời thêm các điện trở phân cực để giảm dòng rỉ Cần lưu ý rằng dòng thuần tối đa và điện áp nghịch đỉnh của triac phải luôn nằm dưới giá trị định mức cho phép.

Hình 5.20: Giao tiếp với tải hoạt động ở điện áp xoay chiều

4.3 Giao tiếp sử dụng nối quang

Mạch này hoàn toàn cách li giữa mạch áp thấp và áp cao nhờ vào một opto coupler Cổng logic hoạt động ở mức thấp sẽ kích hoạt opto, dẫn đến việc SCR được mở để điều khiển tải Nguồn 20VDC cung cấp cho opto được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều và ổn áp bởi diode zener Mạch tác động ở mức cao cũng hoạt động tương tự.

Hình 5.21: Giao tiếp dùng kết nối quang

4.4 Giao tiếp sử dụng rơ le

Các công tắc thường được sử dụng để điều khiển nguồn cấp và tạo trạng thái logic cho cổng Tuy nhiên, do thiết kế dạng tiếp xúc cơ khí, việc đóng mở công tắc có thể gây ra hiện tượng dội, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.

Hình 5.22: Giao tiếp với công tắc cơ khí

Hiện tượng dội trong điện gia dụng như đèn và quạt không gây ảnh hưởng đáng kể, vì nó xảy ra chỉ trong khoảng vài mili giây, không đủ để đèn sáng tắt hay quạt dừng quay Tuy nhiên, các vi mạch điện tử lại rất nhạy cảm với những thay đổi nhanh chóng và nhỏ như vậy Hiện tượng dội xảy ra khi đóng hoặc mở công tắc, khi mà thực tế có thể đã có nhiều lần đóng mở trước khi công tắc hẳn hòi đóng hoặc hở.

5.1 Các bước khảo sát họ vi mạch TTL-CMOS trên bộ thí nghiệm Lab-volt (91014-20)

Hình 5.23: Mạch TTL-CMOS trên bộ thí nghiệm Lab-volt (91014-20)

Bước 1: Cấp nguồn cho mạch

Bước 2: Đặt S1, S2 ở vị trí tương ứng cần khảo sát

Bước 3: Cấp điện áp hoặc xung vuông ngõ vào

Bước 4: Đo giá trị điện áp ngõ ra

Bước 5: Nhận xét về giá trị điện áp ngõ ra

5.2 Sinh viên thực hành khảo sát

Thực hiện trình tự theo các bước và điền kết quả vào bảng sau:

Nhận xét về giá trị điện áp ngõ ra

Những trọng tâm cần chú ý trong bài

- Cấu trúc và thông số cơ bản của TTL và CMOS

- Giao tiếp TTL và CMOS

- Các bước thực hiện khảo sát mạch

Bài tập mở rộng và nâng cao

Bài 1: Lắp ráp mạch giao tiếp với công tắc cơ khí dùng IC 74HC14

Bài 2: Lắp ráp mạch giao tiếp dùng kết nối quang

Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 5

+ Về kiến thức: Trình bày được khái niệm, cấu trúc và thông số giữa các mạch

TTL và các CMOS, hiểu được chức năng của các họ của IC

BỘ NHỚ

ROM

RAM

Mở rộng dung lượng bộ nhớ

Thực hành

7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 11 2.5 7.5 1

1 Mạch chuyển đổi số - tương tự

2 Mạch chuyển đổi tương tự - số

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải làm việc với một lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý, ghi chép và tính toán các con số giúp đơn giản hóa quá trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong hệ thống số thập phân, các chữ số được sắp xếp từ phải qua trái thể hiện các hàng như hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, trong khi phần nguyên Ngược lại, từ trái qua phải, các chữ số thể hiện phần chục, phần trăm, phần nghìn của phần lẻ sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Hệ thống số nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn giá trị của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ thống số được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở vị trí bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở vị trí bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit sẽ có tổng cộng 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (biểu diễn là 000) và giá trị lớn nhất là 1 (biểu diễn là 111) Trọng số của các bit được tính từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Hệ thống số bát phân sử dụng các số từ 0 đến 7 để mô tả lượng của một đại lượng, tuân theo luật vị trí trọng số của 8 m (m = , -2, -1, 0, 1, 2, ) Một dãy số bát phân được biểu diễn theo cấu trúc 0n-1 0n-2 020 100, trong đó mỗi chữ số có vị trí và trọng số riêng.

Trong một dãy số bát phân với n số hạng, sẽ có 8^n giá trị khác nhau, với giá trị thấp nhất là 0 000 và giá trị lớn nhất là 7 777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và sự chênh lệch giữa hai số liền kề là 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi một số bát phân sang số nhị phân, ta thay thế mỗi ký tự số bằng một số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì mỗi nhị phân 4 bit có thể biểu diễn 16 giá trị khác nhau Điều này rất thuận lợi cho các hệ thống số, cho phép sử dụng một ký tự duy nhất tương ứng với một số nhị phân 4 bit, tạo ra sự đơn giản và hiệu quả trong việc quản lý dữ liệu.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex với n số hạng, có tổng cộng 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số giữa hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu và mệnh lệnh, cần phải chuyển đổi thành dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Do đó, cần quy định cách thức mà các số nhị phân biểu diễn dữ liệu khác nhau, dẫn đến sự xuất hiện của các mã số Một trong những mã phổ biến nhất là mã BCD (Binary Code Decimal), là mã hóa số thập phân theo dạng nhị phân.

Để mã hóa mỗi ký số thập phân, cần sử dụng 4 bit vì ký số thập phân lớn nhất là 9 Mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang số nhị phân tương ứng, với việc luôn sử dụng 4 bit cho từng ký số thập phân.

Mã BCD sử dụng mã hóa mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, trong đó chỉ các số từ 0000 đến 1001 được áp dụng, và các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được sử dụng Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần ghi nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số giống như hệ thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân với mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng, và cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước dùng để biểu diễn số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng chữ số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

KỸ THUẬT ADC – DAC

Mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC)

Mã Bài: MĐ16- 01 Giới thiệu:

Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên phải làm việc với một khối lượng lớn dữ liệu Việc đo lường, quản lý và ghi chép số lượng giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý và ước đoán.

- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản

- Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản dùng cổng logic

- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập

1 Hệ thống số và mã số

1.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system)

Trong hệ thập phân người ta sử dụng 10 ký tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để chỉ về lượng:

Trong dãy số thập phân, các chữ số được sắp xếp từ phải qua trái thể hiện các hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn, trong khi phần nguyên được xác định từ trái qua phải với các hàng phần chục, phần trăm, phần nghìn đối với phần lẻ sau dấu phẩy.

Nói tóm lại bất kì số nào cũng là tổng các tích giữa giá trị của mỗi chữ số với giá trị (gọi là trọng số) của nó.

Hình 1.1 Đối với một dãy số thập phân có n số hạng thì có 10 n giá trị và giữa hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 10 lần

1.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system)

Cơ số nhị phân là 2, sử dụng hai ký số 0 và 1 để biểu diễn lượng của một đại lượng Một dãy số nhị phân chỉ tính phần nguyên được thể hiện dưới dạng: bn-1bn-2 b2b1b0.

Mỗi số hạng trong hệ nhị phân được biểu diễn bằng một bit, trong đó bit ở bên trái nhất được gọi là MSB (bit có giá trị lớn nhất) và bit ở bên phải nhất được gọi là LSB (bit có giá trị nhỏ nhất).

Số nhị phân với n bit sẽ có 2^n giá trị khác nhau, trong đó giá trị nhỏ nhất là 0 (000 ) và giá trị lớn nhất là 1 (111 ) Trọng số của các bit được xác định từ thấp đến cao lần lượt là 1, 2, 4,

8 và giữa hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 lần.

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân.

Quy tắc chuyển như sau: b n-1 b n-2 b 2 b 1 b 0 = b n-1 2 n-1 +b n-2 2 n-2 b 2 2 2 +b 1 2 1 +b 0 2 0

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân.

Quy tắc chuyển như sau:

Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy phần dư

- Phần dư đầu tiên của phép chia là bit LSB

- Phần dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB

1.3 Hệ thống số bát phân (Octal system)

Trong hệ thống số bát phân, các số từ 0 đến 7 được sử dụng để biểu thị lượng của một đại lượng, với quy tắc vị trí trọng số của 8 m (m = -2, -1, 0, 1, 2 ) Một dãy số octal được thể hiện dưới dạng: 0n-10n-2 020100.

Trong một dãy số bát phân với n số hạng, sẽ có 8^n giá trị khác nhau, với giá trị thấp nhất là 0 000 và giá trị lớn nhất là 7 777 Trọng số của các bit từ thấp đến cao lần lượt là 1, 8, 64, và giữa hai số liền kề nhau có sự chênh lệch là 8 lần.

Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân

Quy tắc chuyển như sau:

Chuyển đổi số thập phân sang biểu diễn số bát phân

Quy tắc chuyển như sau: Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy phần dư

Để chuyển đổi các bát phân sang số nhị phân, chúng ta thay thế mỗi ký tự số bằng một số nhị phân 3 bit tương ứng theo bảng quy định.

1.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system)

Hệ HEX sử dụng 16 kí tự bao gồm 10 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các chữ cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ 0 đến 15.

Hệ thống lục phân được sử dụng vì một số nhị phân 4 bit có khả năng biểu diễn 16 giá trị khác nhau, giúp đơn giản hóa việc mã hóa thông tin Mỗi ký tự trong hệ lục phân tương ứng với một số nhị phân 4 bit, tạo thuận lợi cho việc xử lý và lưu trữ dữ liệu.

Một dãy Hex được biểu diễn như sau: hn-1hn-2 .h2h1h0

Trong dãy số Hex, với n số hạng, sẽ có 16^n giá trị khác nhau, với giá trị nhỏ nhất là 0 và giá trị lớn nhất là F FFF Trọng số của các bit lần lượt là 1, 16, 256, và trọng số giữa hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 16 lần.

Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân

Ghi chú: nếu số thập lục phân bắt đầu bằng chữ thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.

Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân

- Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy phần dư

Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân

- Thực hiện theo quy tắc biểu diễn một ký số thập lục phân bằng một nhóm tổ hợp 4 bit nhị phân

Ví dụ: Với A16 = 4EFB suy ra A2 = 0100 1110 1111 1011

Bảng hình 1.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân

Thập phân Thập lục phân Nhị phân

1.5 Mã BCD (Binary code decimal)

Thông tin trên mạch số điều được xử lý dưới dạng số nhị phân, vì vậy mọi dữ liệu, bao gồm số lượng, chữ cái, dấu hiệu và lệnh, đều phải ở dạng nhị phân để mạch số có thể hiểu và xử lý Điều này dẫn đến việc cần quy định cách biểu diễn các số nhị phân cho các loại dữ liệu khác nhau, từ đó phát sinh các mã số Một trong những mã thập phân phổ biến nhất là mã BCD (Binary Code Decimal), là cách mã hóa số thập phân dưới dạng nhị phân.

Mỗi ký số thập phân từ 0 đến 9 cần được mã hóa bằng 4 bit trong hệ nhị phân Do ký số thập phân lớn nhất là 9, mỗi số thập phân sẽ được chuyển đổi sang dạng nhị phân tương ứng, sử dụng đúng 4 bít cho từng ký số.

Mã BCD biểu diễn mỗi số thập phân bằng một số nhị phân 4 bit, chỉ sử dụng các số từ 0000 đến 1001 Các nhóm số nhị phân 4 bit khác không được dùng làm mã BCD Ưu điểm chính của mã BCD là khả năng chuyển đổi dễ dàng giữa mã thập phân và nhị phân, chỉ cần nhớ các nhóm mã 4 bit tương ứng với các ký số thập phân từ 0 đến 6.

- So sánh mã BCD và mã nhị phân

Mã BCD không phải là một hệ thống số giống như hệ thập phân, nhị phân, bát phân hay thập lục phân Thực chất, BCD là hệ thập phân mà mỗi ký số được mã hóa thành giá trị nhị phân tương ứng Cần lưu ý rằng mã BCD không phải là một mã nhị phân quy ước.

Mã nhị phân quy ước đại diện cho số thập phân hoàn chỉnh dưới dạng nhị phân, trong khi mã BCD chuyển đổi từng chữ số thập phân sang số nhị phân tương ứng.

Ngày đăng: 16/12/2023, 15:57