Điện tử số - Chương 5 pps

40 157 Ví dụ: Thanh ghi 4 bit dùng trigơ D D Q CLK CLR Q D Q CLK CLR Q D Q CLK CLR Q D Q CLK CLR Q A B C D Sè liÖu vµo CLOCK CLEAR CLR = 0 Q = 0 4.4.2 Thanh ghi http://cnpmk51-bkhn.org 158 Dòng VÀO RA CLR Số liệu CLK A B C D 1 0 0 0 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 0 3 1 1 1 1 0 0 0 4 1 1 2 1 1 0 0 5 1 1 3 1 1 1 0 6 1 0 4 0 1 1 1 7 1 0 5 0 0 1 1 8 1 0 6 0 0 0 1 9 1 0 7 0 0 0 0 10 1 0 8 0 0 0 0 11 1 1 9 1 0 0 0 12 1 0 10 0 1 0 0 13 1 0 11 0 0 1 0 14 1 0 12 0 0 0 1 15 1 0 13 0 0 0 0 4.4.2 Thanh ghi http://cnpmk51-bkhn.org 159 Chuông     0 1 1 0 4.4.2 Thanh ghi http://cnpmk51-bkhn.org 160 Chương 5 Tổng hợp và phân tích hệ dãy http://cnpmk51-bkhn.org 41 161 q Q D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 q Q S R 0 0 0 - 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 - 0 q Q J K 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 q Q T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 5.1 Khái niệm  Hệ dãy có 2 loại bài toán: phân tích và tổng hợp Bảng ứng dụng của trigơ http://cnpmk51-bkhn.org 162 Thanh ghi 3 bit có 8 trạng thái →có 3 biến trạng thái →cần 3 trigơ 5.2 Tổng hợp hệ dãy  Bài toán tổng hợp hệ dãy gồm các bước như sau: 1. Tìm bảng trạng thái dưới dạng mã hoá trạng thái của hệ 2. Thành lập bảng kích trigơ trên cơ sở bảng trạng thái ñã mã hoá ở trên và bảng ứng dụng của trigơ tương ứng 3. Xác ñịnh hàm kích trigơ và tối thiểu hoá các hàm kích ñó 4. Xác ñịnh hàm ra và tối thiểu hoá các hàm ra. 5. Vẽ sơ ñồ thực hiện hệ dựa trên các hàm kích và hàm ra ñã xác ñịnh ñược Ví dụ 1 Tổng hợp thanh ghi 3 bit dịch phải dùng trigơ D http://cnpmk51-bkhn.org 163 x q 1 q 2 q 3 0 1 000 000 100 001 000 100 010 001 101 011 001 101 100 010 110 101 010 110 110 011 111 111 011 111 Số liệu vào: x 3 biến trạng thái: q 1 q 2 q 3 Bảng trạng thái mã hóa Biến trạng thái tiếp theo: Q 1 Q 2 Q 3 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 1) http://cnpmk51-bkhn.org 164 Q 1 = x, Q 2 = q 1 , Q 3 = q 2 D 1 = x, D 2 = q 1 , D 3 = q 2 D 1 q 1 CLK q 1 D 2 q 2 CLK q 2 D 3 q 3 CLK q 3 x CLOCK Sơ ñồ thực hiện Hàm kích trigơ 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 1) http://cnpmk51-bkhn.org 42 165 Ví dụ 2 Tổng hợp hệ dãy ñồng bộ dùng trigơ JK. Hệ có 1 ñầu vào x và 1 ñầu ra y. Các ñầu vào và ra này ñều là nhị phân. ðầu ra y = 1 nếu ở ñầu vào x xuất hiện theo qui luật x = 0101. Các trường hợp khác thì y = 0. Tổng hợp theo mô hình Mealy Hệ dãy x=0101011 y=0001010 1/0 A B C D 0/0 1/0 0/0 0/0 0/0 1/0 1/1 A: chờ 0 ñầu tiên B: ñã có 0 chờ 1 C: ñã có 01 D: ñã có 010 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) http://cnpmk51-bkhn.org 166 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Bảng trạng thái Cần 2 biến trạng thái q 1 q 2 ñể mã hóa Bảng trạng thái mã hóa x S 0 1 A B,0 A,0 B B,0 C,0 C D,0 A,0 D B,0 C,1 q 1 q 2 0 1 0 A C 1 B D x q 1 q 2 0 1 00 01,0 00,0 01 01,0 10,0 11 01,0 10,1 10 11,0 00,0 Q 1 Q 2 Q 1 Q 2 http://cnpmk51-bkhn.org 167 x q 1 q 2 0 1 00 01,0 00,0 01 01,0 10,0 11 01,0 10,1 10 11,0 00,0 q Q J K 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 q 1 q 2 x 0 1 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 - 1- 0 - 0 - 01 0 - - 0 1 - - 1 11 - 1 - 0 - 0 - 1 10 - 0 1 - - 1 0 - Q 1 Q 2 http://cnpmk51-bkhn.org 168 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Bảng trạng thái Moore x S 0 1 y A0 B0 A0 0 B0 B0 C0 0 C0 D0 A0 0 D0 B0 C1 0 C1 D0 A0 1 Bảng trạng thái Mealy x S 0 1 A0 B0,0 A0,0 B0 B0,0 C0,0 C0 D0,0 A0,0 D0 B0,0 C1,1 C1 D0,0 A0,0 http://cnpmk51-bkhn.org 43 169 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) q 1 q 2 x 0 1 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 - 1- 0 - 0 - 01 0 - - 0 1 - - 1 11 - 1 - 0 - 0 - 1 10 - 0 1 - - 1 0 - Bảng ứng dụng Bảng kích trigơ Hàm kích trigơ x q 1 q 2 0 1 00 0 0 01 0 1 11 - - 10 - - J 1 = xq 2 xqqxK 221 += xJ 2 = K 2 = x Hàm ra: y = xq 1 q 2 q Q J K 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 http://cnpmk51-bkhn.org 170 T4: x = 1100 T5: x = 1011 T6: x = 0110 TP: x = 0001 T1: x = 0011 T2: x = 0111 T3: x = 1101 http://cnpmk51-bkhn.org 171 5.2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Sơ ñồ thực hiện J 2 q 2 CLK K 2 q 2 J 1 q 1 CLK K 1 q 1 1 & =1 & y x CLOCK http://cnpmk51-bkhn.org 172 5.3 Phân tích hệ dãy Các bước thực hiện theo trình tự ngược lại so với tổng hợp hệ dãy Ví dụ: Cho sơ ñồ hệ dãy ñồng bộ dùng trigơ JK như sau. Hãy phân tích xác ñịnh chức năng của hệ. J 2 q 2 CLK K 2 q 2 J 1 q 1 CLK K 1 q 1 & & ≥ ≥≥ ≥1 y x CLOCK http://cnpmk51-bkhn.org 44 173 5.3 Phân tích hệ dãy (Ví dụ) Từ sơ ñồ viết biểu thức hàm kích và hàm ra: J 1 = q 2 , K 2 = , J 2 = x, K 1 = , y = 2 q x 2121 qxqqqx + x 0 1 q 1 q 2 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 1 0 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 0 Bảng kích trigơ http://cnpmk51-bkhn.org 174 5.3 Phân tích hệ dãy (Ví dụ) J 1 = q 2 , K 2 = , J 2 = x, K 1 = , y = 2 q x 2121 qxqqqx + x 0 1 q 1 q 2 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 1 0 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 0 Bảng kích trigơ q Q J K 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 http://cnpmk51-bkhn.org 175 5.3 Phân tích hệ dãy (Ví dụ) Bảng trạng thái mã hóa x 0 1 q 1 q 2 Q 1 Q 2 Q 1 Q 2 00 00, 0 01, 0 01 10, 0 11, 0 11 10, 1 11, 0 10 00, 0 01, 1 x S A A,0 B,0 B D,0 C,0 C D,1 C,0 D A,0 B,1 10 Bảng trạng thái http://cnpmk51-bkhn.org 176 Bảng trạng thái mã hóa x 0 1 q 1 q 2 Q 1 Q 2 Q 1 Q 2 00 00 01 01 10 11 11 10 11 10 00 01 x 0 1 q 1 q 2 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 1 0 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 0 Bảng kích trigơ http://cnpmk51-bkhn.org 45 177 5.3 Phân tích hệ dãy (Ví dụ) ðồ hình trạng thái http://cnpmk51-bkhn.org 178 1. Cho sơ ñồ như sau. Mô tả hoạt ñộng của sơ ñồ khi phím P4 ñược ấn. Bộ ñếm môñu n 8 A MUX B 8→ →→ →1 C ðầu vào ñếm +5 V CLK S P 7 P 6 P 0 2 0 2 1 2 2 D 1 D 2 D 3 http://cnpmk51-bkhn.org 179 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 Cho dạng tín hiệu CLOCK và START như hình vẽ. Hãy vẽ dóng trên cùng trục thời gian tín hiệu ở các ñầu ra Q 0 , Q 1 , Q 2 , Q 3 và giải thích. CLK START PR: PRESET PR = 0 Q = 1 D 1 Q 1 CLK CLR D 2 Q 2 CLK CLR D 3 Q 3 CLK CLR D 0 PR Q 0 CLK CLOCK START http://cnpmk51-bkhn.org 180 3. Tổng hợp bộ so sánh liên tiếp hai số A,B có ñộ dài bit tuỳ ý bằng hệ dãy ñồng bộ dùng trigơ JK theo mô hình Moore. Hai số A,B ñược so sánh bắt ñầu từ bit LSB. http://cnpmk51-bkhn.org 46 181 4. Cho sơ ñồ ñồng bộ dùng trigơ T như sau. Hãy phân tích và cho biết chức năng của sơ ñồ. T 1 q 1 CLK q 1 T 2 q 2 CLK q 2 ≥ ≥≥ ≥1 ≥ ≥≥ ≥1 CLOCK http://cnpmk51-bkhn.org 182 5. Cho sơ ñồ như sau. Hãy phân tích và cho biết chức năng của hệ. Vẽ tín hiệu tại các ñầu A, B, C dóng trên cùng trục thời gian cho 8 xung ñồng hồ. http://cnpmk51-bkhn.org 183 a b c J1 K1 J2 K2 J3 K3 A B C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 001 010 100 http://cnpmk51-bkhn.org 184 6. Tổng hợp thanh ghi 4 bit vào nối tiếp ra song song dùng tri gơ D. Thanh ghi còn có ñầu vào E ñể ñịnh chiều dịch. Nếu E = 1 thì thanh ghi dịch phải, còn E = 0 thì thanh ghi dịch trái. http://cnpmk51-bkhn.org 47 185 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 START Q 0 Q 2 Q 1 Q 3 2. http://cnpmk51-bkhn.org 186 CLK E Q 0 Q 1 Q 1 y D 1 Q 1 CLK Q 1 D 0 Q 0 CLK CLOCK &E y http://cnpmk51-bkhn.org 187 START COUNTER MOD8 E CLK http://cnpmk51-bkhn.org 188 http://cnpmk51-bkhn.org 48 189 http://cnpmk51-bkhn.org 190 So sánh liên tiếp Y G (A>B) B … 0 1 1 0 1 1 0 1 Y E (A=B) Y L (A<B) A … t 0 t 1 t 2 t 3 3. A > B: G (Y G = 1), A = B: E (Y E = 1), A < B: L (Y L = 1) LSB http://cnpmk51-bkhn.org 191 So sánh liên tiếp Y G (A>B) B … 0 1 1 0 1 1 0 1 Y E (A=B) Y L (A<B) A … t 0 t 1 t 2 t 3 AB S 00 01 11 10 Y G Y E Y L G G L G G 1 0 0 E E L E G 0 1 0 L L L L G 0 0 1 3. A > B: G (Y G = 1), A = B: E (Y E = 1), A < B: L (Y L = 1) LSB http://cnpmk51-bkhn.org 192 So sánh liên tiếp Y G (A>B) B … 0 1 1 0 1 1 0 1 Y E (A=B) Y L (A<B) A … t 0 t 1 t 2 t 3 AB q 1 q 2 00 01 11 10 Y G Y E Y L 00 00 01 00 10 01 11 - - - 10 3. A > B: G (Y G = 1), A = B: E (Y E = 1), A < B: L (Y L = 1) LSB q 1 q 2 G :10, E : 00, L : 01 http://cnpmk51-bkhn.org 49 193 q 1 q 2 Q 1 Q 2 00 01 01 10 10 00 11 00 Bảng trạng thái mã hóa: Tập trạng thái tương ñương: là tập trạng thái mà ứng với cùng một tín hiệu vào hệ chuyển ñến cùng một trạng thái tiếp theo và cho cùng 4. http://cnpmk51-bkhn.org 194 BÀI TẬP 1. Tổng hợp hệ tổ hợp cho phép dùng 3 công-tắc làm sáng, tắt cùng 1 ñèn. Bất kỳ công tắc nào cũng có thể làm sáng, tắt ñèn. 2. Không dùng bộ cộng, hãy tổng hợp hệ tổ hợp thực hiện phép toán A = B+3. B là một số 3 bit, còn A có số bit tùy chọn cho thích hợp http://cnpmk51-bkhn.org 195 3. Với giá trị nào của tổ hợp (A 7 A 6 A 1 A 0 ) 2 thì S = R & & A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 A 6 A 7 S R http://cnpmk51-bkhn.org 196 4. Sử dụng bộ chọn kênh thích hợp ñể tạo hàm sau: Chứng minh câu trả lời. = + + F(A,B,C) ABC B C ABC http://cnpmk51-bkhn.org [...]... http://cnpmk51-bkhn.org http://cnpmk51-bkhn.org 214 ðIÔT CLOCK 1 2 3 4 5 6 7 8 D UA > UK: ðiôt thông ID >0 START UA R UK ID q,E http://cnpmk51-bkhn.org 2 15 UA Thi t k sơ ñ th c hi n h 1 Ch c năng -> B ng th t (bi n vào ? hàm ra ? quan h vào-ra ?) 2... ng b nh : thư ng ñư c bi u di n theo b i c a 210 = 1024 (K) 211 = 2048 = 2K, 216 = 655 36 = 64K http://cnpmk51-bkhn.org 219 218 http://cnpmk51-bkhn.org nh ñ iv ih th ng máy tính Máy tính ðơn v s h c ðơn v ñi u khi n B nh trong (bán d n) ðơn v x lý trung tâm (CPU) B nh ngoài (băng, ñĩa…) http://cnpmk51-bkhn.org 220 55 ... Hai s nh phân c n c ng ñư c nh p t bàn phím Hi n th k t qu http://cnpmk51-bkhn.org 2 05 BÀI T P L N (2/3) 206 BÀI T P L N (3/3) (ST7/t 15) 2 L p trình mô ph ng b so sánh song song B so sánh cho phép so sánh 2 s nh phân t 1 bit ñ n 8 bit Hai s nh phân c n so sánh ñư c nh p t bàn phím Hi n th k t qu http://cnpmk51-bkhn.org http://cnpmk51-bkhn.org 3 207 H dãy ñ ng b có 1 ñ u vào x và 1 ñ u ra y ð u ra y =... 0 0 0 1 b2 A: 4 bit 1 0 2 B: 3 bit 1 F=A http://cnpmk51-bkhn.org B … … … … … … … 1 1 0 1 0 0 1 C Vi t bi u th c các hàm ra theo 3 bi n vào (t i thi u hóa) 1 1 1 1 0 1 0 V sơ ñ 199 http://cnpmk51-bkhn.org 200 50 F(A,B,C,D) = R(0,3,4,6,8,11,13, 15) 8 4 F(A,B,C) = ABC +B C + ABC 1 0 Vi t bi u th c hàm dư i d ng tuy n chính qui: E0 E1 1 0 E3 1 E4 0 E5 0 E6 1 F(A,B,C) = ABC +B C (A+A)+ ABC = ABC + A B C... Trong báo cáo c n có: 2 • • • Chương trình ngu n Phân tích chương trình ngu n K t qu ch y chương trình Ch sinh viên nào n p bài t p l n thì m i ñư c d thi l n 1.N p theo l p vào th 7 c a tu n 12 209 http://cnpmk51-bkhn.org 210 Ki m tra 90’ Không s d ng tài li u Các TL liên quan không ñ m t bàn () Câu 1 S d ng s lư ng ít nh t b ch n kênh 2-1 ñ th c hi n m t b ch n kênh 4-1 Câu 2 Gi thi t có s 4 bit A... CLK E http://cnpmk51-bkhn.org 211 http://cnpmk51-bkhn.org 212 53 Câu 6 Cho sơ ñ như hình v Hãy v tín hi u ra t i q, t i ñ u vào R dóng theo cùng tr c th i gian v i CLOCK và gi i thích Bi t r ng b ñ m môñun 8 tích c c v i sư n âm c a ñ ng h B ñ m ch ñ m khi ñ u vào E m c cao, n u E m c th p thì b ñ m không ñ m Gi thi t trư c khi có xung START tr ng thái b ñ m là 000 và q = 0 STAR Câu 5 Hãy phân tích... F(A,B,C) = R(0,2,4,7) E2 E7 C C C 2 1 0 F(A,B, C) A B C http://cnpmk51-bkhn.org 201 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 F 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 E0 0 E1 0 E2 1 E3 A E4 A E5 A E6 A E7 C C C 2 1 0 F(A,B,C, D) B C D http://cnpmk51-bkhn.org 202 3 1 công t c: 3 bi n A, B, C F=0: ñèn t t, F=1: ñèn... phân t 1 bit ñ n 8 bit Hai s nh phân c n c ng ñư c nh p t bàn phím K t qu hi n th là s nh phân A B C F 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 http://cnpmk51-bkhn.org 203 http://cnpmk51-bkhn.org 204 51 BÀI T P L N (2) BÀI T P L N (1/3) 2 L p trình Pascal mô ph ng b so sánh song song B so sánh cho phép so sánh 2 s nh phân t 1 bit ñ n 8 bit Hai s nh phân c n so sánh ñư c nh p t... t vi t hàm ra theo bi n vào (t i thi u hóa) 3 V sơ ñ th c hi n hàm ñã có bư c 2 Phân tích: Bi t sơ ñ th c hi n h -> Tìm ch c năng 1 T sơ ñ vi t bi u th c hàm ra theo bi n vào 2 Thành l p b ng th t d a vào 1 3 Suy ra ch c năng t b ng th t 197 198 http://cnpmk51-bkhn.org Gi i bài t p chương 5 1 3 công t c: 3 bi n A, B, C F=0: ñèn t t, F=1: ñèn sáng A B C F 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 . A0,0 http://cnpmk51-bkhn.org 43 169 5. 2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) q 1 q 2 x 0 1 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 - 1- 0 - 0 - 01 0 - - 0 1 - - 1 11 - 1 - 0 - 0 - 1 10 - 0 1 - - 1 0 - Bảng ứng. 1 J 1 K 1 J 2 K 2 J 1 K 1 J 2 K 2 00 0 - 1- 0 - 0 - 01 0 - - 0 1 - - 1 11 - 1 - 0 - 0 - 1 10 - 0 1 - - 1 0 - Q 1 Q 2 http://cnpmk51-bkhn.org 168 5. 2 Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Bảng trạng thái Moore x S 0. 1 00 0 0 01 0 1 11 - - 10 - - J 1 = xq 2 xqqxK 221 += xJ 2 = K 2 = x Hàm ra: y = xq 1 q 2 q Q J K 0 0 0 - 0 1 1 - 1 0 - 1 1 1 - 0 http://cnpmk51-bkhn.org 170 T4: x = 1100 T5: x = 1011 T6: x =