BÀI GIẢNG MẠCH SỐ - BÀI 1 pptx

MẠCH SỐ Mã học phần: VL264 Số tín chỉ: 2 Thời gian: 30 tiết Tài liệu tham khảo: 1. Nguyễn Hữu Phương, “Mạch Số”, Nhà xuất bản thống kê, 2001. 2. Ronald J. Tocci, “Digital Systems: principles and applications”, Prentice-Hall international, Inc. Về học tập, thi cử và kiểm tra:  Seminar: 2đ  Kiểm tra: 2đ (2 đến 4 bài kiểm tra (15 – 30 phút), mỗi bài 0.5đ -1đ, sv thiếu 1- 2 bài kiểm tra sẽ bị cấm thi)  Thi cuối kỳ: 6đ  Nộp mạch thí nghiệm: mỗi nhóm tối đa 2 sv, mỗi mạch tối đa 2đ (đây là điểm cộng thêm)  Nộp bài tập: trường hợp điểm tổng kết < 5đ sẽ được xem xét nếu sv nộp bài tập đầy đủ Bài 1 HỆ THỐNG SỐ ĐẾM VÀ KHÁI NIỆM VỀ MÃ I. Mạch tương tự và mạch số Mạch tương tự: Mạch tương tự (mạch Analog) xử lý các tín hiệu tương tự (là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian). Việc xử lý bao gồm các vấn đề: chỉnh lưu, khuếch đại, điều chế, tách sóng. Nhược điểm: Chống nhiễu thấp (nhiễu dễ xâm nhập) Phân tích, thiết kế mạch phức tạp Mạch số: Mạch số (mạch Digital) xử lý các tín hiệu số (là tín hiệu có biên độ biến thiên không liên tục theo thời gian hay rời rạc thời gian), nó được biểu diễn dưới dạng sóng xung với 2 mức điện thế cao và thấp mà tương ứng với 2 mức điện thế này là 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, gain điều chế số, mã hóa, giải mã, … Một số ưu điểm của mạch số:  Đơn giản, dễ hiểu  Dễ phân tích, thiết kế  Độ chính xác cao, ít ảnh hưởng bởi nhiễu  Khả năng lưu trữ, truyền tải  Dễ tạo mạch tích hợp  Hoạt động có thể lập trình. Vì vậy, hiện nay mạch số được sử dụng khá phổ biến trong tất cả các lĩnh vực: đo lường số, truyền hình số, điều khiển số, … II. Hệ thống số đếm • Hệ đếm là tập hợp các phương pháp gọi và biểu diễn các con số bằng các ký hiệu có giá trị số lượng xác định gọi là chữ số • Hệ đếm chia làm 2 loại: o Hệ đếm theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số còn phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: 1991 (hệ thập phân) 1111(hệ nhị phân) o Hệ đếm không theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số không phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: Hệ La mã I, II, III, … III. CƠ SỐ - CHUYỂN ĐỔI CƠ SỐ  Bất cứ một số nguyên dương R (R>1) đều có thể được chọn làm cơ số cho một hệ thống số.  Nếu hệ thống có cơ số R thì các số từ 0 đến (R-1) được sử dụng. Ví dụ: nếu R=8 thì các chữ số cần thiết là 0,1,2,3,4,5,6,7. Các hệ thống cơ số thông dụng trong kỹ thuật số:  • Thập phân (cơ số 10).  • Nhị phân (cơ số 2).  • Bát phân (cơ số 8).  • Thập lục phân (cơ số 16). Đổi từ cơ số d sang cơ số 10: Về phương pháp, người ta khai triển con số trong cơ số d dưới dạng đa thức theo cơ số của nó. VD: 1101, đổi sang thập phân là 1101 (2) =1.2 3 + 1.2 2 + 0.2 1 + 1.2 0 = 13 (10) Đổi từ cơ số 10 sang cơ số d: Về phương pháp, người ta lấy con số trong cơ số chia liên tiếp cho cơ số d đến khi nào thương bằng không thì thôi. [...]... Logic 1 (mức cao) 2,0V Thấp Cao Không Đồng ý 0,8V 0V Giả Thật Logic 0 (mức thấp) Số nhị phân có số mã là 0 ,1 và cơ số là 2 Ví dụ: 11 2D = 011 1 0000B = 70H 7 0 D: decimal B: binary H: hexadecimal Số thập phân Số thập lục Số nhị phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0000 00 01 0 010 0 011 010 0 010 1 011 0 011 1 10 00 10 01 1 010 10 11 110 0 11 01 111 0 11 11 DIODE DIODE + - Rc Rc... BCD 8-4 - 2 -1 Lưu ý:  Mã BCD phải viết đủ 4 bit  Sự tương ứng chỉ áp dụng cho số thập phân từ 0 đến 9 (số nhị phân từ 10 10 đến 11 11 của số nhị phân 4 bit không phải là số BCD) VD: 19 411 0 = 11 110 010 1 012 19 41 = 00 01 10 01 010 0 0001BCD Thập phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BCD 0000 00 01 0 010 0 011 010 0 010 1 011 0 011 1 10 00 10 01 BÀI 2 CỔNG LOGIC VÀ ĐẠI SỐ BOOLE I TRẠNG THÁI LOGIC O VÀ LOGIC 1 LOGIC 0 LOGIC 1 Sai Đúng... thái: 1 2 3 1 2 Y Biến số Hàm số 7404 74LS08 A Y  AB  A = 0 -> Y = 1 bất chấp B  A = 1 -> Y = B B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 A 0 A B 1 B 4 6 5 74LS00 0 1 Y 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Y 5 CỔNG NOR 2 A B 1 3 5 6 Y 1 74LS02 74LS02 1 A B 4 3 1 2 2 74LS32 74LS04 Y Bảng trạng thái: Biến số Hàm số A Y AB A = 1 -> Y = 0  A = 0 -> Y = B  B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 6 CỔNG EX-OR (EXCLUSIVE-OR) A B 1 3 2... =1 6 Bảng trạng thái: 74LS86 Biến số Y  AB  AB  AB  Cùng trạng thái ngõ ra = 0  Khác trạng thái ngõ ra = 1 Hàm số A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 III ĐẠI SỐ BOOLE Các phép tính khi áp dụng cho logic 0 và 1 là: OR AND NOT 0+0=0 0 +1= 1 1+ 0 =1 1 +1= 1 0.0=0 0 .1= 0 1. 0=0 1. 1 =1 0 1 10 Các định lý: (1) X 0 = 0 (5) X + 0 = X (2) X 1 = X (6) X + 1 = 1 (3) X X = X (7) X + X = X (4) X X = 0 (8) X + X = 1. .. 3 2 74LS08 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Y 2 CỔNG OR A B 9 8 10 Y 1 2 1 3 Bảng trạng thái: 7432 7432 Biến số Hàm số A Y=A+B (đọc: Y bằng A HOẶC B)  A = 0 -> Y = B  A = 1 -> Y = 1 bất chấp B B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 A A 0 DIODE I 1 B VCC 5V B 0 Y =A + B + 1 LED - Y = 1: sáng Y = 0: tắt 1 = 5V R 0 = 0V 1 A 0 1 B A B 0 1 Y 9 8 10 7432 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Y 3 CỔNG NOT A 1 2 Y= A 3 1 4 7404 7404 Bảng... thái: Biến số A B 0 1 YA Hàm số 1 0 (đọc: Y bằng A KHÔNG B)  Chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra VCC = 5V 1= 5V RC 5V - 0 A 1 LED Y= A 0 = 0V Y = 1 :sáng Y = 0: tắt C + RB A B E VCC Tóm tắt B AND 0+0=0 0 +1= 1 1+ 0 =1 1 +1= 1 A OR 0.0=0 0 .1= 0 1. 0=0 1. 1 =1 4 6 Y 9 5 8 A NOT 0 1 10 1 2 8 10 C Y 2 Y 10 7404 74LS08 7432 A B 9 C 7432 9 8 4 10 6 5 7432 C 74LS08 Y A B 9 8 1 10 7404 7432 4 CỔNG NAND A B 4 6 5 1 2 Y &... LOGIC 1 CỔNG AND A B 1 3 2 Y 4 5 & 6 74LS08 74LS08 A B C 1 2 13 12 74LS 11 Y 3 4 5 & 6 Bảng trạng thái (bảng sự thật): tìm trạng thái ngõ ra theo điều kiện ngõ vào Biến số Hàm số 74LS 11 A Y = A.B B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 (đọc: Y bằng A VÀ B)  A = 0 -> Y = 0 bất chấp B  A = 1 -> Y = B VCC = 5V A B 0 0 VCC + 5V R 1 1 I Y = 1: sáng Y = 0: tắt LED - Y = A.B A 1 = 5V B DIODE 0 = 0V 1 A 0 1 B 0 A B 1 Y 1. .. trình bày bảng sự thật ở dạng bản đồ để diễn tả sự liên hệ logic giữa ngõ ra và các biến ngõ vào Số ô chiếm bởi một số hạng trong bản đồ Karnaugh sẽ bằng 2n-p với n là số biến số của hàm số, p là số biến số của mỗi số hạng * 1 biến số: A A A A Biến số Hàm số A * 2 biến số: A A B A B AB B A B AB B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 AB AB AB AB ... bài toán do con người đặt ra Để thực hiện điều đó, người ta đặt ra vấn đề mã hóa dữ liệu Các lĩnh vực mã hóa như: số thập phân, ký tự, âm thanh, hình ảnh, … o Nếu mỗi chữ số của số thập phân được mô tả bằng số nhị phân tương ứng với nó, kết quả ta được 1 mã gọi là mã BCD, vì chữ số thập phân lớn nhất là 9, cần 4 bit để mã hóa o Các số 8,4,2 ,1 được gọi là trọng số của mã và được gọi là mã BCD 8-4 - 2 -1 ... (giao hoán) (10 ) X Y = Y X (giao hoán) (11 ) X + (Y + Z) = (X + Y) + Z = X + Y + Z (phối hợp) (12 ) X(YZ) = (XY)Z = XYZ (phối hợp) (13 a) X(Y + Z) = XY + XZ (phân bố) (13 b) (W + X)(Y + Z) = WY + XY + WZ + XZ (phân bố) (14 ) X + XY = X (15 ) X + XY = X + Y * Định luật De Morgan: (16 ) X  Y  X.Y (17 ) X.Y  X  Y VD: 1/ Tối giải biểu thức sau: Z  (A  C).(B  D) 2/ Dùng cổng NAND và cổng NOT để vẽ mạch điện . lục Số nhị phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0000 00 01 0 010 0 011 010 0 010 1 011 0 011 1 10 00 10 01 1 010 10 11 110 0 11 01 111 0 11 11 Ví dụ: 11 2 D = 011 1 0000 B = 70 H 7. BCD) 10 019 10 008 011 17 011 06 010 15 010 04 0 011 3 0 010 2 00 011 00000 BCDThập phân VD: 19 41 10 = 11 110 010 1 01 2 19 41 = 00 01 10 01 010 0 00 01 BCD BÀI 2 CỔNG LOGIC VÀ ĐẠI SỐ BOOLE I. TRẠNG THÁI LOGIC O VÀ LOGIC 1 LOGIC. 8-4 - 2 -1 . Lưu ý:  Mã BCD phải viết đủ 4 bit  Sự tương ứng chỉ áp dụng cho số thập phân từ 0 đến 9 (số nhị phân từ 10 10 đến 11 11 của số nhị phân 4 bit không phải là số BCD) 10 019 10 008 011 17 011 06 010 15 010 04 0 011 3 0 010 2 00 011 00000 BCDThập phân VD: