ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Tên Modul: Kỹ thuật sốMã số: EE043Số tín chỉ: 3Trình độ: Cho sinh viên năm thứ 2Biên soạn: Phạm Ngọc Thắng, Bùi Kim ThoaPhiên bản: 20081005 1. Mục tiêu: Khi hoàn thành modul này, người học có khả năng: Trình bày tính chất, nguyên lý làm việc của các phần tử logic, các hệ tổ hợp và hệ dãy. Biết cách ứng dụng để giải các bài toán trong thực tếPhân loại, kiểm tra tình trạng các họ IC số cơ bản. Lắp ráp, khảo sát được các mạch số điển hình.Modul này giúp người học phát triển năng lực: Khảo sát, tính toán, tổng hợp, phân tích các mạch điện trong hệ thống số. Có khả năng làm việc độc lập và làm việc theo nhóm. 2 Điều kiện tiên quyết: Thực hiện sau modul Điện tử căn bản3 Mô tả nội dung modulModul này cung cấp các kiến thức về: Lý thuyết: Khái niệm cơ bản của hệ thống số, các phần tử logic, định luật cơ bản, phương pháp biễu diễn và tối thiểu hoá hàm logic, thông số và cấu trúc của IC số, phương pháp thiết kế và phân tích mạch logic tổ hợp và mạch logic dãy. Thực hành: Thiết kế, khảo sát các họ IC số cơ bản, kiểm tra tình trạng IC số, lựa chọn linh kiện để lắp ráp được các mạch số theo yêu cầu, phân tích và xử lý sự cố trong mạch số.4. Nội dung modulA LÝ THUYẾT (Thời gian: 30 tiết)Chương 1 Khái niệm cơ bản của hệ thống số(Thời gian: Lên lớp3 tiết, tự học 6 giờ)1.1.Khái niệm tín hiệu số1.2.Trạng thái nhị phân và mức logic1.3.Khái niệm bit, byte, word1.4.Các hệ thống số đếm
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
CHƯƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Tên Modul: Kỹ thuật số
Mã số: EE04-3
Số tín chỉ: 3
Trình độ: Cho sinh viên năm thứ 2
Biên soạn: Phạm Ngọc Thắng, Bùi Kim Thoa
Phiên bản: 20081005
1 Mục tiêu:
Khi hoàn thành modul này, người học có khả năng:
- Trình bày tính chất, nguyên lý làm việc của các phần tử logic, các hệ tổ hợp và
hệ dãy Biết cách ứng dụng để giải các bài toán trong thực tế
- Phân loại, kiểm tra tình trạng các họ IC số cơ bản
- Lắp ráp, khảo sát được các mạch số điển hình
Modul này giúp người học phát triển năng lực:
- Khảo sát, tính toán, tổng hợp, phân tích các mạch điện trong hệ thống số
- Có khả năng làm việc độc lập và làm việc theo nhóm
2/ Điều kiện tiên quyết:
Thực hiện sau modul Điện tử căn bản
3/ Mô tả nội dung modul
Modul này cung cấp các kiến thức về:
- Lý thuyết: Khái niệm cơ bản của hệ thống số, các phần tử logic, định luật cơ bản, phương pháp biễu diễn và tối thiểu hoá hàm logic, thông số và cấu trúc của IC số, phương pháp thiết kế và phân tích mạch logic tổ hợp và mạch logic dãy
- Thực hành: Thiết kế, khảo sát các họ IC số cơ bản, kiểm tra tình trạng IC số, lựa chọn linh kiện để lắp ráp được các mạch số theo yêu cầu, phân tích và xử lý sự cố trong mạch số
4 Nội dung modul
A - LÝ THUYẾT (Thời gian: 30 tiết)
Chương 1 Khái niệm cơ bản của hệ thống số
(Thời gian: Lên lớp3 tiết, tự học 6 giờ)
1.1 Khái niệm tín hiệu số
1.2 Trạng thái nhị phân và mức logic
1.3 Khái niệm bit, byte, word
1.4 Các hệ thống số đếm
Trang 21.4.1 Các hệ thống số đếm sử dụng trong kỹ thuật số
1.4.2 Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm
1.4.3 Phép đếm trong các hệ thống số đếm
1.5 Các phép tính số học trong hệ nhị phân
1.5.1 Cộng nhị phân
1.5.2 Biễu diễn các số có dấu
1.5.3 Cộng trong hệ bù hai
1.5.4 Trừ trong hệ bù hai
1.5.5 Nhân nhị phân
1.5.6 Chia nhị phân
1.6 Mã hoá số của hệ thập phân
Chương 2: Đại số logic
(Thời gian: Lên lớp 9 tiết, tự học 18 giờ)
2.1 Cơ sở của đại số logic
2.2 Các phép toán logic và các cổng logic cơ bản
2.2.1 Phép toán OR và cổng OR
2.2.2 Phép toán AND và cổng AND
2.2.3 Phép toán NOT và cổng NOT
2.3 Các định luật cơ bản của đại số logic
2.4 Các phương pháp biễu diễn hàm logic
2.4.1 Biễu diễn bằng bảng chân lý
2.4.2 Biễu diễn bằng biểu thức đại số
2.4.3 Biễu diễn bằng bảng Karnaugh
2.4.4 Biễu diễn bằng sơ đồ logic
2.5 Hàm đủ
2.5.1 Hàm NOR
2.5.2 Hàm NAND
2.6 Hàm XOR và hàm XNOR
2.6.1 Hàm XOR
2.6.2 Hàm XNOR
2.7 Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic
2.7.1 Tối thiểu hoá hàm logic bằng phương pháp đại số
2.7.2 Tối thiểu hoá hàm logic bằng bảng Karnaugh
2.7.3 Tối thiểu hoá hàm logic bằng phương pháp Queen-Mc Cluski
Kiểm tra giữa học phần: 1 tiết
Chương 3: Các họ vi mạch logic cơ bản
(Thời gian: Lên lớp2 tiết, tự học 4 giờ)
3.1 Mở đầu
3.2 Đặc điểm chung của các họ vi mạch logic
3.3 Họ RTL
3.4 Họ TTL
3.5 Họ CMOS
3.6 Giao diện CMOS và TTL
Chương 4: Các mạch logic tổ hợp
(Thời gian:Lên lớp 5 tiết, tự học 12 giờ)
4.1 Tổng quan
4.1.1 Mô hình mạch tổ hợp
4.1.2 Bài toán thiết kế mạch tổ hợp
4.1.3 Bài toán phân tích mạch tổ hợp
4.2 Các mạch logic tổ hợp thường gặp
Trang 34.2.1 Bộ so sánh
4.2.2 Bộ cộng hai số nhị phân
4.3 Các mạch mã hoá và giải mã
4.3.1 Mạch mã hoá
4.3.2 Mạch giải mã
4.4 Mạch hợp kênh và phân kênh
4.4.1 Mạch hợp kênh
4.4.2 Mạch phân kênh
4.4.3 Ứng dụng
4.5 Thiết kế dùng vi mạch MSI, LSI
4.5.1 Thiết kế dùng MUX
4.5.2 Thiết kế dùng DMUX, DECODER
Chương 5: Các mạch logic dãy
(Thời gian: Lên lớp 9 tiết, tự học 18 giờ)
5.1 Tổng quan
5.1.1 Mô hình mạch dãy
5.1.2 Các phương pháp biểu diễn mạch dãy
5.2 Các trigơ số
5.2.1 Định nghĩa và phân loại
5.2.2 Trigơ RS
5.2.3 Trigơ JK
5.2.4 Trigơ D
5.2.5 Trigơ T
5.2.6 Xác định đầu vào điều khiển cho trigơ
5.2.7 Chuyển đổi giữa các trigơ số (tự nghiên cứu)
5.2.8 Một số vi mạch trigơ (tự nghiên cứu)
5.3 Bài toán thiết kế mạch tổ hợp
5.3.1 Quy tắc chung
5.3.2 Đơn giản trạng thái trong
5.3.3 Mã hoá trạng thái
5.3.4 Xác định các hàm kích thích và hàm ra
5.4 Các bộ đếm
5.4.1 Đặc điểm và phân loại bộ đếm
5.4.2 Một số loại bộ đếm thông dụng
5.4.3 Tăng dung lượng của bộ đếm
5.4.4 Một số vi mạch đếm điển hình
5.5 Bộ ghi và bộ ghi dịch
5.5.1 Đặc điểm
5.5.2 Bộ ghi song song
5.5.3 Bộ ghi dịch nối tiếp
5.5.4 Bộ ghi dịch hỗn hợp
5.5.5 Bộ ghi nối tiếp thông tin có thể lưu trữ
5.6 Các bộ nhớ bán dẫn
5.6.1 Khái niệm bộ nhớ
5.6.2 Bộ nhớ chỉ đọc ROM
5.6.3 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM
Kiểm tra giữa học phần: 1 tiết
B- THỰC HÀNH, THÍ NGHIỆM (Thời gian: 30 giờ)
Bài 1: Thiết kế và lắp ráp mạch với điều kiện ràng buộc
Trang 4(Thời gian: Lên lớp 6 h, tự học 6 h)
1.1.Thiết kế và lắp ráp mạch kiểm tra sự hợp lệ của mã BCD dùng các phần tử cơ bản, dùng các phần tử NAND và từ các phần tử NOR
1.2.Thiết kế và lắp ráp mạch kiểm tra tính chẵn lẻ của bốn bit đưa tới đầu vào mạch từ các phần tử XOR, từ các phần tử XNOR
1.3.Thiết kế và lắp ráp mạch so sánh hai số nhị phân 1 bit dùng các phần tử NAND 1.4.Thiết kế và lắp ráp mạch chuyển đổi từ mã nhị phân 4 bit sang mã Gray và ngược lại dùng các phần tử XOR
Bài 2: Các trigơ số và các bộ đếm
(Thời gian: Lên lớp 6 h, tự học 6 h)
2.1.Thiết kế, lắp ráp và khảo sát phần tử nhớ RS từ các cổng NAND và NOR
2.2.Thiết kế và lắp ráp bộ đếm lùi không đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
2.3 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm tiến không đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
2.4 Từ bộ đếm ở câu 3 tạo ra bộ đếm modul 10 bằng phương pháp đặt lại trạng thái
Bài 3: Các bộ đếm đồng bộ
(Thời gian: Lên lớp 6 h, tự học 6 h)
3.1 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm tiến đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
3.2 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm lùi đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
3.3.Thiết kế và lắp ráp mạch tạo mã dư 3 dùng IC 74LS192 hoặc 74LS193
Bài 4: Mạch mã hoá và giải mã - mạch hợp kênh và phân kênh
(Thời gian: Lên lớp 6 h, tự học 6 h)
4.1.Thiết kế và lắp ráp mạch giải mã BCD sang led 7 thanh hiển thị đến 99
4.2.Thiết kế và lắp ráp mạch kiểm tra trạng thái đóng mở của 8 cửa qua các led dùng MUX và DMUX
4.3 Thiết và lắp ráp mạch quang báo dùng DMUX
Bài 5: Bộ ghi dịch
(Thời gian: Lên lớp 6 h, tự học 6 h)
5.1.Thiết kế và lắp ráp mạch điều khiển nạp dữ liệu song song hoặc nối tiếp vào thanh
ghi 4 bit dùng các trigơ JK
5.2.Ứng dụng IC 74LS164 tạo mạch đèn sáng dần và tắt dần
5.3.Kết nối mạch ghi dịch hiển thị 16 led sáng dần và tắt dần bằng phương pháp mắc nối tiếp 2 IC 74LS164
5.4 Thiết kế và lắp ráp mạch điều khiển môtơ bước
5 Tài liệu:
Tài liệu học tập:
[1] Bùi Thị Kim Thoa, Phạm Ngọc Thắng - Giáo trình kỹ thuật số - Khoa Điện-Điện
tử-Trường ĐHSPKTHY - 2007
Tài liệu tham khảo:
Trang 5[1] Eighth Edition – Digital fundamentals
[2] Tổng hợp và biên dịch VN-Guide -Giáo trình chuyên ngành kỹ thuật số – NXB TK 2001 [3] Bộ môn điện tử- ĐH Thanh Hoa Bắc Kinh - Cơ sở kỹ thuật điện tử số – NXB GD 1999 [4] Nguyễn Thuý Vân - Kỹ thuật số - NXB Khoa học kỹ thuật 2001.
[5] Nguyễn Thuý Vân- Thiết kế logic mạch số – NXB Khoa học kỹ thuật 2001
[6] Dương Minh Trí - Sổ tay tra cứu linh kiện bán dẫn và IC
[7] Nguyễn Duy Bảo-Kỹ thuật số - NXB Khoa học kỹ thuật 2006
6/ Học liệu
- Tài liệu học tập, vật tư thiết bị thực tập
- Tài liệu hướng dẫn sinh viên sử dụng thiết bị, phương pháp tiến hành thực tập
7/ Đánh giá
1 Đánh giá
thường xuyên
- Thái độ học tập
- Kết quả thực hiện công việc được giao của cá nhân, nhóm
- Kiểm tra
10%
Giáo viên và sinh viên
2 Đánh giá bài
tập lớn
- Kết quả bài tập
- Tiến độ
- Trình bày
20% Giáo viên
Bài thí nghiệm
- Kết quả thí nghiệm
- Thời gian hoàn thành công việc
Giáo viên
3 Kiểm tra kết
thúc tín chỉ
Đánh giá mức độ tiếp thu
Trang 68 Tiến độ giảng dạy
8.1 Tiến độ thực hiện: Lý thuyết: 3 tiết/tuần Thí nghiệm: [( 6h/ca) * 5 ca; Thực hiện sau khi kết thúc lý thuyết
8.2 Thời gian
8.3 Kế hoạch chi tiết
A Lý thuyết
Trang 7Khoa Điện - Điện tử.(EE04-3) Hưng Yên, 05/2008
TT Ngày
Thời gian (trên lớp)
Hoạt động của sinh viên
Tự NC Tín chỉ 1 Cơ sở kỹ thuật số
1
Giới thiệu tổng quát về môđun Bài 1: Khái niệm cơ bản của hệ thống số
1.1 Khái niệm tín hiệu số 1.2 Trạng thái nhị phân và mức logic 1.3 Khái niệm bit, byte, word
1.4 Các hệ thống số đếm 1.4.1.Các hệ thống số đếm sử dụng trong kỹ thuật số
1.4.2.Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm
1.4.3.Phép đếm trong các hệ thống số đếm
1.5 Các phép tính số học trong hệ nhị phân
1.5.1.Cộng nhị phân 1.5.2.Biễu diễn các số có dấu 1.5.3.Cộng trong hệ bù hai 1.5.4.Trừ trong hệ bù hai 1.5.5.Nhân nhị phân 1.5.6.Chia nhị phân 1.6 Mã hoá số của hệ thập phân
- Người học am hiểu nội dung bài
- Nhắc lại được các khái niệm
cơ bản của hệ thống số
-Thực hiện chuyển đổi giữa các
hệ thống số đếm
- Thực hiện các phép tính số học trong hệ nhị phân
-Sử dụng một số loại mã khác nhau
- Áp dụng các kiến thức đã học vào thưc tế
- Giới thiệu tổng quát về modun: Nội dung chương trình học, phương pháp học
- Trả lời các câu hỏi của sinh viên
- Thuyết trình các kiến thức
cơ bản, đặt câu hỏi đàm thoại
về tín hiệu số, các hệ thống
số đếm, các phép tính số học
và các loại mã
- Đưa ra các ví dụ về các phương pháp chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm, các phép tính số học và mã hoá các con số
- Đặt các câu hỏi để sinh viên trả lời
- Quan sát thái độ học tập của sinh viên, đôn đốc nhắc nhở, tạo tính chủ động của sinh viên trong học tập và nghiên cứu
3 tiết
- Dự lớp, đặt câu hỏi liên quan đến môn học
- Trả lời các câu hỏi liên quan đến bài học
- Chuẩn bị các tài liệu liên quan đến môn học
- Chuẩn bị dụng cụ thiết
bị phục vụ cho môn học
- Nghiên cứu bài số 2
6 h
Bài 2: Đại số logic
2.1 Cơ sở của đại số logic 2.2 Các phép toán logic và các cổng logic cơ bản
2.2.1 Phép toán OR và cổng OR 2.2.2 Phép toán AND và cổng AND 2.2.3 Phép toán NOT và cổng NOT 2.3 Các định luật cơ bản của đại số logic
2.4 Các phương pháp biễu diễn hàm
- Giải thích được cơ sở của đại
số logic
- Áp dụng được các các phép toán logic, các cổng logic và các định luật cơ bản
- Thực hiện biểu diễn hàm logic theo các phương pháp khác nhau
- Áp dụng được các phương pháp khác nhau để tối thiểu hoá
- Kiểm tra một số sinh viên một số kiến thức cơ bản của bài số 1
- Phân tích chức năng và ý nghĩa ký hiệu các phép toán
và các cổng logic
- Giới thiệu các định luật cơ bản của đại số logic
- Giới thiệu và đưa ra các ví
dụ về các phương pháp biễu
- Chuẩn bị các tài liệu liên quan đến bài học
- Chủ động
trong việc đọc tài liệu và đánh dấu phần chưa hiểu yêu cầu giáo viên
20 h
7
Trang 8B Thực tập, thí nghiệm
Trang 9Khoa Điện - Điện tử.(EE04-3) Hưng Yên, 05/2008
Bài Ngày TH Nội dung hướng dẫn Mục tiêu Hoạt động của giáo viên (GV) TG
1
Bài 1: Thiết kế và lắp ráp mạch với điều kiện ràng buộc
1.1.Thiết kế và lắp ráp mạch kiểm tra sự hợp lệ của mã BCD dùng các phần tử cơ bản, dùng các phần tử NAND và từ các phần tử NOR
1.2.Thiết kế và lắp ráp mạch kiểm tra tính chẵn lẻ của bốn bit đưa tới đầu vào mạch từ các phần tử XOR, từ các phần tử XNOR
1.3.Thiết kế và lắp ráp mạch
so sánh hai số nhị phân 1 bit
1.4.Thiết kế và lắp ráp mạch chuyển đổi từ mã nhị phân 4 bit sang mã Gray và ngược lại dùng các phần tử XOR
Người học:
- Có kiến thức về an toàn lao động
- Phân biệt được các IC logic AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR
- Nhận ra được chức năng từng chân của IC
- Trình bày được các thông số
về dòng điện và điện áp của các IC
- Thiết kế và lắp ráp được các mạch theo yêu cầu
- Thực hiện thay thế tương đương các IC
- Kiểm tra tình trạng các IC
- Áp dụng được các kiến thức
đã học vào thực tế
-Có khả năng làm việc theo nhóm
- Giới thiệu
- An toàn lao động
- Làm quen phòng học
- Nội dung modun
- Hình thức học
- Hướng dẫn sinh viên cách thực hiện các bài thí nghiệm
- Hướng dẫn sinh viên cách lựa chọn, kiểm tra IC
-Hướng dẫn sinh viên cách phát hiện và sửa các lỗi trong mạch
- Quan sát giúp đỡ sinh viên
6h
2
Bài 2: Các trigơ số và các
bộ đếm
2.1.Thiết kế, lắp ráp và khảo sát phần tử nhớ RS từ các cổng NAND và NOR
2.2.Thiết kế và lắp ráp bộ đếm lùi không đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
2.3 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm tiến không đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
2.4 Từ bộ đếm ở câu 3 tạo
ra bộ đếm modul 10 bằng phương pháp đặt lại trạng thái
Bài kiểm tra số 1
- Nhận dạng các IC và chức năng các chân
- Trình bày được các thông số
về dòng điện và điện áp của các IC
- Thiết kế và lắp ráp được các mạch theo yêu cầu cho trước
- Lựa chọn IC tối ưu cho mạch
- Thực hiện ghép nối các IC một cách khoa học
- Phát hiện và sữa chữa những sai hỏng trong mạch
- Giới thiệu
- An toàn lao động
- Nội dung modun
- Hình thức học
- Tổng hợp lý thuyết chung
- Hướng dẫn phương pháp tiến hành thí nghiệm
- Quan sát giúp đỡ sinh viên
- Đánh giá kết quả sinh viên
3
Bài 3: Các bộ đếm đồng bộ
3.1 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm tiến đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
3.2 Thiết kế và lắp ráp bộ đếm lùi đồng bộ 4 bit dùng trigơ JK
3.3.Thiết kế và lắp ráp mạch tạo mã dư 3 dùng IC
- Nhận dạng các IC và chức năng các chân
- Trình bày được các thông số
về dòng điện và điện áp của các IC
- Thiết kế và lắp ráp được các mạch theo yêu cầu cho trước
- Lựa chọn IC tối ưu cho
- Giới thiệu
- An toàn lao động
- Nội dung modun
- Hình thức học
- Tổng hợp lý thuyết chung
- Hướng dẫn phương pháp tiến hành thí nghiệm
- Quan sát giúp đỡ sinh viên
6 h 9
Trang 10DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ DỤNG CỤ PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
(Ở nhà và làm đồ án)
TT Tên dụng cụ, thiết bị Số lượng Ghi chú
DỤNG CỤ CÁ NHÂN (1 bộ) Bắt buộc tự trang bị
9 Tuốc nơ vít 4 cạnh nhỏ 150 mm 1
10 Tuốc nơ vít 2 cạnh nhỏ 150 mm 1
THIẾT BỊ DÙNG CHUNG (cho 1 nhóm thực tập) (Nhà trường)
* Các dụng cụ cần thiết nhất sử dụng suốt quá trình học tập và nghiên cứu trong trường, nhằm mục đích tăng hiệu quả, chất lượng học tập và tinh thần chủ động trong công việc sau này