Bài giảng môn kỹ thuật số 2 chương 2 GV nguyễn hữu chân thành

Bài giảng mơn Kỹ thuật số Chương THIẾT KẾ MÁY TRẠNG THÁI DÙNG LƯU ĐỒ ASM 00(AB) S0 Z1 X1 Z2 X2 Z3 X3 01 S1 10 S2 Z2 Z3 X1 X2 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM  Lưu đồ ASM xây dựng từ biểu tượng là:  Hộp trạng thái (state box)  Hộp đònh (decision box)  Hộp ngõ có điều kiện (conditional output box) Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Khối ASM: chứa xác hộp trạng thái có hộp đònh hộp ngõ điều kiện   Một lưu đồ ASM xây dựng từ khối ASM Mỗi khối ASM minh họa hoạt động máy trạng thái Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Một khối ASM có đường vào hay nhiều đường  Mỗi đường phải dẫn đến trạng thái  Mỗi hệ thống vào trạng thái tương ứng với khối ASM ngõ hộp trạng thái kích hoạt  Các điều kiện hộp đònh đònh trò để xác đònh theo đường qua khối ASM  Trên đường theo điều kiện gặp hộp ngõ điều kiện ngõ hộp kích hoạt  Một đường qua khối ASM từ ngõ vào đến ngõ gọi đường nối (link path) Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Mỗi đường nối tương ứng biểu thức Boole góp vào biểu thức hoàn chỉnh cho hàm ngõ điều kiện hàm trạng thái  Trong khối ASM, hộp trạng thái phần tử thò yếu tố thời gian, tất hộp khác xem kích hoạt đồng thời  Lưu đồ ASM có trạng thái → biểu diễn hệ tổ hợp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Tổng quát khối ASM vẽ theo nhiều dạng khác Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Phải đảm bảo trạng thái dẫn đến trạng thái ứng với tập hợp xác đònh điều kiện vào Một vài cấu trúc biểu diễn ASM sai Cấu trúc ASM hình b Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Không cho phép hồi tiếp nội khối ASM  Không bố trí hộp đònh dẫn đến điều kiện logic không thỏa mãn Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành Bài giảng mơn Kỹ thuật số CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Biểu đồ ASM với đường nối sai Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 10 Bài giảng mơn Kỹ thuật số NÉN BẢNG KARNAUGH (tt)  Ví dụ 2.6: Rút hàm trạng thái cho ví dụ 2.4: DA = BC + XA B C + ZAB   DB = BC + YC + XAB + ZA  DC = B C + X A B + XAB C  JA = BC + X B C   KA = B + Z   JB = YC + ZA  KB = X A C + ZA  JC = X A B + XAB   KC = B D − FF JK − FF SA = B C + B C + X B + A   RA = A + ZB  SB = A C + B + Y A + ZA   RB = B + C + XA + ZA   SC = A + X B + X B C   RC = Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành SR − FF 50 Bài giảng mơn Kỹ thuật số NÉN BẢNG KARNAUGH (tt)  Ví dụ 2.7: Rút hàm ngõ cho ví dụ 2.4: HJ = A C + AB HK = AB C + XA C + ZAB LL = A + B + X C Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 51 Bài giảng mơn Kỹ thuật số Bài tập Dẫn phương trình trạng thái phương trình ngõ dạng tối thiểu dùng phương pháp đưa biến vào bảng Karnaugh cho lưu đồ ASM sau: 00 S0 X2 Z1 Z2 01 Z3 X1 X3 S1 Z1 X2 1 10 S2 Z1 X1 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 52 Bài giảng mơn Kỹ thuật số CÀI ĐẶT ASM 6.1 Cài đặt cổng rời rạc  Ví dụ 2.8: Cài đặt mạch cho bảng ASM ví dụ 2.4: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 53 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (Universal Logic Module)  Ký hiệu, bảng thật, mạch bên cho MUX 2:1 4:1 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 54 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Tổng quát MUX 2k:1 thực hàm (k+1) biến → xem ULMk+1  Ví dụ 2.9: Thực hàm hai biến MUX 2:1 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 55 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Ví dụ 2.10: Sử dụng MUX 4:1 ULM3 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 56 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Khai triển Shannon: F ( X , X , , X n ) = X 1.F (0, X , , X n ) + X 1.F (1, X , , X n )  Có thể khai triển tiếp cho biến X2, X3, … F ( X , X , , X n ) = X 1.[ X F (0, 0, X , , X n ) + X F (0,1, X , , X n )] + X 1.[ X F (1, 0, X , , X n ) + X F (1,1, X , , X n )]  Ví dụ 2.11: Các cấu trúc ULM4 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 57 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Ví dụ 2.12: Các cấu trúc ULM5 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 58 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Ví dụ 2.13: Thiết kế ASM ví dụ 2.4 phần tử ULM4 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 59 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Ví dụ 2.13: Thiết kế hàm kích thích ví dụ 2.4 dùng JK-FF Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 60 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Trường hợp hàm dư có nhiều biến:  Ví dụ 2.14: Thiết kế hàm trạng thái cho ví dụ 2.5 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 61 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 6.2 Cài đặt ULM (tt)  Dạng tổng quát thiết kế ASM dùng ULM: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 62 Bài giảng mơn Kỹ thuật số Bài tập Thực bảng ASM sau dùng ULM D-FF: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 63 Bài giảng mơn Kỹ thuật số Q&A Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 64 [...]... ví dụ 2. 3: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 21 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM Xét lưu đồ ASM sau: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 22 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Các khối ASM và các đường nối: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 23 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Các bảng trạng thái kế tiếp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 24 Bài giảng. .. Chân Thành 24 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Bảng đầu ra trạng thái Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 25 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Bảng đầu ra điều kiện Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 26 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Bảng ASM kết hợp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 27 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 3 THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Các... kiện Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 13 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 14 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Bài tập: Xác đònh các lỗi trong lưu đồ ASM sau: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 15 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Ví dụ 2. 1: Xét lưu đồ ASM: Giản đồ thời gian: Giảng viên: Nguyễn. .. 2 Bài tập 1 Một thuật toán máy trạng thái được xác đònh bởi lưu đồ ASM cho trên hình Vẽ mỗi khối ASM và các đường nối Xây dựng bảng ASM kết hợp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 33 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 Giải Các khối ASM và các đường nối Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 34 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 Giải Bảng ASM kết hợp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 35 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 Một thuật. .. thuật số 2 4 LIÊN KẾT CÁC MÁY TRẠNG THÁI (tt) Liên kết nối tiếp có nhiều lần gọi Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 30 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 4 LIÊN KẾT CÁC MÁY TRẠNG THÁI (tt) Liên kết nối tiếp với các phép gọi lồng nhau Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 31 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 4 LIÊN KẾT CÁC MÁY TRẠNG THÁI (tt) Liên kết song song Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 32 Bài giảng mơn Kỹ thuật số. .. lưu đồ ASM Ví dụ 2. 2: Vẽ lưu đồ ASM cho bộ đếm đồng bộ 2- bit kích bằng cạnh lên của xung clock Bộ đếm thực hiện đếm lên khi ngõ vào là 0 và đếm xuống khi ngõ vào là 1 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 18 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 2 THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt) Lưu đồ ASM cho ví dụ 2. 2: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 19 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 2 THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt) Ví dụ 2. 3: Vẽ lưu đồ ASM... (tt) Ví dụ 2. 1: Xét lưu đồ ASM: Giản đồ thời gian: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 16 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 Bài tập Hoàn tất giản đồ thời gian cho lưu đồ ASM sau: 00 S0 1 0 X2 Z1 Clock Z2 State 01 0 Z3 X1 1 X3 S1 Z1 0 X2 1 1 10 S2 X1 X2 0 X3 Z1 Z2 Z3 Z1 X1 S0 0 1 Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 17 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 2 THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM Các bước thực hiện:  Vẽ sơ đồ khối của hệ thống.. .Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt) Một vài cấu trúc biểu đồ ASM đúng Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 11 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU ĐỒ ASM (tt)  Có thể sử dụng liên kết dạng nối tiếp hoặc song song tương đương cho các hộp quyết đònh trong một khối ASM Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 12 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 1 CẤU TRÚC CỦA LƯU... ASM Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 28 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 4 LIÊN KẾT CÁC MÁY TRẠNG THÁI  Tách ASM của một hệ thống lớn thành một số ASM nối với nhau theo một cách nào đó  Sự tương tác của hai ASM có thể là nối tiếp hoặc song song  Đầu ra của một ASM là đầu vào điều khiển của một ASM khác và ngược lại Liên kết nối tiếp 2 ASM đồng bộ Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 29 Bài giảng mơn Kỹ thuật. .. biến X1, X2 cho mức logic 0 khi chùm tia sáng không bò cắt và cho mức logic 1 khi chùm tia sáng bò cắt và được đưa vào các ngõ vào của máy trạng thái Giả sử đường xe đi hẹp chỉ cho phép mỗi lần một xe hơi đi vào hay đi ra Hệ thống có 2 ngõ ra: Z1 =1 nếu xe đi vào bãi đậu xe và ngược lại Z2 =1 nếu xe đi ra khỏi bãi đậu xe Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 20 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 2 THÀNH LẬP LƯU ... lại Z2 =1 xe khỏi bãi đậu xe Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 20 Bài giảng mơn Kỹ thuật số 2 THÀNH LẬP LƯU ĐỒ ASM (tt) Lưu đồ ASM cho ví dụ 2. 3: Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 21 Bài giảng. .. thái Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 25 Bài giảng mơn Kỹ thuật số THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Bảng đầu điều kiện Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 26 Bài giảng mơn Kỹ thuật số THÀNH LẬP BẢNG ASM... kết hợp Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 27 Bài giảng mơn Kỹ thuật số THÀNH LẬP BẢNG ASM (tt) Các bảng hàm hệ thống cho ASM Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành 28 Bài giảng mơn Kỹ thuật số LIÊN