NGUYỄN THUÝ VÂN I i i í í l r hdă n ĐHQGHN TRUNG TÂM TT-TV G :L C L U Ạ C L - í u 621.38 NG-V 2001 NHA XUẤT BẢN KNOA HỌC VÀ K f THUẬT s ố N G U Y Ễ N T H Ú Y VÂN THIET KE LOGIC MẠCH SO Giáo trình cho sinh viên cấc truòng đại học In lần th ứ có sửa chữa NHÀ X U Ấ T B Ả N KHOA H Ọ C VÀ KỸ T H U Ậ T HÀ N Ộ I 2001 Lời nói đầu LỊ I NĨI DẦU T h iế t k ế lo g ic ià m ộ t n h iệ m vụ q u a n tr ọ n g tr o n g q u t r ì n h t h iế t kế m ch số S ự p h t t r iể n n h v ũ b ã o c ủ a n ê n c ô n g n g h ệ v i đ iệ n tử v i v iệ c c h o r a đ i c c v i m c h cờ vừa (M S I), cỡ lớ n (L S I) cực lớ n (V L S I) cò k h ả n â n g lậ p t r ì n h n g y cà n g cao, g iá th n h ngày c n g hạ đả m cho p h n g p h p t h iế t k ế có n h ữ n g th a y d ổ i d n g kể: th iế t k ế d ù n g M S I, L S I k h c h oàn to n so vớ i th iế t kế d ù n g lin h k iệ n rời h a y v i m ch cờ n h ỏ (S S I) M t k h c, n h iệ m vụ n h ch u yê n m ô n , kỹ sư k h ô n g c h i k h a i th c , sử d ụn g , phàn tíc h sơ đồ có sẵn m p h ả i t h iế t kế m ạch th e o yêu càu th ự c tế V iệc thiết kè n y k h ô n g c h ỉ dựa vào k in h n g h iệ m m cầ n p h ả i g iả i q u y ế t m ộ t cách k ê th ố n g tiế n đến tự đ ộ n g hoá q u t r in h t h iế t kế C u ố n sách n y n h ằ m đ áp ứ n g yêu càu đò p h ụ c vụ cho chư ng t r ì n h đ ổ i m i đào tao n g àn h Đ iệ n tử - T in học - V iễ n th ô n g củ a Bộ G iá o dục v Đ tạo Với chương, 116 b i th iế t k ế cò ứ ng d ụ n g cụ th ể tr o n g th ự c tế, tà i liệ u n y g iú p cho người đọc h o n c h in h bổ s u n g th ê m n h ữ n g k iế n th ứ c lý th u y ế t (đă t r in h b ày tr o n g K ỹ th u ậ t số - N h x u ấ t K h o a học K ỹ th u ậ t - 1996) đồng thời n m phương phá p t h iế t k ế m ộ t cách có hệ th ố n g B ẽn cạ n h to n th iế t k ế th ô n g th n g , cu ốn sách ưu tiê n t r in h bày n h ữ n g b i to n th iế t k ế kh ó , m i, tà i liệ u th a m khảo h n c h ế n hư th iế t k ế m ch d y (k h ô n g đ n g bộ, đ ô n g bộ), th iế t k ế d ù n g v i m ạch lậ p t r in h m i, "T h iế t k ế lo g ic m ch sô" g iá o tr ì n h học tậ p cho s in h viê n , đ n g th i m tà i liệ u th a m kh ảo cho n h ch u y ê n m ô n tr o n g n g n h k ỷ th u ậ t Đ iệ n tử - T in học - V iễ n th c n g Đ iỏ u k h iế n - Do lư n g T u y đă d n h th i g ia n th íc h đ n g cho việ c b iê n soạn q u y ế n sách so n g chác rà n g vẫ n n h iê u th iê u sót T c g iả h ế t sức cá m ơn ý k iế n đ ó n g góp hạn đ n g n g h iệ p bạn đọc T h góp ý x in gử i vê kh o a Đ iệ n tử V iễ n th ô n g trư n g Đ i học B ách kh o a H N ộ i h o ặ c n h x u ấ t b ả n K h o a h ọ c v K ỹ t h u ậ t , T r n H n g Đ o , H N ộ i Tác giả Đ i số Boote vi m ạch số Chương ĐẠI SỐ BOOLE VÀ VI MẠCH s ố K.HẤI NIỆM CO BAN Biến lo g ic Xi biến logic Xi chí lấy m ột tron g hai giá trị X| G B = {0, 1} ( B viết tá t Binary - nhị phởn ) T ậ p h ợ p n b iê n logic có 2n tổ hợp giá trị khác nhau.Giá trị thập phân tương ứng biểu diễn tổ hợp + n - Hàm logic í < XI, X2, x n ) hàm logic biến hàm biến logic f chi lấy m ột hai giá trị hay fe B X, E B với ¥ i = 1-7- n Các hàm lo g ic bán c Hàm ĐÀO hay hàm PH Ủ D ỊN H ( N O T ) f = X Khi X =0 f = X =1 thi f = t Ham VẢ ( tích - AN D ) f = XỊ.X2 Xn f = ** X| = X2 = Xn = í Hàm N A N D f = X| X2 xn f = +* X| = X2 = = Xn = c Hàm HOẠC ( tồng - OR ) f = XI + X2 + + Xn f = nhát biến vào bảng Đại số Đoole vi m ạcỉh ĨSCỐ e H m N O R f = XI + X2 + + Xn f = n h ấ t m ột biến vàobàng f = tấ t biến vào g H àm cộng M ODƯL2 ( không tương dương, vói loại trừ ) XO R Trườríg hợp hai biến : f = XI + X2 XI © X2 f = k h i v c h ỉ k h i b iế n c ó g iá tr ị k h c n h a u : X| / X2 h H àm tương dương hai biến f = XI ~ X2 f = biến có giá trị trùng : XỊ = X2 C ác p h n g p h p b iể u d iến hàm B oole a B ảng chân lý ( bảng giá trị, bàng logic ) Liệt kê giá trị cùa tổ hợp n biến vào giá trị tương đương hàm Bảng có : n + cột : n cột tương ứng với n biến vào cột tương ứng với hàm số n hàng : n giá trị khác tổ hợp n biến b Biểu thức dại số D ạng CTT : Tổng nhiêu thành phàn, thành phân tích D ạng CTH : Tích nhiêu thành phần, thành phàn ỉà m ột tổng c Bảng Karnaugh Lưu ý Dể cho giá trị m ột hàm logic, thường ký hiệu sau : - Cho giá trị th ập phân tổ hợp biến m ã hàm 1, không xác định f = ỵ 0,5,7 với N = 2, 3, ; 0, 5, giá trị th ập phàn tổ hợp biến m giá trị hàm bầng 1; 2, 3, giá trị th ập phàn tổ hợp biến m giá trị hàm không xác địnhi - Cho giá trị th ập phân tổ hợp biến mã hàm 0, không xác định f = n M với N = 2, 3, ; 1,4 giá trị th ập phân tổ hợp biến mà giá trị hàm 0; 2, 3, giá trị th ập phàn tổ hợp biến m giá trị hàm không xác định Đ i số Boole vi m ạch số C ác h ệ th ứ c tr o n g đại sô B o o le A 1= A A 0= 6A A = A 10A B = B A 12 A( A + B ) = A\ 141A + B ) ( A + B ) = A 16 A B c = A (B C) = (A B) c 18 A B = Ấ+ B C ác ký h iệ u m ạch Phùđịnh (NOT) Va (AND) VàK (NAND) Hoặc p> D - -T L - o- (OR) hay HoặcK (NOR) hay Khơng tưong đuơng (Cộng modul Cộng có loại trừ XOR) hay Tương đƯỡng L — o I K < 1A + 0= A A + 1= 5A + A = A A + Ã=1 9A+ B = B + A 11 A + AB = A i (Vvỉs-0T*1 13 AB + AB = A 15 A+ B+ C = (A+ B) + C = A+ (B + C) 17Ã'+B= A.B ĩ > I Đại số Đoole vi mạch sổ ố Khi sử dụng vi mạch s ố c h ú ý đ ế n c c đ ặ c t ín h k ỷ t h u ậ t c ủ a m c h , đ ặ c b iệ t l m ứ r ír lo gỉc, k h ả n n g tả i đầu vào, đàu ra, cô n g s u ấ t tiê u tá n , lo i m ch v i m c h vớiới ưu nhược đ iể m củ a từ n g lo i p h ả i x é t đến k h i m c m c h 1.1 HỆ T H Ố N G BÁO HIỆU CỦA HỘI Đ N G GIÁM K H Ả Đ è : Đ è n báo hiệu củ a hệ thố ng đảm bảo bỏ p hif n t cho m ột hội đông g iá m kh áo io gồm th n h v iê n sá n g n ế u đa số tr o n g sô th n a đ ã đ ó n g c n g tắ c báo b ỏ phiêu*u th u ậ n H ã y đư a cách b iể u d iễ n q u a n hệ lo g ic I11Ó tả n h trê n Lời giải T a k ý h iệ u b iế n độc lậ p p h ụ th u ộ c q u a n hệ lo g ic n h sau : Các b iế n dộc lậ p (các g iả th iế t lo g ic ) : cô ng tá c báo bỏ p h iế u A , B , c C h ú n g có g iá t r ị rị c ô n g tá c đóng lạ i, ngược lạ i B iế n p h ụ th u ộ c : Đ è n báo Y s n g ứ ng với giá t r ị T a có th ể g iả i b i to n b ằ n g cách đưafa b ả n g c h â n lý T r o n g b ả n g n y c h ú n g ta liệ t kê tổ hợp có th ể b iế n độc lậ p , đ n g ig th i gán cho b iế n p h ụ th u ộ c g iá t r ị tr o n g từ n g trư n g hợp cho p h ù hợp với n ộ i 31 d u n g lo g ic đ ả t r ì n h b â y b n g lờ i N h v ậ y t a n h ậ n đ ợ c m ộ t b ả n g c h â n lý T r o n g b ả n g n y i y ta cho Y g iá t r ị h n g m số lư ợ ng biến độc lậ p b n g n h iê u hơn, v ậ y Y g ọ iọ i h m đ a số C ác h n g lạ i có Y (h ìn h 1.1.a) A Ị B c Y 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 hfmh 1.1 a V ê n g u y ê n tá c ta cò th ế v iế t h n g b ả n g ch â n lý m ộ t cách tu ỳ ý, x o n g việ c đ ặ t c h ú n g g th e o t r in h tự n hư b ả n g tr ê n có ích hơn, n h ấ t đ ố i với việ c t h iế t k ế hệ th ố n g m c h ú n g ta a x e m x é t sau n y M ỏ i h n g tr o n g b ả n g coi số n h ị p h â n có g iá t r ị tư n g ứ n g với íi số th ứ tự c ủ a h n g Đ ại số Đ oole vi m ạch số Ta có th ể quan niệm việc liệt kê giá trị tro n g bảng tư n g tự việc án h xạ tập hợp giá trị th ay th ế có sơ thứ tự ủ t o c c biến đ ộ c lập A, B, c vào tập hợp Y bao gồm hai giá trị (hình b) Một cách tổ n g q u át công thức mô tả quan hệ logic Y = F ( A, B, c ) , F quan hệ giả thiết logic kết quà T a có th ể biểu thị với phép tín h HOẶC VẢ sau : Y = AB + AC + BC , hay, đèn biểu th ị sán g A B, A c , B c đóng tro n g m ột thời gian Hình 1.1.b Hình 1.2 sơ đồ hệ thống logic sử d ụ n g cổng logic hTmh 1.2 10 Đại số Đoole vi mạch số 1.2 BẢNG GIÁ TRỊ CỦA HÀM Đề : T h n h lậ p b ả n g ch â n lý cho h m số sau : Y = ABD + BCD + à C Lời giải B ản g c h â n lý có 16 h n g h m số có b iế n sô độc lậ p ( = 16 ) M ỗ i tíc h tro n g v ế p h ả i b iể u th ứ c b iể u diễn m ộ t cộ t số t r o n g b ả n g tổ n g logic* c ủ a i c h ú n g cho k ế t q u ả h m sô Y (h ìn h 1.3) A B c D ABD BCD 0 0 0 0 0 0 ÃC Y 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 híinh 1.3 th n h p h m ị I Ị Oại số Đoole vỉ m ạch số 11 1.3 HÀM CỘNG M O D U L VÀ HÀM TƯONG ĐƯ ONG Đề : Hãy dùng phép tính sau : ~ : tương đương © : cộng modul NOT - AND- OR để viết hàm modul tương đương F3 = A © B © c T3 = A ~ B ~ c F4 = A â B â c đ D t = a ~ b ~ c ~ d Hãy khái quát phụ thuộc kết quà vào sô lượng giá trị biến sô trường hợp hàm n biến Lời giải : Phép tính cộng modul so sánh tương đương ln ln liên quan tới tốn hạng thứ tự thực phép tính tuỳ ý = (AB + XB) c + (AB + ẤB) c = AB c + ẤBC + Ẫ BC + ABC F = (ABC + ABC + ẪBC + ABC) D + (AB u + ẪBU + s B C + ABC) D = A B C D + ABC D + Ẫ BCD + ABCD + Ấ B C D + ẪBCD + AECD + ABCD T3 = (AB 4- Ẫ B) c + (AE -f Ấ B) c = AB c + ẪBC + A BC + ABC T = (A E c + ẪBC + s B C + ABC) D + (à B c + ẪBC + ABC + ABC) D = ABUD + ABCD + ẤBCD + ABCD + Ẫ B C D + ABCD + ABCD + ABCD Bàng sau đảy giúp ta xác định dễ dàng kết hàm cộng modul tương đương với hàm nhiéu biến số : Số thành p hần 1, n biến mà hàm số Phép tính Ký hiệu Số biến n Số số Số số chẩn lẻ lẻ lẻ lẻ chẩn chẩn chẩn chẵn lẻ lẻ chẵn © ~ Kết lu ổi : H àm cộng modul n biến có giá trị cđ số lẻ số biến m ang giá trị ; hàm tương đươr 11 biến cổ giá trị bàng cò số chẵn số biến mai g giá trị , (hoặc biến khơng) ‘ \ Registerd C onfiguration tor Registered M ode - SYN = - ACO = - X O R = đ e ĩin e s - X O R = d e lin e s - AC! = Active L o w O u u t A c tiv e H ig h O u u t d e íin e s th is u u t e o n fig u r a tio n - P in Controls c o m m o n C L K fo r the re g iste re d - P in 11 Controls com m on OE o u u ts f o r th e r e g is te r e d o u u ts - Pin I & P in ] are p e rm a n e n tly c o n íig u re d as C L K & OE C om binational C onfiguration for Registered M ode SYN = - ACO = - XOR = - XOR = So— — < >1 - ACI = / XOR d e tin e s Active Low O u u t H ig h O u u t d e fin e s th is o u u t c o n íig u tio n - Pin & P in 11 are p e rm a n e n tly OE -OJ d e íin e s A c t iv e c o n íig u re d as C L K & y> ụ ** ,* 252 Thiết ké dùng vi m ach MSI, LSI DIP PLCC Pđckage P/nou+s c> — > £ *> T o 19 —Ị —^ iị 18 8o — te — te 2191 Hình 9.20b 253 Thiết kể dùng vi m ạch M SI, LSI 9.10 BỘ DỒN K Ê N H ( M u x ) d ù n g PAL, GAL, 16V8 Đề b i : Thiết kế dồn kênh M x > dùng 16V8 Lời giải Sơ đồ khối dồn kênh sau : O U T OUT Để xây dựng dồn kênh TO Sử dụng kiểu đơn giản (Sim ple Mode ) đò chân 15 16 ỉà hai đàu cònlại đâu vào ( SYN = 1, ACO = 0, AC1 = ) Trong kiểu định dạng này, chân 15 16 đầu tổ hợp ( Combinatorial Output ) Do yêu cầu dung tới 12 đâu vào nên khốiOLMC lại định dạng làm đàu vào Bảng chân lý mạch : Từ đd có : OƯT = E.[(X5 Xĩ Ẫõ lo ) + ( Ấ2 Ẫĩ Ao l i ) + ( Ẫ2 Ai Ẫõ 12 )+ ( Í -A* Ao I3 ) + + ( A2 Sĩ Sô I ) + ( A £T Ao I ) + ( A '2 A i Sõ ! ó )+ ( A -A i Ao I )] Sơ đồ mạch thực biểu diễn hình 9.21 Thiết kế dùng vi mạch MSI LSI 254 S ĐÕ Hình 9.21 Thiét kế dùng vi m ạch MSI, LSI 255 9.11 BỘ ĐÊM NHỊ PHÂN BIT DÙNG PAL, GAL Đề b i : Dùng 16V8 thiết kế đếm nhị phân bit đồng Lời g iải Để thiết kê đếm bit, cân định dạng đâu theo kiểu ghi nhằm sử dụng ghi loại D khối OLMC Bảng chân lý đếm bit sau : Qo O 02 Ũ4 Qs Qe 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 Q Q'o 0-1 Q ’3 Ũ Q Ơ8 Q > 03 Da Do Di 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 d d4 Ds De 0 0 0 0 0 1 1 0 0 d % 0 Từ có : D() = Qũ D| = 07 Qo + Qi Qõ D2 = QI Qi Qo + Q Đì = + Q Qõ Q2 Q i Qo 4- Q3 Q2 + Q3 Qi + Q3 Qo Q4 1)5 = Q Q Q Q2 QiQo + Qs Q + Q Q ĩ + Q5 Q + Q5 Q ĩ + Q5 Qõ Dí, = 07= Q Q i Qo + Q m + Q Q i + Q Q ĩ + Q Qõ D4 = Q5 Q4 Q3 Q ’Q ỉ Qo + Qí, Q5 + Qí> Q4 + Qí» Q3 ỊỊ= Qò q q q 3q Qị Qo + q -f Q7 ỉ ?5 Qí» ^ + Qí>QT + Qỏ Qõ Q7 Q4 ■+■ Q7 Q3 + Q7 Q2 + + Q? QT + Q? Qõ Sử dụng đâu từ 12 đến 19 làm đâu đếm Để định dạng đâu theo iiểu ghi, bit cấu trú c có giá trị sau : SYN = , ACO = XOR = ( Đầu tích cực mức thấp ) , AC1 = Các chân 11 định dạng c) ân Clock Nhận thấy giá trị Do, D i D th ì sơ sơ h n g tíc h ( P ro d u e t T e rm ) yêu càu lớn n h ấ t ( ứ n g vớ i D? ), /ậy kiểu định dạng đâu ghi thoả mãn yêu càu đâu ghi có số lạng tích đâu Sơ đồ logic sơ đồ càu chì m ột đếm bit sử dụng GAL 16V8 biểu diễn linh 9.22 Thiết kễ dùng vi mạch MSI, LSI 256 ọK ] 2, CLOCK Ố > - o s 12 16 20 24 2B PTD n un u bỏ ^ X OR p o — te >ã So O LM C É> p° £ O LM C O LM C — 1> - [=>— O LM C o £ Õ4 O LM C — D *H n> O LM C P H * O LM C Qi 10 X Kinh 9.22 < K OE Thiết kế dùng vi mạch MSI, LSI 257 9.12 BỘ CHIA TAN ĐIÊU KHIEN Đ ọ c hệ s ố CHIA DÙNG PAL, GAL Đề b i : Dùng 16V8 thiết kế chia nhị phân điêu khiển hệ sô chia với hệ sô chia cực đại Lời giải - Để sử dụng GAL 16V8 thiết kế chia tàn ta sử dụng đầu làm đếm bit, đàu định dạng kiểu ghi (Registered Coníìguration for Registered Mode ) Các mức đàu mức tích cực thấp với bit cấu trúc có dạng : SYN = ACO = XOR = AC1 = - Một đàu lại đâu : 12 sử dung làm đâu tàn số đẫ chia định dạng kiểu ghi, có bit cấu trúc - Đâu vào sử dụng làm đàu vào tàn số càn chia, đàu vào đưa vào chân Clock - Để lựa chọn hệ số chia từ đến dùng đàu vào Ịà chân I 2I 3I - Sơ đồ khối chia tầ n - đến bit sau : Bộ đếm bit Tần sô chia hTmh 23 Dể lập bàng trạ n g thái ta đ ặ t tín hiệu từ chân 19 -ỉ- 13 Qo + Q5 16 OLMC £ * > -0 17 OLMC ' O *— te OLMC 5D — í te OLMC £ I> — 14 V*3—S r> J L £*> o & -t e OLMC 9o i l — OLMC o IS -te OLMC o 16 {>> £ í> - o 3- — -te OE 70 11 < H G Hình 9.24 Thiết kễ dùng vi mạch MSI, LSI 260 TÀI LIÊU THAM KHÁO [ 1] Nguyễn Thuý Vân : Ký t h u ậ t sổ - NXB khoa học kỹ th u ật 1995 [2] Blakeslee T.R : D igital D esign w ith S tan d ard MSI and LSI [3] David Green : M o d e rn L ogic D esig n - niversity of M anchester 1986 [4] S eiíart : D ig ita ỉs c h a ltu n g e n - Verlag Technik Gmbh Berlin 1989 [5] Lee, s c : D igital C ircu its and L ogic D esign - Pretice Hall 1986 [6] Mano M : D igital L ogic and C om puter D esign - Prentice Hall 1988 [7] Gal D ata B ook - Latt Hice 1992 [8] Levvin D : L ogical D esign o f S w itc h in g C ircu its - Macmillan 1986 [9] P ro g m a b le L ogic - Texas Instrum ents 1990 [10] Givne.J.D : P r a ctica l D igital D esign s in g ICs - Wiley 1990 [11] Johnson D.E : D igital C ircu its and M icrocom p u ter - Wiley 1989 [12] P al D ev ice D ata B ook - Bipolar and CMOS 1990 [13] Ronald J Tocci D ig ita l S y ste m s P r e n ti c e - Hall International Editions [14] Don Lancaster : D as CM OS K o c h b u c h IWJ - Verlag 1991 [15] VViches W.E : L ogic D esign w ith In tergrated C ircuits - Wiley 1988 261 Muc lục MUC LỤC LÓI NOI ĐÀU Chương ĐẠI s ố B O O LE VÀ VI MẠCH s ố K h n iệm b n 1 Hệ thống báo hiệu m ột hộiđồng giám khảo 1.2 Báng giá trị hàm 10 1.3 Hàm cộng modul hàm tương đươr»£ 11 1.4 Chứng minh dùng bảng logic 12 1.5 Một số đảng thức hàm cộng niodul hàm tương đương 12 1.6 Quan hệ hàm công modul vàhàm tương đương 13 1.7 Xác định hàm phủ định 13 1.8 Chứng minh m ột sô đảng thức 13 1.9 Đơn giản biểu thức 14 1.10 Cho trước m ột biểu thức, chứng minh quan hệ kéo theo 15 1.11 Xác định nghiệm hệ phương trình 16 12 Chứng minh đảng thức theo quan hệ cho trước 16 1.13 Biểu diễn hànì 17 logic chi dung AND,NOT hay OR,NOT 1.14 Mạch trạ n g thái 17 1.15 Điện áp vi mạch 18 1.16 Thiết kê mạch hai tàn g AND/ OR 19 1.17 Thực hàm logic dùng NAND ( NOR ) 19 1 Các phương án thực hàm tương đương 20 1.19 Dùng cổng logic AND, OR hai đàu thực hàm ỉogic 21 1.20 Thiết kê mạch dùng NAND hai đàu vào 21 1.21 Phân tích sơ đơ, thực mạch dùng NOR hai đâu vào 22 Chương T ố i T H lỂ HỐ HÀM BO O LE Tòi t h i ể u h o th e o p h n g p h p d i sơ 23 23 2.1 Tối thiểu hố hàm biến dạng chuần tắc tuyển (CTT),chuẩn tác hội (CTH)23 2.2 Tối thiếu hố hànì biến 24 2.3 Dơn giản sơ đồ logic 24 262 Mục lụic 2.4 Tối thiếu hoá, biểu diễn hàm dang hàm cộng modul Tỏi th iể u h o d ù n g b ả n g K a rn a u g h 26i 2.5 Xây dựng sơ đô m ạch thực hàm bôn biến dùng AND/ OR, NAND 2.6 Tối thiểu hố hàm xác định li5> 26» khơng đày đủ Xây dựng sơ đồ chi dùng NOR 2.7 Thực hàm dùng NOR 28 2.8 Dùng NAND thực tổ hợp xác định đày đủ ‘29 hàm 2.9 Thiết kế hệ hàm tổ hợp xác định khơng hồn tồn Tơi th iể u th e o p h n g p h p Quine-M c C lu sk ey 31 34 2.10 Dùng biểu diễn m ã nhị phân tối thiểu hoá hàm biến 34 2.11 Tối thiểu hoá dùng biếu diễn dạng số thập phân 36 12 Thiết kế hệ hàm tổ hợp biến xác định khỏng hoàn toàn 38 Chương M ẠCH T ổ H ộ p TH Ơ N G DỤNG Tóm t t !ý th u y ế t 41 41 3.1 Các giải m ã BCD —> Dư ngược lại 42 3.2 Bộ giải m ã BCD —> vạch 45» 3.3 Mạch điêu khiển ma trậ n hiển thị 3x5 47 3.4 Mạch tạo, kiếm tra tính chẵn lẻ 50 ỈỈ.5 Mạch tạo mã H am m ing cho từ mả BCD đàu phát ; mạch giải m H am m ing sửa sai lỗi đâu thu •50 3.6 Mạch so sánh từ m ã 51 3.7 Bộ cộng 52 3.8 Tạo tín hiệu theo đàu vào nhờ tín hiệu điêu khiển 54 Chương CẤC P H Ư O N G p h ấ p B IỂ d i ê n m c h DÁY Mờ đ â u 56 56 Biểu diễn O tor a t loại Mealy 59 4.2 Biểu diễn Otoi ìa t loại Moore GI 4.3 Xác định dí y trạ n g thái biết trạn g thái han đầu dãy trạ n g thái vào 62 4 Giản đồ í-ạng sóng mạch dãy 66 4.5 Xác địn* chức O tom at nhờ ma trận chuyển đổi, véc tơ tr ing thái trạn g thái 68 Phản ;ich hoạt động t mạch dãy không đồng 71 27 263 Mục lục Chương CÁC PH Ầ N TỬ N H Ó c o BẨN F L IP F L O P (F F ) Mò dảu Diêu kiện 73 73 làm việc đông không đồng bộcủa cácFF 74 5.2 Sơ đồ loại FF : RS, RS ngược, chốt D 75 5.3 Phản tích sơ đồ JK - FF loại chủ tớ 78 5.4 Hoạt động FF điêu khiển sườn xung nhịp 80 5.5 Quan hệ thời gian trễ đế bảo đảm FF làm việc tin cậy 82 Chương MẠCH DÁY K H Ô N G ĐỒNG BỘ 87 K h niệm b ả n 87 Một sơ tốn th iế t k ế 97 6.1 Thiết kế dùng m ạch tổ hợp có hồi tiếp, RS-FF không đồng bộ, T-FF 97 6.2 Thiết kế dùng RS-FF 101 6.3 Thiết kê dùng RS-FF, T-FF 101 6.4 Thiết kế dùng mạch tổ hợp có hồi tiếp 105 6.5 Mã hoá trán h chạy đua dùng thêm biến trạ n g thái 108 6 Mã hoá trán h chạy đua dùng trạn g thái giả 110 ^ T h iết k é th e o p h n g p h p h ệ th ô n g 112 6.7 Thiết kê 6.1 theo phương pháp hệ thống 112 Mạch phân biệt thứ tự x u ất tín hiệu vào 116 6.9 Mạch phát sư th ay đổi giá trị tín hiệu vào 120 6.10 Mạch phát lỗi 123 6.11 Mạch điêu khiển bơm nước 126 6.12 Hệ thông báo hiệu ngã tư đường quốc lộ đường 129 6.13 Điêu khiển b ậ t tá t đèn 133 (>.14 Bộ điêu khiển động điện 135 6.15 Bộ báo chiêu quay trục 139 (ì 16 N ạch điêu khiển nối với m áy in số 142 (>.17 ạo dãy xung 140 6.18 Mạch điêu khiển cờ 150 6.19 Bộ phân loại cờ 152 0.20 Tạo xung đơn từ dàv xung vào khiI-Ơng tác đóng 155 264 6.21 Bộ tạo xung đồng 158 6.22 Bộ điêu khiển hệ thống đèn giao thòng 162 6.23 Mạch loại trừ nhiều xung cơng tác khí 166 6.24 T-FF 168 6.25 D-FF 169 6.26 JK -F F 171 6.27 Xúc sác điện tử 173 6.28 Bộ điêu khiển trò chơi 177 Chương M ẠCH DÁY Đ Ồ N G BỘ 181 M ột sô b i to n th i ế t k ê 181 7.1 Bộ cộng nhị phân thực liên tiếp 181 7.2 P h t dẫy số nhị phân cho trước 183 7.3 Kiểm tra dẫy sô nhị phân theo nhóm 186 7.4 Tạo m vòng CRC 188 T h iế t k ế th e o p h n g p h p h ệ th ố n g 193 7.5 Bộ phân bổ xung 194 7.6 Bộ rút ngán tần sổ xung 195 7.7 Tạo xung đơn từ dãy xung 197 7.8 Kiểm tra dãy xung theo nhóm bit ( quét từ - WordScanner ) 7.9 Kiểm tra dãy xung ( quét dòng nhị phân - Binary S tring S canner ) 198 199 7.10 Bộ điêu khiển máy đọc băng 201 7.11 Bộ hiển thị máy đọc bang ngừng hoạt động 203 7.12 Bộ điêu khiển chế độ làm việc rađa 205 7.13 Mạch phát mà BCD đưa liên tiếp đàu vào bị sai 207 7.14 Tạo bit lẻ cho m ả 208 BCD đưa liên tiếp đàu vào 7.15 So sánh sô BCD đưa vào liên tiếp 209 7.16 Điều khiển hệ thống bơm nước 212 Mục lục 265 Chương BỘ ĐẾM VÀ GHI D ỊC H 215 Mở d â u 215 Bộ đếm 216 8.1 Bộ đếm thập phân mả BCD dùng JK -FF 216 8.2 Thiết k ế đếm từ giàn đồ thời gian 217 8.3 Phân tích hoạt động sơ đô 218 Bộ g h i d ịc h 220 8.4 Bộ ghi dịch hai chiêu 220 8.5 Phân tích hoạt động ghi dịch cò vòng phản hồi 221 Vẽ đồ hình trạn g thái ghi dịch có hàm phàn hồi hàm cộng modul 223 8.7 Thiết kế đếm dùng ghi dịch 224 8.8 Tạo tín hiệu điều khiển cho hệ thống đèn quảng cáo dùng ghi dịch 226 Chương THIẾT KẾ DÙNG VI MẠCH M SI, LSI T h iết k ẽ d ù n g M x 228 228 9.1 Tạo hàm logic 229 9.2 Giải m ã BCD - vạch 231 9.3 Dùng M x 4-1 tạo hàm biến 234 9.4 D ùng MUX 4-1 tạo hàm biến 235 T h iế t k ế d ù n g DEMƯX, D E C O D E R v c c MSI k h c 237 9.5 Tạo bit chẵn lẻ cho dử liệu dùng DEMUX mạch NAND 237 9.6 Dùng DECODER mạch NOR tạo hàm logic 238 9.7 Dùng cộng nhị phân bôn bit 7483 thực chức nàng giải mà nhị phân —> dư ba ngược lại 240 T hiết k ê d ù n g ROM, PLA 241 9.8 Dùng ROM thiết kế mạch báo m ả N-BCD đàu vào sai 241 9.9 Thực hàm logic dùng PLA 244 T h iế t k ê d ù n g PA L, GAL 252 9.10 Bộ dồn kênh 8-1 dùng PAL, GAL loại 16V8 253 9.11 Bộ đếm nhị phản tám bit dùng PAL, GAL 255 9.12 Bộ chia tàn điều khiển hệ số chia dùng PAL, GAL 257 Tkl LIỆU THAM KHẢO 260 ... dàng kết hàm cộng modul tương đương với hàm nhiéu biến số : Số thành p hần 1, n biến mà hàm số Phép tính Ký hiệu Số biến n Số số Số số chẩn lẻ lẻ lẻ lẻ chẩn chẩn chẩn chẵn lẻ lẻ chẵn © ~ Kết lu... 1.1.b Hình 1.2 sơ đồ hệ thống logic sử d ụ n g cổng logic hTmh 1.2 10 Đại số Đoole vi mạch số 1.2 BẢNG GIÁ TRỊ CỦA HÀM Đề : T h n h lậ p b ả n g ch â n lý cho h m số sau : Y = ABD + BCD + à C... biến có giá trị cđ số lẻ số biến m ang giá trị ; hàm tương đươr 11 biến cổ giá trị bàng cò số chẵn số biến mai g giá trị , (hoặc khơng có biến không) ‘ 12 Đ ại số Đoole vi m ạch SỐ5 1.4 CHỨNG M