Bài giảng Nhập môn mạch số: Chương 6.1 – ĐH CNTT

Chương 6 - Mạch tuần tự - phần tử nhớ: mạch chốt, flipflop. Các hệ thống số ngày nay đều gồm có hai thành phần: mạch tổ hợp để thực hiện các chức năng logic và các thành phần có tính chất nhớ (memory element) để lưu giữ các trạng thái trong mạch. Chương này sẽ học về: Các thành phần có tính chất nhớ (Chốt, Flip-flop, thanh ghi,…), kết hợp các thành phần tổ hợp và thành phần tính chất nhớ để tạo nên các mạch tuần tự.

NHẬP MÔN MẠCH SỐ CHƯƠNG 6: MẠCH TUẦN TỰ - PHẦN TỬ NHỚ: MẠCH CHỐT, FLIPFLOP Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Tổng quan  Các hệ thống số ngày gồm có hai thành phần: mạch tổ hợp (chương 5) để thực chức logic thành phần có tính chất nhớ (memory element) để lưu giữ trạng thái mạch  Chương học về:  Các thành phần có tính chất nhớ (Chốt, Flip-flop, ghi,…)  Kết hợp thành phần tổ hợp thành phần tính chất nhớ để tạo nên mạch 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chốt S-R Cấm sử dụng Bảng thật Ký hiệu 11/2/2017 Mạch logic Ký hiệu Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Ký hiệu sai Chốt S-R Ngõ vào thông thường Bảng thật Mạch logic S R chuyển từ mức xuống mức đồng thời  không xác định ngõ 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chốt S-R với ngõ vào cho phép Cấm sử dụng Mạch logic Bảng thật Ký hiệu 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chốt S-R với ngõ vào cho phép (tt) SR=11, C:10 Hoạt động chốt S-R với trường hợp ngõ không xác định 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chốt D Mạch logic Bảng thật Ký hiệu 11/2/2017 - Loại bỏ hạn chế chốt S-R S R chuyển từ xuống đồng thời - Ngõ vào điều khiển C giống với ngõ vào cho phép (enable) - Khi C tích cực, Q = D  chốt mở/trong suốt (transparent latch) C khơng tích cực, Q giữ giá trị trước  chốt đóng (close latch) Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 10 Flip-flop D(FF-D) kích cạnh lên (Positive-edge-triggered D flip-flop) Bảng thật Mạch logic Ký hiệu 11/2/2017 - Một FF-D kích cạnh lên bao gồm cặp chốt D kết nối cho liệu truyền từ ngõ vào D đến ngõ Q có cạnh lên xung Clock (CLK) - Chốt D gọi Chủ (master), hoạt động mức ngõ vào xung CLK - Chốt D thứ hai gọi Tớ (slave), hoạt động mức ngõ vào xung CLK Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 15 FF-D kích cạnh lên (Positive-edge-triggered D flip-flop) Bảng thật Hoạt động FF-D kích cạnh lên 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 16 FF-D kích cạnh xuống (Negative-edge-triggered D flip-flop) Bảng thật Mạch logic - Một FF-D kích cạnh xuống thiết kế giống với FF-D kích cạnh lên, đảo ngõ vào xung Clock chốt D Ký hiệu 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 17 FF-D với ngõ vào điều khiển Bảng thật Mạch logic - Một chức quan trọng FF-D khả lưu giữ (store) liệu sau nạp vào (load) liệu cạnh xung Clock Ký hiệu 11/2/2017 - Để thực chức trên, ta thêm vào ngõ vào cho phép (enable input) FF, thường ký hiệu EN CE (chip enable) Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 18 FF-D với ngõ vào điều khiển bất đồng (D-FF with asynchronous inputs) Bảng thật Mạch logic • Các ngõ vào bất đồng (Asynchronous inputs) thường sử dụng để ép ngõ Q FF-D đến giá trị mong muốn mà không phụ thuộc ngõ vào D xung CLK • Những ngõ vào thường ký hiệu PR (preset) CLR (clear) Ký hiệu 11/2/2017 • PR CLR thường dùng để khởi tạo giá trị ban đầu cho FF phục vụ cho mục đích kiểm tra hoạt động mạch Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 19 Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 20 FF-T (Toggle FF) - Flip-flop đảo trạng thái cạnh lên xung Clock (CLK) ngõ vào EN T tích cực Ký hiệu Bảng thật 11/2/2017 Hoạt động FF-T tích cực cạnh lên xung Clock Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 21 Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 22 FF-J_K kích cạnh lên (Edge-triggered J_K flip-flop) Bảng thật FF-J_K kích cạnh lên thiết kế từ FF-D kích cạnh lên Ký hiệu Hoạt động FF-J_K kích cạnh lên 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 23 FF-JK với ngõ vào điều khiển bất đồng Ký hiệu 11/2/2017 Bảng thật Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 24 Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 25 Nội dung  Tổng quan  Chốt S-R  Chốt D  Flipflop S-R  Flipflop D  Flipflop T  Flipflop J-K  Thiết kế chuyển đổi loại FF 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 26 Thiết kế chuyển đổi loại FF Q(t) Q(t+1) J K T D R S 0 X 0 X 0 1 X 1 1 X 1 1 X 0 X TK Flip flop sang T Flip-flop TK Flip flop sang D Flip-flop J =T J=D K=T K = D’ RS Flip flop sang JK Flip-flop D Flip flop sang T Flip-flop R = KQ S = JQ’ 11/2/2017 D = T’Q + TQ’ Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 27 Tóm tắt nội dung chương học  Qua Phần - Chương 6, sinh viên cần nắm nội dung sau: Mạch gì? Kiến trúc tổng quát mạch tuần tự? Khi thiết kế cần sử dụng mạch tuần tự? Chức năng, hoạt động thiết kế loại mạch latch, flipflop: SR, D, T, JK Phương pháp chuyển đổi thiết kế qua lại loại flipflop 28 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Thảo luận? ... dung chương học  Qua Phần - Chương 6, sinh viên cần nắm nội dung sau: Mạch gì? Kiến trúc tổng quát mạch tuần tự? Khi thiết kế cần sử dụng mạch tuần tự? Chức năng, hoạt động thiết kế loại mạch. .. thống số ngày gồm có hai thành phần: mạch tổ hợp (chương 5) để thực chức logic thành phần có tính chất nhớ (memory element) để lưu giữ trạng thái mạch  Chương học về:  Các thành phần có tính... Cấm sử dụng Bảng thật Ký hiệu 11/2/2017 Mạch logic Ký hiệu Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Ký hiệu sai Chốt S-R Ngõ vào thông thường Bảng thật Mạch logic S R chuyển từ mức xuống mức