Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 6.2: Mạch tuần tự: Bộ đếm

[r]

1

CHƯƠNG 6 – PH N 2Ầ

NH P MÔN M CH SẬ Ạ Ố

M ch tu n t :  B  đ mạ ầ ự ộ ế

2

N i dungộ

• B  đ m b t đ ng b  ộ ế ấ ồ ộ (Asynchronous counters) – H  s  c a b  đ m (MOD number)ệ ố ủ ộ ế

– B  đ m lên/xu ng (Up/ Down counters)ộ ế ố – Phân tích và thi t k  b  đ m b t đ ng bế ế ộ ế ấ ộ – Delay c a m ch (Propagation delay)ủ

• B  đ m đ ng b  ộ ế ồ ộ (Synchronous counters) – Phân tích b  đ m đ ng b  (Analyze synchronous ộ ế ộ

counters)

3

N i dungộ

• B  đ m b t đ ng b  ộ ế ấ ồ ộ (Asynchronous counters) – H  s  c a b  đ m (MOD number)ệ ố ủ ộ ế

– B  đ m lên/xu ng (Up/ Down counters)ộ ế ố – Phân tích và thi t k  b  đ m b t đ ng bế ế ộ ế ấ ộ – Delay c a m ch (Propagation delay)ủ

• B  đ m đ ng b  ộ ế ồ ộ (Synchronous counters) – Phân tích b  đ m đ ng b  (Analyze synchronous ộ ế ộ

counters)

4

B  đ m b t đ ng b  ộ ế ấ ồ ộ

5

B  đ m b t đ ng bộ ế ấ ồ ộ

Xem xét ho t đ ng c a b  đ m 4­bit bên dạ ộ ủ ộ ế ưới – Clock ch  đỉ ược k t n i đ n chân CLK c a ế ố ế ủ FF A – J và K c a t t c  FF đ u b ng 1ủ ấ ả ề ằ

– Ngõ ra Q c a FF A k t n i v i chân CLK c a FF ủ ế ố ủ B, ti p t c k t n i nh  v y v i FF C, D.ế ụ ế ố ậ

– Ngõ ra c a các FF ủ D, C, B và A t o thành b  đ m ạ ộ ế 4­bit binary v i D có tr ng s  cao nh t (MSB)ớ ọ ố ấ

B ng s  th t FF­ả ự ậ J_K

Note: * t t c  ngõ vào J và K c a các FF đấ ả ủ ược đ a vào m c ư ứ

6

Sau c nh xu ng c a ạ ố ủ xung  CLK th  16ứ , b  đ m s  quay ộ ế ẽ

tr  l i tr ng thái ban đ u ở ạ ầ

DCBA = 0000

B  đ m b t đ ng bộ ế ấ ồ ộ

B ng s  th t FF­ả ự ậ

7

• Các FFs khơng thay đ i tr ng thái đ ng b  v i xung Clock ổ ộ

Trong ví d    slide trụ ước, 

    Ch  FF A m i thay đ i t i c nh xu ng c a xung Clock , ỉ ổ ạ ố ủ

     FF B ph i đ i FF A thay đ i tr ng thái trả ợ ổ ước khi nó có th  l t,ể ậ

     FF C ph i đ i FF B thay đ i, tả ợ ổ ương t  v i FF D ph i đ i FF C ự ả ợ

 Có trì hỗn (delay) gi a các FF liên ti p nhauữ ế

• Ch  FF có tr ng s  th p nh t m i k t n i v i xung Clockỉ ọ ố ấ ấ ế ố • B  đ m trên cịn độ ế ược g i là ọ b  đ m tích lũy trì hỗn ộ ế

(ripple counter) 

8

Ví d  1ụ

Đáp án: B  đ m có l p vịng l i hay ch a?ộ ế ặ

    Ch a có căn cư ứ

    S  lố ượng xung Clock đ a vào m ch trên có th  là 3, or 19, ư ể

or 35, or 51 và ti p t c.ế ụ

• Gi  s  b  đ m   Slide trả ộ ế ước b t đ u   tr ng thái ắ ầ

DCBA = 0000, sau đó xung Clock được đ a vàoư

• Sau m t kho ng th i gian, ta ng t xung Clock v i m ch và ộ ả ắ

đ c đọ ược giá tr  c a b  đ m ị ủ ộ ế DCBA = 0011

9

Duty cycle c a m t tín hi u (xung)ủ ộ ệ

Duty cycle c a m t xung là t  l  ph n trăm c a th i gian ủ ộ ỉ ệ ầ ủ ờ

xung tích c c v i chu kì c a xungự ớ ủ

10

H  s  c a b  đ m (MOD number)ệ ố ủ ộ ế

• H  s  c a b  đ m ệ ố ủ ộ ế là s  tr ng thái khác nhau ố ạ c a ủ

b  đ m trộ ế ước khi b  đ m l p l i chu trình đ mộ ế ặ ạ ế

Thêm vào Flip­flop s  tăng h  s  c a b  ẽ ệ ố ủ ộ

11

• Chia t n s  ầ ố – m i FF s  có t n s  ngõ ra b ng ỗ ẽ ầ ố ằ ½ t n s  c a ầ ố ủ

xung đ a vào chân Clock c a FF đóư ủ

Gi  s  t n s  c a xung Clock đ a vào b  đ m trong ví d  1 là 16 kHz ả ầ ố ủ ộ ế ụ

 T n s  c a ngõ ra FF A, B, C, D l n lầ ố ủ ầ ượt là 8, 4, 2, 1 kHz

T n s  c a FF có tr ng s  l n nh t s  b ng ầ ố ủ ọ ố ấ ẽ ằ

t n s  xung Clock chia cho h  s  c a b  đ mầ ố ệ ố ủ ộ ế

12

Ví d  2ụ

• C n bao nhiêu FF cho b  đ m 1000 s n ph m?ầ ộ ế ả ẩ

• Đáp án

29 = 512 => 9 FFs ch  đ m đỉ ế ượ ốc t i đa 512 s n ả

ph m ẩ

 không th a yêu c uỏ ầ

210 = 1024 => 10 FFs đ m đế ượ ốc t i đa 1024 > 1000

13

Ví d  3ụ

• Các bước đ  làm m t đ ng h  sể ộ ồ ồ ố

• C n bao nhiêu FF cho b  đ m có h  s  đ m 60 (MOD­ầ ộ ế ệ ố ế

60)?

• Đáp án:

    Khơng có s  ngun N đ  th a đi u ki n 2N = 60ố ể ỏ ề ệ

  S  N g n nh t là 6, khi đó 26 = 64 > 60ố ầ ấ

Vì đ ng h  s  c n đ m chính xác ồ ồ ố ầ ế  Khơng có đáp án v i ớ

14

Câu h i th o lu nỏ ả ậ

1 Đúng hay sai? Trong m t b  đ m b t đ ng b , t t c  các ộ ộ ế ấ ộ ấ ả

FF thay đ i tr ng thái t i cùng m t th i đi mổ ạ ộ ể

2 Gi  s  b  đ m trong ví d  1 đang có giá tr  DCBA = 0101. ả ộ ế ụ ị

Giá tr  b  đ m s  b ng bao nhiêu sau 27 xung clock ti p ị ộ ế ẽ ằ ế

theo?

3 H  s  b  đ m trong ví d  1 b ng bao nhiêu n u 3 FF đệ ố ộ ế ụ ằ ế ược 

15

• B  đ m b t đ ng b  thơng thộ ế ấ ồ ộ ường gi i h n h  s  b  đ m ớ ạ ệ ố ộ ế

b ng ằ 2N (H  s  đ m l n nh t v i ệ ố ế ấ N flip­flop đượ ục s  d ng)

• Xét b  đ m v i m ch cho bên dộ ế ớ ạ ưới

B  đ m có ộ ế H  s  b  đ m < 2ệ ố ộ ế N

MOD­6 counter?

T t c  ngõ vào ấ ả

16

B  đ m MOD­6 độ ế ượ ộ ếc t o t  b  đ m MOD­8  b ng cách ằ clear b  đ m ộ ế khi tr ng thái ạ 110 xu t ấ

hi nệ

B  đ m có ộ ế H  s  b  đ m < 2ệ ố ộ ế N  

17

Gi n đ  chuy n tr ng thái c a b  đ m MOD­6ả ồ ể ạ ủ ộ ế

­ M i vòng tròn nét li n ỗ ề ch  m t tr ng ỉ ộ

thái th c s   c a b  đ mự ự ủ ộ ế

­ M i vòng tròn nét đ t ỗ ứ ch  m t tr ng ỉ ộ

thái t m c a b  đ mạ ủ ộ ế

­ Mũi tên nét li n ề ch  s  chuy n tr ng ỉ ự ể

thái gi a 2 tr ng thái th cữ ự

­ Mũi tên nét đ t ứ ch  s  chuy n t  ỉ ự ể

tr ng thái th c sang tr ng thái t m ạ ự ạ

ho c ngặ ượ ạc l i

B  đ m có ộ ế H  s  b  đ m < 2ệ ố ộ ế N  

(tt)

Trạng thái tạm

- Khơng có mũi tên ch  đ n tr ng thái ỉ ế 111 vì trong chu trình c a b  đ m khơng ủ ộ ế

có tr ng thái nào chuy n đ n tr ng thái nàyạ ể ế

18 ­ Ngõ vào J,K c a các FF đủ ược n i m c ố ứ

­ LED sáng khi ngõ ra FF m c caoứ

B  đ m có ộ ế H  s  b  đ m < 2ệ ố ộ ế N  

19

Ví d  4ụ

• Xác đ nh h  s  b  đ m (MOD number) c a m ch đ m bên ị ệ ố ộ ế ủ ế

dưới?

• Xác đ nh t n s  t i ngõ ra D?ị ầ ố

* T t c  ngõ vào J, K b ng 1ấ ả ằ

20

B  đ m b t đ ng b  ­ Đ m xu ngộ ế ấ ồ ộ ế ố

• B  đ m xu ng b t đ ng b  độ ế ố ấ ồ ộ ược xây d ng g n gi ng ự ầ ố

v i b  đ m lên b t đ ng bớ ộ ế ấ ồ ộ

L u đ  chuy n tr ng thái c a ư ể ủ