Tài liệu Bài giảng kỹ thuật số P5 pdf

"Don't study, don't know - Studying you will know!" NGUYEN TRUNG HOA Bi ging K Thût Säú Trang 86 Chỉång 4 HÃÛ TÄØ HÅÜP 4.1.KHẠI NIÃÛM CHUNG Cạc pháưn tỉí logic AND, OR, NOR, NAND l cạc pháưn tỉí logic cå bn cn âỉåüc gi l hãû täø håüp âån gin. Nhỉ váûy, ta cọ cạc hãû täø håüp m ng ra l cạc hm logic theo ng vo, âiãưu ny cọ nghéa l khi mäüt trong cạc ng vo thay âäøi trảng thại thç láûp tỉïc lm cho ng ra thay âäøi trảng thại ngay (b qua thåìi gian trãù ca cạc pháưn tỉí logic). Xẹt mäüt hãû täø håüp cọ n ng vo v cọ m ng ra (hçnh 4.1), ta cọ: y 1 = f x 1 , x 2 , ., x n ) Hãû täø håüp y m y 1 y 2 x n x 2 x 1 y 2 = f(x 1 , x 2 , ., x n ) . y n = f(x 1 , x 2 , ., x n ) Hçnh 4.1 Nhỉ váûy, sỉû thay âäøi ca ng ra y j (j = m,1 ) theo cạc biãún vo x i (i = m,1 ) l tu thüc vo bng trảng thại mä t hoảt âäüng ca hãû täø håüp. Âàûc âiãøm cå bn ca hãû täø håüp l tên hiãûu ra tải mäùi thåìi âiãøm chè phủ thüc vo giạ trë cạc tên hiãûu vo åí thåìi âiãøm âọ. Trçnh tỉû âãø thiãút kãú hãû täø håüp theo cạc bỉåïc sau: 1. Tỉì u cáưu thỉûc tãú ta láûp bng trảng thại mä t hoảt âäüng ca mảch. 2. Dng cạc phỉång phạp täúi thiãøu âãø täúi thiãøu hoạ cạc hm logic. 3. Thnh láûp så âäư logic (Dỉûa vo phỉång trçnh logic â täúi gin). 4. Thnh láûp så âäư hãû täø håüp. Chỉång 4. Hãû täø håüp Trang 87 Mäüt säú mảch täø håüp củ thãø: - Mảch m hoạ - gii m - Mảch chn kãnh - phán âỉåìng - Mảch so sạnh - Kiãøm /phạt chàón l - Mảch säú hc 4.2. MẢCH M HOẠ & MẢCH GII M 4.2.1. Khại niãûm: Mảch m hoạ (ENCODER) l mảch cọ nhiãûm vủ biãún âäøi nhỉỵng k hiãûu quen thüc våïi con ngỉåìi sang nhỉỵng k hiãûu khäng quen thüc con ngỉåìi. Mảch gii m (DECODER) l mảch lm nhiãûm vủ biãún âäøi nhỉỵng k hiãûu khäng quen thüc våïi con ngỉåìi sang nhỉỵng k hiãûu quen thüc våïi con ngỉåìi. 4.2.2. Mảch m hoạ (Encoder) 4.2.2.1. Mảch m hoạ nhë phán Xẹt mảch m họa nhë phán tỉì 8 sang 3 (8 ng vo v 3 ng ra). Så âäư khäúi ca mảch âỉåüc cho trãn hçnh 4.2. Trong âọ: - x 0 , x 1 ,. . ., x 7 l cạc ng vo tên hiãûu. - A, B, C l cạc ng ra. Mảch m họa nhë phán thỉûc hiãûn biãún âäøi tên hiãûu ng vo thnh mäüt tỉì m nhë phán tỉång ỉïng åí ng ra, củ thãø nhỉ sau: 0 → 000 3 → 011 6 → 100 1 → 001 4 → 100 7 → 111 8 → 3 x 7 x 2 x 0 C B A Hçnh 4.2 Så âäư khäúi mảch m họa nhë phán tỉì 8 sang 3 Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 88 2 010 5 101 Choỹn mổùc taùc õọỹng (tờch cổỷc) ồớ ngoợ vaỡo laỡ mổùc logic 1, ta coù baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹng cuớa maỷch : x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 CBA 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0000001 0 0 1 0 0000010 0 0 0 1 0000011 0 0 0 0 1 000100 0 0 0 0 0 1 00101 0 0 0 0 0 0 1 0110 0 0 0 0 0 0 0 1 111 Giaới thờch baớng traỷng thaùi: Khi mọỹt ngoợ vaỡo ồớ traỷng thaùi tờch cổỷc (mổùc logic 1) vaỡ caùc ngoợ vaỡo coỡn laỷi khọng õổồỹc tờch cổỷc (mổùc logic 0) thỗ ngoợ ra xuỏỳt hióỷn tổỡ maợ tổồng ổùng. Cuỷ thóứ laỡ: khi ngoợ vaỡo x 0 =1 vaỡ caùc ngoợ vaỡo coỡn laỷi bũng 0 thỗ tổỡ maợ ồớ ngoợ ra laỡ 000, khi ngoợ vaỡo x 1 =1 vaỡ caùc ngoợ vaỡo coỡn laỷi bũng 0 thỗ tổỡ maợ nhở phỏn ồớ ngoợ ra laỡ 001, v v Phổồng trỗnh logic tọỳi giaớn: A = x 1 + x 3 + x 5 + x 7 B = x 2 + x 3 + x 6 + x 7 C= x 4 + x 5 + x 6 + x 7 Sồ õọử logic (hỗnh 4.3): x1 C x2 x5 x7 B x3 x6x4 A Hỗnh 4.3 Maỷch maợ hoùa nhở phỏn tổỡ 8 sang 3 Chổồng 4. Hóỷ tọứ hồỹp Trang 89 Bióứu dióựn bũng cọứng logic duỡng Diode (hỗnh 4.4): x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 C A B Hỗnh 4.4 Maỷch maợ hoùa nhở phỏn tổỡ 8 sang 3 sổớ duỷng diode Nóỳu chuùng ta choỹn mổùc taùc õọỹng tờch cổỷc ồớ ngoợ vaỡo laỡ mổùc logic 0, baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹng cuớa maỷch luùc naỡy nhổ sau: x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 C B A 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1111001 1 1 0 1 1111010 1 1 1 0 1111011 1 1 1 1 0 111100 1 1 1 1 1 0 11101 1 1 1 1 1 1 0 1110 1 1 1 1 1 1 1 0 111 Phổồng trỗnh logic tọỳi giaớn : A = x 1 + x 3 + x 5 + x 7 = 7531 xxxx B = x 2 + x 3 + x 6 + x 7 = 7632 xxxx C = x 4 + x 5 + x 6 + x 7 = 7654 xxxx Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 90 Sồ õọử maỷch thổỷc hióỷn cho trón hỗnh 4.5 B x4x2 x7 A x6x5x1 C x3 Hỗnh 4.5 Maỷch maợ hoùa nhở phỏn 8 sang 3 ngoợ vaỡo tờch cổỷc mổùc 0 4.2.2.2. Maỷch maợ hoaù thỏỷp phỏn 10 4 x 9 Hỗnh 4.6 Sồ õọử khọỳi maỷch maợ hoùa tổỡ 10 sang 4 A x 1 x 0 D C B Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹng cuớa maỷch : x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x 9 DC B A 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0000001 0 0 0 0 0 0 0 1 000001 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0001 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 Chổồng 4. Hóỷ tọứ hồỹp Trang 91 Phổồng trỗnh logic õaợ tọỳi giaớn: A = x 1 + x 3 + x 5 + x 7 + x 9 B = x 2 + x 3 + x 6 + x 7 C = x 4 + x 5 + x 6 + x 7 D = x 8 + x 9 Bióứu dióựn bũng sồ õọử logic x1 x3 A C x5 x6x2 x9x8x4 B C x7 D Hỗnh 4.7 Bióứu dióựn bũng cọứng logic duỡng Diode : Hỗnh 4.8 Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 92 x 1 B AC x 3 x 7 x 6 x 5 x 4 x 2 x 9 x 8 D Hỗnh 4.8 4.2.2.3. Maỷch maợ hoaù ổu tión Trong hai maỷch maợ hoaù õaợ xeùt ồớ trón, tờn hióỷu õỏửu vaỡo tọửn taỷi õọỹc lỏỷp tổùc laỡ khọng coù tỗnh huọỳng coù 2 tờn hióỷu trồớ lón õọửng thồỡi taùc õọỹng ồớ mổùc logic 1 (nóỳu ta choỹn mổùc tờch cổỷc ồớ ngoợ vaỡo laỡ mổùc logic 1), do õoù cỏửn phaới õỷt ra vỏỳn õóử ổu tión. Vỏỳn õóử ổu tión: Khi coù nhióửu tờn hióỷu õọửng thồỡi taùc õọỹng, tờn hióỷu naỡo coù mổùc ổu tión cao hồn ồớ thồỡi õióứm õang xeùt seợ taùc õọỹng, tổùc laỡ nóỳu ngoợ vaỡo coù õọỹ ổu tión cao hồn bũng 1 trong khi nhổợng ngoợ vaỡo coù õọỹ ổu tión thỏỳp hồn nóỳu bũng 1 thỗ maỷch seợ taỷo ra tổỡ maợ nhở phỏn ổùng vồùi ngoợ vaỡo coù mổù c õọỹ ổu tión cao nhỏỳt. Xeùt maỷch maợ hoaù ổu tión 4 2 (4 ngoợ vaỡo, 2 ngoợ ra) (hỗnh 4.9). Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹn g cuớa maỷch 4 2 A B x 2 x 1 x 3 x 0 A 0 1 0 1 B 0 0 1 1 x 3 0 0 0 1 x 2 0 0 1 x x 1 0 1 x x x 0 1 x x x Hỗnh 4.9 Chổồng 4. Hóỷ tọứ hồỹp Trang 93 Phổồng trỗnh tọỳi giaớn : A = x 1 . 332 xx.x + = 321 xx.x + B = 32332 xxxx.x +=+ B x1 A x3x2 Hỗnh 4.10 Sồ õọử logic maỷch maợ hoùa ổu tión tổỡ 4 sang 2 Sồ õọử logic: hỗnh 4.10. Mọỹt sọỳ vi maỷch maợ hoùa thọng duỷng: 74LS147, 74LS148. 4.2.3. Maỷch giaới maợ (Decoder) 4.2.3.1. Maỷch giaới maợ nhở phỏn Xeùt maỷch giaới maợ nhở phỏn 24 (2 ngoợ vaỡo, 4 ngoợ ra) nhổ trón hỗnh veợ 4.11. Choỹn mổùc tờch cổỷc ồớ ngoợ ra laỡ mổùc logic 1. Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹn g cuớa maỷch y 0 A 0 1 0 1 B 0 0 1 1 y 3 0 0 0 1 y 2 0 0 1 0 y 1 0 1 0 0 y 0 1 0 0 0 B A 2 4 y 2 y 1 y 3 Hỗnh 4.11 Maỷch giaới maợ 2 sang 4 Phổồng trỗnh logic tọỳi giaớn : A.By 0 = A.By 1 = A.By 2 = B.Ay 3 = Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 94 Sồ õọử logic: hỗnh 4.12. y0 x1 y2 y1 x2 y3 A B Hỗnh 4.12 Sồ õọử logic maỷch giaới maợ tổỡ 2 sang 4 Bióứu dióựn bũng cọứng logic duỡng Diode. +E c B B A Hỗnh 4.13. Maỷch giaới maợ hoùa tổỡ 2 sang 4 duỡng diode A y 3 y 2 y 1 y 0 Trổồỡng hồỹp choỹn mổùc tờch cổỷc ồớ ngoợ ra laỡ mổùc logic 0 (mổùc logic thỏỳp L): hỗnh 4.14. Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹn g cuớa maỷch y 0 2 4 B A y 1 A 0 1 0 1 B 0 0 1 1 y 3 1 1 1 0 y 2 1 1 0 1 y 1 1 0 1 1 y 0 0 1 1 1 y 2 y 3 Hỗnh 4.14. Mổùc tờch cổỷc ngoợ laỡ mổùc logic thỏỳp