Slide điện tử công nghệ thông tin đại học bách khoa hà nội

.c om Điện tử cho CNTT Electronics for Information Technology co ng Nguyễn Thị Thanh Nga Bộ môn KTMT – Viện CNTT & TT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội du on g th an Thông tin liên hệ cu u § Giáo viên: Nguyễn Thị Thanh Nga § Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính, Viện Cơng nghệ thơng tin Truyền thơng § Phịng làm việc: B1 802 § Mobile: 0904567424 § Email: ngantt@soict.hust.edu.vn 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đề cương mơn học § § § § § IT3420 2(2-1-0-4) Lý thuyết: 30 tiết Bài tập: 15 tiết Đánh giá: 50%-50% Tài liệu học tập: › › Bài giảng Một số tài liệu tham khảo: ng Download tại: https://bit.ly/2krs8QU co › c om § Introductory Circuit Analysis, 10th edition, Boylestad § Electronic Device and Circuit Theory (2013), Robert L.Boylestad, Louis Nashelsky § Microelectronics circuit analysis and design, 4th edition, Donal A.Neamen § Digital Electronics: Principles, Devices and Applications (2017), Anil K.Maini du on g th an 3 Nội dung § Phần Điện tử tương tự Chương 1: Khái niệm chung Điện tử cho CNTT Chương 2: Cấu kiện điện tử Chương 3: Mạch điện tử cu u › › › § Phần Điện tử số › › › › Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số Chương 2: Các cổng logic Chương 3: Các mạch tổ hợp Chương 4: Các mạch dãy 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số Nội dung co ng c om Giới thiệu Điện tử số Hệ đếm Các phép toán số học g th an 5 du on Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số cu u 1.1 Giới thiệu Điện tử số Điện tử số 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.1 Giới thiệu Điện tử số § Hệ thống điện tử, thiết bị điện tử Các linh kiện điện, điện tử (component) Các thiết bị, hệ thống điện tử (equipment, system) co ng c om Các mạch điện tử (circuit) g th an 7 Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số du on 1.1 Giới thiệu Điện tử số Số tương tự cu u § Trong khoa học, công nghệ hay sống đời thường, ta thường xuyên phải tiếp xúc với số lượng § Số lượng đo, quản lý, ghi chép, tính tốn nhằm giúp cho xử lý, ước đoán phức tạp § Có cách biểu diễn số lượng: › › Dạng tương tự (Analog) (Nhiệt độ, tốc độ, điện đầu micro…): Là dạng biểu diễn với biến đổi liên tục giá trị (continuous) Dạng số (Digital) (Thời gian đồng hồ điện tử): Là dạng biểu diễn giá trị thay đổi nấc rời rạc (discrete) 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.1 Giới thiệu Điện tử số Hệ thống số tương tự § Hệ thống số (Digital system) › Là tổ hợp thiết bị thiết kế để xử lý thông tin logic số lượng vật lý dạng số máy vi tính, máy tính, thiết bị hình ảnh âm số, hệ thống điện thoại… Ứng dụng: lĩnh vực điện tử, khí, từ… § Hệ thống tương tự (Analog system) Chứa thiết bị cho phép xử lý số lượng vật lý dạng tương tự hệ thống âm-ly, ghi băng từ… co ng › c om › g th an 9 Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số du on 1.1 Giới thiệu Điện tử số Ưu điểm hệ thống số § Các hệ thống số dễ thiết kế hơn: Khơng cần giá trị xác U, I, cần khoảng cách mức cao thấp cu u › § Lưu trữ thơng tin dễ › Có mạch chốt giữ thơng tin lâu tùy ý § Độ xác cao › › Việc nâng từ độ xác chữ số lên chữ số đơn giản cần lắp thêm mạch Ở hệ tương tự, lắp thêm mạch ảnh hưởng U, I thêm nhiễu § Các xử lý lập trình được, bị ảnh hưởng nhiễu § Có thể chế tạo nhiều mạch số chip 10 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.1 Giới thiệu Điện tử số Hạn chế hệ thống số § Thế giới thực chủ yếu tương tự § Các số lượng vật lý thực tế, tự nhiên chủ yếu dạng tương tự Chuyển đổi đầu vào thực tế dạng tương tự thành dạng số Chuyển đổi đầu số dạng tương tự thực tế co ng Xử lý thông tin Số c om § VD: nhiệt độ, áp suất, vị trí, vận tốc, độ rắn, tốc độ dòng chảy… g th an 11 11 du on Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số cu u 1.1 Giới thiệu Điện tử số Sự kết hợp công nghệ số tương tự! 12 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số Nội dung co ng c om Giới thiệu Điện tử số Hệ đếm Các phép toán số học g th an 13 13 du on Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.2 Hệ đếm cu u § Tập hợp ký hiệu qui tắc sử dụng tập ký hiệu để biểu diễn xác định giá trị › › Hệ La mã: I, V, X, L, C, Quy tắc: IX, XV, XXX § Mỗi hệ đếm sử dụng số ký hiệu (ký tự, chữ số, ) hữu hạn › › Tổng số ký số hệ đếm gọi số (base, radix), ký hiệu r Ví dụ: Hệ đếm số 10: sử dụng chữ số từ - 14 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.2 Hệ đếm § Trên lý thuyết, biểu diễn giá trị theo hệ đếm số § Trong tin học, quan tâm đến hệ đếm: Hệ thập phân (Decimal System) › Hệ nhị phân (Binary System) › ® Máy tính sử dụng c om ® Con người sử dụng Hệ đếm bát phân/hệ số (Octal System) › ® Dùng để viết gọn số nhị phân co ® Dùng để viết gọn số nhị phân ng Hệ mười sáu (Hexadecimal System) › g th an 15 15 du on Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.2 Hệ đếm u Hệ đếm số r Các hệ số thông dụng Biểu diễn số âm Chuyển đổi hệ số Bốn định lý chuyển đổi hệ số Số dấu phẩy động cu § § § § § § 16 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.2 Hệ đếm Hệ đếm số r § Sử dụng r chữ số để biểu diễn § Một số hệ số r biểu diễn dạng: c om § Tổng quát co ng § Biểu diễn giá trị phần nguyên dạng: r0, r1, r2, § Biểu diễn phân số dạng: r-1, r-2, r-3… 17 g th an 17 Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số du on 1.2 Hệ đếm Các hệ số thông dụng u Hệ số 10 Hệ số Hệ số Hệ số 16 cu § § § § 18 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số 1.2 Hệ đếm Các hệ số thơng dụng Hệ số 10 § Sử dụng 10 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, § Biểu diễn giá trị phần nguyên dạng: 100, 101, 102, 103… Phần nguyên tính được: › Phần thập phân: co ng › c om § Biểu diễn phần thập phân dạng: 10-1, 10-2, 10-3… § Ký hiệu: (3586.265)10 g th an 19 19 Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số Các hệ số thông dụng du on 1.2 Hệ đếm Hệ số cu u § Sử dụng chữ số: 0, § Biểu diễn giá trị phần nguyên dạng: 20, 21, 22, 23… § Biểu diễn phân số dạng: 2-1, 2-2, 2-3… § Ký hiệu: (0011.0111)2 § Ưu điểm: › › › Sử dụng phép toán logic Tất loại liệu biểu diễn dạng Các mạch điện sử dụng cho phép toán cho đơn giản hóa 20 20 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý § Bảng tác nhân kích thích FF § Liệt kê: › › co ng c om › Trạng thái Trạng thái mong muốn Các đầu vào FF cần thiết để đạt trạng thái Chương 4: Mạch g th an 472 472 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý § Vẽ đồ hình chuyển đổi trạng thái Các trạng thái khác mô tả hình trịn Mũi tên nối hình trịn thứ tự chuyển đổi trạng thái diễn cu u › › 473 473 236 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý › › › co ng › Xác định số lượng FF cần thiết Xác định trạng thái khơng mong muốn Vẽ đồ hình chuyển đổi trạng thái với trạng thái không mong muốn Các trạng thái không mong muốn nên mô tả chuyển trạng thái mong muốn c om § Các bước thiết kế: Chương 4: Mạch g th an 474 474 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý § Các bước thiết kế Vẽ bảng tác nhân kích thích cho đếm, liệt kê: cu u › § Các trạng thái § Các trạng thái tương ứng với trạng thái § Đầu vào cho FF theo yêu cầu 475 475 237 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý § Các bước thiết kế › › co ng c om › Thiết kế mạch logic cho đầu vào JA, KA, JB, KB, JC, KC từ đầu A, B, C… Có thể sử dụng bìa Các nơ cho đầu vào, tối thiểu hóa biểu diễn hàm Boolean Ví dụ: Chương 4: Mạch g th an 476 476 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Thiết kế đếm với số thứ tự tùy ý cu u § Thực mạch: 477 477 238 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Ví dụ: c om § Cho bảng tác nhân kích thích sau với X1, X2 đầu vào FF co ng § Vẽ bảng tác nhân kích thích cho đếm đồng MOD5, sử dụng FF để đếm chuỗi 000, 001, 011, 101, 110, 000, trạng thái trạng thái khơng mong muốn, chuyển 110 sau xung đồng hồ Chương 4: Mạch g th an 478 478 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Ví dụ: § Bảng tác nhân kích thích: Bộ đếm trạng thái → FFs Các trạng thái không mong muốn đưa 110 (010, 100, 111 → 110) cu u › › 479 479 239 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Ví dụ: co ng c om § Tối thiểu hóa đầu vào FF Chương 4: Mạch g th an 480 480 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Ví dụ: cu u § Thực mạch: 481 481 240 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.1 Bộ đếm chia tần số Ví dụ: co ng c om § Tìm thứ tự đếm đếm sau: g th an 482 482 du on Chương 4: Mạch Nội dung u Khái niệm mạch Flip Flop – Phần tử mạch Phân loại Flip flop Mơ hình mạch Ứng dụng mạch cu a b c Bộ đếm Thanh ghi … 483 483 241 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi § Thanh ghi có cấu tạo gồm trigger nối với § Chức năng: › › Để lưu trữ tạm thời thông tin Dịch chuyển thông tin co ng c om § Lưu ý: ghi nhớ dùng để lưu trữ thông tin, ghi có chức dịch chuyển thơng tin Do đó, ghi sử dụng làm nhớ, nhớ làm ghi Chương 4: Mạch g th an 484 484 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Thanh ghi dịch (Shift Register) § Thanh ghi dịch c dựng : Bin i mó song song ỗố ni tiếp Tạo trễ cho dãy tín hiệu số u › cu › § Phần tử ghi dịch D flip flop nối chuỗi ‘nối tiếp’ với 485 485 242 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Thanh ghi dịch (Shift Register) co ng c om § Phân loại: Chương 4: Mạch g th an 486 486 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào ghi § Vào nối tiếp nối tiếp 1 0 § Vào nối tiếp song song 1 0 § Vào song song nối tiếp 1 0 § Vào song song song song 1 0 cu u 487 487 243 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào nối tiếp – nối tiếp co ng c om § Sơ đồ mạch: Chương 4: Mạch g th an 488 488 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào nối tiếp – nối tiếp cu u § Biểu đồ thời gian: 489 489 244 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào nối tiếp – song song co ng c om § Sơ đồ mạch: Chương 4: Mạch g th an 490 490 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào nối tiếp – song song cu u § Biểu đồ thời gian: 491 491 245 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào song song – nối tiếp co ng c om § Sơ đồ mạch: Chương 4: Mạch g th an 492 492 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào song song – nối tiếp cu u § Biểu đồ thời gian: 493 493 246 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Vào song song – song song co ng c om § Sơ đồ mạch: Chương 4: Mạch g th an 494 494 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Thanh ghi dùng Trigger D cu u § Thanh ghi bit vào nối tiếp song song dùng Trigger D 495 495 247 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Thanh ghi dịch (Shift Register) § Thanh ghi dịch dùng để: › › Biến đổi mó song song ỗố ni tip To tr cho cỏc dãy tín hiệu số co ng c om § Phần tử ghi dịch D flip flop nối chuỗi ‘nối tiếp’ với Chương 4: Mạch g th an 496 496 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi Các loại ghi dịch § Các ghi dịch phân chia thành loại sau: Vào nối tiếp nối tiếp (SISO), ví dụ: 4006 (18 nhịp), 4517 (64 nhịp), 4557 (64 nhịp), 4562 (128 nhịp) … Vào nối tiếp song song (SIPO), ví dụ: 4015 (4 bit), 4094 (8 bit), 74164 (8 bit) … Vào song song nối tiếp (PISO), ví dụ: 4014, 4021, 74165, 74166 ghi bit Vào song song song song (PIPO), ví dụ: 7495, 74195, 74395, 4035 (4 bit), 74323 (8 bit) Thanh ghi dịch vạn dịch theo hai chiều, ví dụ 74194, 4194 (4 bit) cu u › › › › › 497 497 248 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi co ng c om Ví dụ ghi dịch Chương 4: Mạch g th an 498 498 du on 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi cu u Thanh ghi dịch PIPO 499 499 249 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Mạch 4.5 Ứng dụng hệ 4.5.2 Thanh ghi co ng c om Thanh ghi dịch vạn cu u du on g th an 500 500 250 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... 1.1 Giới thiệu Điện tử số § Hệ thống điện tử, thiết bị điện tử Các linh kiện điện, điện tử (component) Các thiết bị, hệ thống điện tử (equipment, system) co ng c om Các mạch điện tử (circuit) g... K.Maini du on g th an 3 Nội dung § Phần Điện tử tương tự Chương 1: Khái niệm chung Điện tử cho CNTT Chương 2: Cấu kiện điện tử Chương 3: Mạch điện tử cu u › › › § Phần Điện tử số › › › › Chương... lý thuyết mạch số Nội dung co ng c om Giới thiệu Điện tử số Hệ đếm Các phép toán số học g th an 5 du on Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số cu u 1.1 Giới thiệu Điện tử số Điện tử số 6 CuuDuongThanCong.com