TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP Trang bi dien dien tu ky thuat so

Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn •Đổi một số từ hệ nhị phân sang hệ thập phân •Một số N trong hệ b được viết:... Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn • Đổi một số từ hệ thậ

Trang 1

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh

Trang 3

Hệ Thống Số Đếm

Trang 5

Các Khái Niệm

Số thập phân (Decimal): Cơ số r = 10

Số nhị phân (Binary): Cơ số r = 2

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 6

Các Khái Niệm

Số thập lục phân (Hexadecimal): Cơ số r = 16

Trang 7

Chuyển Đổi Cơ Số

•Đổi một số từ hệ nhị phân sang hệ thập phân

•Một số N trong hệ b được viết:

Trang 8

• Đổi một số từ hệ thập phân sang hệ nhị phân

• Một số N hệ thập phân, viết sang hệ nhị phân có dạng:

N = (anan-1an-2 .ai .a0,a-1a-2 .a-m)b

= (anan-1 .a0)b + (0,a-1a-2 .a-m)bTrong đó:

(anan-1 .a0)b = là phần nguyên của N

(0,a-1a-2 .a-m)b = là phần lẻ của N

được biến đổi theo 2 cách khác nhau

Trang 9

Phần nguyên:

Dùng phép chia lập cho cơ số hệ nhị phân:

-Lấy phần nguyên chia cho cơ số hệ nhị phân ta được thương số, số

dư của lần chia thứ nhất chính là số mã có trọng số nhỏ nhất của

Trang 10

Phần lẻ:

Dùng phép nhân lập cho cơ số hệ nhị phân

-Lấy phần lẻ nhân cho cơ số hệ nhị phân ta được tích số, phần nguyêncủa phép nhân thứ nhất là số mã có trọng số lớn nhất của phần lẻ (a-1)

-Tiếp tục lấy phần lẻ trong phép nhân đem nhân với cơ số hệ nhị phâncho đến khi kết quả có phần lẻ bằng không thì dừng phép nhân

 Ta tìm được dãy số (a-1a-2 .a-m)

Chú ý: Có thể ta không tìm được một số trong hệ nhị phân có giá trị

đúng bằng phần lẻ của số thập phân (do kết quả phép nhân luôn khác 0), do đó tùy theo yêu cầu về độ chính xác mà ta lấy một số số hạng nhất định

Trang 11

• Đổi số từ hệ thập lục phân (Hex) sang nhị phân và ngược lại

Nhận xét: Mỗi con số trong số Hex tương ưng với số 4 bit của số

nhị phân  Thay mỗi số hạng của số trong hệ thập lục phân bằngmột số 4 bit trong số nhị phân

Ngược lại: Từ dấu phẩy nhị phân về hai phía, nhóm 4 bit lại, giá trị

của mỗi số 4 bit này là một số hạng trong hệ thập lục phân (nếucần: phải thêm số 0 vào nhóm đầu và cuối mà không làm thay đổigiá trị của số đã cho)

Trang 12

• Đổi số từ hệ bát phân sang nhị phân và ngược lại

Nhận xét: Mỗi con số trong số bát phân tương ưng với số 3 bit của

số nhị phân  Thay mỗi số hạng của số trong hệ thập lục phânbằng một số 3 bit trong số nhị phân

Ngược lại: Từ dấu phẩy nhị phân về hai phía, nhóm 3 bit lại, giá trị

của mỗi số 3 bit này là một số hạng trong hệ bat phân (nếu cần:phải thêm số 0 vào nhóm đầu và cuối mà không làm thay đổi giá trịcủa số đã cho)

Trang 13

Từ thập phân sang nhị phân

Trang 14

Từ thập phân sang thập lục phân

Trang 15

Từ nhị phân sang thập lục phân

Từ thập lục phân sang nhị phân

Trang 16

Ví dụ: Từ nhị phân sang thập phân

•1010,112 = 1x23+0x22+1x21+0x20+1x2-1+1x2-2=10,7510

•1C516 = 1x162+12x161+5x160=256+192+5=45310

•2F16 =2x161+15x160=32+15 = 4710

Trang 17

Ví dụ: Từ thập phân sang nhị phân

Trang 18

Ví dụ: Từ thập phân sang thập lục phân

Trang 19

Ví dụ: Từ nhị phân sang thập lục phân

Trang 20

Ví dụ: Từ nhị phân sang bát phân

Ví dụ: Từ bát phân sang nhị phân

Trang 21

• Đổi số từ hệ bát phân sang hệ thập lục phân và ngược lại

Dùng số nhị phân làm trung gian

VD: (1234,67) 8 = 0 001 0010 0011 0100 , 011 111 00

= (1234,7C)16

VD: (ABCD,EF) = 00 1010 1011 1100 1101 , 1110 1111 0

= (125715,736)8

Trang 22

Số Nhị Phân

Các tính chất của số nhị phân

- Số nhị phân n bit có 2n giá trị từ 0 đến 2n-1

- Số nhị phân có giá trị 2n-1: 1 … … … 1 (n bit 1)

và giá trị 2n: 10 … … … 0 (n bit 0)

- Số nhị phân có giá trị lẻ là số có LSB = 1;

ngược lại giá trị chẵn là số có LSB = 0

- Các bội số của bit:

Trang 23

Phép Toán Số Học Trên Số Nhị Phân

Phép cộng:

Phép trừ:

Trang 24

Phép Toán Số Học Trên Số Nhị Phân

Phép nhân:

Phép chia:

Trang 25

Mã Nhị Phân

Mã nhị phân cho số thập phân (BCD – Binary Coded Decimal)

Trang 28

Mã Ký Tự ASCII

Trang 29

Số Nhị Phân Có Dấu

Biểu diễn số có dấu theo biên độ (Signed Magnitude)

-Bit MSB là bit dấu: 0 là số dương và 1 là số âm, các bit còn lại biểudiễn giá trị độ lớn

-Phạm vi biểu diễn:

Trang 30

Số Bù 1

Số bù 1 của 1 số nhị phân N có chiều dài n bit

Biểu diễn số có dấu bù_1:

-Số có giá trị dương: bit dấu bằng 0, các bit còn lại biểu diễn độlớn

-Số có giá trị âm: lấy bù_1 của số dương có cùng độ lớnPhạm vi biểu diễn:

-(2n-1 – 1) → +(2n-1 – 1)

Trang 31

Số Bù 2

Số bù 2 của 1 số nhị phân N có chiều dài n bit cũng có n bit

Bù_2(N) = 2n – N = Bù_1(N) + 1

Bù_2(1 0 0 1) = 24 – 1 0 0 1

= 1 0 0 0 – 1 0 0 1

= 0 1 1 1Hoặc

Bù_2(1 0 0 1) = Bù_1(1 0 0 1) + 1

= 0 1 1 0 + 1

= 0 1 1 1

Trang 32

Số Bù 2

Biểu diễn số có dấu bù 2:

Số có giá trị dương: bit dấu = 0, các bit còn lại biểu diễn độ lớn

Số có giá trị âm: lấy bù_2 của số dương có cùng độ lớnPhạm vi biểu diễn số nhị phân có dấu n bit

-(2n-1) → +(2n-1 – 1)

Trang 33

Số Bù 2

Để tìm được giá trị của số âm: ta lấy bù_2 của nó, sẽ nhận được sốdương có cùng biên độ

Số âm 1 1 0 0 0 1 có giá trị : -15Bù_2 (1 1 0 0 0 1) = 0 0 1 1 1 1 : +15

Mở rộng chiều dài bit số có dấu: số dương thêm các bit 0 và số âm thêmcác bit 1 vào trước

-3: 1 0 1 = 1 1 1 0 1 Lấy bù_2 hai lần một số thì bằng chính số đó

Giá trị -1 được biểu diễn là 1 … 11 (n bit 1)

Giá trị -2n được biểu diễn là 1 0 0 … 0 0 (n bit 0)

-32= -25: 1 0 0 0 0 0

Trang 34

Phép Toán Cộng Trừ Số Có Dấu

Thực hiện giống như số không dấu

Thực hiện trên toán hạng có cùng chiều dài bit, và kết quả cũng có cùng

Trang 35

Phép Toán Cộng Trừ Số Có Dấu

Trang 37

Cộng Trừ Số BCD

Trang 38

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 44

Đại Số Boole

Trang 45

Cấu Trúc Đại Số Boole

Là cấu trúc đại số được định nghĩa trên 1 tập phần tử nhị phân B={0, 1}

và các phép toán nhị phân: AND (.), OR (+), NOT (‘)

Thứ tự phép toán: theo thứ tự dấu ngoặc (), NOT, AND, OR

Trang 49

Hàm Boole

Là 1 biểu thức được tạo bởi các biến nhị phân và các phép toán nhịphân NOT, AND, OR

Với giá trị cho trước của các biến, hàm boole sẽ có giá trị là 0 hoặc 1Bảng giá trị:

Trang 50

Hàm Boole

Bù của 1 hàm: Sử dụng định lý De Morgan

Lấy biểu thức đối ngẫu với lấy bù các biến:

Tính đối ngẫu: Hai biểu thức được gọi là đối ngẫu của nhau khi ta thayphép toán AND bằng OR, phép toán OR bằng AND, 0 thành 1 và 1thành 0

Lấy đối ngẫu:

Bù các biến:

Trang 51

Dạng Chính Tắc & Chuẩn Hàm Boole

Tích chuẩn (minterm): mi (0 ≤ i ≤ 2n-1) là các số hạng tích (AND) của nbiến mà hàm Boole phụ thuộc với quy ước biến đó có bù nếu nó là 0 vàkhông bù nếu là 1

Tổng chuẩn (maxterm): Mi (0 ≤ i ≤ 2n-1) là các số hạng tổng (OR) của nbiến mà hàm Boole phụ thuộc với quy ước biến đó có bù nếu nó là 1 vàkhông bù nếu là 0

Trang 52

Dạng chính tắc 1: là dạng tổng của các tích chuẩn (minterm) làm chohàm Boole có giá trị 1

Dạng chính tắc 2: là dạng tích của các tổng chuẩn (maxterm) làm chohàm Boole có giá trị 0

Trang 53

Dạng chuẩn 1: là dạng tổng các tích

Trang 54

Dạng chuẩn 2: là dạng tích các tổng

Trang 59

Cổng XOR (Exclusive OR):

Với cổng XOR có nhiều ngõ vào, ngõ ra sẽ

là 1 nếu tổng số bit 1 ở các ngõ vào là số lẻ

Cổng Logic

)

𝑧 = 𝑥 ⊕ 𝑦 = ҧ𝑥𝑦 + 𝑥 ത𝑦 = (𝑥 + 𝑦)( ҧ𝑥 + ത𝑦

Trang 60

Cổng XNOR (Exclusive NOR):

Với cổng XNOR có nhiều ngõ vào, ngõ ra sẽ

là 1 nếu tổng số bit 1 ở các ngõ vào là số chẳn

Cổng Logic

൯

𝑧 = 𝑥 ⊕ 𝑦 = ҧ𝑥 ത𝑦 + 𝑥𝑦 = ( ҧ𝑥 + 𝑦)(𝑥 + ത𝑦

Trang 61

Rút gọn (tối thiểu hóa) hàm Boole nghĩa là đưa hàm Boole về dạng biểudiễn đơn giản nhất, sao cho:

-Biểu thức có chứa ít nhất các thừa số và mỗi thừa số chứa ít nhất cácbiến

-Mạch logic thực hiện có chứa ít nhất các vi mạch số

Trang 62

Rút Gọn Hàm Boole

AC AB

1) (B C A C) AB(1

C A C AB ABC

AB Y

ABC B

A A

C) A

.A BC A

A BC A

1) A A ( C B.

0 C B.

C A.B.

0 C B.

A 0

C B.C C

B.B.

C A.B.

C C.

A C B.

A C A.

A

C C).

B B).(A A

( Y

Trang 63

Phương pháp bìa KARNAUGH:

■ Bìa 2 biến:

Trang 64

■ Bìa 3 biến:

Trang 65

■ Bìa 4 biến:

■ Bìa 5 biến:

Trang 66

Rút gọn bìa Karnaugh:

Nguyên tắc:

■ Liên kết đôi: Khi liên kết (OR) hai ô có giá trị 1 (Ô_1) kề cận vớinhau trên bìa K, ta sẽ được 1 số hạng tích mất đi 1 biến so với tíchchuẩn (biến mất đi là biến khác nhau giữa 2 ô) Hoặc khi liên kết(AND) hai ô có giá trị 0 (Ô_0) kề cận với nhau trên bìa K, ta sẽ được 1

số hạng tổng mất đi 1 biến so với tổng chuẩn (biến mất đi là biến khácnhau giữa 2 ô)

Trang 67

■ Liên kết 4: Tương tự như liên kết đôi khi liên kết 4 Ô_1 hoặc 4 Ô_0

kề cận với nhau, ta sẽ loại đi được 2 biến (2 biến khác nhau giữa 4 ô)

Trang 68

■ Liên kết 8: liên kết 8 ô kề cận với nhau, ta sẽ loại đi được 3 biến (3biến khác nhau giữa 8 ô)

■ Liên kết 2k: khi ta liên kết 2k Ô_1 hoặc 2k Ô_0 kề cận với nhau ta sẽloại đi được k biến (k biến khác nhau giữa 2k ô)

Trang 69

Các ví dụ về 2 ô kế cận

Trang 70

Trang 71

Trang 72

Trang 73

Trang 74

Trang 75

Cấu trúc cổng AND_OR: là sơ đồ logic thực hiện cho hàm Boole biểudiễn theo dạng tổng các tích (S.O.P)

Hàm Boole Bằng Cổng Logic

Trang 76

Cấu trúc cổng OR_AND: là sơ đồ logic thực hiện cho hàm Boole biểudiễn theo dạng tích các tổng (S.O.P)

Trang 77

Cấu trúc cổng AND_OR_INVERTER (AOI): là sơ đồ logic thực hiệncho hàm Boole biểu diễn theo dạng bù (INVERTER = NOT) của tổngcác tích

Trang 78

Cấu trúc cổng OR_AND_INVERTER (OAI): là sơ đồ logic thực hiệncho hàm Boole biểu diễn theo dạng bù của tích các tổng

Trang 79

Cấu trúc toàn cổng NAND: là sơ đồ logic thực hiện cho hàm Boole cóbiểu thức là dạng bù của 1 số hạng tích

-Dùng định lý De-Morgan để biến đổi số hạng tổng thành tích

-Cổng NOT cũng được thay thế bằng cổng NAND

Trang 80

Trang 81

Trong thực tế người ta chỉ sử dụng 1 loại cổng NAND 2 ngõ vào; khi

đó ta phải biến đổi biểu thức sao cho chỉ có dạng bù trên 1 số hạng tíchchỉ có 2 biến

Trang 82

Cấu trúc toàn cổng NOR: là sơ đồ logic thực hiện cho hàm Boole cóbiểu thức là dạng bù của 1 số hạng tổng

-Dùng định lý De-Morgan để biến đổi số hạng tích thành tổng

-Cổng NOT cũng được thay thế bằng cổng NOR

Trang 83

Trang 84

Trang 85

Hệ Tổ Hợp

Trang 86

Giới Thiệu

Mạch logic được chia làm 2 loại:

- Hệ tổ hợp (Combinational Circuit)

- Hệ tuần tự (Sequential Circuit)

Hệ tổ hợp là mạch mà các ngõ ra chỉ phụ thuộc vào giá trị của các ngõvào Tất cả những thay đổi của ngõ vào sẽ làm ngõ ra thay đổi theo

Trang 87

Đặt Vấn Đề

-Phát biểu bài toán

-Xác định số biến ngõ vào và số biến ngõ ra

-Thành lập bảng giá trị chỉ rõ mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra

-Tìm biểu thức rút gọn của từng ngõ ra phụ thuộc vào các biến ngõ vào-Thực hiện sơ đồ logic

Trang 88

Bài Toán Thiết Kế Hệ Tổ Hợp

Trang 89

Trang 90

VD: Thiết kế hệ tổ hợp có

ngõ vào biểu diễn cho 1 số

mã BCD Nếu giá trị ngõ

vào nhỏ hơn 3 thì ngõ ra có

giá trị bằng bình phương giá

trị ngõ vào; ngược lại giá trị

ngõ ra bằng giá trị ngõ vào

trừ đi 3

Trang 91

Bộ Cộng Bán Phần

Bộ cộng bán phần là hệ tổ hợp có nhiệm vụ thực hiện phép cộng số họcx+y (x, y là 2 bit nhị phân ngõ vào); hệ có 2 ngõ ra: bit tổng S (Sum) vàbit nhớ C (Carry)

Trang 93

Bộ Cộng Toàn Phần

Trang 96

Bộ Cộng Nhị Phân Song Song

Trang 97

Bộ Trừ Nhị Phân Song Song

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn-Sử dụng các bộ trừ toàn phần

-Thực hiện bằng phép cộng với bù 2 của số trừ

Trang 98

Bộ Cộng/Trừ Nhị Phân Song Song

Trang 99

Hệ Chuyển Mã

Hệ chuyển mã là hệ tổ hợp có nhiệm vụ làm cho 2 hệ thống tương thíchvới nhau, mặc dù mỗi hệ thống dùng mã nhị phân khác nhau

Hệ chuyển mã có ngõ vào cung cấp các tổ hợp mã nhị phân A và cácngõ ra tạo ra các tổ hợp mã nhị phân B Như vậy, ngõ vào và ngõ raphải có số lượng từ mã bằng nhau

Trang 100

Hệ Chuyển Mã

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vnVD: Thiết kế hệ chuyển mã từ BCD thành mã BCD quá 3

Trang 101

Bộ Giải Mã

Bộ giải mã là hệ chuyển mã có nhiệm vụ chuyển từ mã nhị phân cơ bản

n bit ở ngõ vào thành mã nhị phân 1 trong m ở ngõ ra

Với giá trị i của tổ hợp nhị phân ở ngõ vào, thì ngõ ra Yi sẽ tích cực vàcác ngõ ra còn lại sẽ không tích cực

Có 2 dạng: ngõ ra tích cực cao (mức 1) và ngõ ra tích cực thấp (mức 0)

Tiêu đề	Trang Bị Điện-Điện Tử Trong Máy Công Nghiệp
Tác giả	Ts. Ngô Hà Quang Thịnh
Trường học	Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Cơ Điện Tử
Thể loại	Môn Học
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	146
Dung lượng	3,25 MB