bài giảng điện tử số

Muc dich Giải thích sự khác biệt giữa các đại lượng tương tự và sô Mô tả cách sử dụng mức điện áp để biểu diễn các dai lượng tương tự vả sô Mô tả các tham số của dạng sóng xung “puls

Bai giảng điện tử số

Ths Phạm Đức An

Bo mon GCVL & DCCN — Vién

CK — DHBK Ha No!

Chương 1 Các khái niệm cơ bản

1-6 Giới thiệu vê Logic lập trình được

(Programmable Logic)

1-7 Dụng cụ đo lường và kiểm tra

Muc dich

Giải thích sự khác biệt giữa các đại lượng tương tự và

sô

Mô tả cách sử dụng mức điện áp để biểu diễn các dai

lượng tương tự vả sô

Mô tả các tham số của dạng sóng xung “pulse

waveform’ nhw thời gian lên mức cao ‘rise time’, thời

gian xu6ng mirc thap “fall time’, dé r6ng xung ‘oulse

width”, tan s6 “frequency”, chu trinh “period”, va chu ky hoat động - đuty cycle”

Giải thích các toán tử logic cơ bản: And, Or, Not

Mô tả các chức năng logic của các bộ đêm — Counter, _

bộ cộng — Adder, bộ so sánh — Comparator - , bộ chuyên đổi — Code Converter, bộ mã hóa — Encoder, bộ giải mã

— Decoder, bộ dôn kênh — Multiplexer, và bộ tách kênh —

De Multiplexer

Muc dich (tiép)

Xác định các mạch tích hợp có chức năng xác định theo độ phức tạp của nó và theo kiểu đóng gói của mạch

đề gỡ rồi

Mô tả một hệ thông sộ hoàn chỉnh được thiết lập bằng cách tô hợp nhiêu hàm cơ bản trong một ứng dụng thực tê

1-1 Các đại lượng số và tương tự

1-1 Các đại lượng số và tương tự

°„Ầ Tương tự: là đại lượng liên tục

‹ồ SỐ: là tập các đại ượng rời rạc

1-1 Các đại lượng số và tương tự

°ồ Ưu điểm

— Tín hiệu số dễ xử lý và dễ truyên đi hơn và có

độ tin cậy cao hơn so với tương tự, ít bị ảnh

hưởng bởi nhiễu bên ngoài

- Dữ liệu lưu trữ dạng số dễ đọc lại với độ

chính xcác cao hơn và rõ ràng hơn

1-1 Các đại lượng số và tương tự

= Original sound waves

1-1 Các đại lượng số và tương tự

Hệ thống loa dạng số

1-2 Số nhị phân, mức logic, dạng

sóng sô

¢ Noi dung

— Định nghĩa số nhị phân

— Dinh nghia bit

— Đặt tên các bit trong hệ thông số

— Giải thích cách sử dụng mức điện áp để mô tả các bit

— Mô tả các đặc tính chung của một xung

— Xác định các đại lượng như biên độ, tần số, chu trình, chu kỳ của dạng sóng số

— Giải thích biểu đồ thời gian và mô tả mục đích của nó

— Giải thích các truyền dữ liệu nôi tiễp và song song

cùng với những ưu điểm và nhược điểm của chúng.

S6 nhi phan

° Các số trong hệ nhị phân được gọi là bit

° HIGH = 1 và LOW =0 (mức điện áp)

¢ Néu HIGH = 0 va LOW = 1 goi la logic đảo

‹ồ Tổ hợp của các bit tạo thành các mã dùng đề

mô tả các chữ sô, các ký tự các mã lệnh hay

các thông tin khác cho các ứng dụng.

Dạng sóng sô

¢ M6 ta cac muc logic HIGH va LOW, va m6

tả quá trình chuyên đôi giữa hai trạng thái

Y nghĩa các đại lượng

Đo rò ảnh hưởng

¢ Overshoot: D6 vuot qua bién do } dién dung

¢ Ringing: Do dao dong quanh bién do

mạch dao động RC với hằng số thời gian thập

° _ Rise time (t,) thời gian nhảy lên mức cao (đo từ 10% đến 90% biên độ)

° _ Fall time (t;) thời gian nhảy xuông mức thấp (đo từ 90% đến 10% biên độ)

- Amplitude: Biên độ - độ cao của đường mức

° Độ rộng xung (t„) chỉ độ dài vê mặt thời gian của xung

và được bằng khoảng: thời gian giữa các điểm 50% của sườn lên với sườn xuống

Đặc tính của dạng sóng sô

Dạng sóng sô thường là một chuỗi các xung

(pulse trains) gôm 2 loại

* Co chu ky (period) T, f (Hz) ”»»*}!”

¢ Khong co chu ky (nonperiod)

Vi du

¢ _ Xác định các đại lượng sau của dạng sóng có chu kỳ

a)Chu ky b) Tân số c) Chu kỳ hoạt động

Thông tin về sô nhị phân trên dạng

sóng SÔ

° Hệ thông số sử dụng thông tin dạng nhị phân

biêu diễn dưới dạng sóng sô (một dạng chuỗi

cac bit) HIGH = 1, LOW = 0, bit time: tho’ gian

tôn tại của 1 bit

° Đông hồ (clock): Trong các hệ thông số, tất cả các dạng sóng đêu được đồng bộ với một sóng thời gian cơ bản gọi là đồng hô (clock) Đông hô

là một dạng xung có chu ky với thời gian giữa

mỗi xung bằng với thời gian cua 1 bit.

Thông tin về số nhị phân trên dạng

Thông tin về số nhị phân trên dạng

sóng SÔ

° Lược đồ thời gian (timing diagram)

— Mô tả mồi quan hệ giữa các dạng sóng số và cho biết cách sự tác động của các dạng sóng số này đến sự

thay đôi trang thái của dang sóng sô khác

Thông tin về sô nhị phân trên dạng

fin % ® te te era F› 8 bit can thời gian

fil

Computer 1 a 1 Printer

el Hubs „ 8 bit can thoi

gian la T, 8 line

¢ Chu ky và tân sô của dạng sóng số

„ Xung đông hô

‹ Truyện thông nỗi tiễp và song song.

1-3 Cac toan tu logic co ban

1-4 Tổng quan các hàm logic cơ bản

°Ồ Mô tả một bộ mã hóa cơ bản

° Mô tả một bộ giải mã cơ bản

° Mô tả bộ dôn kênh và phân kênh

°ồ Cách lưu trữ dữ liệu

° Mô tả chức năng của một bộ đêm cơ bản.

Phép toán sô học

Phép nhân: 2 đầu vào và một đầu ra

Với 2 đầu vào và 2 đầu ra

(a) Basic addes (b) Example: A plus 8(3 +9= 12)

Phép cộng: 3 đâu vào 2 đầu ra (1 kết quả và 1 cờ tràn) Phép trừ: 3 đầu vào ( 2 số và 1 giá trị mượn) và 2 đầu ra

Phép chia: Chuỗn các phép trừ, so sánh và phép dịch

Binury coce for 9 used for

sloruve and/or

compulntiion

Binary input “>

Hàm lựa chọn dữ liệu

¢ Phan kénh va don kénh

Maiageer §JUUUUULIU LLU | JILILHIIÍL pemumpexer

L)

At, | p Ar,

7 An, Al, Al, Al,

Pit] H1 o—oe— :———— -> > đ—*——o [| [1ƒ]

\ Ab

Switching Swiiching sequence sequence control input control input

Lưu trữ dữ liệu

°Ö Lưu trữ dữ liệu tạm thời hoặc lâu dài

- Một số loại lưu trữ dữ liệu

— Flip-flops

— Thanh ghi (registers)

— B6 nh@ ban dan (semiconductor memories)

— Dia tu (magnetic disks)

— Dia quang (Optical disks)

— Bang tu (magnetic tape)

Flip-Flops va Register

- Flip — Flops (FF)

— Có hai trạng thái 1 hoặc Ö

° Registers (Shift Registers) - Bao gôm

— Lưu trữ một lượng lớn dữ liệu dạng nhị phan

- Đĩa mêm, đĩa cứng, đĩa quang (Sử dụng tia

laze đê đọc và ghi dữ liệu)

— Backup dữ liệu.

HAM DEM

¢ La ham quan trong trong hệ thông số

> Str dung đề đêm các sự kiện xảy ra do sự

thay đôi mức của các xung

‹ Cân có bộ nhớ trong quá trình đêm -> FF

Input j Sequence Of Dinary codes that represent

the number of input pulses countec

E) oll %

Tom lược 1-4

Bộ so sánh làm việc như thê nào

4 phép toán sô học hoạt động như thê nào

Mô tả quá trình mã hóa

Mô tả quá trình giải mã

Giải thích ý nghĩa của dôn kênh và phân

kênh

Các loại bộ nhớ

Bộ đêm là gì

1-5 Mach IC tich hop

¢ Thuc hien nh@ng chuc nang xac định

¢ Duoc sv dung réng rai nho’

Nội dung

°ồ Nhận dạng sự khác biệt giữa các mạch in (PC)

va mach dan

¢ Nhan biét v6 hang hai chan (DIP)

¢ Nhan biét mach tích hợp nhỏ

‹ Nhận biết giá mang chip không chân bằng chất

dẻo (PLCC)

‹ Nhận biết giá mang chip không chân bằng gdm

‹_ Xác định số chân trên các loại IC khác nhau

°©_ Giải thích sự phân loại phức tạp của các loại IC

Mach in va mach dan

¢ a) Linh kién dung mach in (DIP)

¢ b) Linh kién dùng mạch dán (SOIC)

Một số linh kiện dùng cho mạch dán

End view

“cull-wing” lcads ]-type lcads (contacts are

part of case)

Phan loai IC theo do phuc tap

SSI (Small-scale integration): co it hon, 10 mach cộng logic trên một chip đơn, có bao gồm cả các công co’ ban, va flip-flops

MSI (Medium-scale Integration): co 10 — 100

mach cong tren mot chip Bao gom cac ham

logic như mã hóa, giải mã, bộ đêm, thanh ghi,

bộ dôn kênh, mạch SỐ học, bộ nhớ nhỏ và các mạch khác

LSI (Large — scale Integration) 100 — 10,000

công trên một chíp bao gôm cả bộ nhớ

VLSI (Very large — scale integration) tu 10,000 — 100,000 công trên một chip

UL SI (Oltra large-scale Iintegrtion) các bộ nhớ rât lớn, các bộ xử lý lớn hơn, lớn hơn100,000 công

°ồ Không được nhâc linh kiện dạng CMOS ra

khỏi mạch khi mạch vẫn được cấp điện

‹ồ Không được nỗi nguôn xoay chiêu hay tín hiệu điện áp tới thiết bị CMOS khi nguôn một chiêu cung cập bị tắt

Giới thiệu vê mạch logic lập trình được

° Mô tả các kiêu mạch logic lập trình được

°ồ Các phương pháp lập trình

°ồ Các ngôn ngữ lập trình

‹ Tiên trình thiêt kê mạch logic lâp trình

được

Các thiết bị logic lập trình được

Fee (

f

„j

—

HỆ

= Ä;:x

RE

"

"

aa

vO block

HDL software interface and interconnected

the board (not shown)

Sơ đô khôi quá trình lập trình

Đưa mạch thiết kê dạngmạch _ _— —————~— Dsimemy

biêu đồ trạng thái, đồ họa vào

trạng thái và điều kiện để các

trạng thái thay đổi

1-7 Kiêm tra và các thiệt bị do

° Day la qua trinh tim ra cac lỗi trong qua

các mạch và trong cả hệ thông và sử

chữa nó

¢ Noi dung

— Phân biệt các oscillo sô và tương tự

— Cách điêu khiển osillo cơ bản

— Xác định tân số, biên độ, chu ky làm việc của một sóng dạng xung bằng oscillo

— BỘ phân tích logic và những định dạng chung

— Mục đích của bộ tạo sóng

Điêu khiên Osilloscope

Bo phan tich logic

Cac thiét bi khac

° Bộ chỉnh lưu nguôn 1 chiêu

Ứng dụng của hệ thống số vào qui trình đóng chai

Pulse resets Counter to zero

when neat boule is in place

†

A binary code for the sotal number of tablets 1s wansferred in sernal form †

along this line for remote display end computer mventory control `

On-site display ATES

Keypad for entenng tablets per bone aurmber of tablets

per bottle Binary code for preset number

Code of tublets per bottle

i — Ầ = total tia

— + Counter _*` mm † One pulse h

Tóm lược

S6 thap phan

Số thập phân được biếu diễn dưới dạng các tổng của tích các

số và trọng sô của chúng Ví dụ sô 9240 được biều diễn dưới dạng

Trọng sô của sô nhị phân là sô mũ của 2 được tính từ

trái sang với sô đâu tiên có trọng sô là 29

2 24232221 20, Phân sô được biêu điện với trọng sô là sô mũ âm của hai giảm từ phải sang trải

2221292122232

Chuyền mã nhị phân sang thập phân

Om A Ý tr r% Hị v

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed “rg € earson Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Chuyến phân số thập phân sang mã nhị phân

Có thê chuyền phân số thập phân sang dạng nhị phân băng việc nhân liên tiêp phân sô với 2 và kêt quả lây từ cờ nhớ

Rome Chuyén số 0.188 sang số nhị phân

-

0.188 xX 2 =0.376 0.376 X 2 =0.752 0.752 X 2 = 1.504 0.504 X 2 = 1.008 0.008 X 2 = 0.016

Answer = 001 10 (Chỉ lẫy đến 5 chữ số có nghĩa)

Eloyd, Digital EundamrEftal8 10“ ed

carry = 0 carry = 0 carry = | carry = | carry = 0 Vv

Summary

Chuyền mã thập phân sang nhị phan

Chia liên tiếp số thập phân cho hai và lây số dư từ các kết

quả từ trái sang phải

mule Chuyén sé 49 sang m4 nhi phan

Summary

Cong nhi phan

Qui tac cong nhi phan

Sum = Ì, carry Sum = 0, carry Sum = 0, carry Sum = I, carry

Summary

Cong nhi phan

Fyne Cong 2 s6 00111 va 10101

XIN dai 2

11100 =28

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed “rg € earson Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

-

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed \ € earsol 1 Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed (T3 € on Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Summary

S6 co dau

Có nhiêu cách để biểu diễn một số nhị phân có dâu Thường

thì sẽ sử dụng sô MSB là số xác định dấu Nêu MSB = 1 thi

sẽ là số âm “-”, nêu MSB = 0 thì là số dương “+”

Máy tính sử dụng số bù hai đối cho số có dấu, với số

dương thì bit dâu = 0 và số âm thì bit dâu = 1 (bit MSB)

Ví dụ sô +58 biểu diễn dưới dạng sô dương 8 bit như sau:

An easy way to read a signed number that uses this notation 1s to assign the sign bit a column weight of —128 (for an 8-bit number)

Then add the column weights for the 1’s

Rome Assuming that the sign bit = -128, show that 11000110 =—58

as a 2’s complement signed number:

Summary

S6 dau phay động

Ky hiệu dấu phây động “.” sử dụng để mô tả các số cực

lớn hoặc rât nhỏ một cách chính xác theo định dạng khoa học Ví dụ cho số 32 bit như sau:

Dạng toán học c= 1.0001 1101 1110 1001 0101 1100 0000 x 228

$ =0 bởi vì đây là số dương E = 28 + 127 = 155,;= 1001 1011,

F 23 bít tiếp theo với bít 1 bị bỏ qua

- * Aut kÝ {¿

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed so n Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Các phép toán sô học với sô có dầu

Sử dụng sô bù hai cho các sô âm trong các phép toán

= = oe?

on Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Các phép toán sô học với sô có dầu

Nêu như sô quá lớn sẽ gây ra tràn Tràn xảy ra khi thực hiện cộng 2 sô cùng dâu, khi đó kết quả sẽ bi sai va có thông báo về tràn

Các phép toán sô học với sô có dầu

Luật trừ: lây bù hai của sô bi tru cộng với sô trừ Bỏ đi giá

chuyên đôi dê dàng sang sô hệ thập lục

phân băng cách chuyên từng nhóm 4 sô

Số thập lục phân (hệ 16)

Số thập lục phân là hệ thông sô có trọng sô Với trọng sô ở môi vị trí là

lũy thừa của ló6

E26 Biêu diễn 1A2F;„ dưới dạng số thập

Số nhị phân có thê được chuyên

từng nhóm 3 sô nhị phân băng một sô 10 | 1000

= ‘a -

Am ny

Floyd, Digital Rundamental§y 10 ed me) ea on Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved

Summary

Ma BCD (Binary coded decimal)

Mã BCD là mã có trọng số thường được dùng với các hệ thông hiển thị số từ 0 - 9 Ví dụ trong các đông hô sô

Bảng bên mô tả sự khác nhau giữa mã

BC và mã nhị phân tương ứng Mã BCD mô tả mỗi số thập phân là tập hợp

của 4 bit Chú ý răng từ 1010 tới 1111

khong duoc su dung trong ma BCD

Eloyd, Digital EundamrEftal8 10“ ed

ear on Education, Upper Saddle River, NJ 07458 All Rights Reserved