BÀI 2: HỆ TỔ HỢP – TỔNG QUAN + GIẢI MÃ
1 Thiết kế mạch tổ hợp:
Ví dụ 1: Thiết kế mạch tổ hợp nhân một số 2 bit với số 3
a Xác định số biến: 2 biến (B, A); số hàm ngõ ra: 4 hàm (Y3, Y2, Y1, Y0)
b Lập bảng trạng thái:
Biến Hàm
Số
0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 1 1 3
2 1 0 0 1 1 0 6
3 1 1 1 0 0 1 9
c Rút gọn các hàm ngõ ra:
Y 3 = B.A; Y 2 = A B ; Y 1 = B A+B A=A⊕B ; Y 0 = A
d Vẽ mạch thực hiện:
1 2
3
4 5
6
1 2
3
R1
100K
B
R2
100K
A(LSB)
+5V
A
7 QA 13 B
1
QB 12 C
2 QC 11 D
6
QD 10 BI/RBO
4 QE 9 RBI
5
QF 15 LT
3 QG 14
U4
74LS247
Switch đóng, mức 0 Switch mở, mức 1
Ví dụ 2: Thiết kế mạch tổ hợp cộng một số 2 bit với số 3
a Xác định số biến: 2 biến (B, A); số hàm ngõ ra: 3 hàm (Y2, Y1, Y0)
b Lập bảng trạng thái:
Biến Hàm
Số
0 0 0 0 1 1 3
1 0 1 1 0 0 4
2 1 0 1 0 1 5
3 1 1 1 1 0 6
c Rút gọn các hàm ngõ ra:
Y 2 = B+ A ; Y 1 = B A+B A=A⊕B ; Y 0 = B A+B A=A
d Vẽ mạch:
1 2
3
1 2
3
A
B 1
C
D
BI/RBO 4
RBI
LT 3
U4
74LS247
R1
10K
+5V
R2
10K
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
Trang 22 Khảo sát mạch cộng nhị phân:
Mạch cộng phân nửa:
1 2
3
1 2
3
B
S A
C
Bộ cộng phân nửa
Mạch cộng đầy đủ:
4
5
6
4
5
6
10
8
9 10
8
C-1
1 2
3
C
Bộ cộng đầy đủ
S = A+B = S 2 S 1 S 0
12 13
11
12 13
11
1 2
3
1 2
3
4 5
4 5
6
4 5
A 7
QA 13 B
1
QB 12 C
2
QC 11 D
6
QD 10 BI/RBO
4
QE 9 RBI
5
QF 15 LT
3
QG 14 U6
74LS247
R1
100K
A1
+5V
R2
100K
R3
100K
R4
100K
S2
S1 S0
Switch đóng: Mức 0
Switch mở: Mức 1
Số A: A1A0 Số B: B1B0
Mạch cộng hai số nhị phân 3 bit: S=A+B = S 3 S 2 S 1 S 0 Với A=A 2 A 1 A 0 ; B=B 2 BB1 B 0
1 2
B
C
D
BI/RBO
RBI 5
QF 15 LT
74LS247
R1
10K
+5V
R2
10K
B2 B1
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
R3
10K
R4
10K
B0 A2
R5
10K
R6
10K
A1 A0
1 2
3
4 5
6
4 5
6
9 10
8
9 10
8 1 2
3
12 13
11
12 13
11
1 2
3
1 2
3 4 5
6
S0
S1
S2
C2=S3
C0
C1
A0 B0
A1 B1
A2 B2
Trang 33 Khảo sát mạch giải mã:
Mạch giải mã sử dụng cổng logic:
Giải mã 2 sang 4, chân cho phép mức cao, ngõ ra tích cực mức cao (Hình a)
Bảng trạng thái:
S0 S1(MSB)
E
Y 0
Y 1
Y 2
Y 3
S0 S1(MSB) E
Y 0
Y 1
Y 2
Y 3
E S1 S0 Y3 Y2 Y1 Y0
1 0 0 0 0 0 1
1 0 1 0 0 1 0
1 1 0 0 1 0 0
1 1 1 1 0 0 0 Rút gọn:
0 S 1 S
.
E
3
Y = ; Y 1=E S 1 S 0
0 S 1 S
.
E
2
Y = ; Y 0=E S 1 S 0
Vẽ hình:
+5V
R2
100K
E
R3
100K
S1(MSB)
R4
100K
S0
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
Y3
Y2 Y1 Y0
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
Vi mạch giải mã:
• 74LS139:
Chạy mơ phỏng mạch, lập bảng trạng thái:
Trang 4E B A Y3 Y2 Y1 Y0
Cho phép
+5V
R1
100K
E
R5
100K
B
R6
100K
A
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
D0
D1 D2 D3
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
A 2
Y0 4 B
3
Y1 5 Y2 6 E
1
Y3 7
74LS139
• 74LS138:
E1 E2 E3 C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Cấm
? ? 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
Cho
phép
1 0 0 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
Trang 5R7
100K
E3
R8
100K
E2
R9
100K
E1
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
L0
L1 L2 L3
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
L4
L5 L6 L7
R10
100K
C1
R11
100K
B1
R12
100K
A1
A 1 B 2 C 3
E1 6 E2 4 E3 5
74LS138
• 74HC154:
A 23 B 22 C 21 D 20
E1 18 E2 19
0 1
1 2
2 3
3 4
4 5
5 6
6 7
7 8
8 9
9 10
10 11
11 13
12 14
13 15
14 16
15 17
74HC154
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
+5V
R14
100K
E1A
R15
100K
X
R16
100K
Y
R17
100K
Z
R18
100K
T
R13
100K
E2A
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
Ghép mạch giải mã:
• Ghép 2 bộ 74LS139 thành bộ giải mã 3 sang 8:
Trang 6R1
100K
C(MSB)
R5
100K
B
R6
100K
A
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
D0
D1 D2 D3
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
A 2
B 3
E
74LS139
D4
D5 D6 D7
A 2
B 3
E
74LS139
0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
0 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
0 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ?
1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ?
• Ghép 2 bộ giải mã 74LS138 thành bộ giải mã 4 sang 16:
A 1 B 2 C 3
E1 6 E2 4 E3 5
Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7
74LS138
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A 1 B 2 C 3
E1 6 E2 4 E3 5
Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7
74LS138
+5V
R2
100K
E2A
R3
100K
E1A
R4
100K
X
R7
100K
Y
R8
100K
Z
R9
100K
T
LED tắt: Mức 0 LED sáng: Mức 1
Switch đóng: Mức 0 Switch mở: Mức 1
Trang 7E2A E1A X Y Z T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Cấm
? 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 0 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 0 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 0 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 0 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 0 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 1 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 0 1 1 1 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Cho
phép
1 0 1 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
