Quy trình thiết kế máy thu phát ký tự 32 bit bằng cách vận dụng ngõ ra của cổng logic AND p3 ppt

Khi so sánh các bộ nhớ người ta thường chú ý đến các thông số kỹ thuật sau:  Dung lượng capacity: dung lượng hay dung lượng nhớ là khối lượng thông tin hay dữ liệu có thể lưu trữ được

IOL: dòng điện nhận của TTL ở mức Logic 0&

N: số mạch CMOS mắc vào ngõ ra của TTL

IIL: dòng điện vào ở logic 0 của một CMOS

Rx nhỏ hơn Rx (min) ở trên sẽ tạo dòng điện vượt khả năng nhận dòng của TTL ở logic 0 Trị tối đa của Rx là:

Rx (max): Vcc (min) - VIH (min)

ICEX - NIIH

VIH (min): điện thế vào tối thiểu ở logic 1 cửa CMOS

ICEX: dòng điện sẽ thu phát của transitor ra của TTL

IIH: dòng điện vào mức logic 1 của CMOS

Rx (max): tùy thuộc chủ yếu vào dòng điện nghịch ICEX vì dòng điện ngõ vào của CMOS rất nhỏ (hình 5)

Với một cửa CMOS

Rx (min) = (5-0.4)V

16mA = 300 

Rx (max) = 4.9 - 3.5

100A = 15 K

Để thời gian trì hãm ngắn Rx phải có trị số nhỏ hơn nhưng công suất tiêu tán lại tăng nhanh khi Rx nhỏ hơn 1 K Do đó, Rx thường được chọn từ 1 k đến vài K

*Trường hợp TTL thúc CMOS với Vpp lớn 5 V

Khi CMOS hoạt động ở điện thế VDD cao hơn 5V vẫn có thể dùng điện kéo lên nhưng chỉ với TTD loại CMOS thu để hở và chịu điện thế cao (hình 6): như 7406 (sáu đảo); 7407 (sáu thúc); 7426 ( 4 nand 2 ngõ vào)

Cách khác là dùng một transitor đệm (hình 7) Mạch đệm không được giảm tốc độ giao hoán tối đa của hệ thống (bằng cách thêm tụ 47 p) và phải đảm bảo độ miễn nhiễu tốt bằng cách mắc thêm điện trở R2

không đáng ke

Rx

I

Ice

CMOS

Hình 5 TTL

Rx

+V 5V

III GIAO TIẾP GIỮA CMOS - TTL

Ngõ ra cửa CMOS ở mức logic 1 rất gần Vpp Và ở mức logic 0 rất gần mass Nên về điện thế cmoss có thể giao tiếp trực tiếp với TTL Còn về dòng thì khi CMOS ở trạng thái cao nó có thể cung cấp ít nhất 200 A Trong lúc yêu cầu dòng của TTL chỉ 40 A nhưng ở trạng thái thấp CMOS chỉ có thể nhận tối đa 0,78 mA trong lúc yêu cầu dòng của TTL là 1,6 mA Kết quả là CMOS không thể thúc trực tiếp một ngõ TTL loại 74 hay tương đương

Nếu CMOS hoạt động ở VDD 5V có thể thúc trực tiếp một ngõ 74LS, hay hai ngõ 74L các đệm CMOS như 4049 (đảo), 4050 (không đảo) có thể thúc trực tiếp hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74L hay 40 ngõ 74 LS khi chọn điện trở kéo lên thích hợp Một giải pháp thô sơ là dùng nhiều cửa CMOS mắc song song để thúc một ngõ TTL

Khi CMOS hoạt động ở đaện thế lớn hơn 5V ta có nhiều giải pháp Trước tiên vẫn có thể dùng 4049/4050 Chỉ cần nối ngõ cấp điện lên 5V Lúc bây giờ điện thế ra giao hoán giữa 0 và +0,5 V có thể thúc hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74LS Ngoài ra có thể dùng 40107 hoặc 740906 hoạt động cùng điện thế với CMOS và một MOS đệm (hình 9) Và một cách nữa là dùng transitor làm tầng đệm (hình 10)

Vdd=5-18V

TTL CMOS

4051 Hình 9

+V 5V

Hình 10

40107 hay 740906

TTL CMOS

Vdd=5-18V

+V 5V

3.3k

Vdd=5 - 18V

CMOS TTL

Hình 7

+V

5V

Hình 8

CMOS TTL

Vdd=5-18V

+V

1k

Chương III:

Bộ nhớ bán dẫn

Đối vơi các thiết bị số, khả năng chứa đựng được dữ liệu là một yêu cầu quan trọng Chẳng hạn trong máy tính chỉ phép toán phải được lưu trữ ngay trong máy Còn trong các thiết bị điều khiển số thì lệnh điều kiện phải được lưu trữ để thực hiện dần theo một trình tự nào đó Vì vậy, bộ nhớ là một phần không thể thiếu của các thiết bị số

Thông thường thông tin hay dữ liệu được tạo thành từ một đơn vị cơ bản gọi tắt là từ (word) Từ một chiều dài nhất định tuỳ theo loại máy, chẳng hạn 16 bit, 32 bit, 64 bit Từ là một thành phần cơ bản nhất Các bộ phận cơ bản của thiết bị thướng được truyền đi hay nhân vào nguyên một từ hay nhiều từ chứ không nhân vài bit của từ Tuy nhiên, vì từ được tạo thành từ nhaều bit nên đơn vị cơ bản của bộ nhớ chính là đơn vị nhớ lưu trữ được 1 bit

Khi so sánh các bộ nhớ người ta thường chú ý đến các thông số kỹ thuật sau:

 Dung lượng (capacity): dung lượng hay dung lượng nhớ là khối lượng

thông tin hay dữ liệu có thể lưu trữ được trong bộ nhớ Để xác định được dung lượng người ta dùng đơn vị là số bit, hoặc kilôbit, hoặc megabit, dung lượng liên quan trực tiếp đến giá thành Giá thành này được đánh giá theo tiêu chuẩn: chi phí/bit

 Thời gian thâm nhập: (access time): thời gian này gồm có hai phần:

Thứ nhất là thời gian cần thiết để xác định vị trí của từ (thời gian tìm từ) trong bộ nhớ Và thứ hai là phần thời gian cần thiết để lấy từ ra khỏi bộ nhớ thời gian thâm nhập là thông số quan trọng của bộ nhớ, nếu nó kéo dài thì nó làm giảm khả năng làm việc của thiết bị

Các thuật ngữ của bộ nhớ

 Memory cell: là một ô nhớ dùng để lưu trữ một bit dữ liệu (0

hoặc 1) thường là 1 FF

 Memory word: là một ô nhớ có thể lưu trữ nhiều bit dữ liệu:

có thể là 8, 16, 32 bit

 Byte: là một thuật ngữ đặc biệt dùng để chỉ một dữ liệu 8 bit

 Capacity: là dung lượng của bộ nhớ dùng để xác địng xem có

bao nhiêu bit có thể lưu trữ trong một bộ nhớ đặc biệt hoặc cả hệ thống nhớ

 Address: là con số để phân biệt ô nhớ này với ô nhớ khác Mỗi

một byte dữ liệu lưu trong ô nhớ đều có một điạ chỉ duy nhất, mà điạ chỉ này dùng hệ thống số nhị phân để biểu diển

 Read operation: là quá trình đọc dữ liệu hay lấy dữ liệu ra từ

bộ nhớ

 Write operation: là quá trình ghi dữ liệu hay cất dữ liệu vào

bộ nhớ

 Access time: là thời gian truy xuất, được tính từ lúc bộ nhớ

nhận điạ chỉ cho đến khi dữ liệu xuất hiện ở ngõ ra

 Random Access Memory (RAM): là bộ nhớ mà bất kỳ ô nhớ

nào cũng có thể truy xuất dễ dàng và thời gian truy xuất cho tất cả các ô nhớ là như nhau

 Read Only Memory (ROM): là loại bộ nhớ được tiết kế cho

các ứng dụng cần tỷ lệ đọc dữ liệu rất cao

 Statie Memory: bộ nhớ tĩnh là loại bộ nhớ mà dữ liệu được lưu

vẫn còn khi cấp điện mà không cần ga lại dữ liệu

 Dynamie Memory: bộ nhớ động là loại bộ nhớ mà dữ liệu sẽ

mất ngay cả khi còn cấp điện trừ khi phải ghi lại dữ liệu vào bộ nhớ, quá trình này gọi là quá trình làm tươi bộ nhớ

 Hoạt động của bộ nhớ:

Nhận điạ chỉ để lựa chọn đúng ô nhớ cần truy xuất

Nhận tín hiệu điều khiển để thực hiện việc truy xuất dữ liệu: có nghĩa là nhận dữ liệu vào hay gởi dữ liệu ra

Nhận dữ liệu để lưu trữ vào ô nhớ khi thực hiện chức năng ghi

Gởi dữ liệu ra khi thực hiện chức năng đọc

Kiểm tra tín hiệu cho phép để biết bộ nhớ này được phép truy xuất hay không

Với các hoạt động như trên, do đó bộ nhớ bao gồm các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ sau đây, cho bộ nhớ có dung lượng 32 x 4bit

Thật ra để tiết kiệm, người ta dùng ngã ra chung cho I/O

Do kích thước của từ dữ liệu là 4 bit nên có 4 ngõ dữ liệu vào I3, I2, I1,

I0 và 4 ngõ dữ liệu ra O3, O2$ O1, O0 Khi dữ liệu vào bộ nhớ thì dữ liệu được đưa đến ngõ vào I3, I2, I1, I0 Khi muốn đọc dữ liệu thì bộ nhớ từ dữ liệu sẽ xuất hiện tại các ngõ O3, O2, O1, O0 Các ngõ dữ liệu vào, ra được tích hợp lại để giảm bớt kích thước của bộ nhơ.ù

 Các ngõ vào địa chỉ:

Địa chỉ của bộ nhớ sử dụng hệ thống nhị phân Với bộ nhớ này chỉ có

32 ô nhớ sẽ dùng 5 bit địa chỉ A4, A3, A2, A1, A0 Sẽ cho 32 trạng thái khác nhau tương ứng với 32 ô nhớ khác nhau

Ngõ vào read/write dùng để xác định chế độ đọc dữ liệu ra hoặc ghi dữ vào của bộ nhớ Nhiều bộ nhớ chia làm hai ngõ vào riêng biệt, một cho hoạt động đọc, một cho hoạt động ghi, khi sử dụng cùng một ngõ vào R/W thì đọc dữ liệu ra khi chân R/W = 1 và ghi dữ liệu vào khi chân R/W = 0 Ngõ vào cho phép ( Memory Enabel): trong một hệ thống nhớ sẽ dùng nhiều bộ nhớ, để truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ nào thì chỉ có bộ nhớ đó được phép, còn các bộ nhớ khác không được phép để tránh sự truy cập sai về dữ liệu

Bộ nhớ RAM (Random Access Memory)

Ram là bộ nhớ có thể đọc, viết được và có khả năng truy xuất ngẫu nhiên rất thuận lợi trong việc thay đổi chương trình Nhưng khuyết điểm của Ram là không lưu trữ được dữ liệu khi nguồn cung cấp bị gián đoạn Bộ nhớ này chỉ thích hợp trong các trường hợp chương trình cần thay đổi thường xuyên, có thể nạp xuất trong mạch một cách dễ dàng Thường nó làm nhiệm vụ tính toán, lý luận, sắp xếp chứ không thể lưu trữ thông tin lâu dài

A4 I3 I2 I1 I0 A3

A2 32x4bit A1

A0 O3 O2 O1 O1

Address Input

 Các loại nhớ RAM:

Ram tĩnh ( Statie Ram - Sram)

Do cấu trúc tế bào nhớ trong Ram tĩnh là cá Flip - Flop nên dữ liệu khi nạp vào Ram luôn ở trạng thái ởn định Dữ liệu này vẫn tồn tại trong Ram nếu không bị mất điện

RAM động (Danamic Ram - Dram)

Ram động có cấu tạo tế bào nhớ giống như một điện dung bẩm sinh, mà tụ điện luôn bị mất điện theo thời gian, nên để dữ liệu trong Ram tồn tại liên tục, người ta phải liên tục nạp lại dữ liệu cho Ram Hiện tượng này gọi là làm tươii Ram

SRAM: thời gian truy xuất nhanh hơn nhưng dung lượng sẽ hơn DRAM

Bộ nhớ ROM (Read Ondy Memory)

ROM là bộ nhớ chỉ đọc chứ không thể viết dữ liệu mới vào bất cứ khi nào ta muốn Nghĩa là bộ nhớ này được thiêt kế để lưu trữ các dữ liệu cố định

Đối với bộ nhớ ROM, dữ liệu trong Rom gắn liền với qúa tränh chế tạo ROM Quá trình đưa dữ liệu vào ROM gọi là lập trình cho ROM, nhiều ROM chỉ cho phép lập trình một lần, các ROM sau này cho phép lập trình nhiều lần, trước khi nạp dữ liệu mới phải xoá dữ liệu cũ

Các loại ROM:

 Masleed Programable ROM (MRom): thường gọi là ROM mặt nạ,

đây là loại ROM chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng vì chỉ lập trình được một lần duy nhất và chương trình được cài sẵn trong quá trình chế tạo,

ví dụ như: TMS 47256, TMS 47C256…

 Programable ROM (P.ROM): Rom chỉ được lập trình một lần không

thể xoá và nạp lại Ví dụ như: TMS47P256, TMS.47186…

 Exasable Programable ROM (EPROM): EPROM có thể lập trình bởi

người dùng, có thể xoá và lập trình lại nhiều lần

SRAM DRAM

Truy xuất Chờ truy xuất

Truy xuất

Chờ truy xuất

Để xoá dữ liệu trong ROM phải dùng ánh sáng tia cực tím

Để lập trình cho PROM phải dùng mạch nạp EPROM Ho EPROM có hệ số là 27xxx và nhiều mã khác

 Electrically Exasable Programable ROM (EEPROM)

EPROM có 2 điểm bất tiện

Phải lấy EPROM ra khỏi Socket để xoá và lập trình lại khi muốn thay đổi chương trình

Khi muốn thay đổi dữ liệu của một bộ nhớ thì phải xoá dữ liệu của ô nhớ đó, nhưng khi dùng ánh sáng tia cực tím thì tất cả dữ liệu trong EPROM

bị xoá sạch và phải nạp lại toàn bộ dữ liệu Chính vì thế mà các nhà chế tạo đã cải tiến EPROM thành EEPROM để có thể xoá và lập trình các ô nhớ một cách độc lập

Họ EEPROM có mã số là 28xxx

 Khảo sát EPROM họ 27xxx:

EPROM 2716 có dung lượng 2 Kbyte

EPROM 2716 có 11 đường địa chỉ và 8 đường dữ liệu nên dung lượng của 2716 là 2048 byte dữ liệu hay 2 Kbyte Có 2 ngõ vào cung cấp nguồn Vec và Vpp, ngõ vào Vcc luôn nối với nguồn + 5V, ngõ vào Vpp được nối tới +5V khi EPROM đang làm việc ở chế độ đọc dữ liệu và nối tới 25V khi lập trình cho EPROM (Vpp thay đổi tuỳ theo từng loại EPROM)

EPROM 2716 có thời gian truy xuất là 150ns Hai ngõ vào điều khiển

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

D0

D1

D2

GND

Vcc A8 A9 Vpp OE\

A10 CE\

D7 D6 D5 D4 D3

2716

CE\

OE\

Vpp

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A1 0

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

OE\: được dùng để điều khiển bộ đệm (outputbuffer) để cho phép dữ

liệu của EPROM xuất ra ngoài hay không

CE\: là ngõ vào cho phép có 2 chức năng:

Khi hoạt động bình thường CE\ là tín hiệu cho phép, để đgïc dữ liệu từ EPRom, CE\ phải ở mức thấp để mạch điện bên trong lựa chọn dữ liệu và chuyển nó đến out put buffer kết hợp với tín hiệu cho phép OE ở mức thấp thì dữ liệu mới xuất ở các ngõ ra D0 - D7

Khi CE\: ở mức cao thì EPROM ở trạng thái chờ (standby) Công suất tiêu tán ở trạng thái EPRom đọc dữ liệu 525mw và ở trạng thái chờ là 132mw nên CE\ được gọi là ngõ vào điều khiển công suất

Ngõ vào OE\ được xem là ngõ cho phép đọc dữ liệu

EPROM 2732:

EPROM 2732 có dung lượng 4 Kbyte

Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2732

EPROM 2764 có dung lượng 8 Kbyte

2764

Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

Vcc PRM\

NC A8 A9 A11 OE\

A10 CE\

D7 D6 D5 D4 D3

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

CE\

OE\

PRM\

Vpp

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Bảng trạng thái làm việc

Các EPROM có dung lượng lớn khác như 27128, 27256…

Giản đồ truy xuất ROM

Address Input

CE

\

Data

output

Old address

tACC

New address

tOE

Data output valid

High Z

B THIẾT KẾ

Sơ đồ khối:

Khối nguồn

Khối dao động

và chia xung

Khối điều khiển Hiển thị

Khối hiển thị

Khối giải mã giờ

Khối đệm

Bộ nhớ giờ

Khối giải mã ngày Bộ nhớ ngày Khối chọn

Khối điều chỉnh Bộ đếm ngày

Hiển thị thứ

I THIẾT KẾ KHỐI DAO ĐỘNG VÀ CHIA XUNG

1 Mục đích thiết kế khối dao động và chia xung:

Đối với các thiết bị điện nói chung và các thiết bị số nói riêng Bộ dao động đóng vai trò hết sức quang trọng để tạo xung điều khiển các thiết bị họat động.Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật ma có các mạch dao động tương ứng Đối với những hệ thống không cần sự chính xác qúa cao và tần số thấp có thể sử dụng những linh kiện rời như: R,L,C, BTT để tạo mạch dao động hoặc là sử dụng IC 555…Đối với những hệ thống cần sự chính xác cao như máy tính ,hệ thống điều khiển, đồng hồ…,không thể sử dụng những mạch dao động trên vì độ chính xác không cao, độ sai số của linh kiện lớn, tần số không đáp ứng được Do đó phải sử dụngnhững mạch có độ chính xác cao hơn, mà thông dụng hiện nay làsử dụng mạch dao động thạch anh

2 Các mạch dao động căn bản:

 Dao động dịch pha:

+Tần số dao động: fo=

6 nRC 2 1

+Điều kiện dao động: Av 29

 Dao độfg cầu viên(wien):

Tần số dao động: fo=

nRC 2

1

A

Điều kiện dao động: 1 +

R

RT

>3

 Dao động cộng hưởng LC:

Tần số dao động: fo=

LC n 1

 Dao động Colpilts:

Tần số dao động: fo=

LC

2 n 1

 Dao động Hartley:

Tần số dao động: fo=

LC 2

1 2 1