KTS1 c1

Tóm tắt nội dung • Trang bị những kiến thức cơ bản về kỹ thuật số: hệ đếm, mức logic, đại số Boole, các cổng logic cơ bản, chuyển mức logic, các mạch logic tổ hợp, các loại flip-flop, th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Tp.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

Tóm tắt nội dung

• Trang bị những kiến thức cơ bản về kỹ thuật số:

hệ đếm, mức logic, đại số Boole, các cổng logic

cơ bản, chuyển mức logic, các mạch logic tổ hợp, các loại flip-flop, thanh ghi, bộ đếm, bộ nhớ RAM, ROM.

• Phương pháp phân tích và tổng hợp các hàm logic, thiết kế các hàm logic bằng IC số.

Phân bố thời gian

Tài liệu học tập:

Sách, giáo trình chính

[1]Giáo trình Điện tử số, ĐH Công nghiệp TP.HCM

Tài liệu tham khảo

[1] Bùi Minh Tiêu, Kỹ thuật số, tập 1, Nxb ĐH&THCN, 1977.[2] Huỳnh Đức Thắng, Kỹ thuật số thực hành, Nxb KH&KT,1997

[3] Nguyễn Thúy Vân, Kỹ thuật số, Nxb KHKT, 1999

[4] John F Wakerly, Digital Design Principles and Practicé,Prentice Hall, 1991

[5] Richard F Tinder, Digital Engineering Design, PrenticeHall, 1991

[6] Ronald J Tocci, Digital System, 5th Ed., Prentice Hall,1997

Thế hệ 2: Discrete transistors (1955-1965)

and Walter Brattain phát minh ra transistor

Many systems use a mix of analog and digital electronics totake advantage of each technology A typical CD player

accepts digital data from the CD drive and converts it to an

analog signal for amplification

of music audio

Sound waves Digital-to-analog

Thế hệ 2: Discrete transistors

(1955-1965)

Bardeen, and Walter Brattain phát minh

ra transistor

Thế hệ 3: Integrated circuits

(1965-1980)

theo đơn đặt hàng của một công ty

Nhật bản để tạo chip sản xuất

calculator Đây là vi xử lý đầu tiên với

2400 transistor (microprocessor,

processor-on-a-chip).

Các loại thiết bị điện tử

Phạm vi ứng dụng

*Engine Performance and Emission Control (Traction Control)

*Safety Systems

*Cabin Air Quality

*Suspension

and Braking Control

*Steering Controls*Entertainment

*Intelligent Transportation

System (ITS)

*Digital Car Radio

*Lighting

*Gear Box

chuyên dụng và quân sự

Trạng thái logic của tín hiệu số (Digital Signal):

V IH (min): điện áp vào mức cao tối thiểu

V IL (max): điện áp vào mức thấp tối đa

V OH (min): điện áp ra mức cao tối thiểu

V OL (max): điện áp ra mức thấp tối đa

I IH (max): dòng vào mức cao

I IL (max): dòng vào mức thấp

I OH (max): dòng ra mức cao

I OL (max): dòng ra mức thấp

Dạng tín hiệu

Falling orleading edge

(b) Negative–going pulse

HIGH

Rising ortrailing edgeLOW

(a) Positive–going pulse

Actual pulses are not ideal but are described by the rise time,

fall time, amplitude, and other characteristics

Overshoot

Ringing

Droop

Thông số cơ bản Các thông số cho chuỗi xung:

- frequency (f) and period (T)

(t W)

A timing diagram is used to show the relationship between

two or more digital waveforms,

Một số ưu điểm của mạch số:

 Dễ phân tích, thiết kế

 Khả năng lưu trữ, truyền tải

 Hoạt động có thể lập trình.

Vì vậy, hiện nay mạch số được sử dụng khá phổ biến trong tất cả các lĩnh vực: đo lường số, truyền hình số, điều khiển số, …

Chương 1 Giới thiệu hệ thống số

Digits (0 to 7) (0,1,2,3, 4,5,6,7)

Digits (0 to 15) (0,1,2,3,4,5,6, 7,8,9,A,B, C,D,E,F)

Cơ số 2

(Base 2) (Base 10)Cơ số 10 (Base 8)Cơ số 8 (Base 16)Cơ số 16

sử dụng để biểu diễn trong hệ thống số đếm

đại lượng biểu diễn cho vị trí của 1 con sốtrong chuỗi số

Trọng số = Cơ số Vị trí

tính bằng tổng theo trọng số

Giá trị =  (Ký số x Trọng số)

a Số thập phân (Decimal): Cơ số r = 10

b Số nhị phân (Binary): Cơ số r = 2

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

Hexadecimal Decimal Binary Hexadecimal Decimal Binary

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111

8 9 A B C D E F

8 9 10 11 12 13 14 15

1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

2 Chuyển đổi cơ số:

a Từ thập phân sang nhị phân

d Từ thập lục phân sang nhị phân:

c Từ nhị phân sang thập lục phân:

II Số nhị phân (Binary):

1.Các tính chất của số nhị phân

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

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

và giá trị 2 n : 1 0 … … 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:

1 B (Byte) = 8 bit

1 KB = 2 10 B = 1024 B

1 MB = 2 10 KB = 2 20 B

1 GB = 2 10 MB

2 Các phép toán số học trên số nhị phân:

1 1

1 1

0 1

-1 -1

-1

3 Mã nhị phân:

Từ mã:

là các tổ hợp nhị phân được sử dụng trong loại mã nhị phân

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

Số thập phân

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

BCD (2 4 2 1)

b Mã Gray: là mã nhị phân mà 2 giá trị liên tiếp nhau

có tổ hợp bit biểu diễn chỉ khác nhau 1 bit

Giá trị Binary Gray

0 1 2 3 4

c Mã LED 7 đoạn:

a g

d

b c

f e

Giá trị a b c d e f g 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

(Cột) b 6 b 5 b 4 (Hàng) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI

DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US

* + , - /

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 :

P Q R S T U V W X Y Z [

\ ]

^ _

` a b c d e f g h i j k l m n o

p q r s t u v w x y z {

| }

~ DEL

d Mã ký tự ASCII:

III Số nhị phân có dấu :

1 Biểu diễn số có dấu:

a 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 biểu diễn giá trị độ lớn

- Phạm vi biểu diễn:

- (2n-1 – 1) ÷ + (2n-1 – 1)

b Số bù_1 (1’s Complement):

- Số bù_1 của 1 số nhị phân N có chiều dài n bit

Bù_1 (1 0 0 1) = 2 4 - 1 - 1 0 0 1

= 1 1 1 1 - 1 0 0 1

= 0 1 1 0

- Có thể lấy Bù_1 của 1 số nhị phân bằng cách lấy

đảo từng bit của nó (0 thành 1 và 1 thành 0)

- Phạm vi biểu diễn

- (2n-1 – 1) ÷ + (2n-1 – 1)

- Biểu diễn số có dấu bù_1:

* Số có giá trị dương:

bit dấu = 0, các bit còn lại biểu diễn độ lớn

* Số có giá trị âm:

lấy bù_1 của số dương có cùng độ lớn

Bù_1 (N) = 2n – 1 – N

c Số bù_2 (2’s Complement):

- Số bù_2 của 1 số nhị phân N có chiều dài n bit cũng có n bit

- Phạm vi biểu diễn số nhị phân có dấu n bit

Giá trị dương Giá trị âm

- 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 lớn

- (2n-1 ) ÷ + (2n-1 - 1)

- Để tìm được giá trị của số âm:

ta lấy bù_2 của nó; sẽ nhận được số dương có cùng biên độ

Số âm 1 1 0 0 0 1 có giá trị : ………

Bù_2 (1 1 0 0 0 1) = 0 0 1 1 1 1 : + 15

- 15

- Mở rộng chiều dài bit số có dấu:

số dương thêm các bit 0 và số âm thêm các bit 1 vào trước

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

- 32 = - 2 5 : 1 0 0 0 0 0

- 3 : 1 0 1 = 1 1 1 0 1

2 Các phép toán cộng trừ số có dấu:

- Thực hiện trên toán hạng có cùng chiều dài bit,

và kết quả cũng có cùng số bit

- Kết quả đúng nếu nằm trong phạm vi biểu diễn số có dấu.

(nếu kết quả sai thì cần mở rộng chiều dài bit)

- Thực hiện giống như số không dấu.

- 6

+ 3

: 1 0 1 0 : 0 0 1 1

- 7

+ 5

: 1 0 0 1 : 0 1 0 1

-0 1 -0 -0 + 4 : (Kq sai)

-0 1 1 1 + 7 :

Trừ với số bù_2:

6 13

: 0 1 1 0 : 1 1 0 1

* Trừ với số không có dấu

* Trừ với số có dấu

- 6

- 3

: 1 0 1 0 : 1 1 0 1

A – B = A + Bù_2 (B)

IV Cộng trừ số BCD:

C n = 1: kết quả là số dương (A≥B)

Nếu C i = 1 thì không hiệu đính Nếu C i = 0 thì hiệu đính D i :

D i = D i + 10

C n = 0: kết quả là số âm (AB) Lấy bù kết quả

Nếu C i = 1 thì hiệu đính D i :

D i = D i + 6

Nếu C i = 0 thì không hiệu đính

: 0 0 1 0 1 0 0 1 : 0 1 0 1 0 1 0 1

28 19 +

0 1 1 0

: 0 0 1 0 1 0 0 1 : 0 1 0 1 0 1 0 1