Bài giảng Kỹ thuật số - Phần 8: Tìm hiểu về mạch số

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Hệ thống số đếm và khái niệm về mã; Cổng Logic và đại số Boole. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Về học tập, thi cử và kiểm tra:

 Seminar: 2đ

 Kiểm tra: 2đ (2 đến 4 bài kiểm tra

(15 – 30 phút), mỗi bài 0.5đ -1đ, sv 

thiếu 1­ 2 bài kiểm tra sẽ bị cấm thi)

 Thi cuối kỳ: 6đ

 Nộp mạch thí nghiệm: mỗi nhóm

tối đa 2 sv, mỗi mạch tối đa 2đ (đây là điểm cộng thêm)

 Nộp bài tập: trường hợp điểm

tổng kết < 5đ sẽ được xem xét nếu sv nộp bài tập đầy đủ

Bài 1

 H  TH NG S  Đ M VÀ  Ệ Ố Ố Ế

I. M ch t ạ ươ ng t  và m ch s ự ạ ố

M ch t ạ ươ ng t :  ự

M ch  t ạ ươ ng  t   (m ch  Analog)  x   lý  các  ự ạ ử tín  hi u  t ệ ươ ng  t   (là  tín  hi u  có  biên  đ   ự ệ ộ

bi n thiên liên t c theo th i gian). Vi c x   ế ụ ờ ệ ử

M ch s :  ạ ố

M ch s ạ ố  (m ch Digital) x  lý các tín hi u  ạ ử ệ

s  (là tín hi u có biên đ  bi n thiên không  ố ệ ộ ế liên  t c  theo  th i  gian  hay  r i  r c  th i  ụ ờ ờ ạ ờ gian), nó đ ượ c bi u di n d ể ễ ướ ạ i d ng sóng  xung v i 2 m c  đi n th  cao và th p mà  ớ ứ ệ ế ấ

t ươ ng  ng  v i  2  m c  đi n  th   này  là  2  ứ ớ ứ ệ ế

m c  logic  c a  m ch  s   Vi c  x   lý  bao  ứ ủ ạ ố ệ ử

g m các v n đ : l c s , đi u ch  s , gi i  ồ ấ ề ọ ố ề ế ố ả

đi u ch  s , mã hóa, gi i mã, … ề ế ố ả

 Đơn giản, dễ hiểu

 Dễ phân tích, thiết kế

 Độ chính xác cao, ít ảnh

hưởng bởi nhiễu

 Khả năng lưu trữ, truyền tải

 Dễ tạo mạch tích hợp

 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, …

o H  đ m không theo v  trí: là h  đ m mà  ệ ế ị ệ ế

trong đó giá tr  s  l ị ố ượ ng c a ch  s  không  ủ ữ ố

 ph   thu c  vào  v   trí  c a  nó  đ ng  trong  ụ ộ ị ủ ứ con số

VD:  H  La mã I, II, III, …, X, L, C, D, M ệ

      1987 = MCMLXXXVII

III. C  S  ­ CHUY N Đ I C  S Ơ Ố Ể Ổ Ơ Ố

đều có thể được chọn làm cơ số cho một hệ thống số

từ 0 đến (R-1) được sử dụng

Ví dụ: nếu R=8 thì các chữ số cần thiết là 0,1,2,3,4,5,6,7

Các hệ thống cơ số thông dụng trong kỹ thuật số:

Hệ thập phân (Decimal system)

Để diễn tả một số thập phân lẻ người ta dùng dấu chấm thập phân để chia phần nguyên và phần phân số.

Ý nghĩa của một số thập phân được mô tả như sau:

Ví dụ: Số 872.518

872.568 = 8x10 2 + 7x10 1 + 2x10 0 + 5x10 -1 + 1x10 -2 + 8x10 -3

Hệ nhị phân (Binary system)

Trong hệ thống nhị phân (binary system) chỉ có hai giá trị số

là 0 và 1 Nhưng có thể biểu diễn bất kỳ đại lượng nào mà hệ thập phân và hệ các hệ thống số khác có thể biểu diễn được, tuy nhiên phải dùng nhiều số nhị phân để biểu diễn đại lượng nhất định.

Tấc cả các phát biểu về hệ thập phân đều có thể áp dụng được cho hệ nhị phân Hệ nhị phân cũng là hệ thống số theo

vị trí Mỗi nhị phân đều có giá trị riêng, tức trọng số, là luỹ thừa của 2

Ví dụ 1:

1101 = 1x2 3 + 1x2 2 + 0x2 1 + 1x2 0

= 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Hệ nhị phân (Binary system)

Để biểu diễn một số nhị phân lẽ ta cũng dùng dấu chấm thập phân để phân cánh phần nguyên và phần lẻ.

Ví dụ 2: 

1100.1012 = (1x 23) + (1x 22) + (0x21) + (0x20) + (1x2-1)  + (0x2-2) + (1x 2-3 )  

               = 8 + 4 + 0 + 0 + 0.5 + 0 + 0.125

               = 12.125

Đ i t  c  s  d sang c  s  10: ổ ừ ơ ố ơ ố

V  phề ương pháp, người ta khai tri n con s  trong c  ể ố ơ

s  d dố ướ ại d ng đa th c theo c  s  c a nó.ứ ơ ố ủ

IV. H  nh  phân (h  c  s  2) ệ ị ệ ơ ố

H  nh  phân là h  đ m mà trong đĩ ch  s  d ng  ệ ị ệ ế ỉ ử ụ hai ký hi u 0 và 1 đ  bi u di n t t c  các s  Hai  ệ ể ể ễ ấ ả ố

ký hi u đĩ g i chung là bít ho c digit và nĩ đ c  ệ ọ ặ ặ

tr ng cho m ch đi n t  cĩ hai tr ng thái  n đ nh  ư ạ ệ ử ạ ổ ị hay cịn g i là 2 tr ng thái b n Flip­Flop (ký hi u  ọ ạ ề ệ

là FF).

Một chữ số nhị phân gọi là bit.

Chuỗi 4 bit nhị phân gọi là nibble.

Chuỗi 8 bit gọi là byte.

Chuỗi 16 bit gọi là word.

Chuỗi 32 bit gọi là double word.

nhất (least significant bit – LSB)

để xác định đó là số nhị phân

V. Mã BCD (Binary Code Decimal)

x  lý các d  li u nh  phân. Do đó, v n đ  đ t ra là làm ử ữ ệ ị ấ ề ặ

th   nào  t o  ra  m t  giao  di n  d   dàng  gi a  ngế ạ ộ ệ ễ ữ ười  và 

do  con  người  đ t  ra.  Đ   th c  hi n  đi u  đó,  ngặ ể ự ệ ề ười  ta 

đ t ra v n đ  mã hóa d  li u.ặ ấ ề ữ ệ

Các  lĩnh  v c  mã  hóa  nh :  s   th p  phân,  ký  t ,  âm ự ư ố ậ ự

o Nếu mỗi chữ số của số thập phân được mô tả bằng số nhị phân tương ứng với nó, kết quả ta được 1 mã gọi là mã BCD, vì chữ số thập phân lớn nhất là 9, cần 4 bit để mã hóa

o Các số 8,4,2,1 được gọi là trọng số của mã và được gọi là mã BCD 8-4-2-1.Lưu ý:

 Mã BCD phải viết đủ 4 bit

 Sự tương ứng chỉ áp dụng cho số

thập phân từ 0 đến 9 (số nhị phân từ 1010 đến 1111 của số nhị phân 4 bit không phải là số BCD)

Th pậ phân BCD