LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ SỐ BÁO GIỜ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ SỐ BÁO GIỜ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện : HỒ NGỌC VŨ

Ngành : ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Lớp : 95 KĐĐ

TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ SỐ BÁO GIỜ

1 CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

2 NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN:

3 CÁC BẢN VẼ :

4 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN PHƯƠNG QUANG 5 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 13 -12 - 1999 6 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 28 - 2 -2000 Giáo viên hướng dẫn Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Thông qua bộ môn Ngày tháng năm

Chủ nhiệm bộ môn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ điện tử đã

đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi đặc biệt là trong kỹ thuật số Mạch số

ứng dụng rất nhiều trong kỹ thuật cũng như đời sống xã hội Các ứng dụng của

mạch số như đồng hồ số, mạch đếm sản phẩm, mạch đo nhiệt độ Trong các

trường học công sở, cơ quan xí nghiệp đồng hồ số được dùng để xem giờ và

báo giờ Mục đích chính của tập đồ án này là thiết kế một đồng hồ sốcó chức

năng xem giờ và báo giờ theo yêu cầu ngườ sử dụng Luận án gồm 2 phần Lý

thuyết và Thi công nhưng người thực hiện gặp hạn chế về thời gian và tài chính

nên chỉ thi công phần đồng hồ còn mạch báo giờ chỉ là thiết kế

Vì kiến thức và thời gian hạn chế kinh nghệm còn yếu nên luận án không

tránh được sai sót, rất mong sự đánh giá của Quý Thầy Cô và góp ý của các bạn

sinh viên

Người thực hiện HỒ NGỌC VŨ

LỜI CẢM TẠ

Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu và các thầy cô Trường

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã chỉ dẫn chúng em trong những tháng năm học

tập tại trường

Trong quá trình thực hiện tập luận văn tốt nghiệp chúng em xin chân thành

cảm ơn thầy NGUYỄN PHƯƠNG QUANG, giáo viên hướng dẫn, các thầy cô

trong Khoa điện và các bạn trong và ngoài lớp đã động viên giúp đỡ chúng em

hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn, chắc chắn trong

tập luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong được sự thông cảm và đóng góp ý

kiến của quý thầy cô và các bạn để tập luận văn hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Mục lục

Phần giới thiệu

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

Nhiệm vụ luận văn

Lơiø nói đầu

Cảm tạ

Mục lục

Phần nội dung

Chương 1 : Lý thuyết cơ bản

A Giới thiệu các mạch logic

C Bộ nhớ

D Mạch dao dđộng

E Nguồn cung cấp

I Mạch ổn áp dùng Diode Zener 26

II.Mạch ổn áp dùng IC ổn áp 26

Chương 2 : Thiết kế tính toán

A Giới thiệu linh kiện 28

C Thiết kế

D Sơ đồ nguyên lý

Chương 3 : Thi công

Tài liệu tham khảo

PHẦN

NỘI DUNG

CHƯƠNG DẪN NHẬP

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự tiến triển khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã,

đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả

trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như đời sống xã hội

Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện từ hiện đại đêu dựa trên cơ sở

nguyên lý số vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn

hẳn so với các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở tương tự, đặc biệt là trong kỹ

thuật tính toán

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch

số cỡ lớn, cực lớn với giá thành hạ, khả năng lập trình cao đã mang lại những

thay đổi lớn trong ngành điện tử Mạch số ở những mức khác nhau đã, đang

thâm nhập các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên dụng một cách nhanh

chóng Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học

sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó Vì thế sự hiểu biết

sâu sắc về kỹ thuật số là không thể thiếu được đối với sinh viên kỹ sư điện tử

hiện nay Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không chỉ riêng đối với những người

theo chuyên ngành điện tử mà còn với nhiều cán bộ kỹ thuật các ngành khác cớ

sử dụng thiết bị điện tử

II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng

chính là lý do để chọn và thực đề tài tốt nghiệp “THIẾT KẾ MẠCH BÁO GIỜ”

nhằm ứng dụng các kiến thức đã học về kỹ thuật số vào thực tế

Đề tài thục hiện thiết kế mạch số họat động như một đồng hồ số và có

chức năng báo giờ ở những thời điểm cần thiết theo yêu cầu sử dụng

III GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Trong phạm vi tập luận văn này, người thực hiện chỉ thiết kế và thi công

mạch đồng hồ số gọn, đơn giản còn mạch báo giờ chỉ thiết kế Ngoài ra, luận án

cũng không thực hiện các chức năng phúc tạp khác của một đồng hồ số

IV NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Tập luận án này gồm các phần sau:

Phần giới thiệu

Phần nội dung

Chương 1 : Lý thuyết cơ bản Chương 2 : Thiết kế

Chương 3 : Thi công Chương 4 : Kết luận Phụ lục

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

+ Thu thập tài liệu + Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn + Thực hiện đồ án theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

Do kiến thức còn hạn chế, thực tiễn chưa sâu nên tập luận án chắc chắn

sẽ không tránh được những sai sót Vì vậy, người hiện rất mong sự đánh giá,

hướng dẫn thêm của quý Thầy Cô cũng như sự góp ý chân thành của các bạn

sinh viên để đầ tài được hoàn thiện hơn

Ngày tháng năm

HỒ NGỌC VŨ

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ BẢN

A GIỚI THIỆU MẠCH LOGIC

I GIỚI THIỆU :

Các cổng logic cơ bản là các phần tử đóng vai trò chủ yếu thực hiện các

chức năng logic đơn giản nhất trong các sơ đồ logic (là các sơ đồ thực hiện một

hàm logic nào đó) Các cổng logic cơ bản thường có một hoặc nhiều đầu vào và

một đầu ra Từ các cổng logic cơ bản, ta có thể kết hợp lại để tạo ra nhiều mạch

logic thực hiện các hàm logic phức tạp hơn Những dữ liệu ngõ vào, ra chỉ nhận

các giá trị logic là Đúng (mức 1) và sai (mức 0) Vì các cổng logic hoạt động với

các số nhị phân (0, 1) nên có đôi khi còn được mang tên là cổng logic nhị phân

Người ta thường dùng tín hiệu điện để biểu diễn dữ liệu vào ra của các

cổng logic nói riêng và của các mạch logic nói chung Chúng có thể là tín hiệu

xung và tín hiệu thế

* Biểu diễn bằng tín hiệu thế:

Dùng hai mức điện thế khác nhau để biểu diễn hai gaí trị (mức 1) và sai

(mức 0) có hai phương pháp biểu diễn hai giá trị này:

+ Phương pháp logic dương (hình 1.a)

Điện thế dương hơn là mức 1 Điện thế âm hơn là mức 0

(Hình 1.a)

+ Phương pháp logic âm ( hình 1.b)

Điện thế âm hơn là mức 1 Điện thế dương hơn là mức 0

10

(Hình b)

Hình 1.1a, b : Biểu diễn dữ liệu bằng tín hiệu thế

* Biểu diễn bằng tín hiệu xung:

Hai giá trị logic 1 và 0 tương ứng với sự xuất hiện hay không xuất của

xung trong dãy tín hiệu theo một chu kỳ T nhất định (Hình 1,1c)

Trong các mạch logic sử dụng dữ liệu là tín hiệu xung, các xung thường có độ rộng sườn và biên độ ở trong một giới hạn cho phép nào đó tùy

từng trường hợp cụ thể

II CÁC CỔNG LOGIC:

1.Cổng AND:

Mạch điện thực hiện quan hệ logic AND (phép nhân logic) gọi là cổng

AND

Ta ký hiệu như sau:

a Cổng AND 2 ngõ vào b Cổng AND 3 ngõ vào

Hình 1.2.1 Ký hiệu cổng AND

Bảng 1.2.1.a : Bảng chân lý cổng AND 2 ngõ vào

A, B, C: Là các ngõ vào tín hiệu hiệu logic

X : Làø các ngõ ra logic

0 : Mức logic thấp ( mức 0)

1 : Mức logic cao ( mức 1) Ngõ ra cổng AND chỉ lên 1 khi tất cả các ngõ vào lên 1, mức 0 khi có ít nhất 1 ngõ vào

(a) (b)

Hình 1.2.2 Ký hiệu cổng OR

a 2 ngõ vào b, 3 ngõ vào

Ngõ ra cổng OR ở mức 0 khi tất cả các ngõ vào ở mức 0, lên mức 1 khi có

ít nhất một ngõ vào ở mức 1

3 Cổng NOT:

Mạch điện thực hiện chức năng quan hệ logic NOT (đảo logic) gọi là cổng

NOT Cổng NOT chỉ có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra

* Nhận xét: Tín hiệu ngõ ra cổng NOT là đảo của tín hiệu ngõ ra Khi ngõ

vào ở mức 0 thì ngõ ra ở mức 1 và ngược lại

Mạch điện thực hiện phép đảo của phép nhân logic gọi là cổng NAND

Cổng NAND là sự kết hợp 2 cổng AND và NOT

Hình 1.2.4 Ký hiệu cổng NAND

Bảng 1.2.4 Bảng chân lý cổng NAND

Mạch điện thực hiện phép đảo của phép cộng logic (cổng OR) gọi là

NOR Cổng NOR là sự kết hợp 2 cổng OR và NOT

Ký hiệu

Ngõ ra cổng NAND ở mức

0 khi tất cả các ngõ vào ở mức 1 khi có ít nhất một ngõ vào mức 0

Bảng 1.2.5 Bảng chân lý cổng NOR

Ngõ ra cổng NOR ở mức 1 khi tất cả các ngõ vào ở mức 0 và ngỏ ra ở

mức 0 khi có ít nhất 1 ngõ vào ở mức 1

* Trên đây là một số cổng logic: NOT, AND, OR, NAND, NOR, EX, NOR

nhưng ta chỉ cần các cổng cơ bản AND, OR, NOT là có thể tạo ra các cổng còn

lại Các cổng logic này ngày nay đã được tích trong các vi mạch (IC) Các IC

chứa các cổng logic như :

Mạch lấy được chia làm 2 loại là mạch tổ hợp và mạch tuần tự (mạch

dãy) Mạch tổ hợp là mạch mà tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào Các

phần tử cơ bản nđể xây dựng nên mạch tổ hợp là các mạch logic AND, OR,

NOT, NPR Mạch dãy là mạch mà tín hiệu ra phụ thuộc không những vào tín

hiệu vào mà còn phụ thuộc trạng thái trong của mạch nghĩa là mạch có lưu trữ,

nhớ các trạng thái Như vậy, để xây dựng mạch dãy, ngoài các mạch tổ hợp cơ

bản còn phải có các phần tử nhớ Các phần tử nhớ cơ bản tạo nên mạch dãy gọi

là Flip - Flop (Ff), chúng lưu trữ các tín hiệu nhị phân Vì bít tin hiệu nhị phân có

thể nhận một trong 2 giá trị 0,1 nên FF tối thiểu cần 2 chức năng

- Có hai trạng thái ổn định chức năng

- Có thể tiếp thu, lưu trữ, đưa tới tín hiệu và FF có từ 1 đến vài đầu vào

điều khiển có 2 đầu ra luôn ngược nhau là Q và Q

Hình 1.3.1 Sơ đồ tổng quát 1 FF

2 Phân loại :

Có nhiều cách phân loại FF

Theo chức năng làm việc của các đầu vào điều khiển : FF một đầu vào

điều khiển D.FF, T FF; EF hai đầu vào điều khiển RS, FF, JK, FF

- Theo cách làm việc ta có loại FF đồng bộ và không đồng bộ FF đồng bộ

lại gồm loại thường và loại chủ tớ Đối với loại không đồng bộ các tín hiệu điều

khiển vẫn điều khiển được hoạt động của FF mà không cần tín hiệu đồng bộ

Hình 1.3.2 Sơ đồ khối phân loại FF

a FF dạng chủ tớ ( MS)

đồng bộ

FF dạng chủ tớ là FF xung nhịp rất phổ biến đối với các FF chế tạo theo

phương pháp mạch tích hợp Mạch của FF này gồm 2 phần là 2 khối FF có khối

điều khiển riêng nhưng lại có quan hệ với nhau Một FF gọi là FF chủ tớ (M:

master), một FF gọi là FF tớ (S : Slave) FF chủ thực hiện chức năng logic của hệ

còn FF tớ dùng để nhớ trạng thái của hệ sau hệ đã hoàn thành việc ghi thông tin

Đầu vào của hệ là đầu vào FF chủ, đầu ra của hệ là đầu ra FF tớ Cả 2 FF đều

được điều khiển theo xung nhịp Ck Dưới sự điều khiển của xung nhịp, việc ghi

thông tin vào FF “chủ tớ” thực hiện qua A bước:

+ Bước 1 : Cách ly giữa 2 FF “ chủ tớ”

+ Bước 2 : Ghi thông tin vào FF chủ

+ Bước 3 : Cách ly giữa đầu vào và FF chủ

+ Bước 4 : Chuyển thông tin từ FF chủ sang FF tớ

Sơ đờ trên hình 1.3.2.a đáp ứng việc ghi thông tin theo 4 bước trên Vì

dưới tác dụng của của xung nhịp Cx, thông tin được đưa vào FF chủ nhưng đồng

thời qua cổng NOT đầu vào khối điều khiên FF tớ không có xung đồng bộ nên

tạo sự cách ly giữa FF chủ và tớ Sau khi kết thúc xung đồng bộ Ck không còn

nên giữa đầu vào và FF chủ được cách ly đồng thời qua cổng NOT đầu vào khối

điều khiển FF tớ có xung đời bộ nên hệ chuyển thông tin từ FF chủ tớ sang FF

tớ Quá trình ghi thông tin vào FF “chủ tớ” khá phức tạp và đòi hỏi xung nhịp Ck

chính xác cấu trúc sơ đồ khá phức tạp nên gây trễ khá lớn Nhưng FF “ chủ tớ”

có ưu điểm là chống nhiểu tố, khả năng đồng bộ tốt

b FF - RS :

FF - RS là FF có 2 đầu vào điều khiển R,S Đầu vào (set) là đầu vào đặt,

đầu vào R ( Rerset) là đầu vào xóa ( Hình 1.3.2.1)

Mạch không có đầu vào điều khiển và xung nhịp Cx

Bảng trạng thái của FF - RS : Bảng 1.3.2.1

- S luôn đưa Q về 1, Q về 0

- R luôn đưa Q về 0, Q về 1

1 0 1 0

Bảng 1.3.2.a: Bảng chân lý FF.RS

Hình 1.3.2.b :FF-RS

Người ta có thể chế tạo FF - RS bằng cổng logic

* Bằng cổng NAND

Hình 1.3.2.3 : FF - RS dùng cổng NAND

- Bằng cổng NOR

Hình 1.3.2.4 RS - FF dùng cổng NOR

c FF - RST:

Gọi là FF - RS nhịp (clocked RS) Mạch vẫn có đầu vào điều khiển trực

tiếp nhưng bây giờ ta ký hiệu SD, RD để phân biệt với các đầu vào điều khiển

đồng bộ là R và S Đầu vào xung nhịp ký hiệu là Ck

R Q

S Q\ R QS Q\

FF-RS

RS

QQ\

FF-RS

R

S

QQ\

Hình 1.3.2.4 FF - RST

Điện thế kích thích tại S,R phải có trước khi có xung nhịp Q và Q chỉ chịu

sự điều khiển của S và R khi có xung nhịp

Hình 1.3.2.6: FF - RST dùng cổng logic (cổng NAND)

d FF – JK:

FF - JK là loại FF 2 đầu vào điều khiển J và K, 2 đầu kích thích trực tiếp

SD và RD - FF - JK được dùng rất nhiều trong các mạch số

Về cấu tạo FF JK phức tạp hơn FF - RS và FF - RST nhưng có khả năng

hoạt động rộng lớn vì:

+ Vẫn điều khiển trực tiếp qua SD, RD

+ Các đầu J,K có đặc tính như S,R

- Tuy nhiên khi J = K = 1 thì mạch hoạt động bình thường, không có trạng

thái cấm, ngõ ba luôn lật trạng thái

J K Qn+1 Qn+1

FF-RSTSd

Rd

RSCk

QQ\

FF-JK

Q\

QSd

Rd

JKCk

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 Qn Qn Hình 1.3.2.7 : FF - JK

Hình : 1.3.2.8 Sơ đồ mạch FF.JK dùng cổng NAND

a Không đồng bộ , (b) Đồng bộ

e FF.T

FF.T là loại FF có đầu vào điều khiển I FF thường không có các đầu vào

đồng bộ mà chỉ có SD và RD

FF-T

TCk

Sd

Rd

QQ\

T Qn+1 Qn+1

Hình 1.3.2.9 Ký hiệu và bảng chân lý FF-T

Như vậy FF-T tuần tự thay đổi trạng thái Q mỗi lần có xung kích Như vậy

với kích thích liên tục của Ck thì Q và Q cũng liên tục thay đổi trạng thái

Ta có thể chế tạo FF-T từ FF JK và FF - RST

Hình 1.3.2.10 FF - T chế tạo từ FFRs và JK

f FF- D

FF - D là FF có một đầu vào dữ liệu

Ta nhận thấy rằng trạng thái đầu ra của FF - D lặp lại trạng thái đầu vào

D tại thời điểm trước đó Nghĩa là tín hiệu ra bị trễ so với tín hiệu vào một

khoảng thời gian nào đó Đối với FF-D không đồng bộ thời gian trễ do thông số

của mạch quyết định Còn đồi với FF - D đồng bộ thì thời gian trễ đúng bằng chu

kỳ của xung nhịp Ck Do tính chất này của FF-D mà người ta thường dùng chúng

để làm trể tín logic

Ta có thể chế tạo FF-D từ FF- RST

FF-JK

QQ\

JK

* Tóm lại: FF là phần tử cơ bản để chế tạo các mạch ứng dụng quan trọng

trong hệ thống số như mạch đếm, mạch ghi, bộ nhớ Nhưng thực tế cac FF

được chế tạo từ các logic chỉ là lý thuyết cơ bản, thực tế, chúng đã được tích hợp

trong các IC

Rd

QQ\

B : MẠCH ĐẾM - MẠCH GHI

I MỞ ĐẦU:

Mạch đếm là mạch dãy được xây dựng từ các phần tử nhớ và FF và các

phần tử tổ hợp Mạch có một đầu vào cho xung đến và nhiều đầu ra, những điều

kiện thường là đầu ra Q của các FF Điều kiện để một mạch gọi là mạch đếm là

nó có các trạng thái khác nhau mỗi khi có xung nhịp vào Nhưng vì số FF là có

giới hạn nên số trạng thái khác nhau tối đa của mạch cũng bị giới hạn số xung

đếm tối đa được gọi là dung lượng của mạch đếm Nếu cứ tiếp tục kích thích khi

đã tới giới hạn mạch thường trở về trạng thái khởi đầu, tức là mạch có tính chất

tuần hoàn

Mạch đếm là thành phần cơ bản của hệ thống số, chúng được sử dụng để

đếm thời gian, chia tần số, điều khiển các mạch khác Mạch đếm dùng rất nhiều

trong máy tính, trong thông tin Để xây dựng mạch đếm, người ta dùng mã nhị

phân hoặc các mã khác như mã BCD, mã vòng

II PHÂN LOẠI:

Có nhiều phương pháp kết nối các FF trong mạch đếm nên có các tình

huống chuyển đổi các FF khác nhau Dựa vào sự khác biệt của tình huống

chuyển đổi trạng thái của FF người ta phân bộ đếm thành đếm đồng boộ và

không đồng bộ

+ Trong bộ đếm đồng bộ, các FF chịu tác động của một xung nhịp Ck duy

nhất đó đếm đầu vào nên sự chuyển đổi trạng thái là đồng bộ

+ Trọng bộ đếm không đồng bộ, chỉ có một FF nhận xung nhịp Ck nối các

FF tự kích thích lẩn nhau (Xung nhịp cho FF này là đầu ra của FF kia) Vậy sự

chuyển đổi các trạng thái không cùng lúc tức là không đồng bộ

Dựa vào sự khác nhau giữa các hệ số đếm người ta phân thành các loại :

+ Mạch đếm hệ 2 : (mạch đếm nhị phân) là mạch đếm trong đó các trạng

thái của mạch được trình bày dưới dạng hệ số 2 tự nhiện Mạch đếm sử dụng n

FF sẽ có dung lượng là 2n

+ Mạch đếm BCD : thường dùng 1FF nhưng chỉ có 10 trạng thái khác

nhau để biểu diển các trạng thái từ 0 - 9 Trạng thái của mạch được trình bày

dưới dạng mả BCD

+ Mạch đếm MOD M (Moudulo M): có dung lượng là M với M là số

nguyên dương bất kỳ Mạch thường dùng cổng logic với FF và các cổng hồi tiếp

đặc biệt để trình bày dưới các dạng mã khác nhau

Dựa vào tác động của xung đếm ta phân thành các loại

+ Đếm lên (Up - Counter) : còn gọi là mạch đếm thuận

+ Đếm xuống (Up - Down Couter) : Còn gọi là mạch đếm thuận nghịch,

đếm hỗ hợp

+ Đếm vòng (Ring - Counter)

Q FF2 Q\

Q FF3 Q\

Q FF1 Q\

Ck

CkQ1Q2 Q3

(a)

(b)

Hình 1.2.2.2 Mạch đếm lên hệ 2

(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái

(a)

(b) Hình 1.2.2.3 Mạch đếm BCD (a)

Sơ đồ mạch, (b) Giản đồ thời gian

(a)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ck Q1 Q2 Q3

J

Q FF2

J

Q FF3

J

Q FF1

J Q FF4

K Ck

Hình 1.2.2.2 Mạch đếm xuống MOD 5

(a) Sơ đồ mạch, (b) giản đồ thời gian, (c) Bảng trạng thái

* Các mạch đếm bên trên chỉ trình bày dạng cơ bản Thực tế, các mạch

đếm này đã được tích hợp trong các IC, gọn, dễ sử dụng, ta chỉ dùng xung kích

đúng, dùng các cổng logic để giới hạn MOD đếm

III MẠCH GHI :

Mỗi FF có 2 trạng thái ổn định và ta có thể kích thích để tạo ra ac1c trạng

thái như ý muốn Sau khi kích thích FF sẽ giữ trạng thái này cho đến khi nó bị

buộc phải thay đổi Vì vậy ta bảo FF là mạch có tính nhớ hay mạch nhớ Nếu

dùng nhiều FF ta có thể ghi vào đó nhiều dữ liệu đã được mã hóa nhân FF như

vậy gọi là thanh ghi Để ghi n bịt thông tin, người ta dùng n FF, thanh ghi như

vậy gọi là thanh ghi n bit

Dựa vào phương pháp đưa dữ liệu vào mạch ta có các mạch ghi nối //

+ Mạch ghi nối tiếp : Dữ liệu n bịt sẽ được dịch chuyển hoàn toàn vào

thanh ghi sau n xung nhịp, mỗi xung nhịp sẽ ghi 1 bit vào thanh ghi Thanh ghi m

bịt chỉ chứa được m bit của một hay nhiều dữ liệu nối tiếp nhau

1 2 3 4 5

Ck Q1Q1\

Q2Q2\

+ Mạch ghi song song : Các bit của một dữ liệu được đưa vào các FF cùng

lúc kiểu này thường phải dùng đầu vào điều khiển trực tiếp SD, RD

Dựa vào các thức dịch chuyển sữ liệu trong thanh ghi ta có mạch ghi dịch

phải và mạch ghi dịch trái

Mạch ghi dịch là phần tử quan trọng trong các thiết bị số Ngoài nhiệm vụ

ghi đã dữ liệu chúng còn thực hiện một số chức năng khác như mạch đếm đặc

biệt, mạch tạo sóng dùng cho điều khiển mạch số Các thanh ghi đã được tích

hợp các IC

C: BỘ NHỚ BÁN DẪN

I KHÁI NIỆM :

Đối với thiết bị số, khả năng lưu trữ số liệu, thông tin là một yêu cầu, các

số cần thiết cho phép toán phải được lưu trữ ngay trong máy Lệnh điều khiển

cũng phải được lưu trữ và thực hiện lần lượt trong các thiết bị điều khiển Do

vậy, bộ nhớ là thành phần không thể thiếu trong các mạch số Thông tin lưu trữ

trong các thiết bị số phải ở dạng mã hệ 2 (hệ nhị phân)

Thông thường, thông tin, dữ liệu được tạo thành từ một đơn vị cơ bản là từ

(word) Một từ có chiều dài nhất định 8 bit, 12bit, 16 bit, 32 bit Các bộ phận

của thiết bị thường chỉ truyền đi hay nhận vào nguyên một từ hay nhiều từ chứ

không phải vài bít của một từ Vì từ được tạo thành từ nhiều bit nên đơn vị cơ

bản của bộ nhớ là đơn vị lưu trữ được 1 bít

Khi so sánh bộ nhớ, người ta thường chú ý đến các đặc tính :

- Dung lượng (capacity) dung lượng nhớ là khối lượng thông tin hay dữ

liệu có thể lưu trữ được trong bộ nhớ Để xác định dung lượng bộ nhớ liên quan

mật thiết đến giá thành Bộ nhớ dung lượng càng lớn thì giá thành càng cao (nếu

xét các yếu tố khác không đổi)

Thời gian thâm nhập (access time): thời gian này gồm 2 phần: phần 1 là

thời gian cần thiết để xác định vị trí của từ, phần 2 là thời gian cần thiết để lấy

từ ra, khỏi bộ nhớ Thời gian thâm nhập là thông sốquan trọng của bộ nhớ, nếu

thời gian này kéo dài sẽ làm giảm khả năng làm việc của thiết bị

Bộ nhớ thường được chia làm 2 loại căn cứ vào 2 tính chất vừa nêu trên là

bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ

- Bộ nhớ chính: bộ nhớ chính nằm gần các bộ phận xử lý dữ liệu và cần

thời gian thâm nhập với dung lượng không cần lớn lắm Phần này chứa các dữ

liệu, thông tin hoặc các lệnh cần ngay cho công tác

- Bộ nhớ phụ: Không cần thiết phải nằm gần thiết bị, thời gian thâm nhập

có thể lớn nhưng cần lại có dung lượng lớn để lưu trữ các thông tin chưa cần

ngay hoặc kết quả của các công việc vừa được xử lý xong

II BỘ NHỚ RAM (Random Access Memry):

Bộ nhớ Ram thường được gọi là bộ nhớ đọc viết Bộ nhớ Ram dùng để lưu

trữ các kết quả trung gian hay tạm thời trong khi thực hiện các chương trình điều

kiện

Ram có ưu điểm là có thể đọc hay viết dữ liệu lưu trữ trong nó bất cứ lúc

nào nhưng nó có nhược điểm là dữ liệu sẽ bị xóa khi mất điện do đó cần nguồn

nuôi pin dự phòng

Hình 1.3.2.1 Ma trận nhớ của RAM

- Cấu trúc Ram: Ram có ít nhất 2 đường điều khiển: Đọc/ viết (R/W) và

chọn chip (CS) và các đường địa chỉ, đường dữ liệu Ram gồm 2 loại Ram tĩnh

và Ram động

1 Ram tĩnh hay Sram (Static Ram)

- Ram tĩnh lưu trữ dữ liệu ổn định trong mạch khi nào còn cung cấp nguồn

cho nó Các đường điều khiển không cần một xung nào

- Ram tương đối rẻ vì phương pháp chế tạo đơn giản, kích thước đơn vị

nhớ nhỏ nên có thể chế tạo bộ nhớ dung lượng lớn nhưng kích thước nhỏ Dram

có thời gian thâm nhập lớn

2 Ram động hay Dram (Dynamic Ram)

- DRAM tiêu thụ công suất nhỏ, khi không đọc viết, mạch hầu như không

tiêu thụ công suất

- DRAM có thể được chế tạo với dung lượng lớn

- Thời gian thâm nhập bé hơn Ram tĩnh

- DRAM phải luôn luôn được làm tươi nên việc sử dụng rắc rối hơn

III ROM (Read Only Memory)

ROM là bộ nhớ chỉ được ROM có đặc tính là lưu trữ sẵn dữ liệu, khi cần

chỉ đọc, chứ không viết ngay vào được Dữ liệu trong nhớ đã được ghi

ROM

Các ngõ vào địa chỉ

Các ngõ

ra dữ liệuCác ngõ vào điều khiển

0.0

1.n 1.1