Bài giảng Kỹ thuật số: Chương 4 - ThS. Lưu Văn Đại

Chia sẻ: Minh Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kỹ thuật số - Chương 4: Mạch tổ hợp" cung cấp cho người học các kiến thức: Các bước thiết kế mạch tổ hợp, mạch giải mã, mạch so sánh, mạch mã hóa, mức tác động. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật số: Chương 4 - ThS. Lưu Văn Đại

CHƢƠNG 4 MẠCH TỔ HỢP (Combinational Circuits) Mạch số chia ra 2 loại: Mạch tổ hợp và mạch tuần tự. Mạch tổ hợp: trạng thái ngõ ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái ngõ vào. Q=f(A, B, C, D,…)  MẠCH MÃ HÓA  MẠCH GIẢI MÃ  MẠCH ĐA HỢP VÀ GIẢI ĐA HỢP  MẠCH SO SÁNH  MẠCH KIỂM/PHÁT CHẴN LẺ Chương 4: Mạch tổ hợp 1
CÁC BƢỚC THIẾT KẾ MẠCH TỔ HỢP B1: Dựa vào yêu cầu của bài toán, xác định số biến ngõ vào và số biến ngõ ra (đặt tên biến). B2: Lập bảng sự thật cho mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra (hoạt động của mạch). B3: Rút gọn hàm bằng PP tối ƣu nhất. B4: Vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch. Chương 4: Mạch tổ hợp 2
 VD thiết kế mạch tổ hợp có 3 ngõ vào và 2 ngõ ra. - Ngõ ra thứ nhất = 1 nếu 3 ngõ vào có số bít 1 nhiều hơn số bit 0, ngƣợc lại thì =0 - Ngõ ra thứ hai = 1 nếu 3 giá trị nhị phân của 3 ngõ vào lới hơn 1 hoặc nhỏ hơn, ngƣợc lại thì =0 Giải A B C F0 F1 B1: Mạch có 3 ngõ vào: A, B, C với A là MSB; và 2 ngõ ra: F0, F1 0 0 0 0 0 B2: Lập bảng sự thật 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 Chương 4: Mạch tổ hợp 3
F0 A B C F0 F1 Lập bảng Kar BC A 0 0 0 0 0 00 01 11 10 0 0 1 0 0 0 1 A 0 1 0 0 1 A.B 1 1 1 1 0 1 1 B 1 1 F0 1 0 0 0 1 A.C F0  AC  AB  BC C 1 0 1 1 1 F1 B.C 1 1 0 1 0 BC A 1 1 1 1 0 00 01 11 10 F1 0 1 1 1 1 1 F1  A B  AB  A  B Chương 4: Mạch tổ hợp 4
 MỨC TÁC ĐỘNG - Khi không vòng tròn nhỏ ở đƣờng vào hay đƣờng ra trên ký hiệu mạch logic  Tác động mức cao (active high). - Khi có vòng tròn nhỏ ở đƣờng vào hay đƣờng ra trên ký hiệu mạch logic  Tác động mức thấp (active low).  MẠCH MÃ HÓA (ENCODER) - Mã hóa là gán 1 ký hiệu cho một đối tƣợng nhằm một mục đích. - Mạch mã hóa là khi có một ngõ vào đƣợc tác động  ngõ ra sẽ chỉ báo số nhị phân tƣơng ứng. Có nghĩa là mạch mã hóa có một số ngõ vào nhƣng vào một thời điểm chỉ có một ngõ vào ở trạng thái tích cực. - Nhƣ vậy ta dùng số nhị phân n bít để mã cho 2n ngõ vào khác nhau. - Mã hóa ƣu tiên: Trƣờng hợp có nhiều ngõ vào ở trạng thái tích cực thì ngõ ra sẽ tƣơng ứng với ngõ vào có trọng số cao nhất Chương 4: Mạch tổ hợp 5
 Mạch mã hoá 2n đƣờng sang n đƣờng Ngõ vào, ngõ ra tác động cao. Ấn khóa K  Ngõ vào, ngõ ra tác động thấp. Ngõ vào được ấn lên mức cao  Ngõ ra sẽ chỉ báo số nhị phân tương ứng. Chương 4: Mạch tổ hợp 6
Để tránh trường hợp mạch cho ra mã sai khi tác động đồng thời hai hay nhiều ngõ vào  Thiết kế mạch mã hóa ưu tiên, mạch chỉ cho ra một mã duy nhất khi có nhiều ngã vào được tác động. TK mạch mã hóa ưu tiên 4 đường sang 2 đường; ưu tiên ngõ vào có giá trị cao; ngõ vào và ngõ ra tác động cao: 3 2 1 0 A1 A0 A1  2  3 A1 A0 10 10 A 0  1.2  3 32 32 0 0 0 1 0 0 00 0001 0111 1110 10 0 0 1 x 0 1 00 00 1 1 0 1 x x 1 0 01 011 1 1 1 1 x x x 1 1 11 111 11 11 11 1 10 101 11 11 11 1 A 0  1.2  3 A1=2+3 Chương 4: Mạch tổ hợp 7
Mã hóa ưu tiên 8 đường sang 3 đường (IC 74148). Ngõ vào và ngõ ra tác động thấp Trạng Ngã vào Ngã ra thái E 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A1 A0 GS EO I 9 1 x x x x x x x x 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 7 0 x x x x x x x 0 0 0 0 0 1 6 0 x x x x x x 0 1 0 0 1 0 1 5 0 x x x x x 0 1 1 0 1 0 0 1 4 0 x x x x 0 1 1 1 0 1 1 0 1 3 0 x x x 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 2 0 x x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 EI: ngõ vào nối mạch và cho phép; EO: ngõ ra nối mạch; GS: dùng để mở rộng cho số nhị phân ra. Các trạng thái từ 0 7: IC mã hóa cho ra số 3 bít. Trạng thái 8,9: Dùng cho việc mở rộng Chương 4: Mạch tổ hợp 8
Nối 2 IC 74148 thực hiện mã hóa 16 đường sang 4 đường IC1 có EI=0: IC2 nối Hoạt với Eđộng 0 của theo các trạng IC2: nên IC1 thái chỉ  8: từ 0hoạt động nghĩa khi tấtlàcảmã cáchóa ngõtừvào 7 số 0của IC2 lên mức 1, tức hoạt động ở trạng thái thứ 8 Chương 4: Mạch tổ hợp 9
Mạch tạo mã BCD cho số thập phân Mạch gồm 10 ngã vào tượng trưng 10 số thập phân và 4 ngã ra là 4 bit của số BCD. Trạng thái các ngã vào Mã số ra 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 10
A0 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 A1 = 2 + 3 + 6 + 7 A2 = 4 + 5 + 6 + 7 A3 = 8 + 9 Chương 4: Mạch tổ hợp 11
Mạch tạo mã BCD ƣu tiên cho số lớn Trạng thái các ngã vào Mã số ra 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 x x 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 x x x 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 x x x x 0 1 0 0 0 0 0 0 1 x x x x x 0 1 0 1 0 0 0 1 x x x x x x 0 1 1 0 0 0 1 x x x x x x x 0 1 1 1 0 1 x x x x x x x x 1 0 0 0 1 x x x x x x x x x 1 0 0 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 12
Chương 4: Mạch tổ hợp 13
Mạch chuyển mã nhị phân (A: MSB) sang Gray  A B C D X Y Z T XA 0 0 0 0  0 0 0 0 0 0 0 1  0 0 0 1 Y  AB  A B  A  B 0 0 1 0  0 0 1 1 0 0 1 1  0 0 1 0 Z  BC  BC  B  C 0 1 0 0  0 1 1 0 T  CD  CD  C  D 0 1 0 1  0 1 1 1 0 1 1 0  0 1 0 1 0 1 1 1  0 1 0 0 1 0 0 0  1 1 0 0 1 0 0 1  1 1 0 1 1 0 1 0  1 1 1 1 1 0 1 1  1 1 1 0 1 1 0 0  1 0 1 0 1 1 0 1  1 0 1 1 1 1 1 0  1 0 0 1 1 1 1 1  1 0 0 0 Chương 4: Mạch tổ hợp 14
Lập Bảng Karnaugh: Mạch chuyển mã nhị phân sang Gray X Y Z CD CD CD AB 00 01 11 10 AB 00 01 11 10 AB 00 01 11 10 00 00 00 1 1 01 01 1 1 1 1 01 1 1 11 1 1 1 1 11 11 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 T CD AB 00 01 11 10 XA 00 1 1 Y  AB  A B  A  B 01 1 1 Z  BC  BC  B  C 11 1 1 T  CD  CD  C  D 10 1 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 15
Mạch chuyển mã Gray (X: MSB) sang Nhị phân A B C D  X Y Z T AX 0 0 0 0  0 0 0 0 B  XY  A Y  X  Y 0 0 0 1  0 0 0 1 0 0 1 0  0 0 1 1 C  X(Y  Z)  X(Y  Z)  X  Y  Z 0 0 1 1  0 0 1 0 0 1 0 0  0 1 1 0 D  (X  Y).(Z  T)  (X  Y).(Z  T) 0 1 0 1  0 1 1 1  XY ZT 0 1 1 0  0 1 0 1 0 1 1 1  0 1 0 0 1 0 0 0  1 1 0 0 1 0 0 1  1 1 0 1 XY 1 0 1 0  1 1 1 1 1 0 1 1  1 1 1 0 XYZ 1 1 0 0  1 0 1 0 1 1 0 1  1 0 1 1 XY ZT 1 1 1 0  1 0 0 1 1 1 1 1  1 0 0 0 Chương 4: Mạch tổ hợp 16
Lập Bảng Karnaugh: Mạch chuyển mã Gray sang Nhị phân A B C ZT ZT ZT XY 00 01 11 10 XY 00 01 11 10 XY 00 01 11 10 00 00 00 1 1 01 01 1 1 1 1 01 1 1 11 1 1 1 1 11 11 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 D ZT AX XY 00 01 11 10 B  XY  X Y  X  Y 00 1 1 01 1 1 C  X(Y  Z)  X(Y  Z)  X  Y  Z 11 1 1 D  (X  Y).(Z  T)  (X  Y).(Z  T) 10 1 1  XY ZT Chương 4: Mạch tổ hợp 17
 MẠCH GIẢI MÃ (DECODER) Ngƣợc lại của mã hóa. Giải mã n đƣờng sang 2n đƣờng Mạch giải mã 2 đƣờng sang 4 đƣờng, ngõ vào cho phép G Vào Ra G A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 0 x x 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 Y0  G.A1.A 0 Y1  G.A1.A 0 Y2  G.A1.A 0 Y3  G.A1.A 0 Chương 4: Mạch tổ hợp 18
Mạch giải mã 3 đƣờng sang 8 đƣờng (Dùng 2 mạch giải mã 2  4 có ngõ vào cho phép) Vào Ra A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 19
Bảng sự thật IC74138 (IC giải mã 3  8 ngõ vào tác động cao, ngõ ra tác động thấp) Vào Ra Cho phép Dữ liệu G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 x H x x x H H H H H H H H L x x x x H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L G2 = G2A + G2B; H = 1; L = 0, x: bất chấp Chương 4: Mạch tổ hợp 20