Tham khảo tài liệu 'quá trình ứng dụng vi mạch lập trình số trong bộ chuyển mạch bsc p1', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Quá trình ứng dụng vi mạch lập trình số trong bộ chuyển mạch BSC p1
- Quá trình ứng dụng vi mạch lập trình VAÊN TROÏNG bộ
GVHD : TRAÀN số trong
LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
chuyển mạch BSC
CHÖÔNG I : GIÔÙI THIEÄU CAÙC COÅNG LOGIC CÔ BAÛN
I/ HAØM LOGIC VAØ (AND) , HOAËC (OR) ,KHOÂNG (NOT).
1/ Coång logic .
Goïi A laø bieán soá nhò phaân coù möùc logic laø 0 hoaëc 1, vaø Y laø moät bieán soá nhò
phaân tuøy thuoäc vaøo A: Y= f(A).
Trong tröôøng hôïp naøy coù hai khaû naêng xaûy ra:
- Y = A, A= 0 thì Y = 0
hay A= 1 thì Y = 1
- Y = A A= 0 thì Y = 1
hay A= 1 thì Y = 0
Khi Y tuøy thuoäc vaøo hai bieán soá nhò phaân A, B
Y = f(A,B)
Vì bieán soá A,B chæ coù theå laø 0 hay 1 neân A vaø B chæ coù theå taïo ra 4 toå hôïp
khaùc nhau laø:
A B
0 0 A Y
ØMaïch
0 1
1 0 B
1 1
Baûng lieät keâ taát caû caùc toå hôïp khaû dó cuûa caùc bieán soá vaø haøm soá töông öùng
goïi laø baûng söï thaät. Khi coù 3 hay nhieàu bieán soá (A,B ,C) soá löôïng haøm soá khaû dó
taêng nhanh.
Maïch ñieän töû thöïc hieän quan heä logic :
Y = f(A ) hay Y = f(A,B).
goïi laø maïch logic, trong ñoù caùc bieán soá A,B .. laø caùc ngoû vaøo vaø haøm soáY laø caùc
ngoû ra. Moät maïch logic dieãn taû quan heä giöõa caùc ngoû vaøo vaø ngoû ra nghóa laø t`öïc
hieän ñöôïc moät haøm logic, do ñoù coù bao nhieâu haøm soá logic thì coù baáy nhieâu
maïch logic .
Löu yù raèng khi bieåu dieãn moái quan heä toaùn hoïc ta goïi laø haøm soá logic coøn khi
bieåu dieãn moái quan heä veà maïch tín hieäu ta goïi laø coång logic.
2/ Coång logic VAØ (AND).
Haøm logic VAØ ñöôïc ñònh nghóa theo baûng söï thaät sau:
Baûng söï thaät:
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 10
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
A B Y
0 0 0
A
0 1 0 Y=A.B
B
1 0 0
1 1 1
Kyù hieäu toaùn hoïc cuûa haøm soá VA.Ø Kí hieäu coång VAØ (AND)
Y = A.B
3/ Coång logic HOAËC (OR).
Haøm soá HOAËC cuûa hai bieán soá A,B ñöôïc ñònh nghóa ôû baûng söï thaät sau:
Baûng söï thaät:
A B Y
0 0 0
A
Y
0 1 1
B
1 0 1
1 1 1
Kí hieäu coång HOAËC
Ngoû ra Y laø 1 khi coù ít nhaát moät bieán soá laø 1, do ñoù chæ baèng 0 ôû tröôøng hôïp khi caû
hai bieán soá baèng 0.
Kyù hieäu toaùn hoïc cuûa coång HOAËC laø:
Y = A+B
4/ Coång logic KHOÂNG (NOT).
Haøm VAØ vaø haøm HOAËC taùc ñoäng leân hai hay nhieàu bieán soá trong khi ñoù haøm
KHOÂNG coù theå xem nhö chæ coù theå taùc ñoäng leân moät bieán soá.
Baûng söï thaät :
A Y = AY
A Y
0 1
1 0
Kí hieäu coång NOT
Haøm KHOÂNG coù taùc ñoäng phuû ñònh hay ñaûo .Sôû dó coù söï ñoàng hoùa naøy laø vì
ta ñang lieân heä vôùisoá nhò phaân coù hai traïng thaùi 0 hay 1. Do ñoù phuû ñònh cuûa 0
laø1.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 11
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
II/ COÅNG LOGIC KHOÂNG -VAØ (NAND) , KHOÂNG-HOAËC (NOR).
1/ Coång logic NAND .
Xeùt tröôøng hôïp coù hai bieán soá A,B ngoû ra ôû coång VAØ Y = A.B neân ngoû ra ôû coång
KHOÂNG laø ñaûo cuûa Y:
Y = A.B
Veà hoaït ñoäng cuûa coång NAND thì töø caùc toå hôïp cuûa A,B ta laäp baûng traïng thaùi roài
laáy ñaûo ñeå coù Y ñaûo. Tuy nhieân coù theå ñi tröïc tieáp baèng caùch laäp baûng söï thaät sau:
Baûng söï thaät :
A B Y
0 0 1 &
A
Y
0 1 1
B
1 0 1
1 1 0
Kí hieäu coång NAND.
2/ Coång NOR.
Xeùt tröôøng hôïp hai ngoû vaøo laø A,B .Ngoû ra ôû coång NOR laø :
Y = A+B
neân ngoû ra ôû coång ñaûo seõ laø :
Y = A+B.
Baûng söï thaät :
A B Y
A
0 0 1
Y
0 1 0
B
1 0 0
1 1 0
Kí hieäu coång NOR.
III/ HAØM LOGIC EXOR VAØ EXNOR.
1/ Coång logic EXOR.
Haøm HOAËC ñöôïc goïi laø HOAËC bao goàm vì noù khoân g giaûi quyeát ñöôïc baøi toaùn
coäng nhò phaân. Lyù do laø khi caû hai bieán soá ñeàu laø 1 thì Y = 1 thay vì laø 0. Maëc duø
HOAËC nhö vaäy vaãn coù yù nghóa thöïc teá neân vaãn ñöôïc duøng, nhöng ngöôøi ta phaûi ñònh
nghóa moät coång logic khaùc laø HOAËC LOAÏI TRÖØ (EXOR) coång naøy coù yù nghóa laø loaïi
tröôøng hôïp khi A,B ñoàng thôøi laø 1 thì Y = 0
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 12
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Kyù hieäu : Y = A B
Baûng söï thaät:
A B Y
A
0 0 0
Y
0 1 1
1 0 1 B
1 1 0
Kí hieäu coång EXOR.
2/ Coång EXNOR.
Haøm EXNOR ñöôïc thöïc hieän baèng caùch theâm coång NOT sau coång EXOR,
do ñoù hoaït ñoäng logic cuûa EXNOR laø ñaûo so vôùi EXOR.
Kyù hieäu : Y = A B
Baûng söï thaät:
B Y
0 0 1 A
Y
0 1 0
B
1 0 0
1 1 1
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 13
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
IV/ BIEÁN ÑOÅI CAÙC HAØM QUAN HEÄ RA HAØM LOGIC NAND , NOR.
Moái lieân heä cô baûn giöõa ba coång AND, OR, NOT khoâng nhöõng coù theå thay
baèng caùc coång NAND maø coøn coù theå bieán thaønh coång NOR vôùi cuøng moät chöùc
naêng logic, vieäc laøm naøy raát thöôøng ñöôïc aùp duïng khi thöïc hieän caùc maïch logic.
Trong thöïc teá vì toaøn boä sô ñoà neáu ñöôïc keát hôïp cuøng moät loaïi coång duy nhaát thì
seû giaûm ñöôïc soá löôïfg vi maïch caàn thieát. Quaù trình bieán ñoåi naøy döïa treân moät
nguyeân taéc ñöôïc trình baøy nhö sau:
+ Coång NOT ñöôïc thay baèng coång NAND vaø coång NOR.
- Döïa vaøo baûng söï thaät cuûa coång NAND suy ra tröôøng hôïp laø khi caû A,B ñoàng thôøi
baèng 0, thì Y = 1
vaø A =1, B =1 thì Y = 1.
Sô ñoà minh hoïa :
A=B Y
Töông töï döïa vaøo baûng söï thaät cuûa coång NOR suy ra :
A = 0, B = 0 Y = 1
vaø A= 1, B= 1 Y = 0
Sô ñoà minh hoïa :
A=B Y
+ Coång AND ñuôïc thay baèng coång NAND vaø coång NOR. Töông töï nhö caùc tröôøng hôïp
treân, döïa vaøo baûng söï thaät:
- Ngoõ ra cuûa coång AND Y= A+B coøn coång NAND Y' = A+B ñaûo Y' = Y
Sô ñoà minh hoïa:
A
Y
B
- Ngoû ra cuûa coång NOR Y = A.B . Ta coù Y = A . B = A + B
Sô ñoà minh hoïa :
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 14
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
A
Y
B
+ Coång OR ñuôïc thay baèng coång NAND vaø coång NOR. Bieåu thöùc coång OR
Y = A.B, Y’ = A + B = A.B
Sô ñoà minh hoïa :
A
Y
B
Bieåu thöùc cgång NOR Y’ = A.B Y’ = A.B = Y
-
Sô ñoà minh hoïa :
A
Y
B
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 15
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
CHÖÔNG II MAÏCH LOGIC TOÅ HÔÏP
I/ ÑAËC ÑIEÅM CÔ BAÛN CUÛA MAÏCH TOÅ HÔÏP.
Trong maïch soá, maïch toå hôïp laø maïch maø trò soá oån ñònh cuûa tín hieäu ra ôû thôøi ñ ieåm
baát kyø chæ phuï thuoäc vaøo toå hôïp caùc giaù trò tín hieäu ngoû vaøo ôû thôøi ñieåm ñoù.Trong maïch
toå hôïp, traïng thaùi maïch ñieän tröôùc thôøi ñieåm xeùt , töùc tröôùc khi coù tín hieäu ngoû vaøo ,
khoâng aûnh höôûng ñeán tín hieäu ñaàu ra. Ñaëc ñieåm caáu truùc maïch toå hôïp laø ñöôïc caáu truùc
töø caùc coång logic .
II/ PHÖÔNG PHAÙP BIEÅU THÒ VAØ PHAÂN TÍCH CHÖÙC NAÊNG LOGIC .
1/ Phöông phaùp bieåu thò chöùc naêng logic.
Caùc phöông phaùp thöôøng duøng ñeå bieåu thò chöùc naêng logic cuûa maïch toå hôïp laø haøm
soá logic , baûng söï thaät , sô ñoà logic , baûng Karnaugh , cuõng coù khi bieåu thò baèng ñoà thò
thôøi gian daïng soùng .
Ñoái vôùi vi maïch côõ nhoû (SSI) thöôøng bieåu thò baèng haøm logic. Ñoái vôùi côõ vöøa
thöôøng bieåu thò baèng baûng söï thaät, hay laø baûng chöùc naêng. Baûng chöùc naêng duøng hình
thöùc lieät keâ, vôùi möùc logic cao (H) vaø möùc logic thaáp (L) , ñeå moâ taû quan heä logic giöõa
tín hieäu ngoû ra vôùi tín hieäu ngoû vaøo cuûa maïch ñieän ñang xeùt. Chæ caàn thay giaù trò logic
cho traïng thaùi trong baûng chöùc naêng, thì ta coù baûng söï thaät töông öùng .
X1 Z1
X2 Z2
. .
Maïch toå hôïp
. .
Xn zm
Hình 2-1 : Sô ñoà khoái maïch toå hôïp
Nhö hình 2-1 cho bieát, thöôøng coù nhieàu tín hieäu ngoû vaøo vaø nhieàu tín hieäu ngoû ra.
Moät caùch toång quaùt, haøm logic cuûa tín hieäu ngoû ra coù theå vieát döôùi daïng :
1 = f1( x1, x2, …, xn)
2 = f2( x1, x2, …, xn)
…………………………………………
m =fm( x1, x2, …, xn)
Cuõng coù theå vieát döôùi daïng ñaïi löôïng vectô nhö sau:
= F(X).
2/ Phöông phaùp phaân tích chöùc naêng logic.
Caùc böôùc phaân tích, baét ñaàu töø sô ñoà maïch logic ñaõ cho, ñeå cuoái cuøng tìm ra haøm
logic hoaëc baûng söï thaät.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 16
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Vieát bieåu thöùc: tuaàn töï töø ngoû vaøo ñeán ngoõ ra (hay cuõng coù theå ngö ôïc laïi), vieát ra
bieåu thöùc haøm logic cuûa tín hieäu ngoû ra.
Ruùt goïn: khi caàn thieát thì ruùt goïn ñeán toái thieåu bieåu thöùc ôû treân baèng phöông phaùp
ñaïi soá hay phöong phaùp hình veõ.
Keâ baûng söï thaät: khi caàn thieát thì tìm ra baûng söï thaät baèng caùch tieán haønh tính toaùn
caùc giaù trò haøm logic tín hieäu ngoû ra töông öùng vôùi toå hôïp coù theå cuûa caùc giaù trò tín
hieäu ngoû vaøo.
III/ PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ LOGIC MAÏCH TOÅ HÔÏP.
Phöông phaùp thieát keá logic laø caùc böôùc cô baûn tìm ra sô ñoà maïch ñieän logic töø yeâu
caàu nhieäm vuï logic ñaõ cho.
Baûng Toái thieåu
Karnaugh hoaù
Vaán ñeà Baûng Bieåu thöùc Sô ñoà
Logic thöïc chaân lí toái thieåu l ogic
Bieåu thöùc Toái thieåu
logic hoaù
Hình 2-2. Caùc böôùc thieát keá maïch logic toå hôïp.
Hình 2-2 laø quaù trình thieát keá noùi chung cuûa maïch toå hôïp, trong ñoù bao goàm 4 böôùc
chính :
1/ Phaân tích yeâu caàu:
Yeâu caàu nhieäm vuï thieát keá cuûa vaán ñeà logic thöïc coù theå laø moät ñoaïn vaên, cuõng coù
theå laø baøi toaùn logic cuï theå. Nhieäm vuï phaân tích laø xaùc ñònh caùi naøo laø bieán soá ngoû vaøo,
caùi naøo laø haøm soá ñaàu ra vaø moái quan heä logic giöõa chuùng vôùi nhau. Muoán phaân tích
ñuùng thì phaûi tìm hieåu xem xeùt moät caùch saâu saéc yeâu caàu thieát keá, ñoù laø moät vieäc khoù
nhöng quan troïng trong vaán ñeà thieát keá.
2/ Keâ baûng söï thaät :
Noùi chung, ñaàu tieân chuùng ta lieät keâ thaønh baûng veà quan heä töông öùng nhau giöõa
traïng thaùi tín hieäu ngoû vaøo vôùi traïng thaùi haøm soá ngoó ra. Ñoù laø baûng keâ yeâu caàu chöùc
naêng logic, goïi taét laø baûng chöùc naêng. Vieäc naøy coù veû deã vaø tröïc quan. Tieáp theo, ta
thay giaù trò logic cho traïng thaùi, töùc laø duøng caùc soá 0 vaø 1 bieåu thò caùc traïng thaùi töông
öùng cuûa ngoû vaøo vaø ngoû ra. Keát quaû ta coù baûng giaù trò thöïc logic, goïi taét laø baûng söï
thaät. Ñaáy chính laø hình thöùc ñaïi soá cuûa yeâu caàu thieát keá. Caàn löu yù raèng töø moät baûng
chöùc naêng coù theå ñöôïc baûng söï thaät khaùc nhau neáu thay giaù trò logic khaùc nhau (töùc laø
quan heä logic giöõa ngoû ra vôùi ngoû vaøo cuõng phuï thuoäc vieäc thay giaù trò ).
Ví duï: Sô ñoà maïch nguyeân lí hình 2-3 duøng hai chuyeån maïch A,B maéc noái tieáp ñieàu
khieån boùng ñeøn Y.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 17
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Hình 2-3.Maïch ñieän hai chuyeån maïch noái tieáp.
Baûng söï thaät
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Baûng söï thaät treân coù ñöôïc töø xem tröïc tieáp caùc khaû naêng coù theå cuûa maïch ñiänh
hình 2-3. Neáu thay theá giaù trò logic theo 4 caùch khaùc nhau thì töø caùc baûng söï thaät
a, b, c, d ta ñöôïc caùc bieåu thöùc logic khaùc nhau.
Baûng söï thaät trong 4 tình huoáng thay giaù trò khaùc nhau.
A B Z A B Z
0 0 0 1 1 1
0 1 0 1 0 1
1 0 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0
a) Z = A.B b) Z = A + B
A B Z A B Z
0 0 1 1 1 0
0 1 1 1 0 0
1 0 1 0 1 0
1 1 0 0 0 1
d) )Z = A + B
d Z=A+B
c) Z = A.B
Töø baûng söï thaät treân, ta thaáy raèng chuùng ta seõõ coù moái quan heä logic khaùc nhau ne áu
thay giaù trò theo caùch khaùc nhau. Chuùng ta phaûi caên cöù vaøo giaù trò thay theá traïng thaùi ñeå
xaùc ñònh yù nghóa cuï theå cuûa 0 vaø1 (töùc laø yù nghóa cuï theå cuûa baûng söï thaät).
Khi lieät keâ baûng chöùc naêng hoaëc baûng söï thaät, coù theå khoâng lieät keâ caùc toå hôïp
traïng thaùi tín hieäu ngoû vaøo naøo khoâng theå coù hay bò caám. Nhöõng toå hôïp naøy cuõng coù
theå ñöôïc lieät keâ, nhöng taïi ngoû ra, ôû traïng thaùi töông öùng ta ghi moät daáu cheùo " ",
thöôøng söû duïng caùc traïng thaùi ñaùnh daáu cheùo ñeå toái thieåu hoaù haøm logic.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 18
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
3/ Tieán haønh toái thieåu hoaù.
Neáu soá bieán soá töông ñoái ít thì coù theå duøng phöông phaùp hình veõ. Neáu soá bieán soá
töông ñoái nhieàu, khi ñoù khoâng tieän duøng phöông phaùp hình veõ,thì duøng phöông phaùp ñaïi
soá.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 19
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
