THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 4

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

chuyển đổi mã và giải mã (Code Conversion and Decoder) A. Phần tóm tắt lý thuyết. 1. Mã và chuyển đổi mã. ở mã BCD ta đã sử dụng 1 nhóm mã hệ 2 gồm 4 bit để biểu diễn các số ở hệ 10 từ 1 đến 9. Quá trình này đ-ợc gọi là sự mã hoá. T-ơng tự nh- vậy ta có thể dùng 1 nhóm mã hệ 2 nhiều bit hơn để mã hoá các chữ cái, các ký hiệu khác (+, -, &, %, $ ... ) hoặc cả một tập hợp lệnh cho tr-ớc của máy tính...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 4

Bµi 4 : chuyÓn ®æi m· vµ gi¶i m· (Code Conversion and Decoder) A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt. 1. M· vµ chuyÓn ®æi m·. ë m· BCD ta ®· sö dông 1 nhãm m· hÖ 2 gåm 4 bit ®Ó biÓu diÔn c¸c sè ë hÖ 10 tõ 1 ®Õn 9. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ sù m· ho¸. T−¬ng tù nh− vËy ta cã thÓ dïng 1 nhãm m· hÖ 2 nhiÒu bit h¬n ®Ó m· ho¸ c¸c ch÷ c¸i, c¸c ký hiÖu kh¸c (+, -, &, %, $ ... ) hoÆc c¶ mét tËp hîp lÖnh cho tr−íc cña m¸y tÝnh sè. Víi mét d·y n ch÷ sè hÖ 2 (n bit) ta cã 2n bé gi¸ trÞ kh¸c nhau ®¹i diÖn cho 2n c¸c ký hiÖu hoÆc c¸c lÖnh cÇn m· ho¸. NÕu sè ký hiÖu vµ lÖnh cÇn m· ho¸ lµ N: N ≤ 2n NÕu N = 2n th× sè nhãm m· n bit võa ®ñ ®Ó m· ho¸ N ký hiÖu. NÕu N < 2n th× sÏ cßn 1 sè nhãm m· n bit thõa vµ ®−îc dïng vµo môc ®Ých kh¸c nh− ph¸t hiÖn lçi hoÆc söa sai trong qu¸ tr×nh truyÒn th«ng tin. Trong gi¸o tr×nh lý thuyÕt ta ®· t×m hiÓu m· ho¸ sè cña hÖ 10 b»ng m· BCD 8421, viÖc chuyÓn m· hÖ 2 sang m· Gray, m· hÖ 2 sang m· bï 2. 2. Gi¶i m·. Lµ qu¸ tr×nh ng−îc l¹i víi m· ho¸. NghÜa lµ tõ 1 bé gi¸ trÞ cña nhãm m· n bit ta t×m l¹i ®−îc 1 trong N ký hiÖu hoÆc lÖnh t−¬ng øng. a) Gi¶i m· nhÞ ph©n (Binary decoder) M¹ch gi¶i m· lµ mét m¹ch logic tæ hîp thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tõ m· nµy sang m· kh¸c. Trong gi¶i m· nhÞ ph©n , nÕu m· vµo cã n bit th× m· ra cã 2n bit. §ã lµ gi¶i m· vµo n ra 2n. VÒ nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ kÕt cÊu cña s¬ ®å logic th× gi¶i m· gièng nh− ph©n kªnh. Tuy nhiªn, viÖc sö dông chóng th× kh¸c nhau. Theo lý thuyÕt to¸n häc, muèn m· ho¸ 4 sè thÊp ph©n (0, 1, 2, 3) ta cÇn 4 tæ hîp m· nhÞ ph©n víi hai ký hiÖu A1, A0 . Muèn m· ho¸ 8 sè thËp ph©n (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) ta cÇn 8 tæ hîp m· nhÞ ph©n víi 3 ký hiÖu A2, A1, A0. Muèn m· ho¸ 16 sè thËp ph©n (0, 1, ........, 15) ta cÇn 16 tæ hîp m· nhÞ ph©n bèn ký hiÖu A3, A2, A1, A0 ... 35
H×nh vÏ d−íi ®©y gióp ta cã kh¸i niÖm vÒ c¸ch thiÕt kÕ logic cho gi¶i m· tõ nhÞ ph©n ra m· 8 (Binary - to - Octal decoder). A2A2 A1A1 A0 A0 0 1 2 3 4 5 6 7 §a sè c¸c m¹ch gi¶i m· b¸n trªn thÞ tr−êng hiÖn nay ®−îc thiÕt kÕ víi ®Çu ra t¸c ®éng ë møc logic thÊp (active - low output). Së dÜ nh− vËy v× cöa ®¶o nãi chung t¸c ®éng nhanh h¬n kh«ng ®¶o. Nh− vËy, ta chØ cÇn thay ®æi cöa vµ b»ng cöa kh«ng vµ, thay thÕ ký hiÖu ®Çu ra : 0 b»ng 0 1 b»ng 1 2 b»ng 2 ... Vi m¹ch 74LS138 lµ gi¶i m· vµo 3 ra 8 víi ®Çu ra t¸c ®éng ë møc logic thÊp. L−u ý r»ng trong s¬ ®å logic h×nh trªn kh«ng cã ®Çu vµo cho phÐp (ENABLE) v× ë ®©y chØ quan t©m ®Õn c¸ch x©y dùng m¹ch logic cã 8 tæ hîp cña ba ký hiÖu A2, A1, A0 . 36
§Çu vµo §Çu ra A2 A1 A0 Octal Hµm logic 0 0 0 0 A 2 A1 A 0 0 0 1 1 A 2 A1 A 0 0 1 0 2 A2 A2 A0 0 1 1 3 A 2 A1 A 0 1 0 0 4 A2 A1 A0 1 0 1 A2 A1 A0 5 1 1 0 A2 A1 A0 6 A2 A1 A0 1 1 1 7 Trong c¸c s¸ch “cÈm nang vi m¹ch sè” cã giíi thiÖu mét sè gi¶i m·. VÝ dô, c¸c gi¶i m· vµo 2 ra 4 lµ 74LS139, 74LS155. 74LS156. Gi¶i m· vµo 4 ra 16 lµ 74LS154. Muèn cã gi¶i m· nhÞ ph©n ra thËp ph©n nghÜa lµ muèn m· ho¸ 10 sè thËp ph©n th× gi¶i quyÕt nh− thÕ nµo ? DÜ nhiªn r»ng ta chØ cÇn 10 tæ hîp m· nhÞ ph©n 4 ký hiÖu (D, C, B, A). Nh− vËy, 6 tæ hîp bÞ lo¹i trõ lµ 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 vµ 1111. 7 4LS42 9 8 7 6 5 4 A3 3 A2 2 A1 1 A0 0 37
b) Gi¶i m· 7 ®o¹n (7 - segment display) §Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n (7 - segment display) §Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n gåm 7 diot ph¸t quang (LED: Light Emission Diode) hay 7 chØ thÞ tinh thÓ láng (LCD: Liquid Crystal Display). Mçi bit ®−îc thÓ hiÖn b»ng mét ®o¹n s¸ng a hoÆc b hoÆc c ... ®Õn g. Cã hai lo¹i chØ thÞ 7 ®o¹n: A nèt chung - Catèt chung - 9 9 Gnd V+ abcdefg. abcdefg. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 REDCC REDCA 38
Gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n (lo¹i 7447). Vi m¹ch 7447 lµ gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n . Sè nhÞ ph©n ®−îc m· ho¸ ®Ó chuyÓn thµnh m· 7 ®o¹n . Gi¶i m· 7447 cã c¸c ®Çu ra “t¸c ®éng thÊp” nªn ®Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n cã anèt chung. S¬ ®å nèi m¹ch gi÷a 7447 vµ chØ thÞ 7 ®o¹n ®−îc diÔn t¶ h×nh d−íi ®©y. §iÖn trë R lµm nhiÖm vô b¶o vÖ cho c¸c LED (R = 300 Ω). 300ohm 74LS47 REDCA Sè nhÞ 8 A3 g abcdefg. 7 A2 f 6 ph©n +5V 5 A1 e 9 V+ 4 4 bit A0 d 3 2 c 1 b a test RBI RBO D−íi ®©y lµ b¶ng ch©n lý cho gi¶i m· 7447A, 74L47, 74LS47. §Çu vµo §Çu ra ThËp ph©n ChØ thÞ g D C B A f a c e b d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 3 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 4 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4 5 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5 6 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 6 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 8 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 9 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 9 10 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 11 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 12 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 13 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 14 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 Tèi hoµn 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 toµn 39
Gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n (lo¹i MC 14495) Vi m¹ch MC 14495 còng lµ gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n. Gi¶i m· nµy cã c¸c ®Çu ra “t¸c ®éng cao” nªn ta ph¶i dïng ®Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n cã catèt chung. §Ó b¶o vÖ cho c¸c LED, ng−êi ta ®· l¾p r¸p s½n c¸c ®iÖn trë cïng lo¹i 290 Ω ngay trong vi m¹ch. Do vËy, khi dïng nguån +5v ta kh«ng cÇn l¾p thªm c¸c ®iÖn trë R nh− khi dïng vi m¹ch 7447. §Æc biÖt, c¸c sè tõ 10 ®Õn 15 ®−îc hiÖn thÞ t−¬ng øng lµ A, b, C, d, E, F 40
B. PhÇn thùc nghiÖm. 1. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña gi¶i m· vµo 2 ra 4 lo¹i 74LS139 (2 to 4 line Decoder). C¸c lo¹i gi¶i m· vµo 2 ra 4 74LS139, 74F139… S¬ ®å thÝ nghiÖm: 5V S1 L3 L1 L0 L2 5V 74LS139 S0 Q3a A1a Q2a 0V A0a Q1a Ea Q0a G Q3b A1b Q2b A0b Q1b Eb Q0b C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 01 Gi¶i m· 74LS139 vµo 2 ra 4 [Digital by Function/Decode,Demux/74139] 03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) Chó ý: [] §−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn () Ký hiÖu phÝm t¾t B−íc 2: Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra L0,L1,L2,L3. B−íc 3: Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo S0, S1 th«ng qua c¸c logic switch, G lµ - ®Çu vµo cho phÐp. §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm quan s¸t c¸c gi¸ trÞ logic lèi ra L0,L1,L2,L3. 41
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt. - §Çu vµo §Çu ra S1 S0 L3 L2 L1 L0 G 1 x x 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 Vi m¹ch 74LS139 ®−îc gäi lµ gi¶i m·/ ph©n kªnh. Gi¶i thÝch t¹i sao cã hai tªn nh− vËy? 2. ThiÕt kÕ, x©y dùng vµ ®o ®¹c thùc nghiÖm gi¶i m· vµo 3 ra 8 b»ng gi¶i m· 74LS139 vµ c¸c cöa kh«ng vµ 74LS00. S¬ ®å thÝ nghiÖm: G C¸c b−íc tiÕn hµnh: B−íc1 Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 01 Gi¶i m· 74LS139 vµo 2 ra 4 [Digital by Function/Decode,Demux/74139] 04 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5) 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 08 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) B−íc 2 42
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q0,Q1,Q2,Q3.,Q4,Q5,Q6,Q7. B−íc 3 Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo S0, S1, S2 th«ng qua c¸c logic switch, G - lµ ®Çu vµo cho phÐp. §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm quan s¸t c¸c gi¸ trÞ logic lèi ra Q0,Q1,Q2,Q3.,Q4,Q5,Q6,Q7. §Çu vµo §Çu ra Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 S2 S1 S0 G 1 x x x 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 3. Nghiªn cøu gi¶i m· nhÞ ph©n ra 7 ®o¹n (lo¹i 7447 hoÆc 74LS247). S¬ ®å thÝ nghiÖm: C¸c b−íc tiÕn hµnh: B−íc1 43
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 01 Gi¶i m· 74LS247 gi¶i m· nhÞ ph©n ra 7 ®o¹n [Digital by Function/Decode,Demux/74247] 04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 01 7 Segment LED [Displays/7 Segment LED/ CA 7 Seg ] B−íc 2 Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra. B−íc 3 Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo A,B,C,D th«ng qua c¸c logic switch. - §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm quan s¸t c¸c gi¸ trÞ logic lèi ra . So s¸nh thùc nghiÖm víi lý thuyÕt, nhËn xÐt ? - ThËp §Çu vµo §Çu ra ph©n D CBA a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 1 - - - - - - - 2 0 0 1 0 - - - - - - - 3 0 0 1 1 - - - - - - - 4 0 1 0 0 - - - - - - - 5 0 1 0 1 - - - - - - - 6 0 1 1 0 - - - - - - - 7 0 1 1 1 - - - - - - - 8 1 0 0 0 - - - - - - - 9 1 0 0 1 - - - - - - - 4. KiÓm tra kiÕn thøc : ENCODER Sè bit m· vµo vµ sè bit m· ra cña gi¶i m· nãi chung kh¸c nhau. Trong c¸c tµi liÖu kü thuËt, nÕu sè bit m· vµo Ýt h¬n sè bit m· ra th× gi¶i m· cã tªn lµ DECODER. VÝ dô gi¶i m· nhÞ ph©n ra thËp ph©n 7442, 7445 (Decoder 7442, 7445). Ng−îc l¹i, sè bit m· vµo nhiÒu h¬n sè bit m· ra th× gi¶i m· ®−îc gäi lµ ENCODER. VÝ dô gi¶i m· thËp ph©n ra nhÞ ph©n 74147 (Encoder 74147). 44
Gi¶i m· (ENCODER) vµo 6 ra 3. Khi Ên nót sè 5 nghÜa lµ ®−êng dÉn 5 nèi ®Êt. §−êng dÉn nµy liªn quan tíi hai cöa hoÆc . Qua ph©n tÝch m¹ch thÊy r»ng A0 = 1, A1 = 0, A2 = 1. Nh− vËy sè 5 thËp ph©n øng víi 101 nhÞ ph©n. H·y ®iÒn ®Çy ®ñ vµo chç trèng cña b¶ng ch©n lý øng víi m¹ch nµy. +5v A2 A1 A0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 §Çu vµo §Çu ra A2 A1 A 0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 1 1 - - - 0 1 1 1 1 1 - - - 1 0 1 1 1 1 - - - 1 1 0 1 1 1 - - - 1 1 1 0 1 1 - - - 1 1 1 1 0 1 - - - 1 1 1 1 1 0 - - - M· vµ biÕn ®æi m· §iÒn vµo chç trèng c¸c biÓu diÔn m· t−¬ng ®−¬ng : - 45
ThËp ph©n NhÞ ph©n ThËp lôc ph©n 56 ---------- --------- ----- 10.0101 --------- ----- --------- 7E Bé nhí trong mét m¸y vi tÝnh ®−îc ph©n ra nhiÒu l« vµ ®−îc ®¸nh dÊu - tõ 0000 ®Õn 3FFF. Mçi l« l−u tr÷ 1 byte. Hái bé nhí nµy ®· l−u tr÷ bao nhiªu bit, bao nhiªu byte vµ kilobyte ? Trong kü thuËt sè th× dÊu chÊm ( . ) ®−îc quy −íc thay cho dÊu ph¶y ( , ) - mµ ta th−êng dïng . VÝ dô : 14.23 = 14,23 0.5 = 0,5 Gi¶i thÝch t¹i sao cã sù t−¬ng ®−¬ng nµy : (10001010.101)2 = (138,625)10 46
C. Phô lôc Giíi thiÖu DataSheet c¸c h·ng s¶n xuÊt IC trªn thÕ giíi cña mét sè IC th«ng dông sö dông trong bµi thùc hµnh. 1. Gi¶i m· nhÞ ph©n ra octal (Binary to Octal Encoder) Tªn IC: 74x138 (TTL) 2. Gi¶i m· nhÞ ph©n vµo 2 ra 4 Tªn IC: 74x139, 74x155, 74x156 (TTL) 47
3. Gi¶i m· nhÞ ph©n vµo 4 ra 16 Tªn IC: 74x154 (TTL) 48
Gi¶i m· nhÞ ph©n ra thËp ph©n Lo¹i 7442 4. Gi¶i m· BCD sang thËp ph©n Tªn IC: 74x42 (TTL) 49
5. Gi¶i m· BCD sang m· 7 ®o¹n Tªn IC: 74x47 (TTL) 50
51