Bài giảng Điện tử số - Chương 4: Mạch logic tổ hợp

HVKTQS HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ ************ 9/2015 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ SỐ Chương 4: Mạch logic tổ hợp TS Hoàng Văn Phúc, Bộ môn KT Vi xử lý LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Mạch logic tổ hợp 2  Mạch logic tổ hợp là mạch số mà tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào tại thời điểm hiện tại  Còn được gọi là mạch không có nhớ  Chỉ cần thực hiện bằng những phần tử logic cơ bản LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ: Mạch logic tổ hợp 3  Một mạch chuyển đổi mã BCD sang mã 7 thanh để cung cấp cho đèn LED 7 thanh mắc A chung sáng các chữ số từ 0 đến 9: ứng với một tổ hợp tín hiệu vào DCBA từ 0000 (chữ số 0) đến 1001 (chữ số 9) thì tổ hợp mã đầu ra abcdefg sẽ có giá trị để LED 7 thanh sáng chữ số tương ứng LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Biểu diễn mạch logic tổ hợp 4  Gồm các phương pháp như với biểu diễn hàm logic LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Tổng hợp (thiết kế) mạch logic tổ hợp 5  Bước 1. Phân tích bài toán Từ yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế logic, ta mô tả bài toán tỉ mỉ để xác định được cái nào là nguyên nhân (ứng với tác nhân đầu vào), cái nào là kết quả (giá trị đầu ra) và mối quan hệ logic giữa chúng với nhau.  Bước 2. Mô hình toán học Từ bước 1, mô tả mối quan hệ logic trên bằng một mô hình logic nào đó. Thông thường, người ta dùng bảng giá trị hàm để mô tả bài toán thực tế.  Bước 3. Tối thiểu hàm logic.  Bước 4. Biến đổi đại số cho phù hợp yêu cầu  Bước 5. Vẽ sơ đồ mạch logic. LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ thiết kế mạch logic tổ hợp 6 Ví dụ 1: Mạch chọn đa số bit 1 có 4 đầu vào Tối thiểu ta được: y = A.B.C + A.C.D + A.B.D + B.C.D Biến đổi: y = (A.(B.C) + (B.C).D) + ((A.D).B + (A.D).C) LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ thiết kế mạch logic tổ hợp 7 Ví dụ 1: Mạch chọn đa số bit 1 có 4 đầu vào Tối thiểu ta được: y = A.B.C + A.C.D + A.B.D + B.C.D Sơ đồ hình a) Biến đổi: y = (A.(B.C) + (B.C).D) + ((A.D).B + (A.D).C) Sơ đồ hình b) Nếu dùng cổng 2 đầu vào LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ thiết kế mạch logic tổ hợp 8 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ thiết kế mạch logic tổ hợp 9 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Phân tích mạch logic tổ hợp 10 Bài toán phân tích: xuất phát từ sơ đồ mạch điện cổng để để đánh giá chức năng và hoạt động của mạch. Từ sơ đồ mạch điện xác định chức năng và mối quan hệ logic giữa các tín hiệu. Các bước: Phân tích sơ đồ mạch -> Xây dựng hệ hàm logic -> Xây dựng bảng giá trị hàm -> Xác định chức năng và mối quan hệ logic LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ phân tích mạch logic tổ hợp 11 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Xây dựng hệ hàm 12 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Xây dựng bảng giá trị 13 Chức năng mạch? LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Một số mạch tổ hợp thông dụng 14 1. Bộ mã hóa 2. Bộ giải mã 3. Bộ chọn kênh (dồn kênh) 4. Bộ phân kênh 5. Các mạch số học (tham khảo) LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ mã hóa 15  Mã hóa là việc sử dụng ký hiệu để biểu diễn đặc trưng cho một đối tượng nào đó.  Ký hiệu tương ứng với một đối tượng được gọi là từ mã.  Ví dụ: LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ mã hóa 16 Bộ mã hóa A B C D S0 S1 Đối tượng Từ mã Ví dụ: LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ - Bộ mã hóa bàn phím 17  Mã hóa bàn phím:  Mỗi phím được gán một từ mã khác nhau.  Khi một phím được nhấn, bộ mã hóa sẽ cho ra đầu ra là từ mã tương ứng đã gán cho phím đó.  Hãy thiết kế bộ mã hóa cho một bàn phím gồm có 9 phím với giả thiết trong một thời điểm chỉ có duy nhất 1 phím được nhấn. LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ - Bộ mã hóa bàn phím 18  Sơ đồ khối:  Một bộ 9 phím, phải sử dụng 4 bit để mã hóa.  Vậy có 9 đầu vào, 4 đầu ra.  Mã hóa ưu tiên: Nếu 2 hoặc nhiều phím đồng thời được nhấn, thì bộ mã hóa chỉ coi như 1 phím được nhấn, và phím đó có mã cao nhất. P1 P2 P9 BMH bàn phím 9 phím VDD A B C D LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ - Bộ mã hóa bàn phím 19  Bảng mã hóa: LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Ví dụ - Bộ mã hóa bàn phím 20  Lập biểu thức đầu ra phụ thuộc đầu vào:  A = 1 khi P8 hoặc P9 được nhấn, tức là khi P8 = 1 hoặc P9 = 1 Vậy A = P8 + P9  B = 1 khi P4 hoặc P5 hoặc P6 hoặc P7 được nhấn, tức là khi P4 = 1 hoặc P5 = 1 hoặc P6 = 1 hoặc P7 = 1 Vậy B = P4 + P5 + P6 + P7  C = 1 khi P2 hoặc P3 hoặc P6 hoặc P7 được nhấn, tức là khi P2 = 1 hoặc P3 = 1 hoặc P6 = 1 hoặc P7 = 1 Vậy C = P2 + P3 + P6 + P7  D = 1 khi P1 hoặc P3 hoặc P5 hoặc P7 hoặc P9 được nhấn, tức là khi P1 = 1 hoặc P3 = 1 hoặc P5 = 1 hoặc P7 = 1 hoặc P9 = 1 Vậy D = P1 + P3 + P5 + P7 + P9 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ giải mã 21  Chức năng:  Bộ giải mã thực hiện chức năng ngược với bộ mã hóa.  Cung cấp thông tin ở đầu ra khi đầu vào xuất hiện tổ hợp các biến nhị phân ứng với 1 hay nhiều từ mã đã được chọn.  Từ từ mã xác định được tín hiệu tương ứng với đối tượng đã mã hóa. Bộ giải mã Từ mã Tín hiệu xác định đối tượng LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ giải mã nhị phân 22 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ giải mã nhị phân 23 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 4 - Bài giảng Điện tử số 2015 Bộ giải mã nhị phân có thêm tín hiệu E 24 LOGO Diagram Hot Tip Contents Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 25 XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Q&A!