Chương 3: Mạch logic tổ hợp

Chia sẻ: manhcuong_haui

Tín hiệu đầu ra của mạch tại thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp giá trị tín hiệu vào ở thời điểm đó. Mạch logic tổ hợp được xây dựng từ các mạch điện cổng logic.Mã hoá là việc sử dụng kí hiệu để biểu thị một đối tượng xác định hoặc một tín hiệu xác định nào đó

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Chương 3: Mạch logic tổ hợp

Chương 3: Mạch logic tổ hợp

I. Đặc điểm cơ bản và phương pháp thiết kế mạch logic
tổ hợp
II. Bộ mã hóa
III. Bộ giải mã
IV. Bộ so sánh
V. Bộ cộng
VI. Bộ chọn kênh
VII.Bộ nhớ Rom


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 1
I. Đặc điểm cơ bản và phương pháp
thiết kế mạch logic tổ hợp
1. Đặc điểm cơ bản




– Tín hiệu đầu ra của mạch tại thời điểm bất kỳ chỉ phụ
thuộc vào tổ hợp giá trị tín hiệu vào ở thời điểm đó
– Mạch logic tổ hợp được xây dựng từ các mạch điện
cổng logic
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 2
• Phương pháp biểu diễn
– Hàm số logic
– Bảng chân lí
– Sơ đồ logic
– Bảng Các-nô
– Đồ thị dạng sóng theo thời gian




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 3
2. Phương pháp thiết kế mạch logic tổ hợp

Xác định các biến vào ra và
Phân tích yêu cầu quan hệ giữa chúng



Dùng 0,1 để mô tả giá trị
Lập bảng chân lí
biến đầu ra theo biến vào


Đơn giản hóa biểu thức
Tối thiểu hóa logic dùng bìa Các-nô
hoặc biến đổi

Mô tả biểu thức tối giản
Vẽ sơ đồ logic bằng các cổng logic

9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 4
II. Bộ mã hóa
1. Bộ mã hóa nhị phân
2. Bộ mã hóa nhị-thập phân
3. Bộ mã hóa ưu tiên
4. Một số mã thông dụng




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 5
Khái niệm
• Mã hoá là việc sử dụng kí hiệu để biểu thị
một đối tượng xác định hoặc một tín hiệu
xác định nào đó
• Bộ mã hoá là mạch điện thực hiện thao
tác mã hoá




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 6
1. Bộ mã hóa nhị phân
• Bộ mã hoá nhị phân là mạch điện dùng n bit để mã hoá N 2n
tín hiệu.
• Thiết kế bộ mã hóa nhị phân 3 bit (n=3)

-Inputs: 8
-Outputs: 3


- Tại mỗi thời điểm chỉ có một đầu vào tích cực
- Giá trị tổ hợp bít nhị phân đầu ra (CBA) cho biết số thứ tự đầu
vào tích cực
VD: y2 tích cực =>CBA=(010)2=2 ,y5 tích cực => CBA=(101)2=5


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 7
1. Bộ mã hóa nhị phân




C y4 y5 y6 y7

B y2 y3 y6 y7

A y1 y 3 y5 y7



9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 8
2. Bộ mã hóa nhi-thập phân
(Decimal-to-BCD Encoder)



-Inputs: 10
-Outputs: 4




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 9
2. Bộ mã hóa nhi-thập phân




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 10
2. Bộ mã hóa nhi-thập phân




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 11
3.Bộ mã hóa ưu tiên
• Các bộ mã hoá vừa xét , tại mỗi thời điểm chỉ có
một biến vào duy nhất ở trạng thái tích cực.
• Nhiều khi, cùng một lúc có thể có từ 2 biến vào
trở lên ở trạng thái tích cực;
=>Nên cần thiết phải có ưu tiên khi mã hoá.
Biến vào nào có mức ưu tiên cao hơn
được mã hoá trước.
Bộ mã hoá như vậy được gọi là bộ mã
hoá ưu tiên
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 12
3.Bộ mã hóa ưu tiên




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 13
Ví dụ

Keyboard
Encoder




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 14
4. Một số mã thông dụng




Hình 4.9. Bảng các loại mã nhị- thập phân thông dụng




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 15
4. Một số mã thông dụng




Hình 4.10. Bảng mã Gray




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 16
Bảng mã
ASCII tiêu chuẩn




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 17


H×nh 4.11. B¶ng m· ASCII tiªu chuÈn
III. Bộ giải mã
1. Bộ giải mã nhị phân
2. Bộ giải mã nhị - thập phân
(BCD)
3. Bộ giải mã hiển thị ký tự



9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 18
Khái niệm
• “A decoder is a digital circuit that detects the presence of
a specified combination of bits (code) on its inputs and
indicates the presence of that code by a specified output
level. In its general form, a decoder has n input lines to
handle n bits and from one to 2 n output lines to indicate
the presence of one or more n -bit combinations.”




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 19
1. Bộ giải mã nhị phân
• Xét bộ giải mã nhị phân n=3 bít
– Inputs(3): C,B,A
– Outputs(8): y0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 20
1. Bộ giải mã nhị phân

y4 C.B.A
y0 C.B.A

y1 C.B.A y5 C.B.A

y2 C.B.A y6 C.B.A

y7 C.B.A
y3 C.B.A




.


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 21
1. Bộ giải mã nhị phân


CS1, CS2: Enable




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 22
Ví dụ
A simplified
computer 1/0 port
system with a port
address decoder
with only four
address lines
shown.




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 23
2.Bộ giải mã nhị – thập phân
(BCD-to-Decimal Decoder)



-Đầu ra tích cực ở mức 0
- Inputs: 4
- Outpus: 10




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 24
2.Bộ giải mã nhị – thập phân




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 25
2.Bộ giải mã nhị – thập phân




b)y 8 D.A
a)y 9 D.A c)y 7 C.B.A

d)y 6 C.B.A e)y 5 C.B.A f)y 4 C.B.A

g)y 3 C.B.A h)y 2 C.B.A k)y 0 D.C.B.A
i)y1 D.C.B.A
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 26
2.Bộ giải mã nhị – thập phân
(bộ giảI mã BCD)




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 27
3. Bộ giải mã hiển thị ký tự

a.LED 7 thanh
b.Thiết kế bộ giải mã cho LED 7
thanh
c.Phần mềm mô phỏng Proteus


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 28
Hiển thị ký tự số và chữ trong kĩ
thuật
• LED 7 thanh LCD




• LED ma trận




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 29
a. LED 7 thanh
LED: Light-Emitting Diode
- Dùng để hiển thị kí tự là 10 chữ số
hệ thập phân từ số 0 đến số 9
- Mỗi thanh là một Đi-ốt bán dẫn có khả
năng phát sáng khi có dòng điện thuận
chảy qua



9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 30
Cấu tạo LED 7 thanh

•Anode chung
- A nối với (+) nguồn
- a,b,c,d,e,f,g sáng khi
được cấp 0v


•Cathode chung
- K nối với (-) nguồn
- a,b,c,d,e,f,g sáng khi
được cấp 5v


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 31
b. Thiết kế bộ giải mã cho LED 7 thanh
Bước 1: Phân tích yêu cầu




BCD BCD-to-7 LED-7-
-Semgent- -Segment
Encoder
0-9




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 32
• Đầu vào (4): A, B, C, D
• Đầu ra (7) : a, b, c, d, e, f, g
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 33
Bước 2: Lập bảng chân lí (LED kiểu Anode chung)
- a, b, c, d, e, f, g sáng khi được cấp nguồn 0 V
-> tích cực ở mức thấp
- Cách hiển thị các ký tự số 0->9 bằng LED




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 34
D C B A abcdef gS

0 0 0 0 00000010
0 0 0 1 10011111
0 0 1 0 00100102
0 0 1 1 00001103
0 1 0 0 10011004
0 1 0 1 01001005
0 1 1 0 01000006
0 1 1 1 00011117
1 0 0 0 00000008
1 0 0 1 00001009
10 1 0 X x x x x x X 10
…… … … XXx x x x x …
11 1 1 X x x x x x x 15
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 35
Bước 3: Tối giản hóa biểu thức logic
- Hàm logic biểu diễn thanh a (dùng bảng Các-nô)
Xa
BA Do
00 01 11 10
DC
Xa=B
0 1 0 0
00 V =D
T =CA
1 0 0 0
V 01
Do=
T
11
x x x X
0 0 X x
10




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 36
Tối thiểu hóa biểu thức logic
d D C B. CA C..A
.B A . B
c C B A
b C B.A B.A




e C.A B.A f D C.B C.A B.A g D C.B C.B B.A




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 37
Bước 4: Vẽ sơ đồ logic

• Dùng mạch cổng NOR-AND;
• Lấy phủ định các biến ra ở dạng phủ định một lần
=> Kết quả có biểu thức của các nguyên biến:


e C.A B.A.
a D B CA CA
.
b C BA B .A f D C. C. BA
B A.
c C B A
g D C. C B.
B .B A
d D C B. C C. A
.B A .A B
.



9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 38
Sơ đồ mạch logic




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 39
Sơ đồ mạch logic




7447




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 40
Sơ đồ chân
• Mạch giải mã LED 7 thanh kiểu Anode chung:
7447,74LS47
• Mạch giải mã LED 7 thanh kiểu Cathode chung:
7448,74LS48




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 41
c. Phần mềm mô phỏng Proteus

• Phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động
mạch điện tử
• Thiết kế mạch
• Viết chương trình điều khiển cho các họ vi
điều khiển như MCS-51, PIC, AVR,..

• Phần mềm gồm 2 chương trình

• ISIS cho phép mô phỏng mạch
• ARES dùng để vẽ mạch
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 42
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 43
Sử dụng thanh công cụ chuẩn




9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 44
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 45
Các thao tác cơ bản
• Tìm linh kiện
• Chọn linh kiện
• Di chuyển linh kiện
• Xóa linh kiện
• Đi dây
• Chạy chương trình


9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 46
Ví dụ
• Ví dụ 1:
Xây dựng mạch giải mã LED 7 thanh
– thiết kế mạch logic
– Các phần tử
+ Logic state
+ AND (2 đầu vào): 74LS08
+ NOR (4 đầu vào): 74HC4002
+ LED 7 thanh kiểu Anode
+ NOT

9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 47
• Ví dụ 2:
Sử dụng mạch giải mã 7447
- Hiển thị số có 1 chữ số
- Hiển thị số có 2 chữ số:
(Dùng 2 LED)

1 LED đóng vai trò hàng chục
1 LED đóng vai trò hàng đơn vị

9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 48
Bài tập về nhà
• Bài 1: Tối giản hóa các biểu thức
logic cho các thanh b,c,d,e,f,g
• Bài 2: Thiết kế mạch giải mã LED 7
thanh theo kiểu Cathode chung
(7848)
• Bài 3: Tìm hiểu ứng dụng Proteus và
thực hiện lại các ví dụ đã thực hiện
trên lớp
9/12/2010 3:09 PM Chương 4. Mạch logic tổ hợp 49
IV. Bộ so sánh
• Bộ so sánh là mạch điện để so sánh 2 số
nhị phân
• Nguyên lí
• A=(anan-1..a0)2 và B=(bnbn-1..b0)2
• an>bn => A>B; an Abn-1 => A>B; an-1 A
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản