Bài giảng Điện tử số - Chương 4

Chia sẻ: Doc Tai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

4.1. Khái niệm Nhận xét: Tín hiệu ra Y là khác nhau ngay cả trong các trường hợp tín hiệu vào như nhau  Phân biệt 2 loại quá khứ của tín hiệu vào: một là loại tín hiệu vào tạo ra số nhớ bằng 0 và hai là loại tín hiệu

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử số - Chương 4

11/13/2009 Nội dung chương 4 4.1. Khái niệm 4.2. Các mô hình của hệ dãy 4.3. Các Trigger 4.4. Một số ứng dụng hệ dãy 157 4.1. Khái niệm  Hệ dãy: tin tức ở đầu ra không chỉ phụ thuộc tin tức đầu vào ở thời điểm hiện tại mà còn phụ thuộc vào quá khứ của các tin tức đó nữa hệ có nhớ.  Ví dụ: Xét bộ cộng nhị phân liên tiếp. Bộ cộng có 2 đầu vào X1, X2 là 2 số nhị phân cần cộng, đầu ra Y là tổng của X1, X2. t5 t4 t3 t2 t1 t1 t5 t4 t3 t2 Bộ X1= 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 X1= cộng X2= 0 1 1 1 0 liên 0 1 1 1 0 X2= Y= 1 1 0 1 0 Y tiếp LSB 158 79
11/13/2009 4.1. Khái niệm Nhận xét: Tín hiệu ra Y là khác nhau ngay cả trong các trường hợp tín hiệu vào như nhau  Phân biệt 2 loại quá khứ của tín hiệu vào: một là loại tín hiệu vào tạo ra số nhớ bằng 0 và hai là loại tín hiệu vào tạo ra số nhớ bằng 1.  Hai loại này tạo nên 2 trạng thái của bộ cộng là có nhớ (số nhớ = 1) và không nhớ(số nhớ = 0). Ra ti : vào ti số nhớ ti-1: vào ti-1 số nhớ ti-2 159 4.2. Các mô hình hệ dãy Mô hình của hệ dãy được dùng để mô tả hệ dãy thông qua tín hiệu vào, tín hiệu ra và trạng thái của hệ mà không quan tâm đến cấu trúc bên trong của hệ. X Y HỆ DÃY Trạng thái Mô hình Mealy và mô hình Moore 160 80
11/13/2009 4.2. Các mô hình hệ dãy Mealy: mô tả hệ dãy bằng bộ 5 • X : tập hữu hạn các tín hiệu vào. Nếu hệ có m đầu các tín hiệu vào tương ứng là x1,x2...,xm vào • S : tập hữu hạn các trạng thái. Nếu hệ có n trạng các trạng thái tương ứng là s1,s2...,sn thái • Y: tập hữu hạn các tín hiệu ra. Nếu hệ có l đầu ra ta có các tín hiệu ra tương ứng là y1,y2...,yl • Fs: hàm trạng thái. Fs = Fs(X,S) • Fy : hàm ra. Fy = Fy(X,S) Moore: cũng dùng bộ 5 như mô hình Mealy Điều khác biệt duy nhất: Fy = Fy(S) Mealy Moore 161 4.2. Các mô hình hệ dãy Ví dụ Bộ cộng nhị phân liên tiếp Xét theo mô hình Mealy: Tập tín hiệu vào: X={00,01,10,11}.  Tập tín hiệu ra: Y = {0,1}.  Tập trạng thái: S = {s0, s1}  Trạng thái s0 là trạng thái không nhớ hay số nhớ tạo ra bằng 0. Trạng thái s1 là trạng thái có nhớ hay số nhớ tạo ra bằng 1. 162 81
11/13/2009 4.2. Các mô hình hệ dãy  Hàm trạng thái: (trạng thái hiện tại, trạng thái tiếp theo) Fs(s0,11) = s1 Fs(s0,x1x2) = s0 nếu x1x2=00, 01 hoặc 10 Fs(s1,00) = s0 Fs(s1,x1x2) = s1 nếu x1x2=10, 01 hoặc 11.  Hàm ra: Fy(s0,00 hoặc 11) = 0 Fy(s0,01 hoặc 10) = 1 Fy(s1,00 hoặc 11) = 1 Fy(s1,01 hoặc 10) = 0 163 4.2. Các mô hình hệ dãy Xét theo mô hình Moore:  Tập tín hiệu vào: X={00,01,10,11}.  Tập tín hiệu ra: Y = {0,1}.  Tập trạng thái: {s00, s01, s10, s11} s00 : trạng thái không nhớ, tín hiệu ra bằng 0 s01 : trạng thái không nhớ, tín hiệu ra bằng 1 s10 : trạng thái có nhớ, tín hiệu ra bằng 0 s11 : trạng thái có nhớ, tín hiệu ra bằng 1.  Hàm trạng thái: Fs(s00 hoặc s01,00) = s00 ... Fs(s00 hoặc s01,01) = s01  Hàm ra: Fy(s00) = Fy(s10) = 0 Fy(s01) = Fy(s11) = 1 164 82
11/13/2009 4.2. Các mô hình hệ dãy  Bảng trạng thái Mealy X S X1 X2 ... XN s1 Fs(s1,X1),Fy(s1,X1) Fs(s1,X2),Fy(s1,X2) : Fs(s1,XN),Fy(s1,XN) s2 Fs(s2,X1),Fy(s2,X1) Fs(s2,X2),Fy(s2,X2) : Fs(s2,XN),Fy(s2,XN) : : : : : sn Fs(sn,X1),Fy(sn,X1) Fs(sn,X2),Fy(sn,X2) : Fs(sn,XN),Fy(sn,XN) Tín hiệu ra Nếu hệ có m đầu vào thì N
11/13/2009 4.2. Các mô hình hệ dãy  Ví dụ Bộ cộng nhị phân liên tiếp Mealy Moore x1x2 x1x2 S Y S 00 01 11 10 00 01 11 10 s00 s00 s01 s10 s01 0 s0 s0,0 s0,1 s1,0 s0,1 s01 s00 s01 s10 s01 1 s1 s0,1 s1,0 s1,1 s1,0 s10 s01 s10 s11 s10 0 s11 s01 s10 s11 s10 1 167 4.2. Các mô hình hệ dãy Đồ hình trạng thái X/Y s1 s2 Ví dụ Bộ cộng nhị phân liên tiếp 00 01,10 00/0 11/1 11 s00 s10 11/0 01,10 11 s0 00 s1 00/1 11 00 01,10 s11 s01 01,10/1 01,10/0 00 Mealy Moore 11 01,10 168 84
11/13/2009 4.3. Các Trigger • Các phần tử cơ bản của hệ dãy là các phần tử nhớ hay còn gọi là Trigơ • Trạng thái của trigơ chính là tín hiệu ra của nó. • Một trigơ có thể làm việc theo 2 kiểu: - Trigơ không đồng bộ: đầu ra của trigơ thay đổi chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào. - Trigơ đồng bộ: đầu ra của trigơ thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu vào và tín hiệu đồng bộ. 169 Các kiểu đồng bộ  Đồng bộ theo mức:  Mức cao: • Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 0 H thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái) • Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 1 thì hệ làm việc bình thường.  Mức thấp: L • Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 1 Đồng bộ theo mức thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái) • Khi tín hiệu đồng bộ có giá trị logic bằng 0 thì hệ làm việc bình thường. 170 85
11/13/2009 Các kiểu đồng bộ (tiếp)  Đồng bộ theo sườn:  Sườn dương: • Khi tín hiệu đồng bộ xuất hiện sườn dương (sườn đi lên, từ 0 → 1) thì hệ làm việc bình thường • Trong các trường hợp còn lại, hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái).  Sườn âm: Đồng bộ theo sườn • Khi tín hiệu đồng bộ xuất hiện sườn âm (sườn đi xuống, từ 1 → 0), hệ làm việc bình thường • Trong các trường hợp còn lại, hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái). 171 Các kiểu đồng bộ (tiếp)  Đồng bộ kiểu xung:  Khi có xung thì hệ làm việc bình thường  Khi không có xung thì hệ nghỉ (giữ nguyên trạng thái). Đồng bộ kiểu xung 172 86
11/13/2009 4.3. Các Trigger Có 4 loại trigơ: Xóa - Thiết lập RS Reset-Set Trễ D Delay Tên 2 nhà phát minh ra loại trigơ này JK Jordan và Kelly Bập bênh, bật tắt T Toggle 173 4.3.1. Trigơ RS – Ký hiệu  Sơ đồ khối: SET R Q R Q CLK S Q S Q CLR  Trigger RS hoạt động được ở cả 2 chế độ đồng bộ và không đồng bộ CLK R Q CLK CLK CLK Đồng bộ sườn dương S Q Đồng bộ mức thấp Đồng bộ mức cao CLK CLK Đồng bộ sườn âm 174 87
11/13/2009 4.3.1. Trigơ RS – Hàm trạng thái 00 01 11 10 SR q S Q 0 0 0 1 CLK Trạng R Q thái 1 1 0 1 hiện tại Nhớ Xóa Kxđ Tlập R 1 Q S: Set, R: Reset Phương trình trạng thái: Q S Rq 1 Q S Trạng thái hiện tại Trạng thái tiếp theo CLK: CLOCK (đồng hồ, đồng bộ) 175 4.3.1. Trigơ RS – Sơ đồ S Q CLK R Q 176 88
11/13/2009 4.3.1. Trigơ RS Biểu đồ thời gian 1 S 0 1 0 R 1 Q 0 1 Q 0 Thiết lập Nhớ 0 Thiết lập Nhớ 1 Xóa 177 4.3.1. Trigơ RS Tác dụng của đồng hồ (CLK: CLOCK) S=1 S=0 R=0 R=1 Q=1 Q=1 S=0 R=1 S=1 Q=0 R=0 Q=0 178 89
11/13/2009 Ví dụ  Cho Trigger RS đồng bộ mức cao và đồ thị các tín hiệu R, S như hình vẽ. Hãy vẽ đồ thị tín hiệu ra Q. 179 Ví dụ (tiếp) 180 90
11/13/2009 4.3.2. Trigơ D (Delay)  Trigger D có 1 đầu vào là D và hoạt động ở 2 chế độ đồng bộ và không đồng bộ.  Ta chỉ xét trigger D hoạt động ở chế độ đồng bộ. D Q D Q Q CLK Q Không đồng bộ Đồng bộ 181 4.3.2. Trigơ D (Delay) Q=D Tuỳ thuộc vào tín hiệu đồng bộ tích cực theo mức hay theo sườn mà có 2 loại trigơ D: D Q D Q Chốt D (D latch): đồng bộ theo mức  CLK CLK Q Q D xúc phát sườn (edge triggered): đồng bộ theo sườn  dương hoặc sườn âm của tín hiệu đồng hồ và có ký hiệu như sau: CLK CLK Đồng bộ sườn + Đồng bộ sườn 182 91
11/13/2009 4.3.2. Trigơ D (Delay) 183 Trigơ D- Biểu đồ thời gian Chốt D D xúc phát sườn dương 184 92
11/13/2009 Ví dụ 1  Cho chốt D kích hoạt mức cao. Hãy vẽ tín hiệu ra Q dóng trên cùng trục thời gian với tín hiệu vào D. 185 Ví dụ 1 (tiếp) 186 93
11/13/2009 Ví dụ 2  Cho trigger D xúc phát sườn dương. Hãy vẽ tín hiệu ra Q dóng trên cùng trục thời gian với tín hiệu vào D. 187 Ví dụ 2 (tiếp) 188 94
11/13/2009 4.3.3. Trigơ JK • Được đặt tên theo tên 2 nhà phát minh ra nó. •Trigơ JK chỉ hoạt động ở chế độ đồng bộ. J Q J Q CLK CLK K Q K Q Tích cực mức cao Tích cực sườn dương J Q J Q CLK CLK K Q K Q Tích cực mức thấp Tích cực sườn âm 189 4.3.3. Trigơ JK Bảng chuyển trạng thái của JK Q J q Kq Nhớ Lật Tlập 0 Tlập 1 190 95
11/13/2009 4.3.4. Trigơ T •Trigơ T (Toggle) chỉ hoạt động ở chế độ đồng bộ. Q Tq Tq Nhớ Lật 191 4.4. Một số ứng dụng hệ dãy 4.4.1. Bộ đếm và chia tần số  Bộ đếm dùng để đếm xung. Bộ đếm môđun N: đếm N-1 xung, xung thứ N làm cho bộ đếm quay về trạng thái nghỉ hay trạng thái 0.  Phân loại:  Bộ đếm đồng bộ: xung đếm đồng thời là xung đồng hồ đưa tới các đầu vào CLK  Bộ đếm không đồng bộ: không cần đưa đồng thời xung đếm vào các đầu vào CLK 192 96
11/13/2009 a) Bộ đếm không đồng bộ a) Bộ đếm không đồng bộ môđun 16 Bộ đếm không đồng bộ môđun 16 dùng trigơ JK đồng bộ sườn âm đồng hồ. Bộ đếm môđun 16 có 16 trạng thái cần 4 trigơ 193 a) Bộ đếm không đồng bộ n q4 q3 q2 q1 0 0 0 0 0 Bảng đếm xung 1 0 0 0 1 n: số xung đếm 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 q4, q3,q2, q1: Trạng thái của 4 4 0 1 0 0 trigơ 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 10 1 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0 194 97
11/13/2009 a) Bộ đếm không đồng bộ 1 1 1 1 J Q4 J Q2 J Q3 J Q1 CLK CLK CLK CLK CLK Xung đếm K Q4 K Q2 K Q3 K Q1 1 1 1 1 Tr = 2 Tv, Fr = Fv/2 Tv Tr 195 a) Bộ đếm không đồng bộ Bộ đếm không đồng bộ môđun 10 Khi đến xung thứ 10 thì các q bằng 0 Dùng một tín hiệu Clear làm cho các trigơ = 0 J Q4 J Q3 J Q2 J Q1 1 1 1 1 CLK CLK CLK CLK CLK K CLR Q4 K CLR Q3 K CLR Q2 K CLR Q1 1 1 1 1 CLR: CLEAR (XÓA). CLR=0 Q=0 196 98