Chöông 1. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN
Ñeà Cöông
Caùc daïng bieåu dieãn trò soá.
Heä thoáng kyõ thuaät soá vaø heä thoáng kyõ thuaät töông töï.
Caùc heä thoáng soá trong kyõ thuaät soá.
Bieåu dieãn caùc ñaïi löôïng nhò phaân trong kyõ thuaät.
Maïch soá.
Truyeàn song song vaø truyeàn noái tieáp.
Thuoäc tính nhôù, maïch toå hôïp vaø maïch tuaàn töï.
Maùy tính kyõ thuaät soá.
Muïc Ñích
Sau khi hoaøn thaønh chöông naøy, baïn phaûi naém ñöôïc kieán thöùc:
Caùch phaân bieät daïng bieåu thò töông töï vaø daïng bieåu thò soá.
Caùch so saùnh öu vaø khuyeát giöõa kyõ thuaät soá vaø kyõ thuaät töông töï.
Taàm quan troïng cuûa boä chuyeån ñoåi töông töï – soá (ADC) vaø boä
chuyeån ñoåi soá – töông töï (DAC).
Khaùi nieäm veà moät soá heä thoáng soá.
Giaûn ñoà thôøi gian cuûa tín hieäu soá
Caùch phaân bieät caùch truyeàn song song vaø truyeàn noái tieáp.
Caùch phaân bieät maïch toå hôïp vaø maïch tuaàn töï, thuoäc tính nhôù cuûa
maïch tuaàn töï.
Caùc thaønh phaàn chính cuûa moät maùy tính.
Caùc Thuaät Ngöõ Tieáng Anh:
Analog representation: bieåu dieãn daïng töông töï.
Digital representation: bieåu dieãn daïng soá.
Analog-to-digital converter (ADC): boä bieán ñoåi töø töông töï sang
soá.
Digital-to-analog converter (DAC): boä bieán ñoåi töø soá sang töông
töï.
Decimal number system: heä thoáng soá thaäp phaân.
Binary number system: heä thoáng soá nhò phaân.
Octal number system: heä thoáng soá baùt phaân.
Hexadecimal number system: heä thoáng soá thaäp luïc phaân.
Bit (binary digit): chöõ soá trong heä nhò phaân.
Timing diagram: giaûn ñoà thôøi gian.
Parallel: song song.
Serial: noái tieáp.
Microprocessor/ Microcontroller: vi xöû lyù/ vi ñieàu khieån.
Most Significant Bit (MSB): bit coù troïng soá lôùn nhaát
Least Significant Bit (LSB): bit coù troïng soá nhoû nhaát
1.1- Caùc Daïng Bieåu Dieãn Trò Soá
Khi nghieân cöùu moät ñoái töôïng baát kyø, chuùng ta coù nhu caàu ño löôøng, tính
toaùn soá luôïng, theå tích, khoái löôïng, cöôøng ñoä, maät ñoä …cuûa ñoái töôïng ñoù. Trong
khoa hoïc kyõ thuaät, nhöõng thuoäc tính ñoù ñöôïc ñöôïc goïi chung laø ñaïi löôïng.
Trong thöïc teá, coù hai caùch bieåu dieãn ñaïi löôïng: bieåu dieãn daïng töông töï vaø
bieåu dieãn daïng soá.
1.1.1- Bieåu dieãn daïng töông töï
Trong caùch bieåu dieãn daïng töông töï, moät ñaïi löôïng coù theå
ñöôïc bieåu dieãn thaønh ñieän theá hay cöôøng ñoä doøng ñieän, hay
moät soá ño töông quan vôùi giaù trò cuûa ñaïi löôïng ñoù.
Ví duï: ñoàng hoà ño toác ñoä cuûa xe hôi, ñoàng hoà ño VOM duøng
kim, nhieät keá, micro, bieán trôû …
Ñaëc ñieåm chính cuûa caùch bieåu dieãn daïng töông töï laø daïng
bieåu dieãn thay ñoåi theo moät khoaûng giaù trò lieân tuïc.
Trong toaùn hoïc, bieåu dieãn daïng töông töï laø haøm soá lieân tuïc.
Trong kyõ thuaät ñieän töû, bieåu dieãn daïng töông töï laø coâng
ngheä ñeøn ñieän töû, vi maïch töông töï …
1.1.2- Bieåu dieãn daïng soá
Trong caùch bieåu dieãn daïng soá, moät ñaïi löôïng coù theå ñöôïc
bieåu dieãn thaønh moät daõy caùc kyù soá.
Ví duï: ñoàng hoà ño VOM duøng soá, nhieät keá duøng soá, soá haït
caùt trong moät bình chöùa …
Ñaëc ñieåm chính cuûa caùch bieåu dieãn daïng soá laø daïng bieåu
dieãn thay ñoåi theo töøng böôùc, giaùn ñoaïn, khoâng lieân tuïc.
Trong toaùn hoïc, bieåu dieãn daïng soá laø haøm soá giaùn ñoaïn. Vaø
toaùn hoïc duøng trong daïng bieåu dieãn naøy ñöôïc goïi laø toaùn
rôøi raïc.
Trong kyõ thuaät ñieän töû, bieåu dieãn daïng soá laø coâng ngheä vi
maïch soá …
1.2- Heä Thoáng Kyõ Thuaät Soá Vaø Heä Thoáng Kyõ Thuaät Töông Töï
1.2.1- Heä thoáng kyõ thuaät soá
Laø moät heä thoáng goàm nhieàu thieát bò kyõ thuaät ñeå löu tröõ, xöû
lyù caùc ñaïi löôïng ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng soá.
Caùc thieát bò kyõ thuaät daïng soá thöôøng laø thieát bò ñieän töû, cô
khí, töø...
Ví duï: Maùy tính, maùy aûnh soá, maùy quay phim soá, truyeàn
hình soá, dóa nhaïc Compact …
1.2.2- Heä thoáng kyõ thuaät töông töï
Laø moät heä thoáng goàm nhieàu thieát bò kyõ thuaät ñeå löu tröõ, xöû
lyù caùc ñaïi löôïng ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng töông töï.
Caùc thieát bò kyõ thuaät daïng töông töï thöôøng laø thieát bò ñieän
töû, cô khí, töø …ña soá laø thieát bò veà ñieän töû.
Ví duï: maùy aûnh duøng phim, maùy quay phim duøng baêng töø,
truyeàn hình thoâng thöôøng, dóa than, loa, radio …
1.2.3- Öu ñieåm cuûa heä thoáng kyõ thuaät soá so vôùi kyõ thuaät
töông töï
Caøng ngaøy, caøng nhieàu laõnh vöïc duøng kyõ thuaät töông töï
chuyeån sang duøng kyõ thuaät soá nhö coâng ngheä ghi aâm, coâng
ngheä maùy aûnh, maùy quay phim, coâng ngheä truyeàn hình… do
nhöõng öu ñieåm sau:
Deã thieát keá hôn.
Thoâng tin ñöôïc löu tröõ deã daøng.
Ñoä chính xaùc vaø ñoä tin caäy cao hôn.
Deã töï ñoäng hoaù hôn.
Aûnh höôûng do nhieãu thaáp hôn.
Khaû naêng tích hôïp caøng ngaøy caøng cao, vaø kích thöôùc caøng
ngaøy caøng nhoû goïn hôn.
1.2.4- Nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng kyõ thuaät soá so vôùi kyõ
thuaät töông töï
Tuy nhieân, do theá giôùi thöïc laø theá giôùi töông töï neân ñeå aùp
duïng ñöôïc heä thoáng kyõ thuaät soá, ta phaûi chuyeån ñoåi ñaïi
löôïng ngoõ nhaäp thaønh daïng soá, sau khi xöû lyù xong laïi chuyeån
thaønh daïng töông töï nhö sô ñoà khoái ôû hình 1:
Duïng cuï ño ADC Xöû lyù tín hieäu soá
DAC Boä ñieàu khieån
Nhieät ñoä
(töông töï) (Töông töï) (Soá)
(Soá)
(Töông töï) Ñieàu chænh
nhieät ñoä
Hình 1. Sô ñoà khoái cuûa moät heä thoáng duøng ADC vaø DAC
Nhö vaäy, vaán ñeà laø boä chuyeån ñoåi töông töï – soá (ADC) vaø
boä chuyeån ñoåi soá – töông töï (DAC), hai boä chuyeån ñoåi naøy
phaûi ñaït yeâu caàu laø vieäc chuyeån ñoåi caøng trung thöïc caøng
toát.
Tuøy thuoäc vaøo töøng yeâu caàu cuï theå cuûa heä thoáng, chuùng ta
coù theå söû duïng caû hai loaïi kyõ thuaät naøy, thaønh phaàn naøo
duøng kyõ thuaät töông töï, thaønh phaàn naøo duøng kyõ thuaät soá.
1.3- Caùc Heä Thoáng Soá Trong Kyõ Thuaät Soá
Coù nhieàu heä thoáng soá ñöôïc duøng trong kyõ thuaät soá, trong ñoù coù heä thoáng soá
thaäp phaân, heä thoáng soá nhò phaân, heä thoáng soá baùt phaân vaø heä thoáng soá thaäp
luïc phaân.
1.3.1- Caùch bieãu dieãn moät heä thoáng soá ñeám
Nhöõng heä thoáng soá ñeám noùi treân ñeàu döïa treân vò trí cuûa
töøng chöõ soá, vì giaù trò cuûa moät chöõ soá phuï thuoäc vaøo vò trí
cuûa noù, theo nguyeân taéc ôû baûng sau:
e4
e3
e2
e1
e0
Dấu
e-1
e-3
e-4
e-5
a2
a1
a0
MSD
LSD
a4
a3
a2
a1
a0
a-1
a-2
a-3
a-4
a-5
MSD
LSD
Baûng 1. Quy taéc bieåu dieãn moät heä thoáng ñeám cô soá e
Ôû ñaây coù hai soá a2a1a0 vaø a4a3a2a1a0.a-1a-2a-3a-4a-5 cuûa moät
heä thoáng ñeám cô soá e, vôùi e N, ai {0,1,2,…,e-1}.
Soá x1 ñöôïc vieát laø a2a1a0 coù nghóa laø x1 = a2.e2 + a1.e1 + a0.e0
Soá x2 ñöôïc vieát laø a4a3a2a1a0.a-1a-2a-3a-4a-5 coù nghóa laø x2 =
a4.e4 + a3.e3 + a2.e2 + a1.e1 + a0.e0 + a-1.e-1 + a-2.e-2 + a-3.e-3 + a-
4.e-4 + a-5.e-5
Moät heä thoáng ñeám cô soá e coù N chöõ soá seõ coù eN soá baét ñaàu
töø soá 0 ñeán soá eN-1.
Chöõ soá naèm taän cuøng beân phaûi laø chöõ soá ôû vò trí nhoû nhaát,
ñöôïc goïi taét theo tieáng Anh laø LSD, chöõ soá naèm taän cuøng
beân tay traùi laø chöõ soá ôû vò trí lôùn nhaát, ñöôïc goïi taét theo
tieáng Anh laø MSD.
Soá x1 coù a2 laø MSD vaø a0 laø LSD.
Soá x2 coù a4 laø MSD vaø a-5 laø LSD.
Troïng soá: laø giaù trò cuûa eN-1 taïi vò trí N cuûa phaàn nguyeân, vaø
baèng e-N taïi vò trí –N cuûa phaàn ñònh trò.
1.3.2- Heä thoáng soá thaäp phaân (heä thoáng ñeám cô soá 10)
Heä thoáng soá thaäp phaân coù 10 chöõ soá laø 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8, 9.
Heä thoáng soá thaäp phaân laø heä thoáng soá ñeám theo vò trí vôùi
cô soá e=10.
Ñeå phaân bieät vôùi caùc heä thoáng soá khaùc, ta theâm chöõ D naèm
sau LSD ñeå hieåu ñaây laø heä thoáng soá thaäp phaân.
Cho 2 soá 276D vaø 9563.18D, ta coù keát quaû cuï theå theo baûng
sau:
…
103
102
101
100
Dấu
10-1
10-2
10-3
10-4
…