Bài giảng Thiết kế hệ thống vi xử lý: Chương 2 - Nguyễn Hồng Quang

Chia sẻ: Kiếp Này Bình Yên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

122
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 của bài giảng Thiết kế hệ thống vi xử lý trình bày một số kiến thức về mạch điện cơ bản, transistor, transistor lý tưởng, N transistor, P transistor, kết cấu mạch logic (0, 1),... Mời các bạn tham khảo để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế hệ thống vi xử lý: Chương 2 - Nguyễn Hồng Quang

Mạch điện cơ bản Vc • 2 điện trở mắc nối tiếp • Vout = (Vc * R1)/(R1 + R2) R1 • Ví dụ: Vc = 10V, R1 = 1K, R2 = 1K, Vout = 5V R2 1 Electrical Engineering Mạch cơ bản (tiếp) Vc • Trường hợp đặc biệt • Nếu R1>>R2 -> Vout = 0 R1 • Nếu R1 Vout = Vc Vout R2 2 Electrical Engineering 1
Transistor Vc • Nếu R1 >> R2 (R1 -> infinity, R2 ->0) • Vout = Vc Vout 0, ground Vc Nếu R1 0) Vout = 0 Vout 0, ground 3 Electrical Engineering Transistor lý tưởng V2 V2 V2 Vin Vin Vin V1 V1 V1 •Điện trở R được điểu khiển bởi điện áp Vin •Giả thiết V2 > V1 •Nếu Vin xấp xỉ V1, R = infinity •Nếu Vin > V1 + 1V, R = 0 4 Electrical Engineering 2
N transistor V2 • V2 > V1 V in • Nếu Vin xẫp xỉ V1, R = infinity • Nếu Vin > V1 + 1V, R = 0 V1 Collector Base Emiter 5 Electrical Engineering P transistor V2 Vin • V2 < V1 • Nếu Vin xấp xỉ V2, R =0 • Nếu Vin > V2 + 1V, R V1 Collector = infinity Base Emiter 6 Electrical Engineering 3
Kết cấu mạch logic (0, 1) V2 = 5 V Vc NÕu Vin = 5 V PNP •V2-Vin = 0, T2 khãa Vin T2 •Vin > V1 + 1V, T1 më Vout Vout = 0V Vout NPN Vin T1 0, ground V1 = 0v, ground 7 Electrical Engineering KÕt cÊu m¹ch logic (0, 1) V2 = 5 V NÕu Vin = 0V PNP •V2-Vin > 1V, T2 më Vin T2 •Vin =V1, T1 khãa Vout Vout = 5V Vout NPN Vin 0, ground T1 V1 = 0v, ground 8 Electrical Engineering 4
Mạch đảo dùng transistor • Nếu Vin = 5V, Vout = 0V • Nếu Vin = 0V, Vout = 5V • Nếu Vin = High, Vout = Low • Nếu Vin = Low, Vout = High 9 Electrical Engineering Chế độ làm việc Transitor •ChÕ ®é khãa (cutoff) •ChÕ ®é khuyÕch ®¹i (active) •ChÕ ®é b·o hßa (satuation) 10 Electrical Engineering 5
Logic function Hàm tổng hợp các biến đầu vào W = f(x1,x2, ... xn) x là các bit logic, có 2 trạng thái, đưa ra bảng chân lý với các trạng thái chuẩn 11 Electrical Engineering Các hàm lôgic cơ bản • AND • OR • NAND • NOR • XOR • NOT 12 Electrical Engineering 6
AND • W = and (x,y) = x.y • Điều kiện và x y W 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 13 Electrical Engineering OR • W = or (x,y) = x + y §iÒu kiÖn hoÆc x y W 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 14 Electrical Engineering 7
NOT • W = NOT (X) = x’ §iÒu kiÖn ®¶o W=W x W 0 1 1 0 15 Electrical Engineering NAND • W = nand (x,y) = (x . y)’ §iÒu kiÖn vµ ®¶o x y W 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 16 Electrical Engineering 8
NOR • W = nor (x,y) = (x + y)’ §iÒu kiÖn hoÆc ®¶o x y W 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 17 Electrical Engineering XOR • W = xor (x,y) §iÒu kiÖn hoÆc lo¹i trõ (or exclusive) x y W 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 18 Electrical Engineering 9
Mạch nhiều đầu vào • W = and (x1,x2,x3,x4) = • And(x1,x2) . (and(x3,x4)) 19 Electrical Engineering Phân loại IC số • Loại TTL – Ngưỡng 0: 0 – 0.8V – Ngưỡng 1: 2.4 – 5V • Loại CMOS – Ngưỡng 0: 0 – 1.5V – Ngưỡng 1: 2.5 – 5V (loại CMOS 5V) – Ngưỡng 1: 11 – 15V (loại CMOS 15V) 20 Electrical Engineering 10
Các mạch số cơ bản • Mạch giải mã (decoder) • Mạch dồn kênh (multiplexer) • Mạch chốt (Flip-Flop) • Mạch đếm (counter) • Mạch chia tần số (freq divider) • Mạch tạo xung clock (555 timer) 21 Electrical Engineering Mạch giải mã • Mạch chuyển đổi từ n đầu vào thành bit tương ứng 2^n ở đầu ra • Mạch giải mã 1 – 2 • Đầu ra được quyết định bởi tổ hợp nhị phân đầu vào 22 Electrical Engineering 11
Mạch giải mã 3 – 8 (74LS138) U2 • Mạch giải mã từ 3 1 A Y0 15 đường ra 8 đường có 2 14 3 B Y1 13 thể C Y2 12 6 Y3 11 • Tuân theo luật 2^n 4 G1 Y4 10 5 G2A Y5 9 • IC 74138, 74139, G2B Y6 Y7 7 74154 74LS138 23 Electrical Engineering LED 7 thanh 24 Electrical Engineering 12
Mã BCD thành LED 7thanh 25 Electrical Engineering Bảng logic 26 Electrical Engineering 13
IC số giải mã BCD • Hai IC thông dụng dùng để giải mã BCD sang 7 đọan là: • CD 4511 (loại CMOS, ngã ra tác động cao và có đệm) • 7447 (loại TTL, ngã ra tác động thấp, cực thu để hở) 27 Electrical Engineering Mạch hiển thị thực tế 28 Electrical Engineering 14
Mạch dồn kênh (2 đường) • Còn được gọi là mạch chọn dữ liệu, gồm 2^n ngã vào dữ liệu, n ngã vào địa chỉ (hay điều khiển) và một ngã ra. Khi có một địa chỉ được tác động dữ liệu ở ngã vào tương ứng với địa chỉ đó sẽ được chọn. 29 Electrical Engineering Dồn kênh 30 Electrical Engineering 15
Thực tế dồn kênh • Trên thực tế, ta có đủ các loại mạch đa hợp từ 2 → 1 (IC 74157), 4 → 1 (IC 74153), 8 → 1 (IC 74151) và 16 → 1 (74150) . . . . • Ngoài ra, để chọn dữ liệu là các nguồn tín hiệu tương tự, khóa tương tự (analog switch), được chế tạo theo công nghệ MOS như IC 4051 (8 kênh) IC 4053 (2 kênh). . . . Cũng có loại khóa sử dụng được cho cả tín hiệu tương tự và số (bilateral switches) như IC 4016, IC 4066,. . • Sử dụng trong mạch chuyển đổi từ tín hiệu song song sang tín hiệu nối tiếp 31 Electrical Engineering Mạch chốt, Flip-flop 32 Electrical Engineering 16
Mạch RS chốt dùng mạch NOR tác động mức cao • Khi R=S=0 (cả 2 ngã vào đều không tác động), ngã ra không đổi trạng thái. • - Khi R=0 và S=1 (ngã vào S tác động), chốt được Set (tức đặt Q+=1). • - Khi R=1 và S=0 (ngã vào R tác động), chốt được Reset (tức đặt lại Q+=0). • - Khi R=S=1 (cả 2 ngã vào đều tác động), chốt rơi vào trạng thái cấm 33 Electrical Engineering Mạch chốt R-S dùng NAND tác động mức thấp • Mạch chốt tín hiệu ra bất chấp dạng của tín hiệu vào • Tín hiệu S dùng xác lập tín hiệu ra • Tín hiệu R dùng xóa tín hiệu ra • Không thể có 2 tín hiệu vào cùng là 0 34 Electrical Engineering 17
Ưng dụng mạch R-S • Chống hiện tượng rung trong mạch bàn phím 35 Electrical Engineering Mạch RS dùng xung clock • R, S bình thường luôn giữ giá trị 0 • Mạch R/S chỉ có tác dụng khi CLK có giá trị 1 • Mạch hoạt động theo mức xung CLK 36 Electrical Engineering 18
Flipflop RS có ngã vào Preset và Clear 37 Electrical Engineering Mạch RS hoạt động với sườn xung clock (flip – flop) TÝn hiÖu ®i xung clock tõ 0 – 1 - 0, m¹ch chØ ho¹t ®éng khi xung clock chuyÓn tõ 1 vÒ 0 38 Electrical Engineering 19
Mạch J-K flip flop • J = 1, K = 1, Q = Q’ • J = 0, K = 0, Q giữ nguyên trạng thái • J =1, K = 0, Q = 1 • J =0, K = 1, Q = 0 39 Electrical Engineering Mạch chốt D (data latch) • Tín hiệu Q giá trị bằng tín hiệu D, khi CLK = 1 • Khi CLK = 0, Q chốt giá trị 40 Electrical Engineering 20