Đồ án: thiết kế mạch chuyển đổi ADC với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ liệu ,hiển thị dưới dạng LED 7 thanh

Chia sẻ: Phan Minh Hoan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

570
lượt xem 174
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Từ khi ra đời cho tới nay kĩ thuật số đã được ứng dụng rất nhiều vào thực tế từ tivi số ,máy ảnh số ,camera số ,điện thoại số,truyền hình số....và rất nhiều các lĩnh vực khác. Kỹ thuật số có những ưu điểm như dễ xử lý, lưu trữ, ít bị méo tín hiệu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: thiết kế mạch chuyển đổi ADC với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ liệu ,hiển thị dưới dạng LED 7 thanh

Đồ án: thiết kế mạch chuyển đổi ADC với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ liệu ,hiển thị dưới dạng LED 7 thanh
Mục Lục: Nội Dung Lời Mở Đầu ............................................................................................ 2 PHẦN I : Các kiến thức cơ bản về kĩ thuật xung số................................ 3 Chương I: Hệ thống số đếm..................................................................... 3 Tổng quan về logic số .............................................................. 3 Hàmlogic ................................................................................. 9 Chương II: Các cổng logic và mạch tổ hợp ........................................... 14 Các cổng logic ................................ ....................................... 14 Thiết kế mạch logic ............................................................... 17 Chương III: FipFop và ứng dụng ......................................................... 23 FipFop ................................................................ ................... 23 Mạch đếm .............................................................................. 30 Chương IV: Chuyển đổi ADC và DAC ................................................ 41 Mạch chuyển đổi DAC ........................................................ 41 Mạch chuyển đổi ADC ........................................................ 44 Chương V: Mạch tạo xung ................................................................... 50 PHẦN II : Đ Ồ ÁN KĨ THUẬT SỐ MACH CHUYEN DOI ADC............
Lời mở đầu Từ khi ra đời cho tới nay kĩ thuật số đã được ứng dụng rất nhiều vào thực tế từ tivi số ,máy ảnh số ,camera số ,điện thoại số,truyền hình số....và rất nhiều các lĩnh vực khác. Kĩ thuật số có những ưu điểm như dễ xử lí,lưu trữ ,ít b ị méo tín hiệu khi truyền,thiết bị đơn giản do vậy nó ngày càng được sử dụng phổ biến.Tuy vậy số lại có các ưu điểm như không hiển thị được dưới các thiết bị đo tương tự ,phải dùng thiết bị số chuyên d ụng,hơn nữa trong thực tế các tín hiệu thường là tín hiệu tương tự.Tuy nhiên với các ưu điểm của mình thì kĩ thuật số đã ngày càng thay thế được kĩ thuật tương tự. Trải qua quá trình học tập, nghiên cứu em đã chọn đề bài : “ thiết kế mạch chuyển đổi ADC với yêu cầu đầu vào là tín hiệu tương tự đầu ra là 4 bit dữ liệu ,hiển thị dưới dạng LED 7 thanh” làm đồ án. Em hy vọng sau khi hoàn thành đồ án này nó sẽ giúp em củng cố lại những kiến thức mà em tích luỹ được trong suốt thời gian học tập, và với ước mong nó sẽ là một điểm tựa cơ bản (về kiến thức) cho em sau khi ra trường. Trong quá trình làm đ ồ án do khả năng còn hạn chế và thời gian cón hạn chế ,hơn nữa đây là một lĩnh vực còn m ới đối với chúng em nên mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và phương pháp trình bày .em rất mong được sư chỉ bảo,hướng dẫn của các thầy cô cùng các bạn đẻ b ài tập của em được hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên: NHÓM 2 Lớp : ĐKKTĐ1
Chương I : Hệ thống số và đếm . I. Tỗng quan về logic số . I.1. Mạch tương tự và tín hiệu tương tự (Analog circuit) a.Mạch tương tự (Analog ) *Định nghĩa : Mạch tương tự là mạch xử lý các tín hiệu tương tự -Tín hiệu tương tự : Là những tín hiệu có biên độ biến đổi liên tục theo thời gian được xác định theo quan hệ của hàm số bất kì . -Đặc điểm : Mạch tương tự có khả năng chống nhiễu và độ ỗn định kém , phân tích và thiết kế phức tạp. b. Mạch số và tín hiệu số *Đ ịnh nghĩa :Là các mạch điện xử lý tín hiệu số là mạch logic số -Tín hiệu số : là tín hiệu chỉ có 2 mức logic phân biệt. Trong kỹ thuật số 2 mức logic đó đươc gọi là mức cao(H) và mức thấp (L) , còn gọi là mức “1” và mức “0” *Đ ặc điễm: -Tín hiệu số chỉ đươc phát sinh bởi các mạch thích hợp. Gián đoạn về thời gian và biên độ. Sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao xảy ra nhanh chóng. -Khả năng chống nhiễu tốt . -Thiết kế, phân tích mạch đơn gian dễ làm . -Thuận lợi cho mạch lưu chữ thông tin. 1.2. Các hệ thống đếm (Number systems) 1.2.1.Hệ thống số thập phân(Decimal System) - Sử dụng mười chữ số từ 0 đến 9 ghép lại với nhau tạo thành số đếm, số sau lớn hơn số trước một đơn vị. Mỗi chữ số có mặt trong số thập phân gọi là một bit tính từ phải sang trái, bit đầu tiên được gọi là hàng đơn vị , bit 2 hàng chục, bit 3 hàng trăm, bit 4 hàng nghìn. 168  1.10 2  6.101  8.10 0 Ví Dụ:  100  60  8  168 D Tổng quát: X  a .10 n 1  a .10 n 2  ...  a .10 0 n 1 D n 1 2.H ệ thống số nhị phân(Binery) *Đ ịnh nghĩa:hệ thống số nhị phân là loại số đếm sử dụng 2 kí tự số 0 và 1 ghép lại với nhau tạo thành số đếm -Tổng quát: n 1 n 2 0 X D  a n .2  a n1 .2  ...  a1 .2 3.H ệ thống số thập lục phân (Hexa)
*Đ ịnh nghĩa:Hệ thống số thập lục phân là hệ thống số sử dụng 16 kí tự trong đó 10 kí tự đầu là số từ 0  9 ,6 kí tự sau là chữ A,B,C,D,E,F ghép với nhau tạo thành số đếm. 225 h  2.16 2  2.161  5.16 0 Ví d ụ:  512  32  5  549 D X D  an .16 n 1  a n1 .16 n 2  ...  a1 .16 0 -Tổng quát: I.1.3.Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm 1.Chuyển từ số thập phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang số nhị phân người ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia liên tiếp cho 2 để tìm số dư .Số dư đầu tiên của phép chia là bít có nghĩa nhỏ nhất của số nhị phân .số d ư cuối cùng của phép chia khi kết quả bằng 0 là bít có nghĩa lớn nhất của số nhị phân cần tìm . -Ví dụ: 69 D  ? D 69/2=34 dư 1 1 34/2=17 dư 0 0 17/2=8 dư 1 1 8/2=4 dư 0 0 4/2=2 dư 0 0 2/2=1dư 0 0 1/2=0 dư 1 1  69 D  1000101B 2.Chuyển từ số nhị phân sang số thập phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số nhị phân sang số thập phân ta khai triển công thức tổng quát của số nhị phân với cơ số bằng 2 kết quả tìm được là số thập phân cần chuyển đổi - Tổng quát: X D  an .2 n 1  an 1 .2 n 2  ...  a1 .2 0 1000101B  1.2 6  1.2 2  1.2 0 -Ví dụ:  69 D 3.Chuyển từ số thập phân sang thập lục phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang thập lục phân ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia lien tiếp cho 16 để tìm số dư.Số dư đ ầu tiên của phép chia là bit có trọng số nhỏ nhất, số dư cuối cùng của phép chia là bít có trọng số lớn nhất của số thập lục phân cần tìm. Ví dụ: 69 D  ?H 69/16 = 4 dư 5(LBS) 4/16 = 0 dư 4(MSB)  69 D  45 H 4. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang hệ thập phân
*Cách làm: Muốn chuyển từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân ta sử dụng công thức khai triển tổng quát số thập lục phân với cơ số bằng 16, kết quả tìm được chính là số thập phân cần chuyển đổi. 45 H  ? D Ví D ụ: 45 H  4.161  5.16 0  64  5  69 D 5.Chuyển đổi từ số thập lục phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập lục phân sang số nhị phân ta tính từ tráI qua phảI của số thập lục phân mỗi bít của số thập lục phân tương đương với 4 bít của số nhị phân có vị trí tương ứng. 6. Chuyển từ nhị phân sang thập lục phân *Cách làm: Muốn chuyển từ nhị phân sang thập lục phân ta tính từ phải qua tráI cứ 4 bít của số nhị phân tương đương với 1 bít của số thập lục phân. Những số cuối cùng nằm về phía b ên tráI nếu thiếu số lượng bít ta có thể thêm “0” vào phía bên trước. I.2. Các loại mã thông dụng 1. Khái niệm:mã số là tập hợp của những hệ thống số đếm theo một qui luật nhất định dùng để biểu diễn các thông tin theo qui luật đó. Mã số là phương tiện giao tiếp cơ bản của hệ thống thông tin. + Đơn vị tính: byte (B) - Trong thực tế có nhiều loại mã khác nhau nhưng chủ yếu sử dụng mã: + BCD (Binery Code Decimal ) + ASC II +Mã GRAY(mã vòng) 2. Các loại mã thông d ụng a.Mã BCD: - Cách thành lập:được thành lập dựa trên cở sở 4 bít của số nhị phân ghép lại với nhau - Có 2 dạng cơ b ản để thể hiện mã số BCD + BCD không gói: BCD thể hiện tất cả các trạng thái mà nó có thể biểu diễn được (16 trạng thái ) + BCD gói: là các mã số mà BCD thể hiện được nằm trong 10 kí tự của hệ số đếm thập phân. Các mã lớn hơn 10 cần biểu diễn ở dạng BCD ta dùng nhiều tổ hợp BCD ghép lại với nhau - Qui ước: Mã BCD là những mã số thuộc 10 kí tự cơ bản của số thập phân. b. Mã thập lục phân(Hexa) - Cách thành lập: được thành lập trên cơ sở hệ thống số đếm thập lục phân - Dạng thể hiện của nó giống thập lục phân: gồm 16 kí tự để biểu diễn 1 mã số gồm 10 kí tự số từ 0 đến 9 và 6 kí tự chữ A,B,C,D,E,F Bảng 1.1: Các dạng mã của các số tự nhiên từ 0  15 Mã thập phân Mã thập lục Mã BCD 0 0000 0 1 0001 1
2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F - Bảng mã số chuyển đổi tương ứng giữa các hệ thống số: c.Mã ASC II - Là hệ thống mã số cơ bản dùng để mã hóa phần cứng với các thiết bị vào ra: bàn phím, chuột. Bảng 1.2: bảng các mã của các số tự nhiên Hệ D Hệ B Hệ H Hệ O 0 00000 0 0 1 00001 1 1 2 00010 2 2 3 00011 3 3 4 00100 4 4 5 00101 5 5 6 00110 6 6 7 00111 7 7 8 01000 8 10 9 01001 9 11 10 01010 A 12 11 01011 B 13 12 01100 C 14 13 01101 D 15 14 01110 E 16 15 01111 F 17 16 10000 10 20 17 10001 11 21 18 10010 12 22 19 10011 13 22 20 10100 14 23
21 10101 15 24 22 10110 16 25 23 10111 17 26 24 11000 18 27 25 11001 19 30 26 11010 1A 31 27 11011 1B 32 ………. ………. …………. …… Hexa 0 1 2 3 4 5 6 7 Decimal 0 0 @ P \ p 0 16 32 48 64 80 96 112 1 ! 1 A Q a q 1 17 33 49 65 81 97 113 2 // 2 B R b r 2 18 34 50 66 82 98 114 3 # 3 C S c s 3 19 35 51 67 83 99 115 4 $ 4 D T d t 4 20 36 52 68 84 100 116 5 % 5 E U e u 5 21 37 53 69 85 101 117 6 & 6 F V f v 6 22 38 54 70 86 102 118 7 / 7 G W g W 7 23 39 55 71 87 103 119 8 ( 8 H X h x 8 24 40 56 72 88 104 120 9 ) 9 I Y I y 9 25 41 57 73 89 105 121 A * : J Z j z 10 26 42 58 74 90 106 122 B + ; K [ k { 11 27 43 59 75 91 107 123 C , < L \ l l 12 28 44 60 76 92 108 124 D - = M ] m } 13 29 45 61 77 93 109 125 E . > N ^ n ~ 14 30 46 62 78 94 110 126 F / ? O - o 15 31 47 63 79 95 111 127
Bảng 1.3: bảng mã ASCII d.Mã GRAY (Mã vòng ) -Là lo ại mã số được viết theo qui luật vòng tròn 2 mã liên tiếp nhau chỉ sai khác 1 bit e.Mã thừa 3(EXCESS - 3) - Mã thừa 3 là loại mã số sử dụng với số thập phân cộng thêm 3 sau đó chuyển sang dạng BCD không gói 3.Chuyển đổi giữa các loại mã *Chuyển đổi từ mã BCD sang mã Hexa: Tính từ phải qua trái mỗi tổ hợp 4 bit của mã BCD được một bit của mã Hexa *Chuyển đổi từ mã thừa 3 sang mã thập phân:Lấy mã thừa 3 chuyển sang BCD sang số thập phân trừ 3 đơn vị đươc kết quả I.3.Đại số Boolean 1.Các định lí cơ bản của đại số Boolean a.Cơ sở đại số Boolean - Đại số Boolean là các phép tính đại số dựa trên phép tính nhị phân với 2 giá trị cơ b ản là “0” và “1” - Một biến A bất kì nhận 2 giá trị A=0 hoặc A=1 +Nếu cho A=0 phủ định của A: A  1 A 1 A  0 A  0  A 1 A  0 AA K ết luận: Phủ định 2 lần bằng chính nó 1 0  1 11  1 1.0  0 1.1  1 b.Các định lí cơ bản: - Ta có biến A bất kì AA A11 A0 A AA A A 1 A A .0  0 A .1  A  A .A A 0 A .A 2.Các tính chất của đại số Boolean
A.B.C  B.C. A  C .B. A *Phép hoán vị: A BC  BC  A C  A B *Phép kết hợp: A  B  C  ( A  B)  C  ( A  C )  B  ( B  C )  A *Phép phân kì: A.( B  C )  A.B  A.C 3.Các định lý cơ bản của đại số Boolean *Phép phủ định:Phủ định 2 lần thì bằng chính nó ( A  A) *Đ ịnh lí Dermorgan: -Phủ định của một tổng bằng tích các phủ định thành phần ( A  B  C )  A.B .C -Phủ định của một tích bằng tổng các phủ dịnh thành phần ( A.B.C  A  B  C ) 4.Các định lí cơ bản của đại số Boolean 1. A.( A  B)  A 2. A.( A  B)  A.B 3.( A  B).( A  B )  A 4.( A  B).( A  C )  A.C  A.B 5. A.B  A.C  ( A  C ).( A _ B) 6.( A  B ).( A  C ).( B  C )  ( A  B).( A  C ) 7. A.B  A.C  B.C  A.B  A.C 8. A  A.B  A 9. A  A.B  A  B 10. A.( B  B .C )  A( B  C ) I.4. Hàm logic 1. Định nghĩa hàm logic. - Là 1 d ạng hàm số dùng để biểu diễn mối quan hệ logic của tín hiệu ra và tín hiệu vào. - Hàm logic có thể được biểu diễn dưới dạng chữ hoặc số Ví Dụ: Y  A.B.C  A.B.C  A.B .C dạng chữ Y   0,1,3,7,9,11 dạng số -Thể hiện ở các dạng: + Dạng hội chuẩn + Dạng tuyển chuẩn + Bảng trạng thái + Bìa Karnough 2. các dạng biểu diễn hàm logic a. biểu diễn dưới dạng tuyển chuẩn( tổng các tích) - Đây là d ạng biểu diễn cơ bản của hàm logic, nó được biểu diễn trạng thái logic đầu ra ở mức cao toàn bộ hàm số là tổng nhiều thành phần.Mỗi thành phần là 1 tổ hợp trạng thái ở đầu vào tương ứng với các ở dạng tích Ví Dụ: Y  A.B.C  A.B.C  A.B .C  A.B .C
Y  1 1 11 -Để xác định được dạng này phải dựa vào yêu cầu và các điều khiện của bài toán b. Biểu diễn dưới dạng hội chuẩn( tích các tổng) -Là 1 hàm quan hệ của tín hiệu ra với tổ hợp tín hiệu vào là các tích của nhiều thành phần, mỗi thành phần chứa tổ hợp các biến dưới dạng 1 tổng c.Biểu diễn dạng bảng trạng thái - Là 1 cách biểu diễn trực quan mối quan hệ hàm logic giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào. Bảng trạng thái thực chất là 1 ma trận hàng cột, trong đó số cột bằng tổng số các biến của bài toán, số hàng bằng(2n+1). Trong đó n: là số các biến đầu vàohàng trên cùng của bảng trạng thái ghi tên các biến vào ra dwois dạng chữ. Các hàm tiếp theo về phía b ên trái của bảng trạng thái ghi tổ hợp giá trị các biến đầu vào dưới dạng số nhị phân theo thứ tự tăng dần từ trên xuống. Các hàm còn lại thuộc cột bên phải tương ứng với đầu ra ghi giá trị logic của biến đầu ra. Tương ứng với tổ hợp trạng thái biến đầu vào V í Dụ: 3 công tắc A, B, C  3 biến đầu vào A, B, C kín  “1” A, B, C hở  “0” Đ èn Y: Y=1 đèn sáng Y =0 đèn tắt  1 biến ra Số cột=  các biến =4 cột Số hàng=23+1=9 hàng Bảng trạng thái A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 d.Biểu diễn bằng bìa Karnough - Cách xác định bìa: + Bìa karnough là 1 ma trận hình chữ nhật chứa các ô bên trong nó. Số ô của ma trận= 2n(n: số các biến đầu vào) + Xung quanh ma trận tương ứng với vị trí hàng cột. Người ta ghi tên các biến có thể ghi ở dạng chữ hoặc số (dạng mã GRAY) + Bên trong các ô được ghi: 3 cách
Giá trị logic của biến đầu ra tương ứng với tổ hợp trạng tháI đầu vào có tọa độ chiếu đến ô đó. Ghi giá trị nhị phân tương ứng tọa độ tổ hợp các biến đầu vào. Ghi giá trị thập phân tương ứng với tọa độ tổ hợp các biến đầu vào. Ví Dụ: 3 công tắc A, B, C kín= “1” A, B, C hở= “0” Đèn Y: Y=1 đèn sáng Y= 0 đèn tắt 3 b iến đầu vào  2 3= 8 Cách ghi 1 AB C 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 Cách ghi 2 AB 00 01 11 10 C 0 000 010 110 100 1 001 011 111 101 Cách ghi3 AB 00 01 11 10 C 0 0 2 6 4 1 1 3 7 5 I.5. các phương pháp tối giản hàm logic 1. Khái quát chung - Trong quá trình thiết kế mạch điện logic các hàm số mà ta xây dựng b an đầu đều là các hàm số chưa tối giản vì vậy khi xây dựng m ạch theo các hàm này mạch điện thường phức tạp có những cổng, những phép biến đổi không cần thiết. - Để mạch điện là tối ưu và ngắn gọn nhất trước khi vẽ mạch người ta tìm cách tối giản hàm logic. Trong thực tế có nhiều phương pháp khác nhau để tối giản hàm logic nhưng chủ yếu sử dụng 2 phương pháp: sử dụng đại số Boolean và dùng bìa karnough 2.Phương pháp đại số Boolean tối giản hàm logic - Nội dung phương pháp: sử dụng các tính chất và các phép biến đổi cơ b ản của đại số Boolean để biến đổi hàm logic sao cho hàm số là ngắn gọn nhất. - Đặc điểm phương pháp: + các phếp biến đổi phức tạp đối với những hàm có nhiều biến vậy phương pháp này chỉ sử dụng cho những hàm đơn giản.
+ Hàm số biến đổi cuối cùng có thể là không tối giản hoàn toàn tùy thuộc khả năng của người biến đổi. + Phương phá này phải chú ý các số “1” và số “0” và sử dụng chúng 1 cách linh hoạt trong quá trình biến đổi. Ví Dụ: Y  A.B .C  A.B .C  A.B.C  A.B  A .B .(C  C )  A.C.( B  B ) A.B  A.C 2. Phương pháp bìa Karnough tối giản hàm logic - Nội dung phương pháp: + Xây dung bìa Karno ugh đối với hàm số cần đơn giản + G hép các ô trong bìa Karnough liền kề nhau có giá trị =1.Số lượng ô ghép phải lớn nhất và tỉ lệ với 2n Ví Dụ: 2 ô = 2 1 1 biến bỏ đi 4 ô = 22 2 biến bỏ đi 8 ô = 23 3 biến bỏ đi 16 ô = 24 4 biến bỏ đi + Trong số các ô ghép với nhau biến nào có giá trị thay đổi biến đó bỏ đi. Cứ 2n ô ghép với nhau thì bỏ được n biến. + 1 ô có thể được ghép nhiều lần với các ô khác nhưng trong mỗi lần ghép phảI có 1 ô mới. + Có thể ghép các ô ở cạnh, ở mép với nhau, ở 4 góc với nhau hoặc các ô đối xứng nhau. Y  A.B .C .D  A.B.C .D  A.B.C .D  A.B .C .D  A.B.C .D  A.B .C .D -Ví d ụ:  A.B.C.D  A.B .C.D  A.B.C.D  A.B .C.D Dùng bìa Karnough đơn giản hàm lôgic: AB 00 01 11 10 C 00 1 1 1 1 01 0 0 1 1 11 0 0 1 0 10 1 1 0 1 Tối giản: Y  C .D  A.C  A.B.D  A.D  B .D
C hương II: Một số cổng lôgic và mạch tổ hợp II.1.Một số cổng logic 1.Cổng OR(Cổng hoặc - ORGATE) *Định nghĩa: Cổng OR là cổng logic cơ bản thực hiện thuật toán logic tổng các tín hiệu đầu vào(tổng các biến số ở đầu vào) -Hàm quan hệ: +Tổng quát: Y=A+B+….+N 2 biến: Y=A+B 3 biến:Y=A+B+C Trong đó:A,B,N là các biến đầu vào Y là biến đầu vào +Kí hiệu: 2 biến: U5A A Y B +Bảng chân lí: A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 3 biến : +Kí hiệu: U6A A Y B C +Bảng chân lí: ABCY 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 -ý nghĩa: N ếu gọi A,B là các công tắc: Công tắc kín  A=B=1 Công tắc hở  A=B=0 Y là đèn: Y=1 đèn sáng Y=0 đèn tắt  Cổng OR tương đương với mạch sau:
A S6 S3 Y U B A kín đèn sáng B kín đèn sáng A,B kín đèn sáng A,B hở đèn không sáng  ý nghĩa: Cổng OR là cổng logic có đầu ra ở mức thấp  Tất cả các đầu vào cùng ở mức thấp -Dạng xung: A B Y 2.Cổng AND (Cổng và - AND GATE) *Định nghĩa: Cổng AND là cổng logic cơ bản thực hiện thuật toán logic tích các biến số ở đầu vào - Tổng quát: Y= A.B.C.N 2 biến: Y=A.B 3 biến: Y=A.B.C Kí hiệu: 2 biến : U8A A Y B Bảng chân lý: A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 3 Biến: U7A A Y B Kí hiệu: C Bảng chân lý: A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0
1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 - ý nghĩa:N ếu coi A,B là 2 công tắc: A=B=1 Công tắc kín A=B=0 Công tắc hở Y là đèn: Y=1 đèn sáng Y =0 đèn tắt  Ta thấy 2 công tắc A,B đối với cổng AND được mắc nối tiếp nhau như hình vẽ: A B S3 S6 u Y  Đ èn Y chỉ sáng  cả 2 công tắc A,B cùng kín , Có 1 công tắc hở đèn tắt  Cổng AND là cổng logic có đầu ra ở mức cao  tất cả đầu vào cùng ở mức cao - Dạng xung: A B Y 3.Cổng NOT( Cổng đảo – NOTGATE) *Định nghĩa:Cổng NOT là cổng logic cơ bản thực hiện phép tính logic phủ định biến số đầu vào - Hàm quan hệ: Y  A - Kí hiệu: U 4A A Y - Bảng chân lý: A Y 0 1 1 0 - ý nghĩa: Coi A là một công tắc: A=1 Công tắc kín A=0 Công tắc hở Y là đèn: Y=1 đèn sáng Y =0 đèn tắt  Ta có m ạch sau:
C2 1uF Y u A S6 Khi A đèn Y ngắn mạch  Y không sáng +Khi A hở Y= nguồn  Y sáng - Dạng xung: A Y II.2.Thiết kế mạch logic 1. Thiết kế mạch logic biết bảng trạng thái a. Các bước thiết kế Bước 1: Xác định các biến đầu vào, biến đầu ra, trạng thái logic biến đầu ra tương ứng tổ hợp biến đầu vào mà ở đó biến đầu ra có giá trị logic bằng 1. Bước 2: Thiết lập hàm logic đầy đủ tương ứng với biến đầu ra dưới dạng tổng các tích. Bước 3: Đ ơn giản hàm logic dùng bìa Karnough ho ặc đại số Boolean tùy theo tính chất và yêu cầu của bài. Bước 4: Biến đổi hàm về dạng cổng logic theo yêu cầu b ài đ ề ra. Bước 5: Vẽ mạch sử dụng các cổng logic đã học V í Dụ : Cho bảng trạng thái: A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 H ãy thiết kế mạch logic: a.Dùng toàn cổng NAND 2 đầu vào. b.Dùng toàn cổng NOR 2 đầu vào . G iải Ta có: 3 biến đầu vào: A,B,C 1 biến đầu ra: Y Lập hàm: Y  A.B .C  A.B.C  A.B .C  A.B.C  A.C  A.C Biến đổi hàm: Y  A.C  A.C
a.Dùng toàn cổng NAND 2 đầu vào: Y  A .C  A.C  A .C .A.C Vẽ mạch: U1A A U1D U1B U2A C Y U1C b.Dùng toàn cổng NOR 2 đầu vào: Y  A.C  A.C  A  C  A  C Vẽ mạch : A U3A U3C C U3B U4A U4B Y U3D 2. Thiết kế mạch logic biết biểu thức logic a.Công th ức (Các b ước thiết kế) - Bước 1: Từ biểu thức logic đã cho ban đầu xác đ ịnh các biến đầu ra ,đầu vào, chọn các mức logic cho các biến đó. - Bước 2:Thiết lập bảng trạng thái biểu diễn mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra. - Bước 3:Từ bảng trạng thái xây dựng hàm logic dạng đầy đủ dưới dạng tổng các tích tương ứng với ngõ ra có trạng thái bằng 1 - Bước 4:Đơn giản hàm bằng các phương pháp đ ã học. - Bước 5:Biến đổi hàm logic và vẽ mạch theo yêu càu của đề bài. - Bước 6: Kiểm tra lại bài. b. Ví d ụ: Cho biểu thức logic Y  A.B  B.C.D  A.C.D .Hãy thiết kế mạch logic ding toàn cổng N AND 2 đầu vào . Giải Ta có: 4 biến đầu vào: A,B,C,D giá trị đúng A=B=C=D=1 giá trị phủ định A=B=C=D=0
1 b iến ra Y Ta có bảng trạng thái sau: A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Ta có hàm logic đầy đủ sau: Y  A B.C.D  A.B .C.D  A.B.C .D  A.B.C .D  A.B.C .D  A.B.C .D Đơn giản hàm dùng bìa Karnough: AB 00 01 11 10 CD 00 0 0 1 0 01 0 0 1 0 11 0 1 1 0 10 0 0 1 1  Y  A.B  B.C .D  A.C.D Biến đổi hàm dùng toàn cổng NAND: Y  A.B  B.C .D  A.C.D  A.B.B.C D. A.C.D Vẽ mạch:
U2B A B U 6D U2C U2D Y U5C U6B U6C C U5A U5B U6A D U5D 3.Thiết kế mạch theo yêu cầu. a.Các bước thực hiện: *Bước 1: Dựa vào các yêu cầu của b ài toán xác định số lượng biến đầu vào, đầu ra, đặt tên và chọn mức logic cho các biến đầu vào đặt tên cho các biến đầu ra. *Bước2: Xây dung bảng trạng thái dựa trên yêu cầu của đề bài, diễn tả hoạt động của các biến đầu vào và đầu ra. *Bước3: Xác định hàm logic đầy đủ thể hiện mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra dưới dạng tổng các tích. *Bứơc4: Đơn giản hàm logic b ằng các phương pháp đã học. *Bước5: Biến đổi hàm logic vừa rút gọn và vẽ mạch theo yêu cầu *Bước6: Kiểm tra lại mạch b.Ví dụ: Một nhà có 3 công tắc điều khiển 1 đèn chủ nhà muốn đèn sáng khi : +Cả 3 công tắc đều hở, +Cả 3 công tắc đều kín, +Công tẵc 1 hở , 2,3 kín, +Công tắc 3 kín ,1,2 hở . Hãy thiết kế mạch logic thưc hiện hoạt động trên dùng: Toàn cổng NAMD 2 đầu vào. 1. 2. Toàn cổng NOR 2 đầu vào. Giải: Gọi 3 công tắc là 3 biến đầu vào kí hiệu lần lượt là: A,B,C Công tắc kín:A=B=C=1 Công tắc hở: A=B=C=0 Đ èn là biến ra kí hiệu Y đèn sáng: Y=1 đèn tẵt: Y =0