Giáo trình Kỹ thuật xung số (Nghề: Điện tử công nghiệp - CĐ/TC): Phần 1 - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật xung số với mục tiêu giúp các bạn có thể phát biểu khái niệm về kỹ thuật số, các cổng logic cơ bản; Kí hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng sự thật của các cổng lôgic; Trình bày được cấu tao, nguyên lý các mạch số thông dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đổi, mạch ghi dịch, mạch điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật xung số (Nghề: Điện tử công nghiệp - CĐ/TC): Phần 1 - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG - SỐ NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số:257 /QĐ- TCĐNĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU thu t số là một trong nh ng mô đun c sở của nghề Điện tử công nghiệp được biên soạn dựa theo chư ng trình khung đ y dựng và ban hành năm 20 7 của trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp trước đ y dành cho nghề Điện tử công nghiệp hệ Cao đẳng và Trung cấp. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học t p, giảng dạy nên giáo trình đ được y dựng ở mức độ đ n giản và d hiểu, trong m i bài học đều có thí dụ và bài t p tư ng ứng để áp dụng và làm sáng t ph n l thuyết. hi biên soạn, nhóm biên soạn đ dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và c p nh t nh ng kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chư ng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu c u thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 giờ gồm có: Bài MĐ 4-01: Đại cư ng về k thu t số. Bài 2 MĐ 4-02: FLIP – FLOP. Bài 3 MĐ 4-03: Mạch đếm và thanh ghi. Bài 4 MĐ 4-04: Mạch logic MSI. Bài 5 MĐ 4-05: Họ vi mạch TTL – CMOS. Bài 6 MĐ 4-06: Bộ nhớ. Bài 7 MĐ 4-07: thu t ADC – DAC. Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các nghề Công nghệ k thu t Điện – Điện tử, Điện tử d n dụng, Điện công nghiệp. Mặc dù đ cố gắng t chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được nh ng thiếu sót. ất mong nh n được sự đóng góp kiến của các th y, cô, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ điều ch nh hoàn thiện h n. Đồng Tháp, ngày tháng 10 năm 2017 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Lâm Văn Vũ 2. Trần Thế Thông 3
MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ......................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................ 3 MỤC LỤC .................................................................................................. 4 BÀI 0 : ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT SỐ ................................................. 9 1.T ng quan về mạch tư ng tự và mạch số .................................................. 9 2 . Hệ thống số và mã số ........................................................................... 10 3. Các c ng Logic c bản .......................................................................... 15 4. Biểu thức Logic và mạch điện ............................................................... 20 5. Đại số Boole và định lý Demorgan ....................................................... 25 6. Đ n giản biểu thức logic ...................................................................... 25 7. Giới thiệu một số IC số c bản: ............................................................. 30 BÀI 02: FLIP –FLOP ................................................................................ 35 1. Flip - Flop R-S: .................................................................................... 35 2. FF R-S tác động theo xung lệnh ............................................................ 36 3. Flip - Flop J-K ..................................................................................... 38 4. Flip - Flop T .......................................................................................... 38 5. Flip - Flop D ......................................................................................... 39 6. Flip - Flop M-S ( Master – Slaver): ....................................................... 39 7. Flip - Flop với ngõ vào Preset và Clear .................................................. 40 8. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản ................................... 41 BÀI 03: MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI ................................................... 44 1. Mạch đếm ............................................................................................. 44 2. Thanh ghi .............................................................................................. 52 3. Giới thiệu một số IC đếm và thanh ghi thông dụng ................................ 53 4. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản ................................... 55 BÀI 04: MẠCH LOGIC MSI .................................................................... 58 1. Mạch mã hóa (Encoder) ........................................................................ 58 2. Mạch giải mã (Decoder) ........................................................................ 62 3. Mạch ghép kênh .................................................................................... 68 4. Mạch tách kênh ..................................................................................... 70 5. Giới thiệu một số IC mã hóa và giải mã thông dụng. ............................. 72 6. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản ................................... 75 BÀI 05: HỌ VI MẠCH TTL – CMOS ....................................................... 78 1. Cấu trúc và thông số c bản của TTL .................................................... 78 2. Cấu trúc và thông số c bản của CMOS ................................................. 87 3. Giao tiếp TTL và CMOS ....................................................................... 95 4. Giao tiếp gi a mạch logic và tải công suất ............................................. 97 5. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản ................................... 99 BÀI 06: BỘ NHỚ .................................................................................... 101 1. ROM ................................................................................................... 102 2. RAM ................................................................................................... 109 3. Mở rộng dung lượng bộ nhớ ................................................................ 111 4. Giới thiệu IC ....................................................................................... 113 4
BÀI 07: KỸ THUẬT ADC – DAC .......................................................... 115 1. Mạch chuyển đ i số sang tư ng tự (DAC) ........................................... 115 2. Mạch chuyển đ i tư ng tự sang số (ADC) ........................................... 121 3. Giới thiệu IC ....................................................................................... 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 136 5
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: MÔ ĐUN KỸ THUẬT SỐ M mô đun: MH 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:: -Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học ong các môn c bản như linh kiện diện tử, đo lường điện – điện tử, điện tử tư ng tự, mạch điện tử c bản… -Tính chất của mô đun: Là mô đun k thu t c sở. - ngh a: thu t số là môn học c sở của ngành Ðiện – Ðiện tử và có vị trí khá quan trọng trong toàn bộ chư ng trình học của sinh viên và học sinh, nhằm cung cấp các kiến thức liên quan đến các phư ng pháp đ i số, các c ng logic, các mạch số. Công nghệ k thu t số đ và đang đóng vai trò quang trọng trong cuộc cách mạng khoa học k thu t và công nghệ. Ngày nay, công nghệ số được ứng dụng rộng r i và có mặt h u hết trong các thiết bị d n dụng đến thiết bị công nghiệp, đặc biệt trong các l nh vực thông tin liên lạc, phát thanh,... và k thu t số đ và đang được thay thế d n k thu t tư ng tự Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học ong mô đun này học viên có năng lực -Về kiến thức: + Phát biểu khái niệm về k thu t số, các c ng logic c bản. í hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng sự th t của các c ng lôgic. + Trình bày được cấu tao, nguyên l các mạch số thông dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đ i, mạch ghi dịch, mạch điều khiển. - Về k năng: + Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số c bản trên panel và trong thực tế. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + èn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, t m , chính ác trong học t p và trong thực hiện công việc. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Số Kiể Tên các bài trong mô đun Lý thí nghiệm, TT Tổng số m thuyết thảo luận, tra bài tập 1 Bài 1: Đại cương về kỹ thuật số 12 10 2 . T ng quan về mạch tư ng tự và mạch số 2. Hệ thống số và m số Thời gian:2 giờ 3. Các c ng logic c bản Thời gian:2 giờ 4. Biểu thức logic và mạch điện 5.Đại số bool và định l Demorgan Thời gian: ,5giờ 6. Đ n giản biểu thức logic Thời gian:2 giờ 7. Giới thiệu một số IC số c bản Thời gian: giờ 2 Bài 2: Flip - Flop 8 4 4 1. Flip - Flop R-S Thời gian: giờ 2. FF R-S tác động theo ung lệnh 3. Flip - Flop J -K Thời gian: giờ 6
4. Flip - Flop T Thời gian: giờ 5. Flip - Flop D Thời gian: giờ 6. Flip - Flop M-S Thời gian: giờ 7. Flip - Flop với ngõ vào Preset và Clear Thời gian: giờ 8. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản Thời gian:3giờ 3 Bài 3: Mạch đếm và thanh ghi 30 4 26 . Mạch đếm Thời gian: 9 giờ 2. Thanh ghi Thời gian:4 gi 3. Giới thiệu một số IC đếm và thanh ghi thông dụng Thời gian:2 giờ 4. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản Thời gian: 0giờ Kiểm tra 2 2 4 Bài 4: Mạch logic MSI 20 4 16 . Mạch m hóa Thời gian: 4giờ 2. Mạch giải m Thời gian: 4giờ 3. Mạch ghép kênh Thời gian:4 giờ 4. Mạch tách kênh Thời gian:4 giờ 5. Giới thiệu một số IC m hóa và giải m thông dụng Thời gian:2 giờ 6. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản Thời gian:7 giờ 5 Bài 5: Họ vi mạch TTL - CMOS 4 3 1 . Cấu trúc và thông số c bản của TTL Thời gian: 2 giờ 2. Cấu trúc và thông số c bản của CMOS Thời gian:2 giờ 3. Giao tiếp TTL và CMOS 4. Giao tiếp gi a mạch logic và tải công suất Thời gian:2 giờ 5. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng c bản Thời gian:6 giờ 6 Bài 6: Bộ nhớ 4 3 1 1. ROM Thời gian: 3giờ 2. RAM Thời gian: 2giờ 3. Mở rộng dung lượng bộ nhớ Thời gian: 2giờ 4. Giới thiệu IC Thời gian: giờ 7 Bài 7: Kỹ thuật ADC - DAC 4 2 2 1 . Mạch chuyển đ i số - tư ng tự (DAC) Thời gian:3 giờ 2. Mạch chuyển đ i tư ng tự - số (ADC) Thời gian:3 giờ 3. Giới thiệu IC Kiểm tra 2 2 Thi kết thúc mô đun 4 4 7
Cộng 90 30 56 4 8
BÀI 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT SỐ Mã Bài: MĐ14- 01 Giới thiệu: Trong khoa học, công nghệ hay cuộc sống đời thường, ta thường uyên phải tiếp úc với số lượng. Số lượng có thể đo, quản l , ghi chép, tính toán nhằm giúp cho các ử l , ước đoán trở nên ít phức tạp h n. Mục tiêu: -Trình bày được các khái niệm c bản về mạch tư ng tự và mạch số. - Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và m số. -Trình bày được cấu tạo, nguyên l hoạt động của các c ng logic c bản -Trình bày được các định lu t c bản về k thu t số, các biểu thức toán học của số - Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học t p Nội dung 1.Tổng quan về mạch tương tự và mạch số 1.1 Định nghĩa -Tín hiệu Tín hiệu là biến thiên của biên độ, thường là điện áp hay dòng điện theo thời gian. Đường biểu di n của tín hiệu là dạng sóng - Tín hiệu tương tự ( hình 4.1) Tín hiệu tư ng tự là tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian. Trong thực tế các đại lượng v t l như v n tốc, nhiệt độ môi trường, tiếng nói…đều là tín hiệu tư ng tự. Hình 4.1 Trong k thu t điện tử mạch tư ng tự là mạch ử l các tín hiệu tư ng tự có dạng như hình vẽ có ngh a là trong cùng một khoảng thời gian ác định mạch phải ử l n mức tín hiệu khác nhau - Tín hiệu số ( hình 4.2 ) Tín hiệu số là tín hiệu có biên độ gián đoạn theo thời gian. Biên độ ch có hai mức như hình vẽ, mức ( ) đại diện cho biên độ cao, mức (0) đại diện cho biên độ thấp. Hình 4.2 9
Mạch số ch ử l hai mức tín hiệu 0 hoặc trong cùng một khoảng thời gian mà thôi. 1.2 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự thu t số có nhiều ưu điểm so với k thu t mạch tư ng tự khiến cho k th t số ngày càng ph biến ở g n như h u hết các l nh vực như: đo lường, điều khiển tính toán, thông tin…Tuy nhiên k thu t mạch tư ng tự cũng có nh ng đặc tính riêng mà mạch số không thể thay thế.  Ưu điểm: Nhìn chung thiết bị số d thiết kế h n: Đó là do mạch được sử dụng các vi mạch chuyên dùng đ được thiết kế với chức năng định trước. hả năng chống nhi u và sự méo dạng cao: Do đặc thù của hệ thống là ch ử lí hai mức tín hiệu và 0 và thời gian chuyển tiếp gi a chúng là rất nhanh nên khả năng chống nhi u rất cao, h n n a biên độ của tín hiệu nhi u không đủ khả năng làm thay đ i gi a hai mức tín hiệu từ 0 sang và ngược lại từ sang 0. Trong khi đó ở thiết bị tư ng tự độ chính ác bị giới hạn vì mạch phải ử lí các tín hiệu liên tục theo thời gian, h n n a các linh kiện sử dụng không thực sự tuyến tính. Do đó biên độ của tín hiệu nhi u d dàng m nh p vào hệ thống và làm mất tính n định của hệ thống. Lưu tr và truy c p d dàng, nhanh chóng: Do tín hiệu số ch có hai mức nên việc lưu tr ở nh ng môi trường khác nhau (bộ nhớ bán dẫn, băng từ…) và truy c p rất thu n tiện. Độ chính ác và độ ph n giải cao: Trong việc đo đạc thời gian, t n số , điện thế v.v…k thu t số cho độ chính ác và độ ph n giải cao h n k thu t tư ng tự. Có thể l p trình hoạt động của hệ thống k thu t số: Hoạt động của hệ thống k thu t có thể điều khiển theo một qui lu t định trước bằng một t p lệnh gọi là chư ng trình. Cùng với việc ra đời của các vi ử lí và vi điều khiển làm cho việc tự động điều khiển hệ thống trở nên d dàng h n.  Nhược điểm H u hết các đại lượng v t l điều mang bản chất của tín hiệu tư ng tự. Chính nh ng đại lượng này thường là đ u vào và đ u ra của các hệ thống điều khiển. Ví dụ như các đại lượng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, v n tốc…Ph n tích các đại lượng này theo thời gian đó chính là các đại lượng tư ng tự. Trong k thu t người ta thường phải thực hiện biến đ i từ tín hiệu tư ng tự sang tín hiệu số và ngược lại. Điều này làm cho thiết bị thêm phức tạp và giá thành cao h n. Tuy nhiên nh ng bất lợi này bị lấn lướt bởi ưu điểm của k thu t số nên việc chuyển đ i qua lại gi a k thu t số và k thu t tư ng tự là việc c n thiết và trở nên ph biến trong công nghệ ngày nay. Để t n dụng được nh ng ưu điểm của k thu t số và k thu t tư ng tự người ta sử dụng cả hai loại vào trong một hệ thống. Ở nh ng hệ thống này kh u thiết kế c n quyết định kh u nào dùng k thu t tư ng tự và kh u nào dùng k thu t số. 2 . Hệ thống số và m số 2.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system) Trong hệ th p ph n người ta sử dụng 0 k tự từ 0 đến 9 kết hợp với các dấu chấm, dấu phẩy để ch về lượng: Trong d y số th p ph n: dn- …d2d1d0 theo qui ước từ phải qua trái vị trí của chúng thể hiện hàng đ n vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn . . . với ph n nguyên và ngược lại từ trái qua phải là ph n chục, ph n trăm, ph n nghìn . . . đối với ph n lẻ sau dấu phẩy. 10
Nói tóm lại bất kì số nào cũng là t ng các tích gi a giá trị của m i ch số với giá trị (gọi là trọng số) của nó. Hình 4.3 Đối với một d y số th p ph n có n số hạng thì có 0n giá trị và gi a hai giá trị liền kề nhau chênh lệch nhau 0 l n 2.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system) - Ký tự số : 0, - C số: 2 Để biểu di n số nhị ph n người ta dùng hai kí số (digit) 0 và để di n tả về lượng của một đại lượng nào đó.Một d y số nhị ph n ch tính ph n nguyên được biểu di n như sau: bn-1bn-2. . .b2b1b0 Qui ước m i số hạng là một bit. Bit t n cùng bên trái gọi là MSB (tức là bit có giá trị lớn nhất) và bit ở t n cùng bên phải gọi là LSB (tức là bit có giá trị nh nhất). Như v y số nhị ph n có n bit thì sẽ có 2 n giá trị khác nhau. Giá trị nh nhất là 0. . .000 và giá trị lớn nhất là . . . . Trọng số các bit từ thấp đến cao l n lượt là , 2, 4, 8 và gi a hai bit kề nhau chênh lệch nhau 2 l n.  Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân. Quy tắc chuyển như sau: bn-1bn-2. . .b2b1b0 = bn-1.2n-1+bn-2.2n-2. . . b2.22+b1.21+b0.20  Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân. Quy tắc chuyển như sau: Sử dụng qui tắc chia 2 liên tiếp số A10 và lấy ph n dư - Ph n dư đ u tiên của phép chia là bit LSB - Ph n dư cuối cùng cùng của phép chia là bit MSB 2.3 Hệ thống số bát phân (Octal system) - tự số : 0, ,2,3,4,5,6,7 - c số: 8 Trong hệ thống số bát ph n người ta dùng các số từ 0 đến 7 để mô tả về lượng của một đại lượng và cũng theo lu t vị trí trọng số của 8 m (m=. . .-2,-1,0,1,2. . .). Một d y số octal được biểu di n như sau:0n-10n-2. . .020100 Trong đó một d y số bát ph n có n số hạng thì sẽ có 8n giá trị khác nhau, giá trị thấp nhất là 0. . .000 và giá trị lớn nhất là 7. . .777. Trọng số các bit từ thấp đến cao l n lượt là , 8, 64. . .và gi a hai số liền kề nhau chênh lệch nhau 8 l n  Chuyển đổi từ bát phân sang thập phân Quy tắc chuyển như sau: 0n-10n-2. . .020100  Chuyển đ i số th p ph n sang biểu di n số bát ph n Quy tắc chuyển như sau: 11
Để thực hiện chuyển từ A10 sang A8 ta thực hiện phép chia của A10 cho A8 rồi lấy ph n dư  Chuyển đổi một số bát phân sang số nhị phân Để thực hiện chuyển đ i ta thay thế một k tự số bằng một số nhị ph n 3 bit tư ng ứng theo bảng sau: Bảng hình 4.1 2.4 Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system) - tự số : 0, ,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F - C số: 6 Hệ HEX sử dụng 6 kí tự bao gồm 0 số tự nhiên từ 0 đến 9 và các ch cái in hoa gồm A, B, C, D, E, F để di n tả 6 số th p ph n từ 0 đến 5. L do dùng hệ th p lục ph n là vì một số nhị ph n 4 bit có thể di n tả được 2 4 = 6 giá trị khác nhau nên rất thu n lợi cho hệ thống số nào đó ch dùng một k tự mà có thể tư ng ứng với số nhị ph n 4 bit, đó là hệ th p lục ph n. Một d y He được biểu di n như sau: hn-1hn-2. . .h2h1h0 Như v y trong d y số He có n số hạng thì sẽ có 6n giá trị khác nhau, giá trị nh nhất là 0. . .000 và giá trị lớn nhất là F. . .FFF. Trọng số các bit l n lượt là , 6, 256. . . và trọng số của hai số hạng kề nhau chênh lệch nhau 6 l n.  Chuyển đổi số thập lục phân sang số thập phân Ví dụ: 2 E16 = 2.161 + 14.160 = 4610 0 1 2 C , D16 = 0.163 + 1.162 + 2.161 + 12.160 + 13.16-1 =0 + 256 + 32 + 12 + 0,0625 = 300,06510 Ghi chú: nếu số th p lục ph n bắt đ u bằng ch thì khi viết phải thêm số 0 vào trước, ví dụ: EF → 0EF.  Chuyễn đổi số thập phân sang số thập lục phân - Thực hiện theo quy tắc lấy A10 chia cho A16 rồi lấy ph n dư  Chuyển đổi thập lục phân sang biểu diễn số nhị phân - Thực hiện theo quy tắc biểu di n một k số th p lục ph n bằng một nhóm t hợp 4 bit nhị ph n Ví dụ: Với A 6 = 4EFB suy ra A2 = 0 00 0 0 Với A16 = BCD2 suy ra A2 = 1011 1100 1101 0010 Bảng hình 4.2 mô tả quan hệ giữa hệ thập phân, thập lục phân và nhị phân 4 bit Th p ph n Th p lục ph n Nhị ph n 0 0 0000 1 1 0001 2 2 0010 3 3 0011 4 4 0100 5 5 0101 6 6 0110 7 7 0111 8 8 1000 9 9 1001 10 A 1010 12
11 B 1011 12 C 1100 13 D 1101 14 E 1110 15 F 1111 2.5 Mã BCD (Binary code decimal) Thông tin được ử lí trên mạch số điều là các số nhị ph n nên mọi thông tin d liệu dù là số lượng, các ch , các dấu, các mệnh lệnh sau cùng phải ở dạng nhị ph n thì mạch số mới hiểu và ử lí được. Do đó phải qui định cách thức mà các số nhị ph n dùng để biểu di n các d liệu khác nhau từ đó uất hiện các m số. Trước tiên m th p ph n thông dụng nhất là m BCD (Binary code decimal: m của số th p ph n được mã hóa theo số nhị ph n). Vì k số th p ph n lớn nhất là 9 nên ta c n 4 bit để m hóa m i kí số th p ph n M i số th p ph n được đ i sang số nhị ph n tư ng đư ng và luôn luôn dùng 4 bít cho từng số th p ph n M BCD biểu di n m i số th p ph n bằng một số nhị ph n 4 bit và ta nh n thấy rằng ch có các số từ 0000 đến 00 được sử dụng, ngoài các nhóm số nhị ph n 4 bit này không được dùng làm m BCD.  Ưu điểm: Chính của m BCD là d dàng chuyển đ i từ m th p ph n sang nhị ph n và ngược lại bằng cách ch c n nhớ các nhóm m 4 bit ứng với các kí số th p ph n từ 0 đến 9. - So sánh m BCD và m nhị phân Ta c n phải hiểu rằng m BCD không phải là một hệ thống số như hệ thống số th p ph n, nhị ph n, bát ph n và th p lục ph n. Mà th t ra, BCD là hệ th p ph n với từng kí số được m hóa thành giá trị nhị ph n tư ng ứng và cũng phải hiểu rằng m BCD không phải là một m nhị ph n quy ước. M nhị ph n quy ước biểu di n số th p ph n hoàn ch nh ở dạng nhị ph n, còn m BCD ch chuyển đ i từng k số th p ph n sang số nhị ph n tư ng ứng 2.6 Mã ASCII Ngoài d liệu dạng số máy tính còn có khả năng thao tác thông tin khác số như m biểu thị mẫu tự abc, dấu chấm c u, nh ng k tự đặc biệt cũng như k tự số. Nh ng m này được gọi chung là m ch số. Bộ m ch số hoàn ch nh bao gồm 26 ch thường, 26 ch hoa, 0 k tự số, 7 dấu chấm c u và chừng độ 20 đến 40 k tự khác. Ta có thể nói rằng m ch số biểu di n mọi k tự và ch số có trên bàn phím máy tính. M ch số được sử dụng rộng r i hiện nay là m ASCII( American Standard Code Information Interchange). M ASCII là bộ m có 7 bit nên có 27= 28 nhóm m đủ để biểu thị tất cả các k tự trên bàn phím máy tính. Ngoài d liệu dạng số máy tính còn có khả năng thao tác thông tin khác số như m biểu thị mẫu tự abc, dấu chấm c u, nh ng k tự đặc biệt cũng như k tự số. Nh ng m này được gọi chung là m ch số. Bộ m ch số hoàn ch nh bao gồm 26 ch thường, 26 ch hoa, 0 k tự số, 7 dấu chấm c u và chừng độ 20 đến 40 k tự khác. Ta có thể nói rằng m ch số biểu di n mọi k tự và ch số có trên bàn phím máy tính. Các phép tính trên hệ thống số  Cộng và trừ hai số nhị phân  Cộng hai số nhị ph n 13
Như ta đ biết cộng hai số th p ph n là hàng đ n vị cộng trước và nếu t ng nh h n 0 thì viết tống, nếu t ng lớn h n 0 thì phải viết hàng đ n vị và nhớ cho l n cộng kế trên. Trong phép cộng nhị ph n cũng tạo ra số nhớ. Đ u tiên cộng hai bít nhị ph n có ngh a ít nhất (LSB) nếu kết quả cộng hai bit =< thì viết kết quả và nếu kết quả cộng hai bit > thì phải có nhớ vào kết quả cùa phép cộng ở bít kế tiếp. - Quy tắc cộng hai số nhị ph n một bit như sau: 0 + 0 = 0; 0 + 1 = 1; + = 0 nhớ  Trừ hai số nhị ph n: Trong phép trừ nếu số bị trừ nh h n số trừ, cụ thể là 0 trừ đi , thì phải mượn ở hàng cao kế mà là 2 ở hàng đang trừ và số mượn này phải trả cho hàng cao kế tư ng tự như phép trừ hai số th p ph n. - Quy tắc trừ hai số nhị ph n một bit 0 - 0 = 0; 1 - 1 = 0; 1 - 0 = 0; 0-1=1 Để rằng 0 – không phải là bằng mà là với là số mượn. hi trừ hai số nhiều bit thì mượn ở hàng nào thì phải cộng vào với số trừ của hàng đó trước khi thực hiện việc trừ.  Nhân và chia hai số nhị phân - Quy tắc nh n hai số nhị ph n một bit C n lưu ý: 0x0=0 0x1=0 1x1=1 - Quy tắc nh n hai số nhị ph n một bit Ví dụ: Thực hiện phép chia 00 00 00 cho 11000 L n chia đ u tiên, 5 bit của số bị chia nh h n số chia nên ta được kết quả là 0, sai đó ta lấy 6 bit của số bị chia tiếp ( tư ng ứng với việc dịch phải số chia bit trước khi thực hiện phép trừ) Kết quả ta được: 11001.12 = 25.510  Cộng và trừ hai số thập lục phân  Cộng hai số th p lục ph n hi cộng hai số th p ph n nếu t ng lớn h n 9 thì ta viết con số đ n vị và nhớ số hàng chục lên hàng cao kế. Tư ng tự như v y đối với số th p lục ph n nếu t ng lớn h n F ( 5 trong hệ 0) thì ta viết con số đ n vị và nhớ con số hàng th p lục lên hàng cao kế. Cộng hai số th p lục ph n ch có một số 14
Ta thấy: - Trường hợp 8 + 7 = 5 tư ng ứng với F - Trường hợp 8 + 8 = 6, ta viết 6 – 16 = 0 và nhớ và kết quả là 0 - Trường hợp 8 + A = 8, ta viết 8 – 16 = 2 và nhớ và kết quả là 2 - Trường hợp 8 + F = 23, ta viết 23 – 6 = 7 và nhớ và kết quả là 7 - Cùng quy lu t trên áp dụng khi cộng hai số He có nhiều con số và d nhiên số nhớ cho hàng nào thì phải cộng thêm cho hàng đó. Trừ hai số th p lục ph n Khi trừ hai số He nếu số trừ lớn h n số bị trừ ta mượn 6 để thêm vào số bị trừ và trả cho số trừ ở hàng cao kế.  Cộng và trừ hai số BCD  Cộng hai số BCD Cộng hai số BCD khác với cộng hai số nhị ph n bình thường. hi t ng ở m i số hạng của số BCD bằng 9 (= 00 ) hay nh h n 9 thì đó là kết quả cuối cùng. hi t ng hai số nhị ph n lớn h n 9 tức là từ 0 0 trở lên thì t ng phải được cộng phải được cộng thêm 6 (= 0 0) để có t ng là 9 hoặc nh h n và số nhớ lên hàng BCD có ngh a cao h n. L do cộng thêm 6 vì m BCD không dùng 6 m cao nhất của số nhị ph n 4 bit đó là các m từ 0 0 đến .  Trừ hai số BCD Trừ hai số BCD cung giống như trừ hai số nhị ph n nhiều bit. Nếu số bị trừ nh h n số trừ thì phải mượn ở hàng có ngh a trên mà là 0 ở hàng đang trừ. Để tiện sắp ếp ta chuyển ờ hàng có ngh a trên thành 0 ở hàng đang trừ rồi cộng vào số bị trừ trước khi thực hiện phép trừ.  Bài tập: 1. Biến đ i các số nhị phân sau sang th p phân: a) 101102 b) 100011012 2. Biến đ i các số th p phân sau số nhị phân: a) 37 b) 14 c) 189 3. Biến đ i các số th p lục phân sau sang nhị phân: a) 478 b) 238 c) 1708 4. Biến đ i các số th p phân sau sang bát phân: a) 111 b) 97 c) 234 5. Biến đ i các số th p phân sau sang th p lục phân: a) 22 b) 321 c) 2007 6. Hãy chuyển đ i các mã số sau: a. Từ mã Binary sang Hexadecimal: 1110010112 b.Từ mã Hexadecimal sang Octal: EDH 7. Mã hóa số th p ph n dưới đ y dùng m BCD : a/ 12 b/ 192 c/ 2079 d/15436 e/ 0,375 f/ 17,250 3. Các cổng Logic cơ bản Trong k thu t điện tử người ta dùng nh ng linh kiện điện tử c n thiết kết nối với nhau theo các quy lu t nhất định tạo nên các ph n tử c bản và từ đó hình thành các mạch chức năng phức tạp h n. Nh ng ph n tử c bản này gọi là các c ng logic căn bản. 15
Một c ng logic căn bản bao gồm một hay nhiều ngõ vào nhưng có duy nhất một ngõ ra và gi a các ngõ vào và ngõ ra biểu thị mối quan hệ với nhau được biểu di n qua các số nhị ph n 0 và . Xét về mức điện áp thì 0 đặc trưng cho điện áp thấp và đặc trưng cho điện áp cao và các c ng logic c bản bao gồm các c ng sau. 3.1 Cổng AND Hình 4.4a Hình 4.4b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét:  C ng AND thực hiện toán nh n thông thường gi a 0 và  Ngõ ra c ng AND bằng 0 khi có ít nhất một ngõ vào bằng 0  Ngõ ra c ng AND bằng khi tất cả các ngõ vào điều bằng 3.2 Cổng OR Hình 4.5a 16
Hình 4.5b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét: - Ngõ ra c ng O bằng 0 khi tất cả các ngõ vào bằng 0 - Ngõ ra c ng O bằng khi có ít nhất một ngõ vào bằng 1 3.3 Cổng NOT Hình 4.6a Hình 4.6b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét: Trạng thái ngõ vào và ngõ ra của c ng NOT luôn đối nhau 3.4 Cổng NAND Hình 4.7a 17
Hình 4.7b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét:  C ng NAND là đảo trạng thái ngõ ra của c ng AND  Ngõ ra c ng NAND bằng 0 khi có tất cả các ngõ vào bằng  Ngõ ra c ng AND bằng khi có ít nhất một ngõ vào bằng 0 3.5 Cổng NOR Hình 4.8a Hình 4.8b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét:  C ng NO là đảo của c ng O  Ngõ ra c ng NO bằng 0 khi có ít nhất một ngõ vào bằng  Ngõ ra c ng NO bằng khi tất cả các ngõ vào bằng 0 3.6 Cổng EX-OR 18
Hình 4.9a Hình 4.9b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét:  Ngõ ra c ng EX-O bằng 0 khi tất cả các ngõ vào cùng trạng thái  Ngõ ra c ng EX-O bằng khi các ngõ vào khác trạng thái Cổng EX-NOR Hình 4.10a 19
Hình 4.10b: ký hiệu và bảng trạng thái Nh n ét:  Ngõ ra c ng EX-NO chính là đảo của c ng EX-OR  Ngõ ra c ng EX-NO bằng khi tất cả các ngõ vào cùng trạng thái  Ngõ ra c ng EX-NO bằng 0 khi các ngõ vào khác trạng thái 3.8 Cổng đệm ( Buffer) C ng đệm ( Buffer) hay còn gọi là c ng không đảo là c ng có một ngõ vào và một k hiệu và bằng trạng thái hoạt động như hình sau Hình 4.11a Hình 4.11b: ký hiệu và bảng trạng thái của cổng đệm Nh n ét:  X là ngõ vào, có trở kháng vào ( Zin ) vô cùng lớn. Vì v y dòng vào của c ng đệm rất nh .  Y là ngõ ra, có trở kháng ra (Z out) rất nh . Vì v y c ng đệm có khả năng cung cấp dòng ngõ ra lớn.  Dùng để phối họp trở kháng vào.  Dùng để cách ly và n ng dòng cho tải 4. Biểu thức Logic và mạch điện 4.1 Mạch điện biểu diễn biểu thức Logic  Mạch tạo thành các c ng logic từ c ng NAND C ng NAND thực hiện phép toán nh n đảo, về s đồ Logic c ng NAND gồm c ng AND mắc nối t ng với c ng NOT, k hiệu và bảng trạng thái c ng NAND được cho như hình 4.16 20