Kỹ thuật số - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

HỆ TUẦN TỰ I. Giới thiệu: Hệ tuần tự là hệ mà ngõ ra không chỉ phụ thuộc vào các ngõ vào mà còn phụ thuộc vào 1 số ngõ ra được hồi tiếp trở thành ngõ vào thông qua phần tử nhớ. Ngõ vào (INPUT) CỔNG LOGIC PHẦN TỬ NHỚ Ngõ ra (OUTPUT) Phần tử nhớ thường sử dụng là Flip_Flop. Hệ tuần tự được chia thành 2 loại: - Hệ tuần tự đồng bộ (Synchronous) - Hệ tuần tự bất đồng bộ (Asynchronous) ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật số - Chương 4

Chöông 4: HEÄ TUAÀN TÖÏ I. Giôùi thieäu: Heä tuaàn töï laø heä maø ngoõ ra khoâng chæ phuï thuoäc vaøo caùc ngoõ vaøo maø coøn phuï thuoäc vaøo 1 soá ngoõ ra ñöôïc hoài tieáp trôû thaønh ngoõ vaøo thoâng qua phaàn töû nhôù. Ngoõ vaøo Ngoõ ra COÅNG (INPUT) (OUTPUT) LOGIC PHAÀN TÖÛ NHÔÙ Phaàn töû nhôù thöôøng söû duïng laø Flip_Flop. Heä tuaàn töï ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: - Heä tuaàn töï ñoàng boä (Synchronous) - Heä tuaàn töï baát ñoàng boä (Asynchronous) 1
II. Maïch Choát (Latch) vaø Flip-Flop (FF): Latch (choát): laø maïch tuaàn töï maø noù lieân tuïc xem xeùt caùc ngoõ vaøo vaø laøm thay ñoåi caùc ngoõ ra baát cöù thôøi ñieåm naøo khoâng phuï thuoäc vaøo xung clock. Flip_Flop: laø maïch tuaàn töï maø noù thöôøng laáy maãu caùc ngoõ vaøo vaø laøm thay ñoåi caùc ngoõ ra taïi nhöõng thôøi ñieåm xaùc ñònh bôûi xung clock. Caùc maïch choát vaø FF coù 2 ngoõ ra Q vaø Q. Hai ngoõ ra naøy coù giaù trò logic laø buø cuûa nhau. 2
1. Caùc maïch choát: Baûng hoaït ñoäng: a. Choát SR: coù 2 loaïi Q+ Q+ S R * Coång NOR: 0 0 QQ 01 0 1 10 1 0 R Caám 1 1 00 Q (reset) söû duïng Q+ laø traïng thaùi keá tieáp cuûa Q Kyù hieäu: Q S S Q (set) R Q 3
Baûng hoaït ñoäng: * Coång NAND: Q+ Q+ S R Caám 11 0 0 söû duïng 10 0 1 S 01 1 0 (set) Q QQ 1 1 Kyù hieäu: Q R S Q (reset) R Q 4
b. Choát SR coù ngoõ vaøo cho pheùp: S (set) Q C (enable) Q R (reset) Kyù hieäu choát SR coù ngoõ vaøo Baûng hoaït ñoäng: cho pheùp tích cöïc cao: Q+ Q+ CSR Q Q 0XX S Q Q Q 100 C 0 1 101 1 0 110 R Q 1 1 111 5
* Khaûo saùt giaûn ñoà xung: S R C Q (Cho Q ban ñaàu laø 0) Kyù hieäu choát SR coù ngoõ vaøo cho pheùp tích cöïc thaáp: Q+ Q+ C SR S Q Q Q 1 XX Q Q 0 00 C 0 1 0 01 R Q 1 0 0 10 1 1 0 11 6
c. Choát D: D (set) Q C (enable) Q Kyù hieäu choát D: Baûng hoaït ñoäng: Q+ Q+ C D D Q Q Q 0 X 1 0 0 1 C Q 1 1 1 0 7
2. Flip_Flop (FF): Traïng thaùi keá tieáp cuûa ngoõ ra FF seõ thay ñoåi theo ngoõ vaøo vaø traïng thaùi tröôùc ñoù cuûa ngoõ ra taïi thôøi ñieåm thay ñoåi cuûa xung clock (caïnh leân hoaëc caïnh xuoáng) Q Q X X Q Q CK CK Xung clock caïnh xuoáng Xung clock caïnh leân * Baûng ñaëc tính vaø phöông trình ñaëc tính: Bieåu dieãn moái quan heä cuûa ngoõ ra keá tieáp Q+ phuï thuoäc vaøo caùc ngoõ vaøo vaø traïng thaùi ngoõ ra hieän taïi Q. * Baûng kích thích: Bieåu dieãn giaù trò cuûa caùc ngoõ vaøo caàn phaûi coù khi ta caàn ngoõ ra chuyeån töø traïng thaùi hieän taïi Q sang traïng thaùi keá tieáp Q+. 8
a. Flip_Flop D (D-FF): Baûng hoaït ñoäng: Q+ Q+ CK D Q D 0, 1, X Khoâng thay ñoåi 0 1 0 Q CK 1 0 1 Q D Q+ Q+ CK D 0, 1, X Khoâng thay ñoåi 0 1 0 Q CK 1 0 1 9
* Khaûo saùt giaûn ñoà xung: CK D Q (Cho Q ban ñaàu laø 0) •* Baûng ñaëc tính vaø •* Baûng kích thích: phöông trình ñaëc tính: • Q+ Q D Q+ DQ 0 0 0 00 0 1 0 1 01 0 1 0 0 10 1 1 1 1 11 1 Q+ = D D = Q+ 10
b. Flip_Flop T (T-FF): Baûng hoaït ñoäng: Q Q T T Q+ T Q 0 Q Q CK CK 1 Q •* Baûng ñaëc tính vaø •* Baûng kích thích: phöông trình ñaëc tính: • Q+ T Q Q+ Q T 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 Q+ = T  Q T = Q  Q+ 11
c. Flip_Flop SR (SR-FF): •* Baûng hoaït ñoäng: Q+ S R S Q S Q 0 0 Q CK CK 0 1 0 1 1 0 R Q R Q X 1 1 •* Baûng ñaëc tính vaø phöông trình ñaëc tính: • •* Baûng kích thích: S RQ Q+ Q+ Q S R 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 X 0 1 1 1 1 0 1 Q+ = S + R Q X 1 1 0 SR = 0 X 12 1 1 1
d. Flip_Flop JK (JK-FF): •* Baûng hoaït ñoäng: Q+ J K J Q J Q 0 0 Q CK CK 0 1 0 1 1 0 K Q K Q Q 1 1 •* Baûng ñaëc tính vaø phöông trình ñaëc tính: • •* Baûng kích thích: J KQ Q+ Q+ Q J K 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 X 0 0 1 0 1 X 0 1 0 0 1 1 X 1 1 0 1 1 0 0 X 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 13 Q+ = JQ +KQ 0 13 1 1 1
e. Caùc ngoõ vaøo baát ñoàng boä: - Caùc ngoõ vaøo naøy seõ laøm thay ñoåi giaù trò ngoõ ra töùc thôøi, baát chaáp xung clock. - Coù 2 ngoõ vaøo vaøo baát ñoàng boä: Preset (Pr) vaø Clear (Cl). + Khi ngoõ vaøo Preset tích cöïc thì ngoõ ra Q ñöôïc set leân 1. + Khi ngoõ vaøo Clear tích cöïc thì ngoõ ra Q ñöôïc xoùa veà 0. Pr Q Pr Q J J CK CK K Cl Q K Cl Q + Khi ngoõ vaøo Preset vaø Clear khoâng tích cöïc thì FF môùi hoaït ñoäng. 14
III. Boä ñeám (COUNTER): 1. Giôùi thieäu: - Boä ñeám laø heä tuaàn töï coù 1 ngoõ vaøo xung clock vaø nhieàu ngoõ ra. Ngoõ ra cuûa boä ñeám chính laø ngoõ ra cuûa caùc Flip-Flop caáu thaønh boä ñeám. - Noäi dung cuûa boä ñeám taïi 1 thôøi ñieåm goïi laø traïng thaùi cuûa boä ñeám. Khi coù xung clock vaøo boä ñeám seõ chuyeån traïng thaùi töø 1 traïng thaùi hieän taïi chuyeån sang 1 traïng thaùi keá tieáp. Cöù tieáp tuïc nhö vaäy seõ taïo ra 1 voøng ñeám kheùp kín. Q2Q1Q0 - Giaûn ñoà traïng thaùi cuûa boä ñeám: Bieåu dieãn caùc traïng thaùi coù 000 trong voøng ñeám vaø höôùng chuyeån 110 traïng thaùi cuûa boä ñeám. 100 - Modulo cuûa boä ñeám: Laø soá caùc traïng thaùi khaùc nhau 010 011 trong voøng ñeám: m ≤ 2n 15
* Boä ñeám ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: - Boä ñeám noái tieáp (boä ñeám baát ñoàng boä): laø boä ñeám maø ngoõ ra cuûa FF tröôùc seõ laø ngoõ vaøo xung clock cho FF sau. - Boä ñeám song song (boä ñeám ñoàng boä): laø boä ñeám maø ngoõ vaøo xung clock cuûa caùc FF ñöôïc noái chung vôùi nhau. 2. Boä ñeám noái tieáp (Asynchronous Counter): : - Boä ñeám noái tieáp thöïc hieän caùc voøng ñeám leân hoaëc xuoáng: + Ñeám leân (Count Up): noäi dung boä ñeám taêng theâm 1 khi coù xung clock. + Ñeám xuoáng (Count Down): noäi dung boä ñeám giaûm ñi 1 khi coù xung clock. - Boä ñeám ñöôïc taïo töø caùc FF ñeám 2, gheùp noái tieáp vôùi nhau. 1 1 T J Q Q CK 1 CK K Q Q 16
a. Boä ñeám ñaày ñuû (m = 2n): * Gheùp Cki+1 = Qi Q0(LSB) Q1 Q2(MSB) 1 1 1 T T T Q Q Q CK CK CK CK Q Q Q Khaûo saùt giaûn ñoà xung: ñaây laø boä ñeám leân (Count Up) CK Q0 (LSB) Q1 Q2 17 (MSB)
Q0(LSB) Q1 Q2(MSB) 1 1 1 J J J Q Q Q CK CK CK CK 1 1 1 K K K Q Q Q Khaûo saùt giaûn ñoà xung: laø boä ñeám xuoáng (Count Down) CK Q0 (LSB) Q1 Q2 18 (MSB)
* Gheùp Cki+1 = Qi + Boä ñeám xuoáng (Count Down): Q2(MSB) Q0(LSB) Q1 1 1 1 J J J Q Q Q CK CK CK CK 1 1 1 K K K Q Q Q + Boä ñeám leân (Count Up): Q1 Q2(MSB) Q0(LSB) 1 1 1 T T T Q Q Q CK CK CK CK Q Q Q 19
b. Boä ñeám khoâng ñaày ñuû (m 2n): - Boä ñeám khoâng ñaày ñuû thöïc hieän döïa vaøo boä ñeám ñaày ñuû. Ta caàn xaùc ñònh traïng thaùi keá tieáp khoâng mong muoán cuûa voøng ñeám khoâng ñaày ñuû. - Duøng traïng thaùi naøy ñeå taïo ra tín hieäu taùc ñoäng tích cöïc vaøo caùc ngoõ vaøo baát ñoàng boä Preset hoaëc Clear ñeå ñöa boä ñeám trôû veà traïng thaùi ban ñaàu (thường gọi laø traïng thaùi reset). Vd: Söû duïng T-FF coù xung clock caïnh xuoáng vaø ngoõ vaøo Preset, Clear tích cöïc cao; thieát keá boä ñeám leân coù m = 5 vaø bắt ñaàu từ giaù trò 0. Ta gọi Z laø tín hiệu để reset bộ đếm. Q2 Q1 Q0 Z 0 0 0 0 Z Q2Q1 0 0 0 1 Q0 00 01 11 10 0 0 1 0 0 X 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 X 1 0 1 1 X 1 1 0 Z = Q2 Q0 20 X 1 1 1