thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 1

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

167
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch đếm hạch đếm xung là một hệ logic^ dãy được tạo thành từ sự kết hợp của các Flip - Flop. Mạch có một đầu vào cho xung đếm và nhiều đầu ra. Các đầu ra này thường là các đầu ra Q cho các FF. Vì Q chỉ có thể có hai trạng thái là 1 và 0 cho nên sự sắp xếp các đầu ra này cho phép ta biểu diễn kết quả dưới dạng một số hệ hai có số bit bằng số FF dùng trong mạch đếm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 1

Chöông I: CAÙC MAÏCH CÔ BAÛN I. CAÙC MAÏCH LOGIC 1. Coång AND Duøng ñeå thöïc hieän pheùp nhaân logic Kí hieäu: Baûng traïng thaùi A B Y A Y B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Nhaän xeùt: ngoõ ra cuûa coång logic AND chæ leân möùc 1 khi caùc ngoõ vaøo laø 1  A,B: ngoõ vaøo tín hieäu logic  0: möùc logic thaáp  1: möùc logic cao  Y: ñaùp öùng ngoõ ra 2. Coång NOT Duøng ñeå thöïc hieän pheùp ñaûo Kí hieäu: Baûng traïng thaùi A A Y Y 0 1 1 0 Tín hieäu giöõa ngoõ ra vaø ngoõ vaøo luoân ngöôïc möùc logic nhau 3. Coång NAND Duøng thöïc hieän pheùp ñaûo cuûa pheùp nhaân logic
Kí hieäu: Baûng traïng thaùi A B Y A Y B 0 0 1 0 1 1 A Y 1 0 1 B 1 1 0 Nhaän xeùt: Ngoõ ra cuûa coång NAND ôû möùc logic 1 khi taát caû caùc ñaàu vaøo laø 0. 4. Coång OR Duøng thöïc hieän chöùc naêng coäng logic Kí hieäu: Baûng traïng thaùi. A B Y A Y 0 0 0 B 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Nhaän xeùt: Ngoõ ra coång OR ôû möùc logic 1 khi ngoõ vaøo coù ít nhaát moät ngoõ ôû 1 5. Coång NOR Duøng thöïc hieän pheùp ñaûo coång OR Kí hieäu: Baûng traïng thaùi A B C A Y 0 0 1 B 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Nhaän xeùt: ngoõ ra coång NOR seõ ôû möùc 1 khi taát caû caùc ñaàu vaøo laø 0 6. Coång EX-OR Duøng taïo ra tín hieäu möùc 0 khi caùc ñaàu vaøo cuøng traïng thaùi. Kí hieäu: Baûng traïng thaùi
A B Y 0 0 0 A Y 0 1 1 B 1 0 1 1 1 0 Toùm laïi: Treân ñaây ngöôøi vieát giôùi thieäu 6 loaïi coàng logic :AND, NOT, NAND, OR, NOR, EX-OR. Nhöng thöïc teá chæ caàn 4 coång AND, OR, EX-OR, NOT thì coù theå coù ñöôïc caùc coång coøn laïi. Hieän nay caùc coång logic ñöôïc tích hôïp trong caùc IC. Moät soá IC thoâng duïng chöùa caùc coång thoâng duïng laø: 4 AND 2 ngoõ vaøo: 7408, 4081 6 NOT : 7404,4051 4 NAND 2 ngoõ vaøo:7400, 4071 4 NOR 2 ngoõ vaøo: 7402, 4001 4 EX-OR 2 ngoõ vaøo:74136, 4030 II. Maïch Flip-Flop. Flip - Flop laø caùc phaàn töû cô baûn ñeå taïo thaønh caùc maïch ñeám, caùc thanh ghi, caùc boä nhôù…. laø phaàn töû thöôøng coù 2 ñaàu ra vaø nhieàu ñaàu vaøo. 1. Flip - Flop RS Flip - Flop RS laø loaïi FF ñôn giaûn nhaát chæ coù hai ñaàu vaøo ñieàu khieån tröïc tieáp. Kí hieäu: Baûng chaân lyù: S R Q Q\ S Q 0 0 Qn Qn\ R QN 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Khoâng duøng 2. Flip - Flop RST: Coøn ñöôïc goïi laø Flip - Flop nhòp. Maïch coù caùc ñaàu vaøo ñieàu kieän tröïc tieáp vaø caùc ñaàu vaøo ñoàng boä coäng vôùi xung nhòp Cp. 3. Flip-Flop Chuû tôù (Master - Slave):
Laø mgät daïng FF raát phoå bieán goàm 2 phaàn vaø coù 2 khoái ñieàu khieån rieâng nhöng laïi coù quan heä vôùi nhau. FF chuû thöïc hieän chöùc naêng logic cô baûn cuûa heä Flip-Flop tôù thöïc hieän chöùc naêng nhôù traïng thaùi cuûa heä sau khi hoaøn thaønh vieäc ghi thoâng tin. Döôùi söï ñieàu khieån cuûa xung clock Cp, vieäc ghi thoâng tin vaøo Flip-Flop chuû tôù ñöôïc thöïc hieän qua 4 böôùc:  Böôùc 1: caùch ly giöõa 2 Flip-Flop chuû vaø tôù.  Böôùc 2: ghi thoâng tin vaøo Flip-Flop chuû.  Böôùc 3: caùch ly giöõa ñaàu vaøo vaø Flip-Flop chuû.  Böôùc 4: chuyeån thoâng tin töø Flip-Flop chuû ñeán tôù. X1 Q X1' X2 FF Master X2' FF Slave Q\ Cp 4. Flip - Flop JK: Laø moät FF vaïn naêng coù nhieàu öùng duïng trong kyõ thuaät soá. Trong FF naøy ngoaøi 2 ñaàu vaøo kích thích tröïc tieáp Sd vaø Rd, coøn coù 2 ñaàu vaøo ñieàu khieån ñoàng boä JK ñaàu vaøo xung clock Cp. Kí hieäu: Baûng traïng thaùi: J K Q J S Q 0 0 Q0 CP 0 1 0 K QN R 1 0 1 1 1 Qn Veà caáu taïo: Flip-Flop JK phöùc taïp hôn FF RS vaø FF RST, nhöng chuùng coù khaû naêng hoaït ñoäng lôùn hôn bôûi vì caùclyù do sau: Vaãn ñieàu khieån tröïc tieáp qua Sd, Rd. Caùc ñaàu vaøo J, K khoâng coù ñaëc tính nhö S vaø R. Tuy nhieân khi J - K = 1 thì maïch hoaït ñoäng nhö moät Flip - Flop T (nghóa laø Q vaãn ñöôïc xaùc ñònh trofg khi FF RS, RST thì bò caám). Chuù yù: khi Flip - Flop naãy baèng xung clock ta caàn chuù yù: Flip - Flop taùc ñoäng baèng möùc ñieän theá hay baèng caïnh (söôøn). Moät soá IC chöùa Flip - Flop JK:
 7470: FF JK naåy baèng caïnh leân, vôùi Preset vaø xoaù, coù cöûa and ôû ngoõ vaøo.  7472: FF JK chuû tôù naåy ôû möùc cao vôùi Preset vaø xoaù, coù cöûa and ôû ngoõ vaøo.  7473: FF JK vôùi xoaù, naåy ôû möùc cao, (74LS73 naåy ôû caïnh xuoáng).  74112: hai FF JK vôùi xoaù, Preset, naåy baèng caïnh xuoáng.  4027: chöaù 2FF ñoäc laäp, Set, Reset naåy ôû caïnh leân. 5. Flip - Flop D: Kí hieäu: Baûng traïng thaùi D Qn+1 Qn+1 D Q 0 0 1 1 1 0 CP QN Ñaàu ra cuûa Flip-Flop D laëp laïi traïng thaùi ñaàu vaøo D ôû thôøi ñieåm tröôùc ñoù. Ta coù theå cheá taïo FF D töø FF JK, RS… Caùc IC chöùa Flip-Flop D: 7474,74174,74175… 6. Flip - Flop T: Laø Flip-Flop coù hai ñaàu ra Q, Q\ vaø ñaàu vaøo döõ lieäu T. Kí hieäu: Baûng traïng thaùi T Q T Qn+1 Qn+1 Cp Q 0 Qn Qn 1 Qn Qn T = 1: ñaàu ra naåq lieân tuïc theo xung clock T = 0: ñaàu ra giöõ vò trí cuõ khoâng ñoåi. III. Maïch ñeám Môû ñaàu: Maïch ñeám haïch ñeám xung laø moät heä loâgic daõy ñöôïc taïo thaønh töø söï keát hôïp cuûa caùc Flip - Flop. Maïch coù moät ñaàu vaøo cho xung ñeám vaø nhieàu ñaàu ra. Caùc ñaàu ra naøy thöôøng laø caùc ñaàu ra Q cho caùc FF. Vì Q chæ coù theå coù hai traïng thaùi laø 1 vaø 0 cho neân söï saép xeáp caùc ñaàu ra naøy cho pheùp ta bieåu dieãn keát quaû döôùi daïng moät soá heä hai coù soá bit baèng soá FF duøng trong maïch ñeám.
Ñieàu kieän cô baûn ñeå moät maïch ñöôïc goïi laø maïch ñeám laø noù coù caùc traïng thaùi khaùc nhau, toái ña cuûa maïch cuõng bò giôùi haïn. Soá xung toái ña ñeám ñöôïc goïi laø dung löôïng cuûa maïch ñeám. Xung ñeám A B C D Neáu cöù tieáp tuïc kích thích khi ñaõ tôùi haïn maïch seõ trôû veà traïng thaùi khôûi ñaàu, töùc laø maïch coù tính chaát tuaàn hoaøn. Coù nhieàu phöông phaùp keát hôïp caùc Flip-Flop cho neân coù raát nhieàu loaïi maïch ñeám. Tuy nhieân, chuùng ta coù theå saép chuùng vaøo ba loaïi chính laø: maïch ñeám nhò phaân, maïch ñeám BCD, vaø maïch ñeám modul M. Maïch ñeám nhò phaân: Laø loaïi maïch ñeám trong ñoù coù traïng thaùi cuûa maïch ñöôïc trình baøy döôùi daïng soá nhò phaân. Moät maïch ñeám nhò phaân söû duïng n Flip-Flgp seõ coù dung löôïng laø 2n. Maïch ñeám BCD: Thöôøng duøng 4 FF nhöng chæ cho möôøi traïng thaùi khaùc nhau ñeå bieåu dieãn caùc soá heä 10 töø 0 ñeán 9. Maïch ñeám modul M: Laø maïch ñeám coù dung löôïng laø M, vôùi M laø soá nguyeân döông baát kyø. Vì vaäy maïch ñeám loaïi naøy coù raát nhieàu daïng khaùc nhau tuyø theo saùng kieán cuûa nhaø thieát keá nhaèm thoaû maõn nhu caàu söû duïng. Maïch ñeám modul M thöôøng duøng coång logic vôùi Flip-Flop vaø caùc kieåu hoài tieáp ñaëc bieät ñeå coù theå trình baøy keát quaû döôùi daïng soá heä hai töï nhieân hay döôùi daïng maõ naøo ñoù. Veà chöùc naêng cuûa maïch ñeám, ngöôøi ta phaân bieät: Caùc maïch ñeám leân (up counters) hay coøn goïi laø maïch ñeám coäng, maïch ñeám thuaän. Caùc maïch ñeám xuoáng: (down counters) hay coøn goïi laø maïch ñeám tröø, maïch ñeám nghòch. Caùc maïch ñeám leân - xuoáng (up - down counters) hay coøn goïi laø maïch ñeám hoãn hôïp, maïch ñeám thuaän nghòch. Veà phöông phaùp ñöa xung clock vaøo maïch ñeám, ngöôøi ta phaân ra: Phöông phaùp ñoàng boä:
Phöông phaùp naøy xung clock ñöôïc ñöa ñeán caùc Flip Flop cuøng moät luùc. Phöông phaùp khoâng ñoàng boä: Phöông phaùp naøy xung clock ñöôïc ñöa ñeán moät FF, roài caùc FF coøn laïi kích thích laãn nhau. Toác ñoä taùc ñoäng cuûa maçch ñeám laø tham soá quan troïng vaø ñöôïc xaùc ñònh bôûi hai tham soá khaùc laø: Taàn soá cöïc ñaïi cuûa daõy xung maø boä ñeám coù theå ñeám ñöôïc. Khoaûng thôøi gian thieát laäp cuûa maïch ñeám: töùc laø khoaûng thôøi gian töø khi ñöa xung ñeám vaøo maïch cho tôùi khi thieát laäp xong traïng thaùi trong boä ñeám töông öùng vôùi khung ñaàu vaøo. Caùc Flip-Flop thöôøng duøng trong maïch ñeám laø loaïi RST vaø JK döôùi daïng rôøi hay tích hôïp. Maïch ghi: Moãi Flip-Flop coù hai traïng thaùi oån ñònh (hai traïng thaùi beàn) vaø ta coù theå kích thích Flip-Flop ñeå coù ñöôïc moät trong hai traïng thaùi nhö yù muoán. Sau khi kích thích Flip-Flop seõ giöõ hai traïng thaùi naøy cho ñeán khi noù buoäc bò thay ñoåi. Vì coù ñaëc tính nhö vaäy neân ta baûo raèng Flip-Flop laø maïch coù tính nhôù ñöôïc hay maïch nhôù. Nhö vaäy, neáu duøng nhieàu Flip-Flop ta coù theå ghi vaøo ñoù moät hay nhieàu döõ lieäu ñaõ ñöôïc maõ hoaù döôùi daïng moät chuoãi caùc soá heä nhò phaân laø 0 vaø 1. Caùc FF duøng vaøo coâng vaeäc nhö theá taïo thaønh moät loaïi maïch laø maïch ghi maø trong nhieàu tröôøng hôïp coøn goïi laø thanh ghi (register). Thoâng thöôøng caùc FF khoâng naèm coâ laäp maø chuùng ñöôïc noái laïi vôùi nhau theo moät caùch naøo ñoù ñeå coù theå truyeàn töøng phaàn döõ lieäu cho nhau. Döôùi hình thöùc naøy ta coù thanh ghi dòch (shift register). Thanh ghi dòch laø moät phaàn töû quan troïng trong caùc thieát bò soá töø maùy ño cho ñeán maùy tính. Ngoaøi nhieäm vuï ghi nhôù döõ lieäu, chuùng coøn thöïc hieän moät soá chöùc naêng khaùc nhau. Coù hai phöông phaùp ñöa döõ lieäu vaøo maïch laø: noái tieáp (serial) vaø song song (parallel) taïo thaønh caùc maïch ghi noái tieáp vaø maïch ghi song song. Thanh ghi ñöôïc tích hôïp trong caùc IC sau:  74164  4034 : thanh ghi ñoäc laäp 8 bit.  74165  4021 : thanh ghi dòch 8 bit.  74166  4014 : thanh ghi dòch 8 bit.  74194  40194 :thanh ghi dòch 4 bit.
 74195  40195 :thanh ghi dòch 4 bit.