›
›

Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 3: Hệ tổ hợp - Nguyễn Trọng Luật

Download
HEÄ TOÅ HÔÏP  
I. Giôùi thieäu – Caùch thieát keá heä toå hôïp:  
Maïch logic ñöôïc chia laøm 2 loaïi:  
- Heä toå hôïp (Combinational Circuit)  
- Heä tuaàn töï (Sequential Circuit).  
Heä toå hôïp laø maïch maø caùc ngoõ ra chæ phuï thuoäc vaøo giaù  
trò cuûa caùc ngoõ vaøo. Moïi söï thay ñoåi cuûa ngoõ vaøo seõ laøm ngoõ ra  
thay ñoåi theo.  
Ngoõ vaøo  
(INPUT)  
COÅNG  
LOGIC  
Ngoõ ra  
(OUTPUT)  
1
3D-1  
* Caùc böôùc thieát keá:  
- Phaùt bieåu baøi toaùn.  
- Xaùc ñònh soá bieán ngoõ vaøo vaø soá bieán ngoõ ra.  
- Thaønh laäp baûng giaù trò chæ roõ moái quan heä giöõa ngoõ vaøo  
vaø ngoõ ra.  
Ngoõ vaøo  
Ngoõ ra  
Xn-1 … X1 X0 Ym-1 … Y1 Y0  
0 … 0 0  
1 … 1 1  
- Tìm bieåu thöùc ruùt goïn cuûa töøng ngoõ ra phuï thuoäc vaøo  
caùc bieán ngoõ vaøo.  
- Thöïc hieän sô ñoà logic.  
2
3D-2  
Vd: Thieát keá heä toå hôïp coù 3 ngoõ vaøo X, Y, Z; vaø 2 ngoõ ra F, G.  
- Ngoõ ra F laø 1 neáu nhö 3 ngoõ vaøo coù soá bit 1 nhieàu hôn soá bit  
0; ngöôïc laïi F = 0.  
- Ngoõ ra G laø 1 neáu nhö giaù trò nhò phaân cuûa 3 ngoõ vaøo lôùn  
hôn 1 vaø nhoû hôn 6; ngöôïc laïi G = 0.  
F
XY  
Z
X Y  
00 01 11 10  
X Y Z  
F G  
1
0
0 0 0 0 0  
0 0 1 0 0  
0 1 0 0 1  
0 1 1 1 1  
1 0 0 0 1  
1 0 1 1 1  
1 1 0 1 0  
1 1 1 1 0  
1 1  
1
1
Y Z  
X Z  
F = X Y + Y Z + X Z  
G
XY  
Z
00 01 11 10  
1
1
0
X Y  
1
1
X Y  
1
3
3D-3  
G = X Y + X Y = X Y  
G = X Y + X Y = X Y  
F = X Y + Y Z + X Z  
X
Y
Z
F
G
4
3D-4  
Trường hợp heä toå hôïp khoâng söû duïng taát caû 2n toå hôïp cuûa ngoõ  
vaøo, thì taïi caùc toå hôïp khoâng söû duïng ñoù ngoõ ra coù giaù trò tuøy ñònh.  
Vd: Thieát keá heä toå  
F2 F1 F0  
A B C D  
hôïp coù ngoõ vaøo bieåu  
dieãn cho 1 soá maõ BCD.  
Neáu giaù trò ngoõ vaøo  
nhoû hôn 3 thì ngoõ ra coù  
giaù trò baèng bình  
phöông giaù trò ngoõ  
vaøo; ngöôïc laïi giaù trò  
ngoõ ra baèng giaù trò ngoõ  
vaøo tröø ñi 3.  
0 0 0  
0 0 1  
1 0 0  
0 0 0  
0 0 1  
0 1 0  
0 1 1  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
X X X  
X X X  
X X X  
X X X  
5 X X X  
X X X  
0 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 0 0 0  
1 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  
F2 = A + B C D + B C D  
F1 = A D + B C D + B C D  
F0 = A D + B D + A B C D  
3D-5  
II. Boä coäng - tröø nhò phaân:  
1. Boä coäng (Adder):  
a. Boä coäng baùn phaàn (Half Adder – H.A):  
Boä coäng baùn phaàn laø heä toå hôïp coù nhieäm vuï thöïc hieän  
pheùp coäng soá hoïc x + y (x, y laø 2 bit nhò phaân ngoõ vaøo); heä  
coù 2 ngoõ ra: bit toång S (Sum) vaø bit nhôù C (Carry).  
S = x y + x y = x y  
C = x y  
x
y
S
H.A  
C
x
y
S
x y C S  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
0 0  
0 1  
0 1  
1 0  
C
3D-6  
b. Boä coäng toaøn phaàn (Full Adder – F.A):  
Boä coäng toaøn phaàn thực hiện pheùp coäng soá hoïc 3 bit x + y + z  
(z bieåu dieãn cho bit nhôù töø vị trí coù troïng soá nhoû hôn gôûi tôùi)  
S
xy  
x
y
z
S
00 01 11 10  
z
0
1
1
1
F.A  
1
1
C
S = x y z + x y z + x y z + x y z  
x y z C S  
0 0 0 0 0  
0 0 1 0 1  
0 1 0 0 1  
0 1 1 1 0  
1 0 0 0 1  
1 0 1 1 0  
1 1 0 1 0  
1 1 1 1 1  
C
xy  
00 01 11 10  
z
0
1
1
1 1 1  
C = x y + x z + y z  
7
3D-7  
C = x y + x z + y z  
S = x y z + x y z + x y z + x y z  
= z (x y + x y) + z (x y + x y)  
= z (x y) + z (x y)  
= x y + x y z + x y z + x y z  
= x y (1 + z) + z (x y + x y)  
C = x y + z (x y)  
S = z (x y)  
x
y
S
C
z
8
3D-8  
2. Boä tröø (Subtractor):  
a. Boä tröø baùn phaàn (Half Subtractor – H.S):  
Boä tröø baùn phaàn coù nhieäm vuï thöïc hieän pheùp tröø soá  
hoïc x - y (x, y laø 2 bit nhò phaân ngoõ vaøo); heä coù 2 ngoõ ra: bit  
hieäu D (Difference) vaø bit möôïn B (Borrow).  
x
y
D
B
D = x y + x y = x y  
B = x y  
H.S  
x
y
x y  
B D  
D
B
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
0 0  
1 1  
0 1  
0 0  
3D-9  
b. Boä tröø toaøn phaàn (Full Subtractor – F.S):  
Boä tröø toaøn phaàn thực hiện pheùp tröø soá hoïc 3 bit x - y - z  
(z bieåu dieãn cho bit möôïn töø ví trò coù troïng soá nhoû hôn)  
D
xy  
x
y
z
D
B
00 01 11 10  
z
0
1
1
1
F.S  
1
1
S = x y z + x y z + x y z + x y z  
x y z B D  
S = z (x y)  
0 0 0 0 0  
0 0 1 1 1  
0 1 0 1 1  
0 1 1 1 0  
1 0 0 0 1  
1 0 1 0 0  
1 1 0 0 0  
1 1 1 1 1  
B
xy  
00 01 11 10  
z
0
1
1
1 1 1  
C = x y + x z 1+0 y z  
3D-10  
C = x y + z (x y)  
3. Boä coäng/tröø nhò phaân song song:  
a. Boä coäng nhò phaân:  
C3 C2 C1  
M:  
N:  
M3 M2 M1 M0  
+
N3 N2 N1 N0  
C4 S3 S2 S1 S0  
M3 N3  
M2 N2  
M1 N1  
M0 N0  
x y  
x y  
x y  
x y  
F.A  
F.A  
F.A  
F.A  
C3  
C2  
C1  
C0  
= 0  
z
z
z
z
C
C
C
C
S
S
S
S
74283  
11  
3D-11  
C4  
S3  
S2  
S1  
S0  
b. Boä tröø nhò phaân:  
- Söû duïng caùc boä tröø toaøn phaàn F.S  
- Thöïc hieän baèng pheùp coäng vôùi buø 2 cuûa soá tröø  
M – N = M + Buø_2(N) = M + Buø_1(N) + 1  
M3 N3  
M2 N2  
M1 N1  
M0 N0  
x y  
x y  
x y  
x y  
F.A  
F.A  
F.A  
F.A  
C3  
C2  
C1  
C0  
= 1  
z
z
z
z
C
C
C
C
S
S
S
S
C4  
S3  
S2  
S1  
S0  
Keát quaû: - C4 = 1 keát quaû laø soá döông  
12  
3D-12  
- C4 = 0 keát quaû laø soá aâm  
c. Boä coäng/tröø nhò phaân:  
Pheùp toaùn C0 yi  
COÄNG 0 Ni  
Ngoõ vaøo ñieàu khieån  
T = 0: Coäng  
T = 1: Tröø  
C0 = T  
yi = TNi  
M0 N0  
TRÖØ  
1 Ni  
M3 N3  
M2 N2  
M1 N1  
T
x y  
x y  
x y  
x y  
F.A  
F.A  
F.A  
F.A  
C3  
C2  
C1  
C0  
z
z
z
z
C
C
C
C
S
S
S
S
C4  
S3  
S2  
S1  
S0  
13  
3D-13  
III. Heä chuyeån maõ (Code Conversion):  
- Heä chuyeån maõ laø heä toå hôïp coù nhieäm vuï laøm cho 2 heä thoáng  
töông thích vôùi nhau, maëc duø moãi heä thoáng duøng maõ nhò  
phaân khaùc nhau.  
Heä  
chuyeån  
maõ  
Maõ  
nhò phaân A  
Maõ  
nhò phaân B  
- Heä chuyeån maõ coù ngoõ vaøo cung caáp caùc toå hôïp maõ nhò phaân A  
vaø caùc ngoõ ra taïo ra caùc toå hôïp maõ nhò phaân B. Nhö vaäy, ngoõ  
vaøo vaø ngoõ ra phaûi coù soá löôïng töø maõ baèng nhau.  
14  
3D-14  
Vd: Thieát keá heä chuyeån maõ töø maõ BCD thaønh maõ BCD quaù 3.  
W = A + B (C + D)  
A B C D W X Y Z  
X = B (C + D)  
Y = C D  
Z = D  
0 0 1 1  
0 1 0 0  
0 1 0 1  
0 1 1 0  
0 1 1 1  
1 0 0 0  
1 0 0 1  
1 0 1 0  
1 0 1 1  
1 1 0 0  
X X X X  
X X X X  
X X X X  
X X X X  
X X X X  
X X X X  
0 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 0 0 0  
1 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  
A
B
W
X
C
D
Y
Z
15  
3D-15  
IV. Boä giaûi maõ (DECODER):  
1. Giôùi thieäu:  
- Boä giaûi maõ laø heä chuyeån maõ coù nhieäm vuï chuyeån töø maõ nhò  
phaân cô baûn n bit ôû ngoõ vaøo thaønh maõ nhò phaân 1 trong m ôû  
ngoõ ra.  
X0  
Y0  
Maõ  
nhò phaân  
Maõ  
1 trong m  
X1  
Y1  
Xn-1  
Ym-1  
m = 2n  
- Với giaù trị i của tổ hợp nhị phaân ở ngoõ vaøo, thì ngoõ ra Yi  
sẽ tích cực vaø caùc ngoõ ra coøn lại sẽ khoâng tích cực.  
- Coù 2 daïng: ngoõ ra tích cöïc cao (möùc 1) vaø n1g6oõ ra tích cöïc  
3D-16  
thaáp (möùc 0).  
a. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc cao:  
X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0  
Y0  
Y1  
Y2  
Y3  
X0 (LSB)  
0 0 0 0 0 1  
0 1 0 0 1 0  
1 0 0 1 0 0  
1 1 1 0 0 0  
X1  
Y0 = X1 X0 = m0  
Y1 = X1 X0 = m1  
Y2 = X1 X0 = m2  
Y3 = X1 X0 = m3  
Y0  
Y1  
X0  
X1  
Y2  
Ngoõ ra: Yi = mi  
(i = 0, 1, .., 2n-1)  
Y3  
3D-17  
b. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc thaáp:  
X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0  
Y0  
Y1  
Y2  
Y3  
X0 (LSB)  
0 0 1 1 1 0  
0 1 1 1 0 1  
1 0 1 0 1 1  
1 1 0 1 1 1  
X1  
Y0 = X1 + X0 = M0 = m0  
Y1 = X1 + X0 = M1 = m1  
Y2 = X1 + X0 = M2 = m2  
Y0  
Y1  
X0  
X1  
Y2  
Y3 = X1 + X0 = M3 = m3  
Ngoõ ra: Yi = Mi  
(i = 0, 1, .., 2n-1)  
Y3  
3D-18  
c. Boä giaûi maõ coù ngoõ vaøo cho pheùp:  
- Ngoaøi caùc ngoõ vaøo döõ lieäu, boä giaûi maõ coù theå coù 1 hay  
nhieàu ngoõ vaøo cho pheùp.  
- Khi caùc ngoõ vaøo cho pheùp ôû traïng thaùi tích cöïc thì maïch  
giaûi maõ môùi ñöôïc hoaït ñoäng. Ngöôïc laïi, maïch giaûi maõ seõ khoâng  
hoaït ñoäng; khi ñoù caùc ngoõ ra ñeàu ôû traïng thaùi khoâng tích cöïc.  
Y0  
Y1  
Y2  
Y3  
X0 (LSB)  
Y0  
Y1  
X1  
X0  
EN  
Y2  
Y3  
EN X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0  
0 X X 0 0 0 0  
X1  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
1 1 1  
0 0 0 1  
0 0 1 0  
0 1 0 0  
1 0 0 0  
EN  
3D-19  
2. IC giaûi maõ:  
a. IC 74139: goàm 2 boä giaûi maõ 2 sang 4 ngoõ ra tích cöïc thaáp  
4
5
6
7
2
3
1Y0  
1Y1  
1Y2  
1Y3  
1A (LSB)  
1B  
G B A Y3 Y2 Y1 Y0  
1
1 X X 1 1 1 1  
0 0 0 1 1 1 0  
0 0 1 1 1 0 1  
0 1 0 1 0 1 1  
0 1 1 0 1 1 1  
1G  
12  
11  
10  
14  
13  
2Y0  
2Y1  
2Y2  
2Y3  
2A (LSB)  
2B  
15  
9
2G  
20  
3D-20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 37 trang baolam 28/04/2022 2781
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 3: Hệ tổ hợp - Nguyễn Trọng Luật", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_ky_thuat_so_chuong_3_he_to_hop_nguyen_trong_luat.pdf