›
›

Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 4: Hệ tuần tự - Nguyễn Trọng Luật

Download
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  
(INPUT)  
Ngoõ ra  
(OUTPUT)  
COÅNG  
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)  
3E-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.  
3E-2  
1. Caùc maïch choát:  
a. Choát SR: coù 2 loaïi  
* Coång NOR:  
Baûng hoaït ñoäng:  
S R Q+ Q+  
0 0 Q Q  
0 1  
1 0  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
R
Caám  
söû duïng  
Q
Q
(reset)  
Q+ laø traïng thaùi keá tieáp cuûa Q  
Kyù hieäu:  
S
(set)  
S
Q
Q
R
3E-3  
Baûng hoaït ñoäng:  
* Coång NAND:  
S R Q+ Q+  
Caám  
söû duïng  
1 1  
1 0  
0 1  
Q Q  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
S
(set)  
Q
Q
Kyù hieäu:  
R
(reset)  
S
Q
Q
R
3E-4  
b. Choát SR coù ngoõ vaøo cho pheùp:  
S
(set)  
Q
Q
C
(enable)  
R
(reset)  
Baûng hoaït ñoäng:  
Kyù hieäu choát SR coù ngoõ vaøo  
cho pheùp tích cöïc cao:  
C S R Q+ Q+  
Q Q  
Q Q  
0 1  
1 0  
1 1  
0 X X  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
1 1 1  
S
Q
C
R
Q
3E-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:  
C S R Q+ Q+  
S
Q
Q
Q Q  
Q Q  
0 1  
1 0  
1 1  
1 X X  
0 0 0  
0 0 1  
0 1 0  
0 1 1  
C
R
3E-6  
c. Choát D:  
D
(set)  
Q
Q
C
(enable)  
Kyù hieäu choát D:  
Baûng hoaït ñoäng:  
C D Q+ Q+  
D
C
Q
Q Q  
0 1  
1 0  
0 X  
1 0  
1 1  
Q
3E-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+.3E-8  
a. Flip_Flop D (D-FF):  
Baûng hoaït ñoäng:  
CK D  
0, 1, X  
Q+ Q+  
Khoâng thay ñoåi  
Q
Q
D
0 1  
1 0  
0
1
CK  
Q
Q
D
CK D  
0, 1, X  
Q+ Q+  
Khoâng thay ñoåi  
0 1  
1 0  
0
1
CK  
3E-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+  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
D
0
1
0
1
D Q  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
Q+  
0
0
1
1
Q+ = D  
D = Q+  
3E-10  
b. Flip_Flop T (T-FF):  
Baûng hoaït ñoäng:  
Q
Q
Q
Q
T
T
T
Q+  
Q
0
1
CK  
CK  
Q
* Baûng ñaëc tính vaø  
phöông trình ñaëc tính:  
* Baûng kích thích:  
T Q Q+  
Q Q+  
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
T
0
1
1
0
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
0
1
1
0
Q+ = T Q  
T = Q Q+  
3E-11  
c. Flip_Flop SR (SR-FF):  
* Baûng hoaït ñoäng:  
S
Q
S R Q+  
S
Q
Q
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
Q
CK  
CK  
0
1
R
Q
R
X
* Baûng ñaëc tính vaø pt ñaëc tính:  
Q+  
S R Q  
* Baûng kích thích:  
0 0 0  
0 0 1  
0 1 0  
0 1 1  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
1 1 1  
0
Q Q+ S R  
1
0
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
0 X  
1 0  
0 1  
X 0  
0
1
1
Q+ = S + R Q  
S R = 0  
X
X
3E-12  
d. Flip_Flop JK (JK-FF):  
* Baûng hoaït ñoäng:  
J
Q
J K Q+  
J
Q
Q
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
Q
CK  
CK  
0
1
K
Q
K
Q
* Baûng ñaëc tính vaø pt ñaëc tính:  
Q+  
J K Q  
* Baûng kích thích:  
Q Q+ J K  
0 0 0  
0 0 1  
0 1 0  
0 1 1  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
1 1 1  
0
1
0
0
1
1
1
0
0 0  
0 1  
1 0  
1 1  
0 X  
1 X  
X 1  
X 0  
Q+ = J Q + K Q  
3E-13  
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  
Cl  
Pr  
Cl  
J
Q
Q
J
Q
Q
CK  
CK  
K
K
+ Khi ngoõ vaøo Preset vaø Clear khoâng tích cöïc thì FF  
môùi hoaït ñoäng.  
3E-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.  
- Giaûn ñoà traïng thaùi cuûa boä ñeám:  
Bieåu dieãn caùc traïng thaùi coù  
trong voøng ñeám vaø höôùng chuyeån  
traïng thaùi cuûa boä ñeám.  
Q2Q1Q0  
000  
110  
100  
- Modulo cuûa boä ñeám:  
Laø soá caùc traïng thaùi khaùc nhau  
trong voøng ñeám: m ≤ 2n  
010  
011  
3E-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
3E-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
Q
Q
CK  
CK  
CK  
Q
CK  
Khaûo saùt giaûn ñoà xung:  
ñaây laø boä ñeám leân (Count Up)  
CK  
Q0  
(LSB)  
Q1  
Q2  
3E-17  
(MSB)  
Q0(LSB)  
1
Q1  
Q2(MSB)  
1
1
1
1
J
J
J
Q
Q
Q
Q
Q
Q
CK  
CK  
CK  
CK  
1
K
K
K
Khaûo saùt giaûn ñoà xung:  
CK  
laø boä ñeám xuoáng (Count Down)  
Q0  
(LSB)  
Q1  
Q2  
(MSB)  
3E-18  
* Gheùp Cki+1 = Qi  
+ Boä ñeám xuoáng (Count Down):  
Q2(MSB)  
Q0(LSB)  
Q1  
1
1
1
1
1
J
J
J
Q
Q
Q
Q
Q
CK  
CK  
CK  
CK  
1
K
K
K
Q
+ Boä ñeám leân (Count Up):  
Q1  
Q2(MSB)  
Q0(LSB)  
1
1
1
T
T
T
Q
Q
Q
Q
Q
Q
CK  
CK  
CK  
CK  
3E-19  
b. Boä ñeám khoâng ñaày ñuû (m2n):  
- 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.  
Q2 Q1 Q0  
Ta gọi Z laø tín hiệu để reset bộ đếm.  
Z
0 0 0  
0 0 1  
0 1 0  
0 1 1  
1 0 0  
1 0 1  
1 1 0  
1 1 1  
0
0
Z
Q Q  
2 100 01 11 10  
Q0  
0
0
X
0
0
1
1
X
1
X
X
Z = Q2 Q0  
3E-20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 86 trang baolam 18481 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 4: Hệ tuần tự - 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_4_he_tuan_tu_nguyen_trong_luat.pdf