Chương II Tổng hợp và phân tích mạch logic tuần tự 1 2.1. Khái niệm về mạch logic tuần tự 2.1.1. Định nghĩa: Mạch logic tuần tự là mạch logic mà tín hiệu ra của mạch không những phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, mà còn phụ thuộc vào thứ tự, thời gian tác động của tín hiệu vào 2.1.2. Tính chất – Có nhớ – Có yếu tố thời gian – Cùng 1 tín hiệu vào, tín hiệu ra có thể khác nhau (các trạng thái trong hay trạng thái làm việc) Mạch logic tổ hợp Mạch nhớ t/h vào t/h ra 2 2.1.3. Phân loại – Mạch logic tuần tự đồng bộ: việc chuyển trạng thái trong mạch không những chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trong trước đó, mà còn phụ thuộc vào xung đồng bộ • Dùng phổ biến trong máy tính (môn ĐT số) – Mạch logic tuần tự không đồng bộ: việc chuyển trạng thái trong mạch chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trong trước đó • Không có tín hiệu đồng bộ • Thường gặp trong công nghệ của các máy sản xuất công nghiệp 3 2.2. Biểu diễn mạch logic tuần tự 2.2.1. Biểu diễn bằng lời nói, chữ viết mô tả một quá trình công nghệ Ví dụ 2.1 : 3 nút ấn điều khiển động cơ M – Ấn nút A: động cơ quay thuận – Ấn nút B: động cơ quay nghịch – Ấn nút C: động cơ dừng 4 2.2.2. Biểu diễn bằng đồ thị thời gian Y a1 y Z a2 a2 y a1 a2 Y Z 1 2 1 1 12 3 2 54 2 5 Ví dụ 2.2 2.2.3. Biểu diễn bằng hình vẽ mô tả công nghệ m a0 a1 b0 b1 6 Ví dụ 2.3 2.2.4. Biểu diễn bằng hàm tác động F = +A (+X, +Y) –B –Y +C +Z –C –Z –X +Y +D –Y – Thường viết cho 1 chu kỳ làm việc – Các chữ cái đầu bảng chữ cái (A,B,C): tín hiệu vào – Các chữ cái cuối bảng chữ cái (X,Y,Z): tín hiệu ra – Dấu cộng “+”: tín hiệu xuất hiện hoặc phần tử làm việc – Dấu trừ “- “: tín hiệu mất đi hoặc phần tử nghỉ việc – Dấu ngoặc “()”: xảy ra hoặc ảnh hưởng đồng thời 7 2.2.5. Biểu diễn bằng bảng chuyển trạng thái – Các cột ghi các biến vào và biến ra – Các hàng ghi các trạng thái trong hệ Trạng thái Tín hiệu vào Tín hiệu ra 00 01 11 10 A+ A- (sang phải) 2 1 0 (trên đường sang phải) 3 1 0 (sang trái) 4 0 1 (trên đường sang trái) 1 0 1 1 2 3 4 1 2 3 4 a0 a1 8 Ví dụ 2.4 2.3. Tổng hợp mạch logic tuần tự 2.3.1. Phương pháp ma trận trạng thái Yêu cầu công nghệ Mã hóa bài toán Lập bảng chuyển trạng thái Rút gọn bảng chuyển Rút gọn bảng chuyển Mã hóa biến trung gian Xác định các hàm logic cho biến trung gian và biến ra Chuyển các quá trình công nghệ thành các biến logic Tối thiểu hóa hàm logic Thực hiện mạch nhớ 9 • Ví dụ 2.5: a0 a1 A+ A- m • Xác định các biến vào ra: • Graph chuyển trạng thái: • Lập bảng chuyển trạng thái MI a0a1 A+A- (vào) (ra) 00 00 10 10 00 10 01 01 00 01 1 2 3 40 Trạng thái Tín hiệu vào:a0a1 Tín hiệu ra 00 01 11 10 A+ A- (sang phải) 2 1 0 (trên đường sang phải) 3 1 0 (sang trái) 4 0 1 (trên đường sang trái) 1 0 1 1 2 3 4 1 2 3 4 a0 a1 10 [...]... hàng của M II, các trạng thái ổn định đều có cùng giá trị đầu ra, có thể cho phép dùng biến ra làm biến trung gian A- 15 • Ví dụ 2.6: 2 nút ấn m và d, 1 thiết bị điện T – Ấn nút m: đóng điện cho T – Ấn nút d: cắt điện của T • Chọn các biến vào ra: • Graph chuyển trạng thái 00 0 1 10 1 2 md T (vào) (ra) 00 1 3 01 0 4 11 0 5 16 • Bảng chuyển trạng thái M I & M II Bảng M I Trạng thái Tín hiệu vào: md Tín... 1 (BTVN: thiết lập hàm của a, b với đầu vào a0, a1 và b0, b1) ab A+A-B+B- • Biến vào ra: 00 10 00 • Graph chuyển trạng thái 1000 0100 0010 1 2 3 01 0001 4 22 Bảng M I Trạng thái Tín hiệu vào:ab b a 00 01 11 10 Tín hiệu ra A+ A- B+ B- 1 1 2 1 0 0 0 2 3 2 0 1 0 0 3 3 4 0 0 1 0 4 1 4 0 0 0 1 b Bảng M II 1 2 + + 4 3 1 3 1000 0010 4 4 0001 a 2 0100 2 23 • Xác định và mã hóa biến trung gian: – Smin = 1, chọn... Là các trạng thái ổn định nằm trên cùng 1 cột và có cùng giá trị đầu ra • Khi cùng thay đổi tín hiệu đầu vào, các trạng thái đó chuyển tới trạng thái kế tiếp sau và các trạng thái kế tiếp này cũng có cùng giá trị đầu ra  Nhập 2 trạng thái tương đương: thay bằng cùng 1 ký hiệu có chỉ số nhỏ (sau đó có thể nhập hàng nếu cần) 11 Bảng M I Trạng thái Tín hiệu vào:a0a1 a1 a0 00 01 11 10 Tín hiệu ra A+ A-... 01 1 4 Bảng M II 10 1 3 3 a0 1 01 10 1 12 • Xác định và mã hóa biến trung gian – Số lượng biến trung gian tối thiểu Smin 2 S min ≥N (N: số hàng của M II) – N = 2 ⇒ Smin = 1 ⇒ chọn biến trung gian X: X 1 2 3 4 – Lập bảng Các nô để xác định hàm điều khiển cho biến trung gian X: f ( X ) = a1 + a 0 X a1 a1 a0 a0 2 X 0 4 1 1 3 3 1 1 1 0 0 0 X 1 0 1 1 0 13 • Lập bảng Các nô để xác định hàm logic điều khiển... chu kỳ hoạt động của các phần tử của đối tượng điều khiển: 2 giai đoạn đóng (làm việc) và cắt (nghỉ việc) – Xác định dạng tín hiệu vào: t/h xung hay t/h thế – Xác định hàm logic điều khiển các phần tử đầu ra: f đk = f đ f c N N N N i =1 i =1 i =1 i =1 f đk = ∑ f đi ∑ f ci = ∑ f đi ∏ f ci fđ: hàm đóng, đưa phần tử vào làm việc (hoạt động) fc: hàm cắt, buộc phần tử đó ngừng làm việc (hoạt động) 28 •... cắt-> thỏa mãn, nếu thay đổi -> hiệu chỉnh dùng biến phụ – Phân tích quá trình làm việc của hàm được thiết kế xem đã đúng với yêu cầu công nghệ hay chưa, nếu chưa thì hiệu chỉnh bằng cách dùng biến trung gian 29 • Ví dụ 2.8: Cho 3 nút ấn A, B, C và động cơ M – A: điều khiển quay thuận – B: điều khiển quay ngược – C: điều khiển dừng Quy ước: Đầu vào A, B, C; đầu ra: T, N Hàm tác động: T làm việc T nghỉ... b1 m b0 b1 a0 a0 a1 a1 20 • Ví dụ 2.7: b0 m B- a0 b1 B+ A+ A- a1 • Xác định các biến vào ra: • Graph chuyển trạng thái: a0a1b0b1 A+A-B+B- 1010 1000 1 1010 0010 5 0 0000 0000 0010 1000 2 0110 0100 3 0010 0100 4 (vào) (ra) 1000 0010 6 1001 0001 7 1000 0001 8 21 b0 m • Nhận xét: – Ma trận MI lớn – Có thể rút gọn số biến vào: B- a0 B+ A+ • • • • b1 A- a = 0 từ khi a0 = 1 đến khi a1 = 1 a1 a = 1 từ khi a1=1... Các nô để xác định hàm logic điều khiển các biến ra Cho biến A+: b b a a 1000 1 X 4 0001 1 0100 2 0010 3 X 0 0 0 A+ = b X Cho biến A- b a 0 X 0 0 1 A− = a 25 Cho biến B+: b a a 1000 1 X 4 0001 0 0100 2 0010 3 b X 0 0 1 B+ = a X Cho biến B- b a 0 X 0 1 0 B− = b 26 d m RA RA a X b X b X a a b A+ A- X B+ B- 27 2.3.2 Phương pháp hàm tác động – Mô tả hoạt động của công nghệ theo tuần tự thời gian dưới dạng... • Bảng chuyển trạng thái M I & M II Bảng M I Trạng thái Tín hiệu vào: md Tín hiệu ra T 00 01 11 10 1 1 4 5 2 0 2 3 4 5 2 1 3 3 4 5 2 1 4 1 4 5 2 0 5 1 4 5 2 0 d Bảng M II 1 + 4 2 + + 5 3 1 3 0 1 0 4 0 4 m 5 0 1 2 0 1 5 2 17 • Xác định và mã hóa biến trung gian: – Smin = 1, chọn biến trung gian là biến ra X =T X 1 4 2 5 d 1 X 0 1 3 0 4 m 0 5 40 1 2 0 1 5 d 0 X 1 0 0 3 2 m 0 0 1 1 f ( X ) = md + Xd =...• Lập bảng chuyển trạng thái M II: rút gọn M I  B1: Nhập hàng  Không quan tâm đến giá trị biến đầu ra  Trên cùng 1 cột biến vào, các hàng có cùng số ký hiệu trạng thái  Trạng thái ổn định nhập với không ổn định sẽ ghi trạng thái ổn định  Trạng thái (/không) ổn định nhập với . Chương II Tổng hợp và phân tích mạch logic tuần tự 1 2.1. Khái niệm về mạch logic tuần tự 2.1.1. Định nghĩa: Mạch logic tuần tự là mạch logic mà tín hiệu ra của mạch không những. làm việc) Mạch logic tổ hợp Mạch nhớ t/h vào t/h ra 2 2.1.3. Phân loại – Mạch logic tuần tự đồng bộ: việc chuyển trạng thái trong mạch không những chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng. còn phụ thuộc vào xung đồng bộ • Dùng phổ biến trong máy tính (môn ĐT số) – Mạch logic tuần tự không đồng bộ: việc chuyển trạng thái trong mạch chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái