Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Hệ thống số đếm và khái niệm về mã; Cổng Logic và đại số Boole. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
MẠCH SỐ Mã học phần: VL264 Số tín chỉ: 2 Thời gian: 30 tiết Tài liệu tham khảo: Nguyễn Hữu Phương, “Mạch Số”, Nhà xuất bản thống kê, 2001 Ronald J. Tocci, “Digital Systems: principles and applications”, PrenticeHall international, Inc Về học tập, thi cử và kiểm tra: Seminar: 2đ Kiểm tra: 2đ (2 đến kiểm tra (15 – 30 phút), 0.5đ -1đ, sv thiếu 1 2 bài kiểm tra sẽ bò cấm thi) Thi cuối kỳ: 6đ Nộp mạch thí nghiệm: nhóm tối đa sv, mạch tối đa 2đ (đây điểm cộng thêm) Nộp tập: trường hợp điểm tổng kết < 5đ xem xét sv nộp tập đầy đủ Nội dung: Hệ thống số đếm & khái niệm về mã Cổng logic & đại số Boolean Cổng logic TTL Cổng logic CMOS Sử dụng cổng logic FlipFlop (FF) Mạch thanh ghi Mạch đếm Biến đổi mã hiệu Bộ đa hợp & giải đa hợp Bộ biến đổi A/D &D/A Bộ nhớ (Rom, Ram, …) Bài 1 HỆ THỐNG SỐ ĐẾM VÀ KHÁI NIỆM VỀ MÃ I. Mạch tương tự và mạch số Mạch tương tự: Mạch tương tự (mạch Analog) xử lý các tín hiệu tương tự (là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian). Việc xử lý bao gồm các vấn đề: chỉnh lưu, khuếch đại, điều chế, tách sóng Nhược điểm: Chống nhiễu thấp (nhiễu dễ xâm nhập) Phân tích, thiết kế mạch phức tạp Mạch số: Mạch số (mạch Digital) xử lý các tín hiệu số (là tín hiệu có biên độ biến thiên khơng liên tục theo thời gian hay rời rạc thời gian), nó được biểu diễn dưới dạng sóng xung với 2 mức điện thế cao và thấp mà tương ứng với 2 mức điện thế này là 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, giải điều chế số, mã hóa, giải mã, … Một số ưu điểm của mạch số: Đơn giản, dễ hiểu Dễ phân tích, thiết kế Độ xác cao, ảnh hưởng nhiễu Khả lưu trữ, truyền tải Dễ tạo mạch tích hợp Hoạt động lập trình Vì vậy, mạch số sử dụng phổ biến tất lónh vực: đo lường số, truyền II. Hệ thống số đếm • Hệ đếm là tập hợp các phương pháp gọi và biểu diễn các con số bằng các ký hiệu có giá trị số lượng xác định gọi là chữ số • Hệ đếm chia làm 2 loại: o Hệ đếm theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số còn phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: 1991 (hệ thập phân) 1111(hệ nhị phân) o Hệ đếm khơng theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số khơng phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: Hệ La mã I, II, III, …, X, L, C, D, M 1987 = MCMLXXXVII III. CƠ SỐ CHUYỂN ĐỔI CƠ SỐ Bất số nguyên dương R (R>1) chọn làm số cho hệ thống số Nếu hệ thống có số R số từ đến (R-1) sử dụng Ví dụ: R=8 chữ số cần thiết 0,1,2,3,4,5,6,7 Các hệ thống số thông dụng kỹ thuật số: • Thập phân (cơ số 10) • Nhò phân (cơ số 2) • Bát phân (cơ số 8) • Thập lục phân (cơ số 16) Hệ thập phân (Decimal system) Để diễn tả số thập phân lẻ người ta dùng dấu chấm thập phân để chia phần nguyên phần phân số Ý nghĩa số thập phân mô tả sau: Ví dụ: Số 872.518 872.568 = 8x102 + 7x101 + 2x100 + 5x10-1 + 1x10-2 + 8x10-3 Hệ nhị phân (Binary system) Trong hệ thống nhị phân (binary system) có hai giá trị số Nhưng biểu diễn đại lượng mà hệ thập phân hệ hệ thống số khác biểu diễn được, nhiên phải dùng nhiều số nhị phân để biểu diễn đại lượng định Tấc phát biểu hệ thập phân áp dụng cho hệ nhị phân Hệ nhị phân hệ thống số theo vị trí Mỗi nhị phân có giá trị riêng, tức trọng số, luỹ thừa Ví dụ 1: 1101 = 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = + + + = 13 Hệ nhị phân (Binary system) Để biểu diễn số nhị phân lẽ ta dùng dấu chấm thập phân để phân cánh phần nguyên phần lẻ Ví dụ 2: 1100.1012 = (1x 23) + (1x 22) + (0x21) + (0x20) + (1x2-1) + (0x2-2) + (1x 2-3 ) = + + + + 0.5 + + 0.125 = 12.125 Đổi từ cơ số d sang cơ số 10: Về phương pháp, người ta khai triển con số trong cơ số d dưới dạng đa thức theo cơ số của nó VD: 1101, đổi sang thập phân là 1101(2)=1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 13(10) Đổi từ cơ số 10 sang cơ số d: Về phương pháp, người ta lấy con số trong cơ số chia liên tiếp cho cơ số d đến khi nào thương bằng khơng thì thơi IV. Hệ nhị phân (hệ cơ số 2) Hệ nhị phân là hệ đếm mà trong đó chỉ sử dụng hai ký hiệu 0 và 1 để biểu diễn tất cả các số. Hai ký hiệu đó gọi chung là bít hoặc digit và nó đặc trưng cho mạch điện tử có hai trạng thái ổn định hay còn gọi là 2 trạng thái bền FlipFlop (ký hiệu là FF) Một chữ số nhò phân gọi bit Chuỗi bit nhò phân gọi nibble Chuỗi bit gọi byte Chuỗi 16 bit gọi word Chuỗi 32 bit gọi double word Chữ số nhò phân bên phải chuỗi bit gọi bit có ý nghóa nhỏ nhất (least significant bit – LSB) Chữ số nhò phân bên trái chuỗi bit gọi bit có ý nghóa lớn nhất (most significant bit – MSB) Thường dùng chữ B cuối chuỗi bit để xác đònh số nhò phân V. Mã BCD (Binary Code Decimal) Trong đời sống, con người giao tiếp với nhau thơng qua một hệ thống ngơn ngữ quy ước, nhưng máy tính chỉ xử lý các dữ liệu nhị phân. Do đó, vấn đề đặt ra là làm thế nào tạo ra một giao diện dễ dàng giữa người và máy tính, nghĩa là máy tính thực hiện được các bài tốn do con người đặt ra. Để thực hiện điều đó, người ta đặt ra vấn đề mã hóa dữ liệu Các lĩnh vực mã hóa như: số thập phân, ký tự, âm thanh, hình ảnh, … o Nếu chữ số số thập phân mô tả số nhò phân tương ứng với nó, kết ta mã gọi mã BCD, chữ số thập phân lớn 9, cần bit để mã hóa o Các số 8,4,2,1 gọi trọng số mã gọi mã BCD 8-4Lưu ý: 2-1 Mã BCD phải viết đủ bit Sự tương ứng áp dụng cho số thập phân từ đến (số nhò phân từ 1010 đến 1111 số nhò số BCD) phân bit VD: 194110 = 111100101012 1941 = 0001 1001 0100 0001BCD Thập phân BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 ... (R>1) chọn làm số cho hệ thống số Nếu hệ thống có số R số từ đến (R-1) sử dụng Ví dụ: R=8 chữ số cần thiết 0,1,2,3,4,5,6,7 Các hệ thống số thông dụng kỹ thuật số: • Thập phân (cơ số 10) • Nhò... 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, giải điều chế số, mã hóa, giải mã, … Một số ưu điểm của mạch số: Đơn giản, dễ hiểu Dễ phân tích,... + (1x 2-1 ) + (0x 2-2 ) + (1x 2-3 ) = + + + + 0.5 + + 0.125 = 12.125 Đổi từ cơ số d sang cơ số 10: Về phương pháp, người ta khai triển con số trong cơ số d dưới dạng đa thức theo cơ số của nó