Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Kts c3-he to hop

375 views

Published on

ky thuat so

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Kts c3-he to hop

  1. 1. 1 Chöông 3: 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) Ngoõ ra (OUTPUT ) COÅN G LOGIC
  2. 2. 2 * 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 Xn-1 … X1 X0 - Tìm bieåu thöùc ruùt goïn cuûa töøng ngoõ ra phuï thuoäc vaøo caùc bieán ngoõ vaøo. - Thöïc hieän sô ñoà logic. Ngoõ ra Ym-1 … Y1 Y0 0 … 0 0 1 … 1 1
  3. 3. 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 X Y X Y X Y 3 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. X Y Z F G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 F XY Z 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 Y Z 1 1 X Z F = X Y + Y Z + X Z XY Z G 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 G = X Y + X Y = X Å Y
  4. 4. 4 F = X Y + Y Z + X Z G = X Y + X Y = X F Å Y X Y Z G
  5. 5. Tr ng h p heä toå hôïp khoâng ườ ợ 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. 5 Vd: Thieát keá heä toå 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. A B C D 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 FF2 1 F0 0 0 0 0 0 1 1 00 00 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 X 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
  6. 6. 6 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). x y C S 0 0 0 1 1 0 00 10 11 0 S = x y + x y = x Å y C = x y x y S C x y S C H.A
  7. 7. 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) 7 x y S F.A C z x y z C S 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 xy z S 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 S = x y z + x y z + x y z + x y z C xy z 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 C = x y + x z + y z
  8. 8. 8 S = x y z + x y z + x y z + x =y zz (x y + x y) + z (x y + x y) = z (x Å y) + z (x Å y) S = z Å (x Å y) C = x y + x z + y z = x y + x y z + x y z + x= y xz y (1 + z) + z (x y C + =x y x) y + z (x Å y) x y z S C
  9. 9. 9 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 H.S x y B D 0 0 0 01 0 10 1 10 1 0 0 D = x y + x y = x Å y B = x y x y D B
  10. 10. 10 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) x y D B F.S z x y z B D 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 D xy z 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 D = x y z + x y z + x y z + x y z B S = z Å (x Å y) xy z 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 B = x y + x z + y z B = x y + z (x Å y)
  11. 11. 11 Boä coäng/tröø nhò phaân song song: a. Boä coäng nhò phaân: M: M3 M2 M1 M0 N: N3 N2 N1 N0 S3 S2 S1 S0 7428 3 C2 C1 + C3 C4 x y F.A C z S x y F.A C z S x y F.A C z S x y F.A C z S M0 N0 M1 N1 M2 N2 M3 N3 S 0 C0 = 0 C3 C2 C1 S 1 S 2 S 3 C 4
  12. 12. 12 b. Boä tröø nhò phaân: - Söû duïng caùc boä tröø toaøn phaàn -F T.Shöïc hieän baèng pheùp coäng vôùi buø 2 cuMûa –s oNá t=r ö øM + Buø_2(N) = M + Buø_1(N) + 1 M0 N0 M1 N1 M2 N2 M3 N3 C0 = 1 x y F.A C z S x y C z F.A C3 C2 F.A C1 S x y F.A C z S x y C z S S 0 S 1 S 2 S 3 C 4 Keát quaû: - C4 = 1 keát quaû laø soá döông - C4 = 0 keát quaû laø soá aâm
  13. 13. 13 c. Boä coäng/tröø nhò phaân: Ngoõ vaøo ñieàu khieån C0 = M3 N3 M2 N2 M1 N1 M0 N0 C0 x y F.A C z S x y C z F.A C3 C2 F.A C1 S x y F.A C z S x y C z S S 0 S 1 S 2 S 3 C 4 Pheùp toaùn C0 yi 0 Ni COÄN GTRÖØ 1 Ni T = 0: TCo =ä n1g: Tröø yT i = TÅ Ni T
  14. 14. nhò phaân B 14 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. Maõ Heä chuyeå n maõ Maõ nhò phaân A - 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.
  15. 15. Thieát keá heä chuyeån maõ töø maõ BCD thaønh maõ BCD A B C 15 0 D0 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 W X Y Z 0 0 1 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 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 W = A + B (C + DX) = B Å (C + YD )= C Å D Z = D A B C D W X Y Z
  16. 16. - 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. 16 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. Maõ 1 trong m X0 X1 Xn-1 Maõ nhò phaân Y0 Y1 Ym-1 m = 2n - Coù 2 daïng: ngoõ ra tích cöïc cao (möùc 1) vaø ngoõ ra tích cöïc thaáp (möùc 0).
  17. 17. 17 a. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc cao: X0 (LSB) X1 Y0 Y1 Y2 Y3 XXYYYY1 0 3 2 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 Y0 = X1 X0 = mY0 1 = X1 X0 = mY1 2 = X1 X0 = mY2 3 = X1 X0 = m3 X0 X1 Y0 Y1 Y2 Y3 Ngoõ ra: Yi = mi (i = 0, 1, .., 2n- 1)
  18. 18. 18 b. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc thaáp: XXYYYY1 0 3 2 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 X 1 0 X1 Ngoõ ra: Yi = Mi (i = 0, 1, .., 2n- 1) X0 (LSB) X1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y0 = X1 + X0 = M0 = mY0 1 = X1 + X0 = M1 = mY1 2 = X1 + X0 = M2 = mY2 3 = X1 + X0 = M3 = m3 Y0 Y1 Y2 Y3
  19. 19. 19 c. Boä giaûi maõ coù ngoõ vaøo cho pheùp: - Ngoaøi caùc ngoõ vaøo döõ lieäu, boä giaûi maõ coù theå coù - Khi caù c1 nhgaoyõ n vhaieøàou cnhgoo õp hveaùøop côhûo t prahïenùgp t. haùi 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) X1 EN EN X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0 0 X X 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 X0 X1 Y0 Y1 Y2 Y3 EN
  20. 20. 20 2. IC giaûi maõ: a. IC 74139: goàm 2 boä giaûi maõ 2 sang 4 ngoõ ra tích cöïc thaáp 1Y 0 1Y 1 1Y 2 1Y 3 1A (LSB) 1B 1G 2Y 0 2Y 1 2Y 2 2A (LSB) 2B 2G 2 3 1 14 1 3 15 4 5 6 7 12 11 10 9 G B A Y3 Y2 Y1 1 X Y0 X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1
  21. 21. b. IC 74138: boä giaûi maõ 3 sang 8 ngoõ ra tích cöïc thaáp 21 Y0 Y1 Y2 Y3 A (LSB) B C Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B 1 2 3 6 5 4 1 51 41 3 1 2111 0 9 7 G1 G2A G2B C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 X X X X X X 1 X X X X X X 1 X X X 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
  22. 22. 22 Söû duïng boä giaûi maõ thöïc hieän haøm Boole: Ngoõ ra cuûa boä giaûi maõ laø minterm (ngoõ ra tích cöïc cao) hoaëc maxterm (ngoõ ra tích cöïc thaáp) cuûa n bieán ngoõ vaøo. Do ñoù, ta coù theå söû duïng boä giaûi maõ thöïc hieän haøm Boole theo daïng chính taéc. z y x 1 0 0 (x, y, z) = å (2, 5, 7) = m2 + m5 + m7 = M2 + M5 + M7 = M2 M5 M7 (x, y, z) = Õ (0, 1, 4) = M0 M1 M4 F 2 F 1 74138 Y0 Y1 Y2 Y3 A (LSB) B C Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B
  23. 23. Boä maõ hoùa (ENCODER): 1. G- Eiônùcio tdheire älua:ø heä chuyeån maõ thöïc hieän hoaït ñoäng ngöôïc laïi vôùi decoder. Nghóa laø encoder coù m ngoõ vaøo theo maõ nhò phaân 1 trong m vaø n ngoõ ra theo maõ nhò phaân cô baûn (vôùi m ≤ 2- nV).ôùi ngoõ vaøo Ii ñöôïc tích cöïc thì ngoõ ra chính laø toå hôïp giaù trò nhò phaân i töông öùng. 23 I0 I1 I2 I3 (LSB) Z0 Z1 I3 I2 I1 I0 Z1 Z0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 Z1 = I3 + I2 Z0 = I3 + I1 Z1 Z0 I3 I2 I1
  24. 24. 24 Boä maõ hoùa coù öu tieân (Priority Encoder): Boä maõ hoùa coù öu tieân laø maïch maõ hoùa sao cho neáu coù nhieàu hôn 1 ngoõ vaøo cuøng tích cöïc thì ngoõ ra seõ laø giaù trò nhò phaân cuûa ngoõ vaøo coù öu tieân cao nhaát. I0 I1 I2 I3 (LSB) Z0 Z1 V I3 I2 I1 I0 Z1 Z0 X V X 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 X 0 1 X X Z= I+ I1 3 2 Z= I+ II0 3 2 1 V = I+ I+ I3 2 1 + I0 I 3I 2 I 1 I 0 Z1 Z0 V Thöù töï öu tieân: I3 > I2 > I1 > I0
  25. 25. 25 2. IC maõ hoùa öu tieân 8 ®3 (74148): EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 II0 A2 A1 A0 GS EO 1 X X X X X X X X 0 0 X X X X X X X 0 1 0 X X X X X X 0 1 1 0 X X X X X 0 1 1 1 0 X X X X 0 1 1 1 1 0 X X X 0 1 1 1 1 1 0 X X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 5 3 1 12 6 9 1 4 A2 A1 (LSB)A 0 GS EO 7 1 5 4 2 13 11 10
  26. 26. Boä doàn keânh (Multiplexer - MUX): 1. G- MiôUùiX t h2ine ®äu1: laø heä toå hôïp coù nhiều ngoõ vaøo 26 nhöng chæ coù 1 ngoõ ra. Ngoõ vaøo goàm 2 nhoùm: m ngoõ vaøo döõ lieäu (data input) vaø n ngoõ vaøo löïa choïn (select input). D0 D1 : Dm-1 S0(LSB) S1 : Sn-1 Y Ngoõ vaøo döõ lieäu (Data Input) Ngoõ vaøo löïa choïn (Select Input) - Vôùi 1 giaù trò i cuûa toå hôïp nhò phaân caùc ngoõ vaøo löïa choïn, ngoõ vaøo döõ lieäu Di seõ ñöôïc choïn ñöa ñeán ngoõ ra. (m = 2n)
  27. 27. Y = S1 S0 D0 + S1 S0 D1 + S1 S0 D2 27 * Boä MUX 4 ® 1: D0 D1 D2 D3 S0(LSB) S1 Y S1 S0 Y 0 0 0 1 1 0 1 1 D0 D1 D2 D3 + S1 S0 D3 = m0 D0 + m1 D1 + m2 D2 + m3 D3 = å mi Di (i = 0, 1, 2, 3) S1 S0 D0 D1 D2 D3 Y Toång quaùt: Y = å mi Di (vôùi i = 0, 1, .., 2n-1)
  28. 28. 28 2. IC doàn keânh: a. 74LS153: goàm 2 boä MUX 4 ®1 A(LSB) B 1G 1C0 1C1 1C2 1C3 1 Y 2G 2C0 2C1 2C2 2C3 2 Y 14 2 1 6 5 4 3 15 10 11 12 13 7 9 G B A Y 1 X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 C0 C1 C2 C3
  29. 29. 29 b. 74151: boä MUX 8 ®1 EN A(LSB) B C D 0 Y D1 DY 2 D3 D4 D5 D6 D7 7 9 4 3 2 1 15 14 13 12 5 6 11 10 EN C B A Y 1 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 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
  30. 30. 30 Söû duïng boä MUX thöïc hieän haøm Boole: a. Boä MUX 2n thöïc hieän haøm Boole n bieán: EN A(LSB) B C D 0 Y D1 DY 2 D3 D4 D5 D6 D7 F(x, y, z) = å (0, 1, 4, =7 ) m0 + m1 + m4 + m= m 7 0 1 + m1 1 + m2 0 + m3 0 + m4 1 + m5 0 + m6 0 + m7 1 Y = å mi Di = m 0D0 + m1D1 + m2D2 + m3D3 + m4D4 + m5D5 + m6D6 + m7D7 D0 = D1 = D4 = D7 = 1 D2 = D3 = D5 = D6 = 0 0 z y x 1 0 F
  31. 31. 31 b. Boä MUX 2n thöïc hieän haøm Boole n+1 bieán: x, y, z) = å (0, 1, 4, 7) = x y z + x y z + x y z += x xy yz .1 + x y .0 + x y .z + x y .z Y = m0D0 + m1D1 + m2D2 + m3D3 D0 = 1; D1 = 0; D2 = z; D3 = z A(LSB) B 1G 1C0 1C1 1C2 1C3 1 Y 2G 2C0 2C1 2C2 2C3 2 Y y x 0 1 0 z F = m0 .1 + m1 .0 + m2 .z + m3 .z x y z F 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 D0 = 1 D1 = 0 D2 = z D3 = z
  32. 32. 32 VII. Boä phaân keânh (DEMUX): 1. Giôùi thieäu: - Boä DEMUX 1®2n coù chöùc naêng thöïc hieän hoaït ñoäng ngöôïc laïi vôùi boä MUX. Maïch coù 1 ngoõ vaøo döõ lieäu, n ngoõ vaøo löïa choïn vaø 2n ngoõ ra. Y0 Y1 : Ym-1 Ngoõ vaøo döõ D S0(LSB) S1 : Sn-1 lieäu (Data Input) Ngoõ vaøo löïa choïn (Select Input) Ngoõ ra - Vôùi 1 giaù trò i cuûa toå hôïp nhò phaân caùc ngoõ vaøo löïa choïn, ngoõ vaøo döõ lieäu D seõ ñöôïc ñöa ñeán ngoõ ra Yi.
  33. 33. 33 * Boä DEMUX 1 ® 4: Y0 Y1 Y2 Y3 D S0 (LSB) S1 SSYYYY1 0 3 2 1 0 0 0 0 0 0 D 0 0 0 D 1 0 1 0 D 0 0 0 1 D 0 0 1 0 Y0 = S1 S0 D = m0 D Y1 = S1 S0 D = m1 D Y2 = S1 S0 D = m2 D Y3 = S1 S0 D = m3 D Y0 Y1 Y2 Y3 D S1 S0
  34. 34. phaân keânh 74LS155: goàm 2 boä phaân keânh 1 ® 4 B A 1G 1C 1Y0 1Y1 1Y2 34 1Y3 1Y 0 1Y 1 1Y 2 1Y 3 A (LSB) B 2Y 0 2Y 1 2Y 2 2Y 2G 2C 2 1 13 3 15 7 6 5 4 9 1 01 1 1 2 14 1G 1C X X X X 0 0 0 1 1 0 1 1 1 X X 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 B A 2G 2C 2Y2Y2Y0 1 2 X 1 1 2Y1 3 1 X X 1 X X 1 1 1 X 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

×