Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 5: Mạch dãy

Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 5: Mạch dãy cung cấp cho học viên những kiến thức về khái niệm và mô hình của mạch dãy, các phương pháp mô tả mạch dãy, các phần tử nhớ cơ bản (flip-flop), mạch đếm, thanh ghi,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 5: Mạch dãyChương 5 MẠCH DÃY 1 Nội dung Khái niệm và mô hình của mạch dãy Các phương pháp mô tả mạch dãy Các phần tử nhớ cơ bản (flip-flop) Mạch đếm Thanh ghi 2 5.1. Khái niệm và mô hình của mạch dãy1. Khái niệm mạch dãy Mạch dãy (mạch tuần tự): là mạch có tín hiệu ra không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào tại thời điểm hiện tại mà còn phụ thuộc vào trạng thái bên trong của mạch Mạch dãy là mạch có tính chất nhớ Để thực hiện được hệ dãy, ngoài các phần tử logic cơ bản như AND, OR, NOT, … nhất thiết phải có các phần tử nhớ. 3 1. Khái niệm mạch dãy (tiếp) Mạch dãy không đồng bộ: tín hiệu đầu ra và trạng thái trong thay đổi ngay khi tín hiệu đầu vào thay đổi Mạch dãy đồng bộ: tín hiệu đầu ra và trạng thái trong chỉ thay đổi khi tín hiệu đầu vào thay đổi và tín hiệu xung nhịp ở trạng thái tích cực 42. Mô hình của mạch dãy Mô hình của mạch dãy được dùng để mô tả mạch dãy thông qua tín hiệu vào, tín hiệu ra và trạng thái của mạch. X Y Mạch dãy (Tín hiệu vào) Y = f (S,X) (Tín hiệu ra) Trong đó:  X = (x1, x2, … , xn) là tập tín hiệu vào có giá trị 0 hoặc 1  Y = (y1, y2, … , yl) là tập các tín hiệu ra có giá trị 0 hoặc 1  S = (s1, s2, … , sm) là tập các trạng thái trong của mạch 5 2. Mô hình của mạch dãy (tiếp) Mô hình Mealy  Mô hình Moore  X = {x1, x2, ..., xn}  X = {x1, x2, ..., xn}  Y = {y1, y2, ..., yl}  Y = {y1, y2, ..., yl}  S = {s1, s2, ..., sm}  S = {s1, s2, ..., sm}  FS(S, X)  FS(S, X)  FY(S, X)  FY(S) 6 5.2 Các phương pháp mô tả mạch dãy Bảng chuyển đổi trạng thái Đồ hình trạng thái 7 1. Bảng chuyển đổi trạng thái Bảng chuyển đổi trạng thái:  Các hàng ghi các trạng thái trong  Các cột ghi các tín hiệu vào  Giữa mỗi ô ghi; trạng thái trong tiếp theo mà mạch sẽ chuyển đến ứng với tín hiệu vào và trạng thái trong hiện tại; trạng thái đầu ra tiếp theo của mạch ứng với tín hiệu vào và trạng thái trong hiện tại với mô hình Mealy Bảng Mealy Bảng Moore 8Ví dụ: Mô hình Mealy Sử dụng mô hình Mealy để mô tả hoạt động của bộ đếm 5 – có 5 trạng thái, mà cứ đếm đến 3 thì báo (cho tín hiệu đèn sáng ở đầu ra Y). X Bộ đếm 5 Y (0,1) 9Ví dụ: Mô hình Mealy X = {0, 1} - do có 1 đầu vào Y = {0, 1} - do có 1 đầu ra S = {s0, s1, s2, s3, s4} - 5 trạng thái Hàm trạng thái trong FS(S, X): FS(s0, 0) = s0 FS(s0, 1) = s1 FS(s1, 0) = s1 FS(s1, 1) = s2 FS(s2, 0) = s2 FS(s2, 1) = s3 FS(s3, 0) = s3 FS(s3, 1) = s4 FS(s4, 0) = s4 FS(s4, 1) = s0 10Ví dụ: Mô hình Mealy (tiếp) Hàm ra FY(S, X): FY(s0, 0) = 0 FY(s0, 1) = 0 FY(s1, 0) = 0 FY(s1, 1) = 0 FY(s2, 0) = 0 FY(s2, 1) = 1 FY(s3, 0) = 1 FY(s3, 1) = 0 FY(s4, 0) = 0 FY(s4, 1) = 0 11Ví dụ: Mô hình Mealy (tiếp) Bảng Mealy 12Ví dụ: Mô hình Moore Sử dụng mô hình Moore để mô tả hoạt động của bộ đếm 5 – có 5 trạng thái, mà cứ đếm đến 3 thì báo (cho tín hiệu đèn sáng ở đầu ra Y). X Bộ đếm 5 Y (0,1) 13Ví dụ: Mô hình Moore X = {0, 1} - do có 1 đầu vào Y = {0, 1} - do có 1 đầu ra S = {s0, s1, s2, s3, s4} - 5 trạng thái Hàm trạng thái trong FS(S, X): FS(s0, 0) = s0 FS(s0, 1) = s1 FS(s1, 0) = s1 FS(s1, 1) = s2 FS(s2, 0) = s2 FS(s2, 1) = s3 FS(s3, 0) = s3 FS(s3, 1) = s4 FS(s4, 0) = s4 FS(s4, 1) = s0 14Ví dụ: Mô hình Moore (tiếp) Hàm ra chỉ phụ thuộc vào S: FY(S) FY(s0) = 0 FY(s1) = 0 FY(s2) = 0 FY(s3) = 1 FY(s4) = 0 15 ...