Bài giảng Vi mạch số: Phần 2 - Ngô Văn Bình

Hệ logic tuần tự là hệ logic có đầu ra không chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại của đầu vào mà còn phụ thuộc vào các trạng thái lịch sử của đầu vào, để đơn giản các trạng thái này được thể hiện bằng trạng thái trong của hệ. Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này mời các bạn tham khảo "Bài giảng Vi mạch số: Phần 2" của tác giả Ngô Văn Bình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vi mạch số: Phần 2 - Ngô Văn Bình Bài giảng Vi mạch số Biên soạn Ngô Văn Bình Phần 2: Hệ logic tuần tự2.1. Khái niệm Hệ logic tuần tự là hệ logic có đầu ra không chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại củađầu vào mà còn phụ thuộc vào các trạng thái lịch sử của đầu vào, để đơn giản các trạngthái này được thể hiện bằng trạng thái trong của hệ. Hệ tuần tự sẽ thực hiện hàm chuyển các trạng thái vào và trạng thái trong hiện tạithành các trạng thái trong và trạng thái đầu ra mới, sau một thời gian trể trạng thái trongmới này trở thành trạng thái trong hiện tại và lại lập lại quá trình tính trạng thái trong vàtrạng thái đầu ra mới. Nếu sự thay đổi trạng thái chỉ xảy ra khi có một tín hiệu tham khảo gọi là xungnhịp (clock) thì hệ được gọi là hệ đồng bộ và những hệ có trạng thái thay đổi không cầnxung nhịp được gọi là hệ không đồng bộ. Sơ đồ khối của cả 2 loại này được vẽ ở hìnhsau: Trong hình vẽ cho thấy mạch tổ hợp vào dùng để tính trạng thái trong mới từ trạngthái vào hiện tại và trạng thái trong hiện tại. Mạch nhớ trạng thái trong cho phép lưu trữtrạng thái trong của hệ, mạch này có thể có xung nhịp hoặc không. Mạch tổ hợp ra là mạch tính hàm ra từ trạng thái trong và trạng thái vào hiện tại,nếu trạng thái ra của hệ chỉ được tính từ trạng thái trong thì hệ thuộc loại Moore và tùythuộc cả vào trạng thái vào thì là hệ loại Mealy.2.2 Các phương pháp biểu diễn hệ tuần tự2.2.1 Mô tả chức năng Trang 33 Bài giảng Vi mạch số Biên soạn Ngô Văn Bình Một hệ logic bất kỳ có thể được xem là một hộp đen có một cổng vào và một cổngra. Quy luật biến đổi của tín hiệu vào và ra được mô tả bằng một số mệnh đề cụ thể. Ví dụmô tả hoạt động của mạch điều khiển đèn giao lộ ngả tư. Mạch gồm có 3 đầu ra điều khiển 3 đèn: Đỏ (Đ), xanh (X) và vàng (V) và 2 đầuvào: Một ngõ vào thời gian và một nút nhấn chuyển trạng thái. Nguyên lý làm việc đượcmô tả như sau: - Nút nhấn sẽ không có tác dụng khi đèn xanh đang sáng (X = 1) - Nếu nhấn nút trong khi đèn vàng hoặc đỏ đang sáng (V = 1) hoặc Đ = 1) thì saumột thời gian T1 sẻ chuyển sang xanh. - Nếu đèn xanh đang sáng thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang vàng sau khoảngthời gian T2 và sau đó sang đỏ sau khoảng thời gian T3. - Tương tự, nếu đèn đỏ đang sáng thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang vàng saukhoảng thời gian T2 và sang xanh sau khoảng thời gian T3.2.2.2 Mô tả bằng hàm Theo sơ đồ khối, hệ logic tuần tự có thể được mô tả bởi một bộ gồm - Tập trạng thái trong của hệ ký hiệu là S = {Si} nếu số lượng trạng thái là hữuhạn. - Tập các dãy vào gây ra sự thay đổi trạng thái của hệ ký hiệu là X = {Xi}. - Tập các trạng thái ra Y = {Yj}. - Hàm ra theo hệ Moore Y = Fy (S) hoặc hàm ra theo Mealy Y = Fy (S, X). - Hàm vào còn gọi là hàm chuyển S = Fs (S, X).2.2.3 Bằng đồ thị thời gian Là một họ đồ thị biểu diễn từng tín hiệu vào, ra và xung nhịp với cùng gốc thờigian. Ví dụ đồ thị thời gian sau đây là của một bộ đếm đồng bộ mod 22.2.4 Bằng giản đồ trạng thái Giản đồ trạng thái cho thấy sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác củahệ. Giản đồ này gồm các nút và các nhánh có hướng, mỗi nút biểu diển một trạng thái, nốigiữa hai nút là một nhánh có hướng đại diện cho hướng chuyển trạng thái cũa hệ, nút tạigốc của nhánh là trạng thái trong hiện tại, nút tại ngọn của nhánh là trạng thái trong mới, Trang 34 Bài giảng Vi mạch số Biên soạn Ngô Văn Bìnhtên trạng thái trong được ghi tại nút tưng ứng, trên mỗi nhánh ghi tín hiệu vào gây ra sựchuyển trạng thái của hệ. Trong hệ Moore tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái trong nên có thể ghi chuỗira tương ứng với từng trạng thái trong trên nút đại diện cho trạng thái trong. Với hệ Mealytín hiệu ra phụ thuộc cả vào trạng thái trong và tín hiệu vào hiện tại nên tín hiệu ra đượcghi bên cạnh dãy vào gây ra sự chuyển trạng thái tương ứng. Ví dụ xét máy bán hàng tự động có yêu cầu như sau: - Máy cho phép mỗi lần bỏ vào một đồng 5 xu hoặc 2 đồng 5 xu. Nếu số tiền bỏvào bằng hoặc lớn hơn 15 xu thì máy sẻ mở cửa đưa hàng ra: - Trong sơ đồ khối ký hiệu N là tín hiệu bỏ từng đồng 5 xu, D là tín hiệu bỏ mỗilần 2 đồng 5 xu và tín hiệu reset hệ thống về trạng thái ban đầu. Máy sẽ phát tín hiệu mởcửa khi: - 3 N (N, N, N) - 2 N và 1 D (N, N, D) - 1 N và 1 D (N, D) - 1 D và 1 N (D, N) - 2 D (D, ...