GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT PLD & ASIC - CHƯƠNG 4 CÁC FLIP FLOP, THANH GHI, BỘ ĐẾM TRONG VHDL

Trong phần này sẽ thiết kế các mạch flip flop, thanh ghi và mạch đếm dùng ngôn ngữ VHDL và sử dụng thiết bị lập trình. Các mạch flip flop bao gồm flip flop JK, flip flop T, flip flop D. Thanh ghi dịch bao gồm thanh ghi dịch nối tiếp sang nối tiếp, nối tiếp sang song song, mạch đếm vòng, mạch đếm JohnSon. Mạch đếm nhị phân, mạch đếm lên đếm xuống, mạch đếm BCD, mạch đếm đặt trước số đếm, mạch đếm có giải mã sang led 7 đoạn, mạch đếm giây, đếm phút giây,… ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT PLD & ASIC - CHƯƠNG 4 CÁC FLIP FLOP, THANH GHI, BỘ ĐẾM TRONG VHDL Chöông 4 CAÙC FLIP FLOP, THANH GHI, BOÄ ÑEÁM TRONG VHDL GIÔÙI THIEÄU THIEÁT KEÁ CAÙC LOAÏI FLIP FLOP THIEÁT KEÁ FLIP FLOP JK THIEÁT KEÁ FLIP FLOP D COÙ ENABLE THIEÁT KEÁ THANH GHI DÒCH THIEÁT KEÁ THANH GHI DÒCH 4 BIT THIEÁT KEÁ THANH GHI DÒCH 8 BIT THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM JOHNSON 8 BIT THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM VOØNG 8 BIT THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN 8 LED SAÙNG DAÀN – TAÉT DAÀN THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM NHÒ PHAÂN 4 BIT – ÑEÁM LEÂN THIEÁT KEÁ MAÏCH BCD – ÑEÁM LEÂN THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM BCD VAØ GIAÛI MAÕ HIEÅN THÒ LED 7 ÑOAÏN THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM BCD TÖØ 00 ÑEÁN 59 – HIEÅN THÒ TREÂN 2 LED 7 ÑOAÏN THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑEÁM BCD TÖØ 000 ÑEÁN 999 – HIEÅN THÒ TREÂN 3 LED 7 ÑOAÏN CAÂU HOÛI OÂN TAÄP VAØ BAØI TAÄP Chöông 4. Flip flop, thanh ghi, boä ñeám trong VHDL SPKT – Nguyeãn Ñình Phuù Hình 4-1. Sô ñoà khoái FLIP FLIP JK. Hình 4-2. Sô ñoà khoái FLIP FLIP D coù enable. Hình 4-3. Sô ñoà khoái thanh ghi 4 bit. Hình 4-4. Sô ñoà khoái thanh ghi 4 bit, naïp song song. Hình 4-5. Sô ñoà khoái thanh ghi 8 bit. Hình 4-6. Sô ñoà khoái maïch ñeám voøng Johnson 8 bit. Hình 4-7. Sô ñoà khoái maïch ñeám voøng 8 bit. Hình 4-8. Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån 8 led saùng taét daàn. Hình 4-9. Sô ñoà khoái maïch ñeám nhò phaân 4 bit. Hình 4-10. Sô ñoà khoái maïch ñeám BCD. Hình 4-11. Sô ñoà khoái maïch ñeám BCD coù giaûi maõ 7 ñoaïn anode chung. Hình 4-12. Sô ñoà khoái maïch ñeám töø 00 ñeán 59 coù hieån thò. Hình 4-13. Sô ñoà khoái maïch ñeám töø 000 ñeán 999. Baûng 4-1. BTT FLIP FLIP JK. Baûng 4-2. BTT FLIP FLIP D coù enable. Baûng 4-3. BTT maïch thanh ghi dòch 4 bit. Baûng 4-4. BTT maïch thanh ghi dòch 4 bit, naïp song song. Baûng 4-5. BTT thanh ghi dòch 8 bit. Baûng 4-6. BTT maïch ñeám JOHNSON 8 bit. Baûng 4-7. BTT maïch maïch ñeám voøng 8bit. Baûng 4-8. BTT maïch ñieàu khieån 8 led saùng taét daàn. Baûng 4-9. BTT maïch ñeám nhò phaân 4 bit. Baûng 4-10. BTT maïch ñeám BCD. Baûng 4-11. BTT maïch ñeám BCD coù giaûi maõ 7 ñoaïn. 142 Kyõ thuaät PLD vaø ASIC Chöông 4. Flip flop, thanh ghi, boä ñeám trong VHDL SPKT – Nguyeãn Ñình Phuù I. GIÔÙI THIEÄU: Trong phaàn naøy seõ thieát keá caùc maïch flip flop, thanh ghi vaø maïch ñeám duøng ngoân ngöõ VHDL vaø söû duïng thieát bò laäp trình. Caùc maïch flip flop bao goàm flip flop JK, flip flop T, flip flop D. Thanh ghi dòch bao goàm thanh ghi dòch noái tieáp sang noái tieáp, noái tieáp sang song song, maïch ñeám voøng, maïch ñeám JohnSon. Maïch ñeám nhò phaân, maïch ñeám leân ñeám xuoáng, maïch ñeám BCD, maïch ñeám ñaët tröôùc soá ñeám, maïch ñeám coù giaûi maõ sang led 7 ñoaïn, maïch ñeám giaây, ñeám phuùt giaây,… Caùc thieát bò laäp trình coù theå duøng CPLD XC9572, XC 95144, Coolrunner XC2C256. II. THIEÁT KEÁ CAÙC LOAÏI FLIP FLOP 1. THIEÁT KEÁ FLIP FLOP JK: Baøi 4-1: Thieát keá flip flop JK goàm coù caùc ngoõ vaøo J, K, CLK, PRE, CLR vaø caùc ngoõ ra goàm Q vaø Q : Böôùc 1: Veõ sô ñoà khoái cuûa maïch: Hình 4-1. Sô ñoà khoái FF JK. Böôùc 2: Baûng traïng thaùi: NGOÕ VAØO NGOÕ RA Pre CLR CLK J K Q QD 0 0 X X X 1 1 0 1 X X X 1 0 1 0 X X X 0 1 1 1 0 X X Q0 QD 0 1 1 0 0 Q0 QD 0 ↓ 1 1 0 1 0 1 ↓ 1 1 1 0 1 0 ↓ 1 1 1 1 NOT Q0 NOT QD0 ↓ Baûng 4-1. BTT FF JK. Böôùc 3: Vieát chöông trình: library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; 143 Kyõ thuaät PLD vaø ASIC Chöông 4. Flip flop, thanh ghi, boä ñeám trong VHDL ...