Khảo sát hệ tổ hợp và hệ tuần tự

Trong hai thí nghiệm này sinh viên sẽ được khảo sát một số mạch tổ hợp và mạch tuần tự đơn giản: mạch so sánh 4 bít, mạch cộng 2 số nhị ph6n 4 bít, bộ đếm không đồng bộ, bộ đếm đồng bộ, thanh ghi dịch 4 bit
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát hệ tổ hợp và hệ tuần tựTập hướng dẫn thí nghiệm KỸ THUẬT SỐ Trang 15BÀI 2. KHẢO SÁT HỆ TỔ HỢP VÀ HỆ TUẦN TỰI. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU Trong bài thí nghiệm này sinh viên sẽ được khảo sát một số mạch tổ hợp và mạch tuần tự đơngiản: mạch so sánh 4 bít, mạch cộng 2 số nhị phân 4 bit, bộ đếm không đồng bộ, bộ đếm đồngbộ, thanh ghi dịch 4 bít. Qua bài thí nghiệm sinh viên có thể hiểu được nguyên tắc hoạt động của một số mạch tổ hợp vàmạch tuần tự đơn giản, làm quen với một số vi mạch số TTL thường được sử dụng. Sau khi hoànthành bài thí nghiệm này, sinh viên có thể tự mình hệ thống hoá lại kiến thức đã tích luỹ trong giờhọc lý thuyết, trên cơ sở đó vận dụng để thiết kế được những mạch ứng dụng phức tạp hơn. Để hoàn thành bài thí nghiệm này sinh viên cần nắm vững lý thuyết đã được học trong giáo trìnhKỹ Thuật Số về các hệ tổ hợp và hệ tuần tự.II. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Mạch so sánh Mạch so sánh dùng để so sánh các số nhị phân về mặt độ lớn. Có thể phân loại thành mạch sosánh 1 bít và mạch so sánh nhiều bít. Trong đó, mạch so sánh 1 bít chỉ làm nhiệm vụ so sánh hai sốnhị phân 1 bít ở đầu vào trong khi mạch so sánh nhiều bít thường được ứng dụng nhiều hơn trongthực tế. Về cấu tạo mạch so sánh hai số nhị phân nhiều bít thường được xây dựng trên cơ sở ghépnối nhiều mạch so sánh 1 bít với nhau. Giả sử cần so sánh 2 số nhị phân 4 bít như sau: A = a3a2a1a0 và B = b3b2b1b0. Kết quả so sánh cóthể là A=B hay A>B hay ABài 2 – Digital Circuit Fundamentals 1 Trang 16 3. Bộ đếm Bộ đếm được xây dựng trên cơ sở các Flip - Flop (FF) ghép nối với nhau sao cho hoạt động theomột bảng trạng thái (qui luật) cho trước. Số lượng FF sử dụng là số hàng của bộ đếm. Bộ đếm được sử dụng để tạo ra một dãy địa chỉ của lệnh điều kiển, đếm số chu trình thực hiệnphép tính, hoặc có thể dùng trong vấn đề thu và phát mã. Có thể phân loại bộ đếm theo nhiều cách khác nhau: - Phân loại theo cơ sở các hệ đếm: Bộ đếm thập phân, bộ đếm nhị phân. Trong đó bộ đếm nhị phân được chia làm hai loại: + Bộ đếm với dung lượng đếm 2n. + Bộ đếm với dung lượng đếm khác 2n (đếm modulo M). - Phân loại theo hướng đếm gồm: Mạch đếm lên (đếm tiến), mạch đếm xuống (đếm lùi),mạch đếm vòng. - Phân loại mạch đếm theo tín hiệu chuyển: bộ đếm nối tiếp, bộ đếm song song, bộ đếm hỗnhợp. - Phân loại dựa vào chức năng điều khiển: + Bộ đếm đồng bộ: Sự thay đổi ngõ ra phụ thuộc vào tín hiệu điều kiển Ck. + Bộ đếm không đồng bộ. Mặc dù có rất nhiều cách phân loại nhưng chỉ có ba loại chính: • Bộ đếm không đồng bộ (đếm nối tiếp) • Bộ đếm đồng bộ (đếm song song) • Bộ đếm hỗn hợp. a. Bộ đếm không đồng bộ (Asynchronous Counter) Bộ đếm không đồng bộ, còn gọi là bộ đếm nối tiếp, là bộ đếm trong đó các TFF (hoặc JKFF giữchức năng của TFF) với ngõ vào T=1 được ghép nối tiếp với nhau, ngõ ra của TFF đứng trước nốivới ngõ vào Ck của TFF đứng sau, và hoạt động theo một loại mã duy nhất là BCD 8421. Đối vớiloại bộ đếm này, các ngõ ra thay đổi trạng thái không đồng thời với tín hiệu điều khiển Ck (tứckhông chịu sự điều khiển của tín hiệu điều khiển Ck) do đó được gọi là mạch đếm không đồng bộ. Quy luật ghép nối các TFF nối tiếp nhau phụ thuộc vào 2 yếu tố: hướng đếm và tín hiệu Ck: Ck sườn xuống (↓) Ck sườn lên (↑) Đếm lên Cki+1 = Qi Cki+1 = Q i Đếm xuống Cki+1 = Q i Cki+1 = Qi b. Bộ đếm đồng bộ (Synchronous Counter) Bộ đếm song song là bộ đếm trong đó các FF mắc song song với nhau và các ngõ ra sẽ thay đổitrạng thái dưới sự điều khiển của tín hiệu Ck. Chính vì vậy mà người ta còn gọi bộ đếm song songlà bộ đếm đồng bộ. Mạch đếm song song được sử dụng với bất kỳ FF loại nào và có thể đếm theo qui luật bất kỳcho trước. Vì vậy, để thiết kế bộ đếm đồng bộ (song song) người ta dựa vào các bảng đầu vào kíchcủa FF. Trong bài thí nghiệm về bộ đếm chúng ta sẽ khảo sát vi mạch đếm 74LS193. 4. Thanh ghi dịch (Shift Register) Thanh ghi dịch được xây dựng trên cơ sở các DFF (hoặc các FF khác thực hiện chức năng củaDFF) và trong đó mỗi DFF sẽ lưu trữ 1 bit dữ liệu.Tập hướng dẫn thí nghiệm KỸ THUẬT SỐ Trang 17 Để tạo thanh ghi dịch nhiều bit, người ta ghép nhiều DFF lại với nhau theo qui luật như sau: • Ngõ ra của DFF đứng trước được nối với ngõ vào DATA của DFF sau (Di+1 = Qi) → đây là thanh ghi có khả năng dịch phải. • Hoặc ngõ ra của DFF đứng sau được nối với ngõ vào DATA của DFF đứng trước (Di = Qi+1) → đây là thanh ghi có khả năng dịch trái. • Ngoài ra còn có thanh ghi vừa thực hiện dịch trái, vừa thực hiện dịch phải. Việc nhập dữ liệu vào thanh ghi dịch có nhiều phương p ...