MAÏCH SOÁMaõ hoïc phaàn: VL264

Soá tín chæ: 2

Thôøi gian: 30 tieát

Taøi lieäu tham khaûo:

1. Nguyeãn Höõu Phöông, “Maïch Soá”, Nhaø xuaát baûn thoáng keâ, 2001.

2. Ronald J. Tocci, “Digital Systems: principles and applications”, Prentice-Hall international, Inc.

Veà hoïc taäp, thi cöû vaø kieåm tra:

Seminar: 2ñ

Kieåm tra: 2ñ (2 đến 4 baøi kieåm tra (15 – 30 phuùt), moãi baøi 0.5ñ -1đ, sv thieáu 1- 2 baøi kieåm tra seõ bò caám thi)

Thi cuoái kyø: 6ñ

Noäp maïch thí nghieäm: moãi nhoùm toái ña 2 sv, moãi maïch toái ña 2ñ (ñaây laø ñieåm coäng theâm)

Noäp baøi taäp: tröôøng hôïp ñieåm toång keát < 5ñ seõ ñöôïc xem xeùt neáu sv noäp baøi taäp ñaày ñuû

Nội dung:

Hệ thống số đếm & khái niệm về mã

Cổng logic & đại số Boolean

Cổng logic TTL

Cổng logic CMOS

Sử dụng cổng logic

Flip-Flop (FF)

Mạch thanh ghi

Mạch đếm

Biến đổi mã hiệu

Bộ đa hợp & giải đa hợp

Bộ biến đổi A/D &D/A

Bộ nhớ (Rom, Ram, …)

Bài 1

HỆ THỐNG SỐ ĐẾM VÀ KHÁI NIỆM VỀ MÃ

I. Mạch tương tự và mạch sốMạch tương tự:

Mạch tương tự (mạch Analog) xử lý các tín hiệu tương tự (là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian). Việc xử lý bao gồm các vấn đề: chỉnh lưu, khuếch đại, điều chế, tách sóng.

Nhược điểm:

Chống nhiễu thấp (nhiễu dễ xâm nhập)

Phân tích, thiết kế mạch phức tạp

Mạch số:

Mạch số (mạch Digital) xử lý các tín hiệu số (là tín hiệu có biên độ biến thiên không liên tục theo thời gian hay rời rạc thời gian), nó được biểu diễn dưới dạng sóng xung với 2 mức điện thế cao và thấp mà tương ứng với 2 mức điện thế này là 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, giải điều chế số, mã hóa, giải mã, …

Moät soá öu ñieåm cuûa maïch soá: Ñôn giaûn, deã hieåu Deã phaân tích, thieát keá Ñoä chính xaùc cao, ít aûnh höôûng bôûi nhieãu Khaû naêng löu tröõ, truyeàn taûi Deã taïo maïch tích hôïp Hoaït ñoäng coù theå laäp trình.Vì vaäy, hieän nay maïch soá ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán trong taát caû caùc lónh vöïc: ño löôøng soá, truyeàn hình soá, ñieàu khieån soá, …

II. Hệ thống số đếm• Hệ đếm là tập hợp các phương pháp gọi và

biểu diễn các con số bằng các ký hiệu có giá trị số lượng xác định gọi là chữ số

• Hệ đếm chia làm 2 loại:

o Hệ đếm theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số còn phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số

VD: 1991 (hệ thập phân)

1111(hệ nhị phân)

o Hệ đếm không theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số không phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số

VD: Hệ La mã I, II, III, …, X, L, C, D, M

1987 = MCMLXXXVII

III. CƠ SỐ - CHUYỂN ĐỔI CƠ SỐ

Baát cöù moät soá nguyeân döông R (R>1) ñeàu coù theå ñöôïc choïn laøm cô soá cho moät heä thoáng soá.

Neáu heä thoáng coù cô soá R thì caùc soá töø 0 ñeán (R-1) ñöôïc söû duïng.Ví duï: neáu R=8 thì caùc chöõ soá caàn thieát laø 0,1,2,3,4,5,6,7.

Caùc heä thoáng cô soá thoâng duïng trong kyõ thuaät soá:

• Thaäp phaân (cô soá 10). • Nhò phaân (cô soá 2). • Baùt phaân (cô soá 8). • Thaäp luïc phaân (cô soá 16).

Hệ thập phân (Decimal system)

Để diễn tả một số thập phân lẻ người ta dùng dấu chấm thập

phân để chia phần nguyên và phần phân số.

Ý nghĩa của một số thập phân được mô tả như sau:

Ví dụ: Số 872.518        872.568 = 8x102 + 7x101 + 2x100 + 5x10-1 + 1x10-2 + 8x10-3

Hệ nhị phân (Binary system)

Trong hệ thống nhị phân (binary system) chỉ có hai giá trị số

là 0 và 1. Nhưng có thể biểu diễn bất kỳ đại lượng nào mà hệ

thập phân và hệ các hệ thống số khác có thể biểu diễn được,

tuy nhiên phải dùng nhiều số nhị phân để biểu diễn đại lượng

nhất định.

Tấc cả các phát biểu về hệ thập phân đều có thể áp dụng

được cho hệ nhị phân. Hệ nhị phân cũng là hệ thống số theo

vị trí. Mỗi nhị phân  đều có giá trị riêng, tức trọng số, là luỹ

thừa của 2. Ví dụ 1: 1101 = 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20

= 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Hệ nhị phân (Binary system)

Để biểu diễn một số nhị phân lẽ ta cũng dùng dấu chấm thập phân để phân cánh phần nguyên và phần lẻ.

Ví dụ 2:  1100.1012 = (1x 23) + (1x 22) + (0x21) + (0x20) + (1x2-1)  + (0x2-2) + (1x 2-3 )                  = 8 + 4 + 0 + 0 + 0.5 + 0 + 0.125                = 12.125

Đổi từ cơ số d sang cơ số 10:

Về phương pháp, người ta khai triển con số trong cơ số d dưới dạng đa thức theo cơ số của nó.

VD: 1101, đổi sang thập phân là

1101(2)=1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 13(10)

Đổi từ cơ số 10 sang cơ số d:Về phương pháp, người ta lấy con số trong cơ số chia liên tiếp cho cơ số d đến khi nào thương bằng không thì thôi.

IV. Hệ nhị phân (hệ cơ số 2)

Hệ nhị phân là hệ đếm mà trong đó chỉ sử dụng hai ký hiệu 0 và 1 để biểu diễn tất cả các số. Hai ký hiệu đó gọi chung là bít hoặc digit và nó đặc trưng cho mạch điện tử có hai trạng thái ổn định hay còn gọi là 2 trạng thái bền Flip-Flop (ký hiệu là FF).

Moät chöõ soá nhò phaân goïi laø bit.Chuoãi 4 bit nhò phaân goïi laø nibble.Chuoãi 8 bit goïi laø byte.Chuoãi 16 bit goïi laø word.Chuoãi 32 bit goïi laø double word.

Chöõ soá nhò phaân beân phaûi nhaát cuûa chuoãi bit goïi laø bit coù yù nghóa nhoû nhaát (least significant bit – LSB)

Chöõ soá nhò phaân beân traùi nhaát cuûa chuoãi bit goïi laø bit coù yù nghóa lôùn nhaát (most significant bit – MSB).

Thöôøng duøng chöõ B cuoái chuoãi bit ñeå xaùc ñònh ñoù laø soá nhò phaân.

V. Mã BCD (Binary Code Decimal)

Trong đời sống, con người giao tiếp với nhau thông qua

một hệ thống ngôn ngữ quy ước, nhưng máy tính chỉ xử

lý các dữ liệu nhị phân. Do đó, vấn đề đặt ra là làm thế

nào tạo ra một giao diện dễ dàng giữa người và máy tính,

nghĩa là máy tính thực hiện được các bài toán do con

người đặt ra. Để thực hiện điều đó, người ta đặt ra vấn đề

mã hóa dữ liệu.

Các lĩnh vực mã hóa như: số thập phân, ký tự, âm thanh,

hình ảnh, …

o Neáu moãi chöõ soá cuûa soá thaäp phaân ñöôïc moâ taû baèng soá nhò phaân töông öùng vôùi noù, keát quaû ta ñöôïc 1 maõ goïi laø maõ BCD, vì chöõ soá thaäp phaân lôùn nhaát laø 9, caàn 4 bit ñeå maõ hoùa.

o Caùc soá 8,4,2,1 ñöôïc goïi laø troïng soá cuûa maõ vaø ñöôïc goïi laø maõ BCD 8-4-2-1.Löu yù:

Maõ BCD phaûi vieát ñuû 4 bit

Söï töông öùng chæ aùp duïng cho soá thaäp phaân töø 0 ñeán 9 (soá nhò phaân töø 1010 ñeán 1111 cuûa soá nhò phaân 4 bit khoâng phaûi laø soá BCD)

Thập phân

BCD

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

VD:

194110 = 111100101012

1941 = 0001 1001 0100 0001BCD