ĐIỆN TỬ SỐ Digital Electronics Bộ môn Kỹ thuật máy tính Khoa Điện Điện Tử Trường ĐH Giao Thông Vận Tải

ĐI N T

S

Digital Electronics
Bộ mơn Kỹ thuật máy tính
Khoa Điện Điện Tử
Tr ng ĐH Giao Thông Vận T i
1




2


Mục đích mơn học
ƒ Cung cấp các kiến th c c b n về:
}
}
}

Cấu t o
Nguyên lý ho t động
ng dụng

c a các m ch số (m ch logic, IC, chip…)
ƒ Trang bị nguyên lý
}
}

Phân tích
Thiết kế

các m ch số c b n
ƒ T o c s cho tiếp thu các kiến th c chuyên ngành
3


Tài liệu tham kh o chính
ƒ Introductory Digital Electronics - Nigel P. Cook Prentice Hall, 1998
ƒ Digital Systems - Principles and Applications Tocci & Widmer - Prentice Hall, 1998
ƒ

4


Th i l ợng môn học
ƒ Tổng th i l ợng: 60 tiết
}
}

Lý thuyết: 45 tiết, t i gi ng đ
Thực hành: 15 tiết.

ng

Mô phỏng một số m ch điện tử số trong giáo trình sử dụng phần
mềm Multisim v8.0
ƒ H ớng dẫn thực hành t i phịng máy
}

C1-325, Cơ Nguyệt Bộ môn KTMT liên hệ

ƒ Nộp báo cáo thực hành kèm bài thi
ƒ Khơng có báo cáo thực hành => 0 điểm.

5


Nội dung c a môn học
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ

Ch
Ch
Ch
Ch
Ch

ng 1. Giới thiệu về Điện tử số
ng 2. Các hàm logic
ng 3. Các phần tử logic c b n
ng 4. Hệ tổ hợp
ng 5. Hệ dãy

6

Điện tử số

Chư ng 1
GI I THI U V ĐI N T

S

Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Cơng nghệ Thông tin
Tr ng Đ i học Bách Khoa Hà Nội
7


Giới thiệu về Điện tử số

Đi n t

s

8


Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
ƒ Hệ thống điện tử, thiết bị điện tử
Các
linh ki n
đi n, đi n t
(component)

Các

m ch
đi n t
(circuit)

Các
thi t bị,
h th ng
đi n t
(equipment,
system)

9


Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
ƒ Số và t

ng tự:

}

Trong khoa học, công nghệ hay cuộc sống đ i th ng, ta th ng
xuyên ph i tiếp xúc với số l ợng
Số l ợng có thể đo, qu n lý, ghi chép, tính tốn nhằm giúp cho các
xử lý, ớc đốn ph c t p h n
Có 2 cách biểu diễn số l ợng:

}

D ng t

}

D ng số:

}

}

ƒ D ng t ng tự (Analog)
ƒ D ng số (Digital)

ng tự:

ƒ VD: Nhiệt độ, tốc độ, điện thế c a đầu ra micro…
ƒ Là d ng biểu diễn với sự biến đổi liên tục c a các giá trị (continuous)

ƒ VD: Th i gian hiện trên đồng hồ điện tử
ƒ Là d ng biểu diễn trong đó các giá trị thay đổi t ng nấc r i r c (discrete)
10


Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
ƒ Hệ thống số và t

ng tự:

}

Hệ thống số (Digital system)

}

Hệ thống t

ƒ Là tổ hợp các thiết bị đ ợc thiết kế để xử lý các thông tin logic
ho c các số l ợng vật lý d ới d ng số
ƒ VD: Máy vi tính, máy tính, các thiết bị hình nh âm thanh số, hệ
thống điện tho i…
ƒ ng dụng: lĩnh vực điện tử, c khí, t …

ng tự (Analog system)

ƒ Ch a các thiết bị cho phép xử lý các số l ợng vật lý
t ng tự
ƒ VD: Hệ thống âm-ly, ghi băng t …

d ng

11


Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
ƒ Công nghệ số - u, nh ợc điểm so với t

ng tự

Dùng công ngh s để thực hi n các thao tác của gi i pháp tư ng tự
}

u điểm c a công nghệ số:

ƒ Các hệ thống số dễ thiết kế h n:
}

Khơng cần giá trị chính xác U, I, chỉ cần kho ng cách m c cao thấp

}

Có các m ch chốt có thể giữ thơng tin lâu tùy ý

ƒ L u trữ thơng tin dễ

ƒ Độ chính xác cao h n
}

}

Việc nâng t độ chính xác 3 chữ số lên 4 chữ số đ n gi n chỉ cần
lắp thêm m ch
hệ t ng tự, lắp thêm m ch sẽ nh h ng U, I và thêm nhiễu

ƒ Các xử lý có thể lập trình đ ợc
ƒ Ít bị nh h ng b i nhiễu
ƒ Có thể chế t o nhiều m ch số trong các chip

12


Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)

ƒ Công nghệ số - u, nh ợc điểm so với t
}

ng tự

H n chế:
Th gi i thực chủ y u là tư ng tự

ƒ Các số l ợng vật lý trong thực tế, tự nhiên ch yếu là d ng
t ng tự.
ƒ VD: nhiệt độ, áp suất, vị trí, vận tốc, độ rắn, tốc độ dòng ch y…

Chuyển đ i
các đ u vào
thực t
ở d ng
tư ng tự
thành
d ng s

X lý
thông tin
S

Chuyển đ i
các đ u ra s
v d ng
tư ng tự
ở thực t
13

Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)

Sự k t h p của
công ngh s và tư ng tự!

14


Điện tử số

Chư ng 2
CÁC HÀM LOGIC

Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Cơng nghệ Thơng tin
Tr ng Đ i học Bách Khoa Hà Nội

15


Nội dung ch

ng 2

2.1. Giới thiệu
2.2. Đ i số Boole
2.2. Biểu diễn các hàm logic d ới d ng chính quy
2.3. Tối thiểu hóa các hàm logic

16


2.1. Giới thiệu
ƒ M ch logic (m ch số) ho t động dựa trên chế độ
nhị phân:
}
}

}

Điện thế đầu vào, đầu vào ho c bằng 0, ho c bằng 1
Với 0 hay 1 t ợng tr ng cho các kho ng điện thế đ ợc
định nghĩa s n
VD:
0 → 0.8V
:0
2.5 → 5V
:1

Cho phép ta sử dụng Đ i số Boole nh là
một cơng cụ để phân tích và thiết kế các hệ thống số

17


Giới thiệu (tiếp)
ƒ Đ i số Boole:
}
}

}

}

Do George Boole sáng lập vào thế kỷ 19
Các hằng, biến và hàm chỉ nhận 1 trong 2 giá trị: 0 và 1
Là công cụ toán học khá đ n gi n cho phép mô t mối
liên hệ giữa các đầu ra c a m ch logic với các đầu vào
c a nó d ới d ng biểu th c logic
Là c s lý thuyết, là công cụ cho phép nghiên c u, mô
t , phân tích, thiết kế và xây dựng các hệ thống số, hệ
thống logic, m ch số ngày nay.

18


Giới thiệu (tiếp)
ƒ Các phần tử logic c b n:
}
}

Còn gọi là các cổng logic, m ch logic c b n
Là các khối c b n cấu thành nên các m ch logic và hệ
thống số khác

19


Giới thiệu (tiếp)
ƒ Mục tiêu c a ch

}
}
}

ng: sinh viên có thể

Tìm hiểu về Đ i số Boole
Các phần tử logic c b n và ho t động c a chúng
Dùng Đ i số Boole để mô t và phân tích cách cấu thành
các m ch logic ph c t p t các phần tử logic c b n

20


Nội dung ch

ng 2

2.1. Giới thiệu
2.2. Đ i số Boole
2.2. Biểu diễn các hàm logic d ới d ng chính quy
2.3. Tối thiểu hóa các hàm logic

21


1. Các định nghĩa
ƒ Bi n logic: là 1 đ i l ợng có thể biểu diễn bằng 1
ký hiệu nào đó, về m t giá trị chỉ lấy giá trị 0 ho c
1.

ƒ Hàm logic: là biểu diễn c a nhóm các biến logic,
liên hệ với nhau thơng qua các phép toán logic, về
m t giá trị cũng lấy giá trị 0 ho c 1.
ƒ Phép tốn logic: có 3 phép toán logic c b n:
}
}
}

Phép Và - "AND"
Phép Ho c - "OR"
Phép Đ o - "NOT"

22


Các định nghĩa (tiếp)
ƒ Các giá trị 0, 1 không t ợng tr ng cho các con số
thực mà t ợng tr ng cho tr ng thái giá trị điện thế
hay còn gọi là m c logic (logic level)
ƒ Một số cách gọi khác c a 2 m c logic:
Mức logic 0
Sai (False)
Tắt (Off)
Thấp (Low)
Không (No)
(Ngắt) Open switch

Mức logic 1
Đúng (True)
Bật (On)

Cao (High)
Có (Yes)
(Đóng) Closed switch
23


2. Biểu diễn biến và hàm logic
ƒ Dùng biểu đồ Venn ( le):
}
}

}

Mỗi biến logic chia không gian thành 2 không gian con.
Không gian con th nhất, biến nhận giá trị đúng (=1),
khơng gian con th cịn l i, biến nhận giá trị sai (=0).
VD: F = A AND B

24


Biểu diễn biến và hàm logic (tiếp)
ƒ Dùng biểu th c đ i số:
}
}
}
}

Ký hiệu phép Và – AND: .
Ký hiệu phép Ho c – OR: +

Ký hiệu phép Đ o – NOT: ⎯
VD: F = A AND B hay F = A.B

25