4 numbering and coding systems reduced vn

Giới thiệu

1


Continuous & Discrete systems


Tương tự vs. Số
• Một tín hiệu tương tự là gì?
- Tín hiệu thực sự là thơng tin.chúng ta quan tâm giá trị của tín hiệu ở mọi thời điểm .
- 1 tín hiệu tương tự là 1 tín hiệu thay đổi theo thời gian mà có thể nhận bất kỳ giá trị nào trên 1
phạm vi liên tục.
hoặc
- bất kỳ biến liên tục nào trong cả thời gian và biên độ

•
•

i.e., có thơng tin về tín hiệu ở mọi thời điểm(ko khoảng trống)
i.e., thời gian di chuyển về phía trước
i.e. nó ko thể thay đổi biện độ ngay lập tức( chúng ra xây dựng toán học đặc biệt cho các
trường hợp này)
Ví dụ

- âm thanh,ánh sáng.mùi vị, 1 làn sóng sin,điện từ các bức tường

• Chúng ta sống trong 1 thế giới tương tự.
Giác quan của chúng ta là tương tự

Tương tự vs. Số
• Một tín hiệu số là gì?
- Tín hiệu là biểu diễn của thơng tin
Or
- Biểu diễn các tín hiệu rời rạc, thường tạo ra từ tín hiệu tương tự
- Chúng ta ko gửi dữ liệu thực tế, chỉ cần 1 mơ tả được mã hóa của nó
-Người nhận sẽ giải mã nó và biết nó có nghĩa gì
.

• Ví dụ
- Morris Code
- 1 nụ cười hay cau mày

. Vì chúng ta sống trong 1 thế giới tương tự, thông tin số
phải được chuyển đổi về tương tự để con người dễ cảm nhận
được nó


Tín hiệu thời gian rời rạc là gì?
• 1 tín hiệu chỉ thay đổi ở thời
gian rời rạc ?
• Một tín hiệu liên tục nhân
với 1 đoạn xung đơn vị vơ
hạn hẹp?
• Vector có yếu tố chỉ số
tương ứng với các trường
hợp rời rạc trong thời gian?
• Tất cả các điều trên?
5

Tín hiệu rời rạc
• Mỗi con số (hay vect) với chỉ số thời gian rời
rạc
• tín hiệu trung gian giá trị ko xác định(ko giống
như bằng 0)
• Tốn học chuyển đổi,phi vật chất
• Chúng tơi sẽ sử dụng "dữ liệu lấy mẫu" cho các
tín hiệu liên quan xảy ra trong thực tế, các
mạch giao diện vật lý

6


Hệ thống tương tự và số thống tương tự và sống tương tự và sống tự và số và sống tương tự và số
•Hệ thống số: tính tốn,xử lý dữ liệu.điều khiển , thơng tin liên lạc,đo lường

•- Đáng tin cậy,tích hợp dễ dàng
• Tương tự – Liên tục
- Hiện tượng thiên nhiên
(Áp suất, Nhiệt độ, Tốc độ…)
- Khó khăn trong thực hiện, chế tạo thiết bị điện tử
• Số – Rời rạc
- Chữ số nhị phân  xử lý tín hiệu đơn vị bit
- dễ dàng thực hiện,chế tạo,sử dụng thiết bị điện tử
- Hiệu suất cao do công nghệ mạch tích hợp


Phân loại hệ thống
TIME Space

Continuous

Discrete

 Continuous Systems
 Differential Eqn.
 Analog Circuits

 Sampled Data Systems
 Differential Eqn.
 DSP

Continuous state

state

time

STATE

Space

 Discrete Event Systems
 DEVS Formalism
 Distributed Systems

Discrete

t

 Digital Systems
 Finite State Machine
 Digital Circuits

state

state

Sk
S5
S4
S3
S2
S1

Sk
S5
S4
S3
S2
S1
e1 e2 e3e4

e5 ek

time

time

t

time


Phân loại hệ thống
• Hệ thống liên tục (Analog circuits, FPAA):
• Cả thời gian và các biến trạng thái liên tục, có thể được biểu diễn
bởi các phương trình vi phân
• Hệ thống dữ liệu mẫu (DSP, MCU, uP, PC):
• Các biến thời gian không liên tục, biến trạng thái liên tục. Hệ thống
có thể được thể hiện bằng phương trình vi phân.
• Hệ thống sự kiện rời rạc (Distributed systems):
• Các biến thời gian liên tục và biến trạng thái là khơng liên tục. Hệ
thống rời rạc có thể được biểu diễn bởi DEVS (Thông số kỹ thuật
Hệ thống sự kiện rời rạc).
• Hệ thống số (Digital circuits, FPGA,/PLD):
• Cả thời gian và các biến trạng thái là không liên tục. Hệ thống kỹ
thuật số có thể được biểu diễn như là một FSM


Tương tự vs. Số
• Nhược điểm của tín hiệu tương tự
- Thế giới đầy các nhiễu điện.
Nhiễu nhiệt
– gây ra bởi kích động nhiệt của các hạt mang điện bên trong vật dẫn điện
Shot Noise
- Biến động ngẫu nhiên về dịng do dịng bao gồm phần tử tích điện rời rạc (electrons)

- Nhiễu có thể có trên tất cả các tín hiệu số lẫn tương tự
- Gây vấn đề với tín hiệu tương tự vì nó biểu diễn cho thơng tin thực tế

(có chứa nhiễu)

Ưu điểm của tín hiệu số
- Chúng ta có thể có nhiễu nhỏ trên tín hiệu số mà vẫn có thể xác định được thơng tin gốc
- Dễ dàng chế tạo 1 mạch chức năng số hơn tương tự
- Chúng ta có thể thu nhỏ các mạch kỹ thuật số nhiều hơn so với mạch tương tự.

• Ai nhanh hơn và chính xác hơn?


Lý do phổ biến của điều khiển kỹ thuật số và xử lý tín hiệu

• Chính xác: 8->16->32 … bit
• Tin cậy
• Linh hoạt
• Giá thành


Từ tương tự->số


Hệ thống ĐK và thu thập dữ liệu


Hệ thống đầu vào tương tự
Đặc tính
được đo

Bộ chuyển
đổi đầu vào

Chuyển đổi “đặc tính/đại lượng” sang điện áp/ dịng điện

Tạo điện áp/dịng điện thích hợp trên
phạm vi quan tâm
Giữ giá trị trong suốt quá trình
chuyển đổi


Hệ thống đầu ra tương tự
Giá trị số từ CPU

Chuyển mã nhị phân sang điện áp/ dịng điện tương tự
Tín hiệu
điều kiện

Tạo điện áp/dịng điện thích hợp trong phạm vi quan tâm

Chuyển đổi tín hiệu điện sang đại lượng cơ hoặc tính
chất khác


Hệ thống đầu vào đa kênh tương tự


Thực hiện các hệ thống trong miền số
• Digital systems:
– Built from circuits that process binary digits - 0s and 1s, yet many reallife problems are based on numbers. Therefore we have to establish a
correspondence between binary digits processed by digital circuits and
real-life numbers, events and conditions.

• How to: ??
• Digital implementation types:
–
–
–
–
–

PC
Web based
Embeded systems like uP, MC, DSP
PLC
….


Mạch đóng cắtch đóng cắtt
• Mạch tổ hợp :

Đầu ra chỉ phụ thuộc vào đầu vào hiện tại
• Mạch tuần tự:
- Đầu ra phụ thuộc vào đầu vào hiện tại và quá khứ
- Có chức năng nhớ


Hệ đếm và mã hóa

19

Mở đầu
• Hệ thống số
– Được xây dựng từ các mạch để xử lý các số nhị phân -0 và
1,nhiều vấn đề thực tế dựa trên việc xử lý các con số.Vì vậy
chúng ta cần phải thiết lập sự tương ứng giữa các số nhị
phân được xử lý bởi các mạch số và các con số,sự kiện và
các điều kiện thực tế
– Kể từ khi hệ thống số nhị phân được sử dụng rộng rãi trong
máy tính kỹ thuật số,việc hiểu được các đặc tính cơ bản của
hệ thống số và các phương pháp chuyển đổi từ dạng này
sang dạng khác là thực sự cần thiết và hữu ích

20