Bài giảng kỹ thuật số-Chương 5 docx

Chng 5. H tun t Trang 101
Chng 5
 TUN T
5.1. KHÁI NIM CHUNG
ch sc chia thành hai loi chính : H t hp và h tun t.
i vi h t hp: tín hiu ngõ ra  trng thái k tip ch ph thuc vào trng thái hin ti ca
ngõ vào, mà bt chp trng thái hin ti ca ngõ ra. Nh vy, khi các ngõ vào thay i trng thái (b
qua thi gian tr ca tín hiu i qua phn t logic) thì lp tc ngõ ra thay i trng thái.
i vi h tun t: Các ngõ ra  trng thái k tip va ph thuc vào trng thái hin ti ca ngõ
vào, ng thi còn ph thuc trng thái hin ti ca ngõ ra.
Do ó, vn  thit k h tun t s khác so vi h t hp và c s thit k h tun t là da trên
các Flip - Flop (trong khi vic thit k h t hp da trên các cng logic).
ûc khác, i vi h tun t, khi các ngõ vào thay i trng thái thì các ngõ ra không thay i
trng thái ngay mà chn cho n khi có mt xung u khin (gi là xung ng h Ck) thì lúc ó
các ngõ ra mi thay i trng thái theo các ngõ vào. Nh vy h tun t còn có tính ng b và tính
nh (có kh nng lu tr thông tin, lu tr d liu), nên h tun t là c s thit k các b nh.
5.2. BM
5.2.1. i cng
m c xây dng trên c s các Flip - Flop (FF) ghép vi nhau sao cho hot ng theo
t bng trng thái (qui lut) cho trc.
 lng FF s dng là s hàng ca bm.
m còn c s dng  to ra mt dãy a ch ca lnh u kin, m s chu trình thc
hin phép tính, hoc có th dùng trong vn  thu và phát mã.
Có th phân loi bm theo nhiu cách:
- Phân loi theo c s các hm: m thp phân, bm nh phân.
Trong ó bm nh phân c chia làm hai loi:
+ Bm vi dung lng m 2n.
+ Bm vi dung lng m khác 2n (m modulo M).
- Phân loi theo hng m gm: ch m lên (m tin), mch m xung (m lùi),
ch m vòng.
- Phân loi mch m theo tín hiu chuyn: bm ni tip, bm song song, bm

n hp.
- Phân loi da vào chc nng u khin:
+ Bm ng b: S thay i ngõ ra ph thuc vào tín hiu u kin Ck.
+ Bm không ng b.
c dù có rt nhiu cách phân loi nhng ch có ba loi chính: m ni tip (không ng
),
m song song
(ng b),
m hn hp
.
Bài ging K THUT S Trang 102
5.2.2. Bm ni tip
1. Khái nim
m ni tip là bm trong ó các TFF hoc JKFF gi chc nng ca TFF c ghép ni
tip vi nhau và hot ng theo mt loi mã duy nht là BCD 8421. i vi loi bm này, các
ngõ ra thay i trng thái không ng thi vi tín hiu u khin Ck (tc không chu su khin
a tín hiu u khin Ck) do ó mch m ni tip còn gi là mch m không ng b.
2. Phân loi
- m lên.
- m xung.
- m lên /xung.
- m Modulo M.
a. m lên
Ðây là bm có ni dung tng dn. Nguyên tc ghép ni các TFF (hoc JKFF thc hin chc
ng TFF)  to thành bm ni tip còn ph thuc vào tín hiu ng b Ck. Có 2 trng hp
khác nhau:
- Tín hiu Ck tác ng theo sn xung: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui
lut sau:
Ck
i+1

= Q
i
- Tên hiu Ck tác ng theo sn lên: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
=
i
Q
Trong ó T luôn luôn gi mc logic 1 (T = 1) và ngõ ra ca TFF ng trc ni vi ngõ vào
Ck ca TFF ng sau.
 minh ha chúng ta xét ví d v mt mch m ni tip, m 4, m lên, dùng TFF.
 lng TFF cn dùng: 4 = 2
2
→
dùng 2 TFF.
Trng hp Ck tác ng theo sn xung
(hình 5.1a):
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck

Clr
Hình 5.1a
Ck
Chng 5. H tun t Trang 103
Trng hp Ck tác ng theo sn lên (hình 5.1b):
Trong các s mch này Clr (Clear) là ngõ vào xóa ca TFF. Ngõ vào Clr tác ng mc thp,
khi Clr = 0 thì ngõ ra Q ca FF b xóa v 0 (Q=0).
Gin  thi gian ca mch  hình 5.1a :
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.1a:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4
0
0
1
1
0
1
0
1

0
1
1
0
1
0
1
0
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
1
Q
Q
2
H 5.1b
Ck
1
2
3 4

5
7
8
1
1 1
10 0 0 0
0 0
00
1
1
1
1
Ck
Q
1
Q
2
Hình 5.2a. Gin  thi gian mch hình 5.1a
Bài ging K THUT S Trang 104
Gin  thi gian mch hình 5.1b :
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.1b :
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1

1
2
3
4
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
b. m xung
ây là bm có ni dung m gim dn. Nguyên tc ghép các FF cng ph thuc vào tín hiu
u khin Ck:
- Tín hiu Ck tác ng sn xung: TFF hoc JKFF c nghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
=
i
Q

- Tín hiu Ck tác ng sn xung: TFF hoc JKFF c nghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
= Q
i
Trong ó T luôn luôn gi mc logic 1 (T = 1) và ngõ ra ca TFF ng trc ni vi ngõ vào
Ck ca TFF ng sau.
1
2
3 4
5
7
8
1
1 1
10 0 0 0
00
00 11
1
1
Ck
Q
1
Q
2
11
1
1
0

0 0
0
1
Q
Hình 5.2b. Gin  thi gian mch hình 5.1b
Chng 5. H tun t Trang 105
Ví d: Xét mt mch m 4, m xung, m ni tip dùng TFF.
 lng TFF cn dùng: 4 = 2
2
⇒
dùng 2 TFF.
 mch thc hin khi s dng Ck tác ng sn xung và Ck tác ng sn lên ln lt
c cho trên hình 5.3a và 5.3b :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
H 5.3b
Ck
Hình 5.3a
Ck

T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
1
Q
Q
2
Hình 5.4a. Gin  thi gian mch H 5.3a
1
2
3 4
5
7
8
Ck
Q
1
Q
2
11

1
1
0
0
0
0
1
Q
0
0
00 11
1
1
0
0
Bài ging K THUT S Trang 106
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.3a:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4

0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
Gin  thi gian ca mch hình 5.3b:
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.3b :
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3

4
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
c. m lên/xung:
i X là tín hiu u khin chiu m, ta quy c:
+ Nu X = 0 thì mch m lên.
+ Nu X = 1 thì m xung.
Ta xét 2 trng hp ca tín hiu Ck:
- Xét tín hiu Ck tác ng sn xung:
Lúc ó ta có phng trình logic:
iii1i
QXQX.QXCk ⊕=+=
+
- Xét tín hiu Ck tác ng sn lên:
Lúc ó ta có phng trình logic:
iii1i

QXX.QQ.XCk ⊕=+=
+
Hình 5.4b. Gin  thi gian mch hình 5.3b
1
2
3 4
5
7
8
1
1 1
1
0 0 0 0
0
0
0
1
1
1 1
Ck
Q
1
Q
2
0
Chng 5. H tun t Trang 107
d. m modulo M:
ây là bm ni tip, theo mã BCD 8421, có dung lng m khác 2
n
.

Ví d: Xét mch m 5, m lên, m ni tip.
 lng TFF cn dùng: Vì 2
2
= 4 < 5 < 8 = 2
3
⇒
duìng 3 TFF.
y bm này s có 3 u ra (chú ý: S lng FF tng ng vi su ra).
ng trng thái hot ng ca mch:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
3
Q
2
Q
1
Q
3
Q
2
Q
1
1
2
3
4
5
0
0
0

0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1/0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1/0
u dùng 3 FF thì mch có thm c 8 trng thái phân bit (000 → 111 tng ng 0→7).
Do ó,  s dng mch này thc hin m 5, m lên, thì sau xung Ck th 5 ta tìm cách a t hp
101 v 000 có ngha là mch thc hin vic m li t t hp ban u. Nh vy, bm sm t

000 → 100 và quay v 000 tr li, nói cách khác ta ã m c 5 trng thái phân bit.
 xóa bm v 000 ta phân tích: Do t hp 101 có 2 ngõ ra Q
1
, Q
3
ng thi bng 1 (khác vi
các t hp trc ó) ( ây chính là du hiu nhn bit u khin xóa bm. Vì vy  xóa b
m v 000:
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 0 thì ta dùng cng NAND 2 ngõ vào.
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 1 thì ta dùng cng AND có 2 ngõ vào.
Nh vy s mch m 5 là s ci tin t mch m 8 bng cách mc thêm phn t cng
NAND (hoc cng AND) có hai ngõ vào (tùy thuc vào chân Clr tác ng mc logic 0 hay mc
logic 1) c ni n ngõ ra Q
1
và Q
3
, và ngõ ra ca cng NAND (hoc AND) sc ni n ngõ
vào Clr ca bm (cng chính là ngõ vào Clr ca các FF).
Trong trng hp Clr tác ng mc thp s mch thc hin m 5 nh trên hình 5.5 :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11

Ck
Clr
T
Ck
3
Q
3
1
Hình 5.5. Mch m 5, m lên
Bài ging K THUT S Trang 108
Y
1
C1
R1
Y
VCC
1
Hình 5.7. Mch
Reset mc 0
Chú ý
:
Do trng thái ca ngõ ra là không bit trc nên  mch có thm t trng thái ban u là 000
ta phi dùng thêm mch xóa tng ban u  xóa b m v 0 (còn gi là mch RESET ban
u). Phng pháp thc hin là dùng hai phn t thng R và C.
Trên hình 5.7 là mch Reset mc 0 (tác ng mc 0). Mch hot ng nh sau: Do tính cht
n áp trên t C không t bin c nên ban u mi cp ngun Vcc thì V
C
= 0 ( ngõ ra Clr = 0
và mch có tác ng Reset xóa bm, sau ó t C c np n t ngun qua n tr R vi thi
ng np là τ = RC nên n áp trên t tng dn, cho n khi t C np y thì n áp trên t xp x

ng Vcc
⇒
ngõ ra Clr = 1, mch không còn tác dng reset.
Chú ý khi thit k: Vi mt FF, ta bit c thi gian xóa (có trong
Datasheet do nhà sn xut cung cp), do ó ta phi tính toán sao cho thi
gian t C np n t giá tr ban u n giá trn áp ngng phi ln
n thi gian xóa cho phép thì mi m bo xóa c các FF.
ch cho phép xóa bm tng (H 5.8) và bng tay (H 5.9):
Ck
Q
1
Q
2
1
1 1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
1
1 1
1
0
0
0

1
2
3
4
5 7 8
9
106
0
0
0
0
00
00
1
Q
3
Hình 5.6. Gin  thi gian mch m 5, m lên
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
1
1
Ck

Clr
T
Ck
3
Q
3
1
Y
1
R1
C1
Y
VCC
1
Hình 5.8. Mch cho phép xóa bm tng
Chng 5. H tun t Trang 109
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2Q
1
1
1
Ck
Clr
T

Ck
3
Q
3
1
Y
1
R1
C1
Y
VCC
1
Y
1
Hình 5.9. Mch cho phép xóa bm tng và bng tay
u m ca bm ni tip: n gin, d thit k.
Nhc m: Vi dung lng m ln, s lng FF s dng càng nhiu thì thi gian tr tích ly
khá ln. Nu thi gian tr tích ly ln hn mt chu k tín hiu xung kích thì lúc by gi kt qu
m s sai. Do ó,  khc phc nhc m này, ngi ta s dng bm song song.
5.2.3. Bm song song
1. Khái nim
m song song là bm trong ó các FF mc song song vi nhau và các ngõ ra s thay i
trng thái di su khin ca tín hiu Ck. Chính vì vy mà ngi ta còn gi bm song song
là bm ng b.
ch m song song c s dng vi bt k FF loi nào và có thm theo qui lut bt k
cho trc. Vì vy,  thit k bm ng b (song song) ngi ta da vào các bng u vào kích
a FF.
2. Mch thc hin
i vi bm song song dù m lên hay m xung, hoc là m Modulo M (m lên/m
xung) u có cách thit k chung và không ph thuc vào tín hiu Ck tác ng sn lên, sn

xung, mc 0 hay mc 1.
Các bc thc hin :
- T yêu cu thc t xây dng bng trng thái hot ng ca bm.
- Da vào bng u vào kích ca FF tng ng  xây dng các bng hàm giá tr ca các
ngõ vào d liu (DATA) theo ngõ ra.
- Dùng các phng pháp ti thiu  ti thiu hóa các hàm logic trên.
- Thành lp s logic.
Ví d
:
Thit k mch m ng b, m 5, m lên theo mã BCD 8421 dùng JKFF.
Trc ht xác nh s JKFF cn dùng: Vì 2
2
= 4 < 5 < 8 = 2
3
⇒ dùng 3 JKFF ⇒ có 3 ngõ ra Q
1
,
Q
2
, Q
3
.
Ta có bng trng thái mô t hot ng ca bm nh sau:
Bài ging K THUT S Trang 110
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
3
Q
2
Q

1
Q
3
Q
2
Q
1
1
0 0 0 0 0 1
2
0 0 1 0 1 0
3
0 1 0 0 1 1
4
0 1 1 1 0 0
5
1 0 0 0 0 0
 chng 3 chúng ta ã xây dng c bng u vào kích cho các FF và ã có c bng u
vào kích tng hp nh sau:
Q
n
Q
n+1
S
n
R
n
J
n
K

n
T
n
D
n
0 0 0 X 0 X 0 0
0 1 1 0 1 X 1 1
1 0 0 1 X 1 1 0
1 1 X 0 X 0 0 1
ó ta suy ra bng hàm giá tr ca các ngõ vào data theo các ngõ ra nh sau :
Xung Trng thái hin ti Trng thái k tip
vào Q
3
Q
2
Q
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
3
K
3
J
2
K

2
J
1
K
1
1 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 1 X
2 0 0 1 0 1 0 0 X 1 X X 1
3 0 1 0 0 1 1 0 X X 0 1 X
4 0 1 1 1 0 0 1 X X 1 X 1
5 1 0 0 0 0 0 X 1 0 X 0 X
Chng 5. H tun t Trang 111
p bng Karnaugh  ti thiu hóa ta c:
u ý: Khi thit k tính toán ta dùng các phng pháp ti thiu a v phng trình logic ti
gin. Nhng trong thc t thì ôi lúc không phi nh vy. Ví d: K
3
= 1, K
3
= Q
3
hay K
3
=
2
Q
u úng, nhng khi lp ráp thc t ta chn K3 =
2
Q
 tránh dây ni dài gây nhiu cho mch.
 logic: Hình 5.10
00 01 11

10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
1
x
01 1
x x x x
J
1
= Q
1
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
K
1

x
xx x
1 1 x x
K
1
= 1 = Q
1
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
2
x
00 x
1 x x x
J
2
= Q
1
00 01 11
10
0
1

Q
3
Q
2
Q
1
K
2
x
0x 0
x 1 x x
K
2
= Q
1
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
3
x
X0 0
0 1 x x

J
2
= Q
1
Q
2
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
K
3
x
0x 0
x 1 x x
K
3
= 1 = Q
3
=
21
QQ =
Ck
1

Q
1
1
Q
J
1
K
1
Ck
2
Q
2
2
Q
J
2
K
2
Ck
3
Q
3
3
Q
J
3
K
3
Q
3

Q
2
Q
1
C
k
Clr
3
Q
Hình 5.10. S mch m lên m 5, m song song
Bài ging K THUT S Trang 112
Gii thích hot ng ca bm:
- Ban u dùng mch RC xóa v 0
⇒
Q
1
= Q
2
= Q
3
= 0.
J
1
= K
1
=1 ; J
2
= K
2
= Q

2
= 0 ; J
3
= 0, K
3
= 1.
- Khi Ck
1
: Các trng thái ngõ ra u thay i theo trng thái ngõ vào DATA trc ó.
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
0
1
Q
= 1.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2
=
0
2
Q = 0.

J
3
= 0, K
3
= 1 ⇒ Q
3
= 1 bt chp trng thái trc ó.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
0
3
Q
= 0) ⇒ Q
3
Q
2
Q
1
= 001.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3

Q = 1; J
2
=K
2
= Q
1
= 1; J
3
=Q
2
.Q
1
= 0, K
3
= 1.
(Hoc K
3
= Q
3
= 0).
- Khi Ck
2
:
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=

1
1
Q
= 0.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2
=
1
2
Q
= 1.
J
3
= 0, K
3
= 1 ⇒ Q
3
= 0.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
1

3
Q = 0) ⇒ Q
3
Q
2
Q
1
= 010.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1 ; J
2
= K
2
= Q
1
= 0; J
3
= 0, K
3
= 1.
(Hoc K
3
=
2
Q

= 0).
- Khi Ck
3
:
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
2
1
Q
= 1.
J
2
= K
2
= 0 ⇒ Q
2
=
0
2
Q = 1.
J
3
= 0, K
3
= 1 ⇒ Q

3
=0 bt chp trng thái trc ó.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
2
3
Q
= 0 ) ⇒ Q
3
Q
2
Q
1
= 011.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1; J
2
= K
2
= Q

1
= 1; J
3
= Q
2
.Q
1
= 1, K
3
= 0.
(Hoc K
3
= 1).
- Khi Ck
4
:
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
3
1
Q
= 0.
J
2
= K

2
= 1 ⇒ Q
2
=
3
2
Q
= 0.
J
3
= 0, K
3
= 1
⇒
Q
3
=1 bt chp trng thái trc ó.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
0
3
Q = 0 ) ⇒ Q
3
Q
2

Q
1
= 100.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1; J
2
= K
2
= Q
1
= 0; J
3
= Q
2
.Q
1
= 0, K
3
= 1.
(Hoc K
3
= Q
3
= 0).
-

Khi Ck
5
:
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
4
1
Q = 0.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2
=
4
2
Q = 0.
J
3
= 0, K
3
= 1 ⇒ Q
3
=0 bt chp trng thái trc ó.

⇒
Q
3
Q
2
Q
1
= 000 .
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1; J
2
= K
2
= Q
1
= 0; J
3
= Q
2
.Q
1
= 0, K
3
= 1.
ch tr v trng thái ban u.

Chng 5. H tun t Trang 113
5.2.4. m thun nghch
 thit k mch cho phép va m lên va m xung, ta thc hin nh sau:
- Cách 1: p hàm J
lên
, J
xung
, K
lên
, K
xung
(gi s ta dùng JKFF).
i X là tín hiu u khin. Xét 2 trng hp:
+ Nu quy c X = 0: m lên; X = 1: m xung.
Lúc ó ta có phng trình logic:
J =
X
. J
lên
+ X. J
xung
K =
X
. K
lên
+ X. K
xung
+ u quy c X = 1: m lên; X = 0: m xung.
Lúc ó ta có phng trình logic:
J = X. J

lên
+
X
. J
xung
K = X. K
lên
+
X
.K
xung
- Cách 2: p bng trng thái tng hp cho cm lên và m xung.
Xung vào X Trng thái h.ti
Trng thái k J
3
K
3
J
2
K
2
J
1
K
1
1
2
Sau ó thc hin các bc ging nh bm ng b.
5.2.5. m hn hp
m hn hp là bm mà trong ó bao gm cm ni tip và m song song. ây là b

m ch to khá nhiu trong thc t và kh nng ng dng ca bm hn hp khá ln so vi b
m song song.
Ví d: Bm 7490 bên trong bao gm 2 bm ó là bm 2 ni tip và bm 5 song
song. Hai bm này tách ri nhau. Do ó, tùy thuc vào vic ghép hai bm này li vi nhau mà
ch có th thc hin c vic m thp phân hoc chia tn s.
Trng hp 1: 2 ni tip, 5 song song (hình 5.11).
J
K
Ck
1
Ck
2
B
 m 5
song song
B
m
2 n
i
tip
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
1
Ck

Clr
Hình 5.11. Bm 2 ni tip ghép vi bm 5 song song
Bài ging K THUT S Trang 114
Q
1
ca bm 2 gi vai trò xung Ck cho bm 5 song song.
Gin  thi gian ca 2 ni tip 5 song song (hình 5.12) :
Nhn xét: Cách ghép này dùng m thp phân, nhng không dùng  chia tn s.
ng trng thái mô t hot ng ca mch:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
1 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 0 0 1 0 0 1 0
3 0 0 1 0 0 0 1 1
4 0 0 1 1 0 1 0 0

5 0 1 0 0 0 1 0 1
6 0 1 0 1 0 1 1 0
7 0 1 1 0 0 1 1 1
8 0 1 1 1 1 0 0 0
9 1 0 0 0 1 0 0 1
10 1 0 0 1 0 0 0 0
Trng hp 2: 5 song song, 2 ni tip.
Q
3
ca bm 5 song song gi vai trò xung Ck cho bm 2.
Ck
Q
1
Q
2
1
1
1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
1
1 1
1

0
0
0
1
2
3
4
5 7 8
9
106
0
11
0
0
000
1
Q
3
0 0 0
0 0
0
0
0
1
1
Q
4
Hình 5.12. Gin  thi gian 2 ni tip ghép vi 5 song song
Ck
1

B
 m 5
song song
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
J
K
Ck
2
B
m 2
n
i tip
Ck
Clr
Hình 5.13. Bm 5 song song ghép vi 2 ni tip
Chng 5. H tun t Trang 115
Gin  thi gian ca 5 song song ni tip 2.
Nhn xét: Cách ghép này không c dùng  m thp phân, nhng li thích hp cho vic
chia tn s.
ng trng thái mô t hot ng ca mch :
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
4

Q
3
Q
2
Q
1
Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
1 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 0 0 1 0 0 1 0
3 0 0 1 0 0 0 1 1
4 0 0 1 1 0 1 0 0
5 0 1 0 0 0 1 0 1
6 1 0 0 0 1 0 0 1
7 1 0 0 1 1 0 1 0
8 1 0 1 0 1 0 1 1
9 1 0 1 1 1 1 0 0
10 1 1 0 1 0 0 0 0
5.3. THANH GHI DCH CHUYN VÀ B NH
5.3.1. Khái nim
Thanh ghi dch và b nhu c ng dng trong lu tr d liu, trong ó thanh ghi do kh
ng lu tr ca nó có hn nên chc s dng nh b nh tm thi (lu kt qu các phép tính).
Còn b nh có kh nng lu tr các bit d liu khá ln, v mc cu to b nhc xây dng trên
 s các thanh ghi (Nhiu thanh ghi hp thành b nh)

5.3.2. Thanh ghi dch chuyn
1. Khái nim
Thanh ghi c xây dng trên c s các DFF (hoc các FF khác thc hin chc nng ca DFF)
và trong ó mi DFF s lu tr 1 bit d liu.
Ck
Q
1
Q
2
1
1
1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
0
1 1
1
0
0
0
1
2
3

4
5 7 8
9
106
1
00
0
0
000
1
Q
3
0 0 0
0 0
1 1 1
1
0
Q
4
Hình 5.14. Gin  thi gian m 5 song song ghép 2 ni tip
Bài ging K THUT S Trang 116
 to thanh ghi nhiu bit, ngi ta ghép nhiu DFF li vi nhau theo qui lut nh sau:
- Ngõ ra ca DFF ng trc c ni vi ngõ vào DATA ca DFF sau (D
i+1
= Q
i
) ( thanh
ghi có kh nng dch phi.
- Hoc ngõ ra ca DFF ng sau c ni vi ngõ vào DATA ca DFF ng trc (D
i

=
Q
i+1
) ( thanh ghi có kh nng dch trái.
2. Phân loi
Phân loi theo s bit d liu lu tr: 4 bit, 5 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit. i vi thanh ghi ln 8 bit,
ngi ta không dùng h TTL mà dùng h CMOS.
Phân loi theo hng dch chuyn d liu trong thanh ghi:
- Thanh ghi dch trái.
- Thanh ghi dch phi.
- Thanh ghi va di phi va di trái.
Phân loi theo ngõ vào d liu:
- Ngõ vào d liu ni tip.
- Ngõ vào d liu song song: Song song không ng b, song song ng b.
Phân loi theo ngõ ra:
- Ngõ ra ni tip.
- Ngõ ra song song.
- Ngõ ra va ni tip va song song.
3. Nhp d liu vào FF
Nhp d liu vào FF bng chân Preset (Pr): (xem hình 5.15)
- Khi Load = 0 : Cng NAND 3 và 2 khóa → ngõ vào Pr = Clr = 1
→ FF t do → d liu A không nhp vào c FF.
- Khi Load = 1 : Cng NAND 2 và 3 m, ta có: Pr =
A
, Clr = A.
u A = 0
→
Pr = 1, Clr = 0
→
Q = A = 0.

u A = 1 → Pr = 0, Clr = 1 → Q = A = 1.
y Q = A
→
d liu A c nhp vào FF.
Tuy nhiên, cách này phi dùng nhiu cng logic không kinh t và phi
dùng chân Clr là chân xóa nên phi thit k xóa ng b.
 khc phc nhng nhc m ó dùng mch nh trên hình 5.16 :
- Chân Clr  trng tng ng vi mc logic 1.
- Khi Load = 0 : cng NAND khóa
→
Pr = Clr =1
→
FF t do. D
liu không c nhp vào FF.
- Khi Load = 1 : cng NAND m
→
Pr =
A
.
Gi s ban u : Q = 0.
u A = 0 → Pr = 1, Clr = 1 ⇒ Q = Q
0
= 0.
u A = 1
→
Pr = 0, Clr = 1
⇒
Q = 1.
y Q = A → D liu A c nhp vào FF.
Chú ý

: Phng pháp này òi hi trc khi nhp phi xóa FF v 0.
Pr Clr
A
Load
Hình 5.16
Pr Clr
A
Load
1
2
3
Hình 5.15
Chng 5. H tun t Trang 117
Ví d: Xét mt thanh 4 bit có kh nng di phi (hình 5.17).
Trong ó:
- DSR (Data Shift Right): Ngõ vào Data ni tip (ngõ vào dch phi).
- Q
1
, Q
2
,Q
3
, Q
4
: các ngõ ra song song.
 gii thích hot ng ca mch, ta da vào bng trng thái ca DFF.
Gi s ban u : Ngõ vào nhp Load = 1 → A, B, C, D c nhp vào thanh ghi dch:
Q
1
= A, Q

2
= B, Q
3
= C, Q
4
= D.
Hot ng dch phi ca thanh ghi:
- Xét FF
1
: D = DSR
1
, Q
1
= A.
u DSR
1
= 0
→
Q = 0 ; nu DSR
1
= 1
→
Q = 1.
t lun: Sau mt xung Ck tác ng sn xung thì Q
1
= DSR
1
.
- Lúc ó FF
2

, FF
3
,FF
4
: Q
2
= A, Q
3
= B, Q
4
= C.
c là sau khi Ck tác ng sn xung thì ni dung trong thanh ghi c di sang phi 1 bit.
Sau 4 xung, d liu trong thanh ghi c xut ra ngoài và ni dung DFF c thay th bng các d
liu t ngõ vào DATA ni tip DSR
1
, DSR
2
, DSR
3
, DSR
4
.
Ta có bng trng thái hot ng ca mch:
Trng thái hin ti Trng thái k
Xung
vào
Q
1
Q
2

Q
3
Q
4
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
1 A B C D DSR
1
A B C
2 DSR
1
A B C DSR
2
DSR
1
A B
3 DSR
2
DSR
1
A B DSR
3
DSR
2

DSR
1
A
4 DSR
3
DSR
2
DSR
1
A DSR
4
DSR
3
DSR
2
DSR
1
Trng hp ngõ ra
Q
c ni vi ngõ vào d liu ni tip DSR (hình 5.18).
Ck
1
Q
1
1
Q
J
1
K
1

Ck
2
Q
2
2
Q
J
2
K
2
Ck
3
Q
3
3
Q
J
3
K
3
Load
Q
2
Q
1
C
k
Clr
Ck
4

Q
4
4
Q
J
4
K
4
Q
3
Q
4
A
B C D
DSR
Hình 5.17. Thanh ghi dch phi
Bài ging K THUT S Trang 118
Ta có bng trng thái hot ng ca mch hình 5.18:
Trng thái hin ti Trng thái kXung
vào
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
1

Q
2
Q
3
Q
4
1 0 0 0 0 1 0 0 0
2 1 0 0 0 1 1 0 0
3 1 1 0 0 1 1 1 0
4 1 1 1 0 1 1 1 1
5 1 1 1 1 0 1 1 1
6 0 1 1 1 0 0 1 1
7 0 0 1 1 0 0 0 1
8 0 0 0 1 0 0 0 0
ây là mch c ng dng nhiu trong thc t.
5.3.3. B nh
1. Các khái nim
-  bào nh (Memory cell)
ó là thit b hay mch n t dùng  lu tr 1 bit.
Ví d: FF  lu tr 1 bit, tn khi np n thì lu tr 1 bit, hoc mt m trên bng t.
- T nh (Memory word )
Là nhóm các bit  trong mt b nh.
Ví d: Mt thanh ghi gm 8 DFF có th lu tr t nh là 8 bit.
Trong thc t, kích thc ca t nh có th thay i trong các loi máy tính t 4 ( 64 bit.
- Byte:
t nhóm t nh 8 bit.
- Dung lng b nh
Ch kh nng lu tr ca b nh.
Ví d: 1K = 2
10

; 2K = 2
11
; 4K = 2
12
; 1M = 2
20
.
- a ch
Dùng  xác nh các vùng ca các t trong b nh.
Xét b nh gm 16 ngn nh tng ng 16 t, ta cn dùng 4 ng a ch (2
4
= 16 → có 4
ng a ch). Nh vy có mi quan h gia a ch và dung lng b nh.
Ck
1
Q
1
1
Q
J
1
K
1
Ck
2
Q
2
2
Q
J

2
K
2
Ck
3
Q
3
3
Q
J
3
K
3
PrPr
C
k
Clr
Ck
4
Q
4
4
Q
J
4
K
4
Pr
Pr
DSR

Hình 5.18.
Chng 5. H tun t Trang 119
Ví d :  qun lý c b nh có dung lng là 8 Kbytes thì cn 13 ng a ch.
- Hot ng c (READ)
c là xut d liu t b nh ra ngoài.
c ni dung mt ô nh cn thc hin:
+ a a ch tng ng vào các ng a ch A.
+ Khi tín hiu u khin c tác ng thì lúc by gi d liu cha trong các ngn nh tng
ng vi vùng a ch xác nh  trên sc xut ra ngoài.
- Hot ng vit (WRITE)
Vit là ghi d liu t bên ngoài vào bên trong b nh.
Mun vit phi thc hin:
+ t các a ch tng ng lên các ng a ch.
+ t d liu cn vit vào b nh lên các ng d liu.
+ Tích cc tín hiu u khin ghi.
Khi ghi d liu t bên ngoài vào bên trong b nh thì d liu c s mt i và c thay th bng
 liu mi.
- B nh không bay hi
Ch loi b nh mà d liu không mt i khi mt ngun n.
- B nh bay hi
Ch loi b nh lu tr d liu khi còn ngun n và khi mt ngun n thì d liu s b mt.
- RAM (Random Access Memory)
ü nh truy xut ngu nhiên, c vit tùy ý, còn c gi là RWM (Read/Write Memory). ây
là loi b nh cho phép c d liu cha bên trong ra ngoài và cho phép nhp d liu t bên
ngoài vào trong.
- ROM (Read Only Memory)
 nh chc. Ch cho phép c d liu trong ROM ra ngoài mà không cho phép d liu ghi
 liu t bên ngoài vào trong b nh.
- SM (Static Memory)
 nh tnh là loi b nh lu tr d liu cho n khi mt n áp cung cp mà không cn làm

i d liu bên trong. Ví d: SRAM.
- DM (Dynamic Memory)
 nhng là loi b nh có th mt d liu khi n áp cung cp cha b mt, vì vy cn có c
ch làm ti d liu. u m ca loi b nh này là tc  truy xut nhanh, giá thành h. Ví d:
DRAM.
- B nh tun t
Ví d: a mm, a cng, bng t.
2.ROM (Read Only Memory)
- MROM (Mask ROM): c lp trình bi nhà sn xut.
u và nhc m: Ch có tính kinh t khi sn xut hàng lot nhng li không phc hi c khi
chng trình b sai hng.
- PROM (Programmable ROM): ây là loi ROM cho phép lp trình bi nhà sn xut. Nhc
m: Nu hng không phc hi c.
- EPROM (Erasable PROM): ó là loi PROM có th xóa và lp trình li. Có hai loi
EPROM: EPROM c xóa bng tia cc tím (Ultralviolet EPROM) và EPROM xóa bng xung
n (Electrical EPROM). Tui th ca EPROM ph thuc vào thi gian xóa.
Bài ging K THUT S Trang 120
ng dng ca ROM: Cha chng trình u khin vào ra ca máy tính, PC, µP, µC, ROM BIOS
(ROM Basic Input/Output System). Dùng  cha ký t: ROM ký t. Dùng  cha các bin i
hàm.
3.RAM (Random Access Memory)
DRAM: RAM ng, làm vic theo hai pha. Mt pha chn a ch hàng, mt pha chn a ch ct.
Do ó, s chân a ch thc hin trên IC nh hn mt na so vi RAM hoc ROM.
SRAM : RAM tnh, có tc  truy xut nhanh hn DRAM, do ó giá thành ch to t hn.
4.T chc b nh
Gi s CPU hay µP có 16 ng a ch và 8 ng d liu. Nu dùng  qun lý b nh thì
qun lý c dung lng b nh ti a là 64 KBytes (2
16
= 64K).
Gi s 64 KBytes phân thành các loi sau: 1 ROM 8K, và 7 RAM 8K.

 chn ln lt tng b nh xut d liu và vì còn tha 3 dng a ch là A
13
, A
14
, A
15
nên
ta dùng mch gii mã t 3 → 8.
Trên hình 5.21 là s mch gii mã a ch dùng IC 74138.
D
0
D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
D
7
A
1
A
2
A

3
A
4
CS
ROM
16 x 8
Hình 5.19. S khi ca ROM 16x8 = 128 bit
cs
138
8
ROM
13
cs
138
8
RAM
1
13
cs
138
8
RAM
2
13
cs
138
8
RAM
3
13

cs
13 8
RAM
4
cs
13 8
RAM
5
cs
13 8
RAM
6
cs
13 8
RAM
7
8
16
Hình 5.20. T chc b nh
Chng 5. H tun t Trang 121
Y
0
(CS / ROM )
Y
1
(CS / RAM
1
)
Y
2

(CS / RAM
2
)
Y
3
(CS / RAM
3
)
Y
4
(
CS
/ RAM
4
)
Y
5
(CS / RAM
5
)
Y
6
(CS / RAM
6
)
Y
7
(CS / RAM
7
)

A
13
A
14
A
15
IC 74138
3 → 8
Hình 5.21. Mch gii mã a ch
n  b nh ca h thng:
A
15
A
14
A
13
A
12
A
11
A
10
A
9
A
8
A
7
A
6

A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
a ch Hex
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 H
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F F F H
ROM
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 H
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 F F F H
RAM
1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 H
0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 F F F H
RAM
2
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 H
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 F F F H
RAM
3
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 H
1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 F F F H

RAM
4
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 H
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B F F FH
RAM
5
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 0 0 0 H
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 D F F FH
RAM
6
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 E 0 0 0 H
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F F F F H
RAM
7