Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 4: Hệ tổ hợp (Slide)

Chương 4: HỆ TỔ HỢP
• Giới thiệu
• Cách thiết kế
• Các loại mạch thông dụng đã tích hợp thành IC:
–
–
–
–
–
–

Bộ dồn kênh (Multiplexer/Selecter – MUX)
Bộ phân kênh ( Demuxtiplexer)
Bộ mã hóa (encoder)
Bộ giải mã (decoder)
Bộ so sánh
Bộ kiểm tra chẵn lẻ (parity checker)

• Các IC thường gặp

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

79


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.1 Giới thiệu
• Định nghĩa: Là tổ hợp các cổng logic, ngõ
ra phụ thuộc ngõ vào, mọi sự thay đổi ngõ

vào làm ngõ ra thay đổi
Ngoõ vaøo
(Input)

Coång
logic

Ngoõ ra
(Output)

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

80


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Các bước thiết kế
•
•
•
•

Phát biểu yêu cầu bài toán
Xác định bao nhiêu biến vào và ra?
Thành lập bảng sự thật
Tìm biểu thức rút gọn từng ngõ ra phụ
thuộc ngõ vào
• Thực hiện sơ đồ logic

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

81


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Cách thiết kế
• Ví dụ: Hãy thiết kế một mạch logic có
– Ba ngõ vào
– Một ngõ ra
– Ngõ ra ở mức cao chỉ khi đa số ngõ vào ở
mức cao (số bits 1 nhiều hơn số bits 0)

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

82


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Các bước thiết kế
• Thành lập bảng sự thật

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

83


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Các bước thiết kế
• Viết biểu thức ngõ ra

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

84


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Các bước thiết kế
• Rút gọn biểu thức x (dùng phương pháp đại số hoặc
dùng bìa karnaugh):
– Dùng biến đổi đại số

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

85


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.2 Các bước thiết kế

• Vẽ mạch

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

86


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.1 Bộ dồn kênh/ chọn kênh
(Multiplexer/selector)
• Giới thiệu: ứng mỗi trạng thái ở ngõ vào lựa chọn, ngõ
ra chọn 1 ngõ vào của ngõ vào dữ liệu (data)

– Bộ MUX: 2n ->1
• Ngõ vào:
– Ngõ vào dữ liệu: 2n
– Ngõ vào lựa chọn: n

D0
Ngõ vào dữ liệu
(Data Input)

D1

Dm-1

Y

• Ngõ ra: 1
S0
Ngõ vào lựa
chọn
(Select Input)

Sn-1

Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ mơn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

87


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.1 Bộ dồn kênh/ chọn kênh
Bộ MUX: 4->1
• Ngõ vào data: 4, ngõ vào chọn lựa: 2, ngõ
ra Y
D0
D1
D2
D3

Y

S0 (LSB)
S1

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

88


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.1 Bộ dồn kênh/chọn kênh
MUX: 4->1
• Biểu thức logic ngõ ra:
Y=

S1 S0 D0 + S1 S0 D1
S0
S1

.
.

+ S1 S0 D2 + S1 S0 D3

. .
.

D0
D1
D2

.

Y

D3
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

89


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.1 Bộ dồn kênh/chọn kênh
IC dồn kênh: 74LS153: gồm 2 bộ MUX 4 1
14
2
1
6
5
4
3
15
10
11
12
13

A(LSB)
B
1G

1C0
1C1
1C2

1Y

7

1C3
2G
2C0
2C1
2C2

2Y

9

2C3

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

90


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.1 Bộ dồn kênh/chọn kênh
Dùng bộ MUX thực hiện biểu thức logic

• Dùng IC Mux 4->1 thực hiện hàm:
f(A, B, C) = sum(1,3,5,6) ?

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

91


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.2 Bộ phân kênh (Demultiplexer)
• Giới thiệu: ngược lại bộ MUX, 1 ngõ vào
data, n ngõ vào lựa chọn, 2n ngõ ra
– Sơ đồ bộ DEMUX: 1->4
D

Y0
Y1

S0(LSB)
S1

Y2
Y3

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

92


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.2 Bộ phân kênh
Demux: 1->4

• Biểu thức logic ngõ ra:

S0
S1

.
.

D

.
.
. .

.

.
.

Y0
Y1
Y2

Y3

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

93


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.2 Bộ phân kênh

IC phân kênh 74LS155: gồm 2 bộ phân kênh 1  4
2
1

1G
1C

13

A

3

B

14

2G

15

2C

1Y0
1Y1
1Y2
1Y3

7
6
5
4
9

2Y0
2Y1

10

2Y2
2Y3

12

11

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

94


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.3. Mạch mã hóa (encoder)
• Chức năng: mã hóa từ mã nhị phân thành
ký hiệu hoặc đại lượng vật lý
– Ví dụ bộ mã hóa m đường tín hiệu vào (mã
nhị phân 1 trong m = 2n) thành n đường tín
hiệu ra
I0
Maõ nhò phaân
1 trong m

I1

Im-1

Z0
Z1

Maõ nhò phaân
n bit

Zn -1

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

95


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.3. Mạch mã hóa (encoder)
• Encoder 4 sang 2
I0
I1
I2
I3

(LSB) Z0
Z1

I0

I1

I2

I3

Z1

Z0

1
0

0
0

0
1
0
0

0
0
1
0

0
0
0
1

0
0
1
1

0
1
0
1

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

96


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.3. Mạch mã hóa (encoder)
Rút gọn và sơ đồ
Z1 = I 2 + I 3
Z0 = I 1 + I 3

I3

.

I2
I1
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

Z1
Z0

97


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.4 Mạch giải mã (decoder)
• Chức năng: ngược lại bộ mã hóa

– Ví dụ bộ mã hóa: chuyển mã nhị phân n bits thành mã nhị
phân 1 trong m, m=2n

Maõ nhò phaân n
bit

X0

Y0

X1

Y1

Maõ nhò phaân 1
trong m

Xn-1
Y2n -1

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

98


Chương 4: Hệ tổ hợp

Sơ đồ:

4.3.4 Mạch giải mã
Decoder 2->4, tích cực cao

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

99


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.4 Mạch giải mã
Decoder 2->4, tích cực thấp

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

100


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.4 Mạch giải mã
Bộ giải mã có thêm ngõ vào cho phép
• Bộ giải mã có ngõ vào cho phép: mạch có thêm 1
hoặc nhiều ngõ vào cho phép (EN). Khi EN tích cực
mạch mới hoạt động

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

101


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.4 Mạch giải mã
IC giải mã 74LS139: có hai bộ giải mã từ 2 sang 4, ngõ ra tích cực mức thấp

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

102


Chương 4: Hệ tổ hợp

4.3.4 Mạch giải mã
Dùng bộ giải mã thực hiện hàm logic

• Dùng mã hóa 2->4 thực hiện hàm:
– f(x,y,z) =sum (0,2,5) ?

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Khoa Điện Điện Tử - Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính
Bài Giảng: Kỹ Thuật Số

103