Bài giảng Thiết kế mạch logic: Chương 5

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.35 MB, 62 trang )

MẠCH LOGIC TUẦN TỰ

Nội dung
1. Khái niệm chung
2. Phương pháp mô tả mạch tuần tự
3. Mạch tuần tự đồng bộ
4. Mạch tuần tự không đồng bộ
5. Phần tử nhớ trong mạch tuần tự
6. Phân tích và thiết kế mạch tuần tự
7. Hiện tượng chu kỳ và chạy đua trong mạch không đồng

bộ
8.

Một số mạch tuần tự thông dụng

Khái niệm chung
• Mạch logic tuần tự hay còn gọi là mạch dãy - Sequential

Circuit, hay mạch số có nhớ.
• Là một mạch số làm việc với tín hiệu số
• Hoạt động của hệ mạch này có tính chất kế tiếp nhau.
• Tại thời điểm đang xét, tín hiệu ra của mạch điện không
chỉ phụ thuộc vào giá trị đầu vào mà còn phụ thuộc vào tổ
hợp các tín hiệu vào tại các thời điểm trước đó của mạch
• Mạch logic tuần tự làm việc theo nguyên tắc có nhớ.

Mô hình kỹ thuật

• Gồm hai phần: mạch tổ hợp và

mạch nhớ
• Mạch tổ hợp chứa các cổng logic,

biến đổi tín hiệu vào để đưa ra các
tín hiệu ra.
• Mạch nhớ chứa các phần tử nhớ

để nhớ trạng thái trong của mạch
mà tổ hợp tín hiệu vào tại các thời
điểm trước đó tác động

Mô hình toán học
• Y = f(X, S)
• Hay:

Y = f(S(t), X)
S(t+1) = f(S(t), X)

Với
X={X0, X1, …, XN-1} tập tổ hợp tín hiệu vào, N≤2n
Y={Y0, Y1, …, YM-1} tập tổ hợp tín hiệu ra, M≤2m
S={S0, S1, …, SL-1} tập tổ hợp tín hiệu trạng thái , L≤2n
R={R0, R1, …, RL-1} tập tổ hợp tín hiệu kích

Nội dung
1. Khái niệm chung

2. Phương pháp mô tả mạch tuần tự
3. Mạch tuần tự đồng bộ
4. Mạch tuần tự không đồng bộ
5. Phần tử nhớ trong mạch tuần tự
6. Phân tích và thiết kế mạch tuần tự
7. Hiện tượng chu kỳ và chạy đua trong mạch không đồng

bộ
8.

Một số mạch tuần tự thông dụng

Phương pháp mô tả mạch tuần tự
• Bằng lời
• Phương trình logic ( phương pháp đại số)
• Đồ thị thời gian
• Bảng trạng thái
• Bảng chuyển đổi trạng thái
• Bảng tín hiệu ra
• Đồ hình trạng thái
• Mô hình Mealy thực hiện ánh xạ
• Mô hình Moore

Bằng lời
• Dùng để mô tả mối quan hệ logic của hệ
• Ví dụ: Mô tả một mạch điều khiển đèn giao thông ở một

ngã tư

Bằng đồ thị thời gian
• Ví dụ: Mạch đếm xung có hệ số đếm k=5

Bằng bảng trạng thái (1)

Trạng thái
kế tiếp Sk

Bảng trạng thái (2)
Bảng tín hiệu ra
• Các hàng của bảng ghi các trạng thái trong
• Các cột ghi các tín hiệu vào.
• Các ô ghi giá trị của tín hiệu ra tương ứng.

Bảng trạng thái (3)
• Bảng chuyển đổi trạng thái và tín hiệu ra

• Ví dụ: Mạch đếm xung có hệ số đếm k=5

Đồ hình trạng thái
• Là hình vẽ phản ánh quy luật chuyển đổi trạng thái và tình

trạng các giá trị ở lối vào và lối ra tương ứng của mạch tuần tự

• Là đồ thị có hướng

• Gồm 2 tập hợp:
• M – tập các đỉnh, mỗi đỉnh tương ứng 1 trạng thái trong
• K – Tập các cung có hướng, biểu diễn sự chuyển biến trạng

thái của mạch
• Mô hình Mealy
• Mô hình Moore
• Ví dụ: Mạch đếm xung k=5

Nội dung
1. Khái niệm chung
2. Phương pháp mô tả mạch tuần tự
3. Mạch tuần tự đồng bộ và không đồng bộ
4. Phần tử nhớ trong mạch tuần tự
5. Phân tích và thiết kế mạch tuần tự
6. Hiện tượng chu kỳ và chạy đua trong mạch không đồng

bộ
7.

Một số mạch tuần tự thông dụng

Mạch tuần tự đồng bộ
• Là mạch tuần tự mà sự chuyển

trạng thái của mạch được điều

khiển bởi một tín hiệu xung đồng
bộ (xung đồng hồ Clock – Ck)
được đưa tới các phần tử nhớ.
• Khi tín hiệu vào thay đổi giá trị

thì các tín hiệu trạng thái chỉ thay
đổi giá trị khi và chỉ khi có xung
Ck, và mạch chuyển sang trạng
thái mới.
• Tín hiệu vào phải biến đổi đồng

bộ với xung Ck

Mạch tuần tự không đồng bộ
• Là mạch tuần tự mà hoạt động

không cần sự điều khiển của tín
hiệu xung đồng hồ Ck.
• Tín hiệu xung không xuất hiện

đồng thời trên nhiều đầu vào của
mạch.
• Phần tử nhớ chỉ đổi trạng thái

khi có xung tín hiệu vào

Bài tập
• Hãy biểu diễn mạch tuần tự có đồ hình trạng thái hình a, thành dạng

bảng chuyển đổi trạng thái /ra
• Hãy biểu diễn mạch tuần tự có bảng chuyển đổi trạng thái /ra hình b,
thành dạng đồ hình trạng thái

Nội dung
1. Khái niệm chung
2. Phương pháp mô tả mạch tuần tự
3. Mạch tuần tự đồng bộ và không đồng bộ
4. Phần tử nhớ trong mạch tuần tự
5. Phân tích và thiết kế mạch tuần tự
6. Hiện tượng chu kỳ và chạy đua trong mạch không đồng

bộ
7.

Một số mạch tuần tự thông dụng

4.1 Định nghĩa
• Định nghĩa: Trigơ là phần tử có khả năng lưu trữ (nhớ) một

trong hai trạng thái 0 và 1.
• Sơ đồ khối tổng quát của trigơ:
• Cấu trúc:
• 2 lối ra liên hợp là Q và Q.
• một hoặc vài lối vào điều khiển
(lối vào dữ liệu)
• Các lối vào có thể gồm:

• lối vào lập Pr (Preset) đặt Q
về 1
• lối vào xoá Clr (CLEAR) đặt Q
về 0
• lối vào đồng bộ Ck (CLOCK)

4.1 Định nghĩa
Phân loại:
• Theo đầu vào điều khiển:
• Trigơ một lối vào như trigơ D, T
• Trigơ 2 lối vào như trigơ RS, trigơ JK
• Theo phương thức hoạt động:
• Trigơ không đồng bộ
• Trigơ đồng bộ, có hai loại: trigơ thường và trigơ chính – phụ
(Master – Slave)

4.1 Định nghĩa
Biểu diễn trigơ
• Bảng giá trị:
Q: giá trị đầu ra tại thời điểm t hiện tại
Q’: giá trị đầu ra tại thời điểm t+1 đang chuyển biến đến

• Phương trình đặc trưng:

Q’ = f(tín hiệu dữ liệu, Q)
• Đồ hình trạng thái: chỉ có 2 đỉnh Q=0, Q=1
• Sơ đồ mạch logic