Tài liệu Bài giảng điện tử P4 docx

Bài ging N T S 1 Trang 72
Chng 4
 T HP
4.1.KHÁI NIM CHUNG
Các phn t logic AND, OR, NOR, NAND là các phn t logic c bn còn c gi là h t hp
n gin. Nh vy, h t hp là h có các ngõ ra là các hàm logic theo ngõ vào, u này ngha là
khi mt trong các ngõ vào thay i trng thái lp tc làm cho ngõ ra thay i trng thái ngay ( nu
 qua thi gian tr ca các phn t logic) mà không chu nh hng ca trng thái ngõ ra trc ó.
Xét mt h t hp có n ngõ vào và có m ngõ ra (hình 4.1), ta có:
y
1
= f(x
1
, x
2
, ..., x
n
)
y
2
= f(x
1
, x
2
, ..., x
n
)
...................
y
m
= f(x

1
, x
2
, ..., x
n
)
Nh vy, s thay i ca ngõ ra y
j
(j = 1 ÷ m) theo các bin vào xi (i = 1 ÷ n) là tu thuc vào
ng trng thái mô t hot ng ca h t hp.
c m c bn ca h t hp là tín hiu ra ti mi thi m ch ph thuc vào giá tr các tín
hiu vào  thi m ó mà không ph thuc vào giá tr các tín hiu ngõ ra  thi m trc ó.
Trình t thit k h t hp theo các bc sau
:
1.  yêu cu thc t ta lp bng trng thái mô t hot ng ca mch (h t hp).
2. Dùng các phng pháp ti thiu  ti thiu hoá các hàm logic.
3. Thành lp s logic (Da vào phng trình logic ã ti gin).
4. Thành lp s h t hp.
Các mch t hp thông dng:
- ch mã hoá - gii mã
- ch chn kênh - phân ng
- ch so sánh
- ch s hc ....v....v....
4.2. MCH MÃ HOÁ & MCH GII MÃ
4.2.1. Khái nim:
ch mã hoá (ENCODER) là mch có nhim v bin i nhng ký hiu quen thuc vi con
ngi sang nhng ký hiu không quen thuc con ngi. Ngc li, mch gii mã (DECODER) là
ch làm nhim v bin i nhng ký hiu không quen thuc vi con ngi sang nhng ký hiu
quen thuc vi con ngi.
 t

p
x
2
x
n
y
1
y
2
y
m
Hình 4.1
x
1
Chng 4. H t hp Trang 73
4.2.2. Mch mã hoá (Encoder)
1. Mch mã hoá nh phân
Xét mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (8 ngõ vào và 3 ngõ ra). S khi ca mch c cho
trên hình 4.2.
Trong ó:
- x
0
, x
1
,..., x
7
là 8 ng tín hiu vào
- A, B, C là 3 ngõ ra.
ch mã hóa nh phân thc hin bin i tín hiu ngõ vào thành mt t mã nh phân tng ng
 ngõ ra, c th nh sau:

0 → 000 3 → 011 6 → 100
1 → 001 4 → 100 7 → 111
2 → 010 5 → 101
Chn mc tác ng (tích cc)  ngõ vào là mc logic 1, ta có bng trng thái mô t hot ng
a mch :
x
0
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
C B A
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0
1
0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0
1
0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0
1
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0
1
0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0
1
0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0
1
1 1 1
Gii thích bng trng thái: Khi mt ngõ vào  trng thái tích cc (mc logic 1) và các ngõ vào
còn li không c tích cc (mc logic 0) thì ngõ ra xut hin t mã tng ng. C th là: khi ngõ
vào x0=1 và các ngõ vào còn li bng 0 thì t mã  ngõ ra là 000, khi ngõ vào x1=1 và các ngõ vào
còn li bng 0 thì t mã nh phân  ngõ ra là 001, ..v..v..
Phng trình logic ti gin:
A = x
1
+ x
3
+ x
5
+ x
7
B = x
2

+ x
3
+ x
6
+ x
7
C= x
4
+ x
5
+ x
6
+ x
7
8 → 3
x
0
x
2
x
7
C
B
A
Hình 4.2 S khi mch mã hóa nh phân t 8 sang 3
Bài ging N T S 1 Trang 74
 logic thc hin mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (hình 4.3):
Biu din bng cng logic dùng Diode (hình 4.4):
Nu chn mc tác ng tích cc  ngõ vào là mc logic 0, bng trng thái mô t hot ng ca
ch lúc này nh sau:

x
0
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
C B A
0
1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
1
0
1 1 1 1 1 1 0 0 1
1 1
0
1 1 1 1 1 0 1 0
1 1 1
0
1 1 1 1 0 1 1
1 1 1 1
0

1 1 1 1 0 0
1 1 1 1 1
0
1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 1
0
1 1 1 0
1 1 1 1 1 1 1
0
1 1 1
Phng trình logic ti gin :
A =
x
1
+
x
3
+
x
5
+
x
7
=
7531
xxxx
B = x
2
+
x

3
+
x
6
+
x
7
=
7632
xxxx
C =
x
4
+
x
5
+
x
6
+
x
7
=
7654
xxxx
Hình 4.3 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3
x1
C
x2 x5 x7
B

x3 x6x4
A
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
B
A
C
Hình 4.4 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 s dng diode
Chng 4. H t hp Trang 75
 mch thc hin cho trên hình 4.5
2. Mch mã hoá thp phân
ng trng thái mô t hot ng ca mch :
x
0
x
1
x
2

x
3
x
4
x
5
x
6
x
7
x
8
x
9
D C B A
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0
1
0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0

1
0 0 0 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0
1
0 0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0
1
0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0
1
0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
1 0 0 1
Phng trình logic ã ti gin:
A = x
1
+ x
3
+ x
5
+ x
7
+ x
9
B = x
2
+ x
3
+ x

6
+ x
7
C = x
4
+ x
5
+ x
6
+ x
7
D = x
8
+ x
9
Biu din bng s logic (hình 4.7)
Hình 4.5 Mch mã hóa nh phân 8 sang 3 ngõ vào tích cc mc 0
B
x4x2 x7
A
x6x5x1
C
x3
10 → 4
x
0
x
1
x
9

C
B
A
D
Hình 4.6 S khi mch mã hóa t 10 sang 4
Bài ging N T S 1 Trang 76
Biu din s này bng cng logic s dng Diode c cho trên hình 4.8
3. Mch mã hoá u tiên
Trong hai mch mã hoá ã xét  trên, tín hiu u vào tn ti c lp tc là không có tình hung
có 2 tín hiu tr lên ng thi tác ng  mc logic 1 (nu ta chn mc tích cc  ngõ vào là mc
logic 1), thc tây là tình hung hoàn toàn có th xy ra, do ó cn phi t ra vn u tiên.
n u tiên: Khi có nhiu tín hiu vào ng thi tác ng, tín hiu nào có mc u tiên cao
n  thi m ang xét sc u tiên tác ng, tc là nu ngõ vào có u tiên cao hn bng 1
x
1
B ACD
x
8
x
9
x
2
x
4
x
5
x
6
x
7

x
3
Hình 4.8
Hình 4.7 S mch mã hóa thp phân t 10 → 4
x1 x3
A
C
x5 x6x2 x9x8x4
B
C
x7
D
Chng 4. H t hp Trang 77
trong khi nhng ngõ vào có u tiên thp hn nu bng 1 thì mch s to ra t mã nh phân ng
i ngõ vào có u tiên cao nht.
Xét mch mã hoá u tiên 4 → 2 (4 ngõ vào, 2 ngõ ra) (hình 4.9).
 bng trng thái có th vit c phng trình logic các ngõ ra A và B:
A = x
1
.
3
x
3
x.
2
x + =
3
x
2
x.

1
x +
B =
3
x
2
x
3
x
3
x.
2
x +=+
 logic: hình 4.10.
Mt s vi mch mã hóa u tiên thông dng: 74LS147, 74LS148.
4.2.3. Mch gii mã (Decoder)
1. Mch gii mã nh phân
Xét mch gii mã nh phân 2 → 4 (2 ngõ vào, 4 ngõ ra) nh trên hình 4.11
Chn mc tích cc  ngõ ra là mc logic 1.
x
0
1
x
x
x
x
1
0
1
x

x
x
2
0
0
1
x
x
3
0
0
0
1
B
0
0
1
1
A
0
1
0
1
ng trng thái
x
0
x
2
x
3

x
1
B
A
4
→ 2
Hình 4.9
B
x1
A
x3x2
Hình 4.10 S logic mch mã hóa u tiên 4 → 2
Bi ging N T S 1 Trang 78
Phng trỡnh logic ti gin v s mch thc hin
A.By
0
= A.By
1
=
A.By
2
= B.Ay
3
=
Biu din bng cng logic dựng Diode.
Trng hp chn mc tớch cc ngừ ra l mc logic 0 (mc logic thp) ta cú s khi mch
gii mó c cho trờn hỡnh 4.14.
Phng trỡnh logic:
A.BABy
0

=+=
.ABABy
1
=+=
ABAB
2
y =+=
B.AAB
3
y =+=
y
0
1
0
0
0
y
1
0
1
0
0
y
2
0
0
1
0
y
3

0
0
0
1
B
0
0
1
1
A
0
1
0
1
Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt
õọỹng cuớa maỷch
Hỡnh 4.11 Mch gii mó 2 sang 4
y
0
y
2
y
3
y
1
B
A
2 4
y
0

y
1
y
2
y
3
B
B
A
A
+E
c
Hỡnh 4.13. Mch gii mó 2 4 dựng diode
A
B
y
0
y
1
y
2
y
3
2
4
y
0
0
1
1

1
y
1
1
0
1
1
y
2
1
1
0
1
y
3
1
1
1
0
B
0
0
1
1
A
0
1
0
1
ng trng thỏi

Hỡnh 4.14. Mc tớch cc ngừ ra l mc thp
Chng 4. H t hp Trang 79
 mch thc hin:
2. Mch gii mã thp phân
a. Gii mã èn NIXIE
èn NIXIE là loi èn n t loi Katod lnh (Katod không c nung nóng bi tim èn), có
u to gm mt Anod và 10 Katod mang hình các s t 0 n 9.
 khai trin ca èn c cho trên hình 4.16:
 khi ca mch gii mã dèn NIXIE
Chn mc tích cc  ngõ ra là mc logic 1, lúc ó bng trng thái hot ng ca mch nh sau:
y0
y2
y1
x2x1
y3
Hình 4.15. Mch gii mã 2 → 4 vi ngõ ra mc tích cc thp
AB
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Anod
Hình 4.16. S khai trin ca èn NIXIE
C
B
y
0
y
1
y
9
4
→ 10

A
D
Hình 4.17. S khi mch gii mã èn NIXIE
Bài ging N T S 1 Trang 80
D C B A y
0
y
1
y
2
y
3
y
4
y
5
y
6
y
7
y
8
y
9
0 0 0 0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0
1
0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0
1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0
1
0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0
1
0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0 0
1
0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
1
0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
1
0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
0
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
Phng trình logic:
ABCDy
0
= ABCDy
1
= ABCDy
2

= BACDy
3
=
ABCDy
4
= ABCDy
5
= ACBDy
6
= CBADy
7
=
ABCDy
8
= ABCDy
9
=
 thc hin mch gii mã èn NIXIE c cho trên hình 4.18 và 4.19:
y1
y5
y2
y3
y6
B
y8
y7
D
y0
y9
y4

C A
Hình 4.18. S thc hin bng cng logic
Chng 4. H t hp Trang 81
b. Gii mã èn LED 7 n
èn LED 7 n có cu to gm 7 n, mi n là 1 èn LED. Tu theo cách ni các Kathode
(Catt) hoc các Anode (Ant) ca các LED trong èn, mà ngi ta phân thành hai loi:
LED 7 n loi Anode chung:
LED 7 n loi Kathode chung :
V
CC
D
C
B
A
D
C
B
A
y
0
y
2
y
3
y
4
y
5
y
6

y
7
y
8
y
9
Hình 4.19. S thc hin dùng diode
a b
c
d
e
f g
K
Hình 4.21. LED 7 n loi Kathode chung
a
c
d
e
b
f
g
a b c d e f g
A
Hình 4.20. LED 7 n loi Anode chung
Bài ging N T S 1 Trang 82
ng vi mi loi LED khác nhau ta có mt mch gii mã riêng. S khi ca mch gii mã
LED 7 n nh sau:
Gii mã LED 7 n loi Anode chung
:
i vi LED by n loi anode chung, vì các anode ca các n led c ni chung vi nhau

và a lên mc logic 1 (5V), nên mun n led nào tt ta ni kathode tng ng lên mc logic 1
(5V) và ngc li mun n led nào sáng ta ni kathode tng ng xung mass (mc logic 0).
Ví d:  hin th s 0 ta ni kathode ca èn g lên mc logic 1 èn g tt, và ni các kathode
a èn a, b, c, d, e, f xung mass nên ta thy s 0.
Lúc ó bng trng thái mô t hot ng ca mch gii mã LED by n loi Anode chung nh
sau:
D B C A a b c d e f g S hin th
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2
0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3
0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5
0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6
0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 9
1 0 1 0 X X X X X X X X
1 0 1 1 X X X X X X X X
1 1 0 0 X X X X X X X X
1 1 0 1 X X X X X X X X
1 1 1 0 X X X X X X X X
1 1 1 1 X X X X X X X X
Dùng bng Karnaugh  ti thiu hóa mch trên. Phng trình ti thiu hóa có th vit  dng
chính tc 1 (tng ca các tích s) hoc dng chính tc 2 (tích ca các tng s):
ch
gii mã
LED
7 n
(4→7)

a
b
c
d
e
f
g
A
B
C
D
Hình 4.22. S khi mch gii mã LED 7n
Chng 4. H t hp Trang 83
Phng trình logic ca ngõ ra a:
ng chính tc 2:
a =
ACDBADCBA))(CAC.(D.B +=++
ng chính tc 1:
a =
ABCDABC +
u ý: Trên bng Karnaugh chúng ta ã thc hin ti thiu hóa theo
ng chính tc 2.
Phng trình logic ca ngõ ra b:
ng chính tc 2:
b =
B)ABC(A)BAB)(.C(A +=++
= B)C(A
⊕
ng chính tc 1:
b =

ACBABC +
= B)C(A ⊕
Phng trình logic ca ngõ ra c:
ng chính tc 2:
c =
CAB
ng chính tc 1:
c =
ABCD
Phng trình logic ca ngõ ra d:
ng chính tc 2:
d =
C))(ABD)(ACB)(CBA(D ++++++
=
DCBADABCDCBA ++
ng chính tc 1:
d =
CBAABCDABC ++
Phng trình logic ca ngõ ra e:
ng chính tc 2:
e =
A)A)(CB.( ++
ng chính tc 1:
e =
ABC +
00 01 11 10
00
0 1 x 0
01
1 0 x 0

11
0 0 x x
10
0 0 x x
00 01 11 10
00
0 0 x 0
01
0 1 x 0
11
0 0 x x
10
0 1 x x
00 01 11 10
00
0 0 x 0
01
0 0 x 0
11
0 0 x x
10
1 0 x x
00 01 11 10
00
0 1 x 0
01
1 0 x 0
11
0 1 x x
10

0 0 x x
00 01 11 10
00
0 1 x 0
01
1 1 x 1
11
1 1 x x
10
0 0 x x
DC
BA
a
DC
BA
b
DC
BA
c
DC
BA
d
DC
BA
e