M?CH T? H?P (Combinational Circuits)

1
M?CH T? H?P(Combinational Circuits)
CHUONG 4

• M?ch s? chia ra 2 lo?i M?ch t? h?p và m?ch tu?n
  t?. M?ch t? h?p tr?ng thái ngõ ra ch? ph? thu?c
  vào tr?ng thái ngõ vào. Qf(A, B, C, D,)
• ? M?CH MÃ HÓA
• ? M?CH GI?I MÃ
• ? M?CH ÐA H?P VÀ GI?I ÐA H?P
• ? M?CH SO SÁNH
• ? M?CH KI?M/PHÁT CH?N L?

2
CÁC BU?C THI?T K? M?CH T? H?P

• B1 D?a vào yêu c?u c?a bài toán, xác d?nh s?
  bi?n ngõ vào và s? bi?n ngõ ra (d?t tên bi?n).
• B2 L?p b?ng s? th?t cho m?i quan h? gi?a ngõ vào
  và ngõ ra (ho?t d?ng c?a m?ch).
• B3 Rút g?n hàm b?ng PP t?i uu nh?t.
• B4 V? so d? nguyên lý c?a m?ch.

3

• ? VD thi?t k? m?ch t? h?p có 3 ngõ vào và 2 ngõ
  ra.
• Ngõ ra th? nh?t 1 n?u 3 ngõ vào có s? bít 1
  nhi?u hon s? bit 0, ngu?c l?i thì 0
• Ngõ ra th? hai 1 n?u 3 giá tr? nh? phân c?a 3
  ngõ vào l?i hon 1 ho?c nh? hon, ngu?c l?i thì 0

Gi?i
A B C F0 F1
0 0 0 0 0
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 1 1 1
1 0 0 0 1
1 0 1 1 1
1 1 0 1 0
1 1 1 1 0
B1 M?ch có 3 ngõ vào A, B, C v?i A là MSB và 2
ngõ ra F0, F1
B2 L?p b?ng s? th?t
4
F0
A B C F0 F1
0 0 0 0 0
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 1 1 1
1 0 0 0 1
1 0 1 1 1
1 1 0 1 0
1 1 1 1 0
L?p b?ng Kar
BC A 00 01 11 10
0 1
1 1 1 1
F1
BC A 00 01 11 10
0 1 1
1 1 1
5
? M?C TÁC Ð?NG

• Khi không vòng tròn nh? ? du?ng vào hay du?ng ra
  trên ký hi?u m?ch logic ? Tác d?ng m?c cao
  (active high).
• Khi có vòng tròn nh? ? du?ng vào hay du?ng ra
  trên ký hi?u m?ch logic ? Tác d?ng m?c th?p
  (active low).

? M?CH MÃ HÓA (ENCODER)

• Mã hóa là gán 1 ký hi?u cho m?t d?i tu?ng nh?m
  m?t m?c dích.
• M?ch mã hóa là khi có m?t ngõ vào du?c tác d?ng
  ? ngõ ra s? ch? báo s? nh? phân tuong ?ng. Có
  nghia là m?ch mã hóa có m?t s? ngõ vào nhung vào
  m?t th?i di?m ch? có m?t ngõ vào ? tr?ng thái
  tích c?c.
• Nhu v?y ta dùng s? nh? phân n bít d? mã cho 2n
  ngõ vào khác nhau.
• Mã hóa uu tiên Tru?ng h?p có nhi?u ngõ vào ?
  tr?ng thái tích c?c thì ngõ ra s? tuong ?ng v?i
  ngõ vào có tr?ng s? cao nh?t

6
? M?ch mã hoá 2n du?ng sang n du?ng
Ngõ vào, ngõ ra tác d?ng th?p.
Ngõ vào, ngõ ra tác d?ng cao. ?n khóa K ? Ngõ vào
du?c ?n lên m?c cao ? Ngõ ra s? ch? báo s? nh?
phân tuong ?ng.
7
Ð? tránh tru?ng h?p m?ch cho ra mã sai khi tác
d?ng d?ng th?i hai hay nhi?u ngõ vào ? Thi?t k?
m?ch mã hóa uu tiên, m?ch ch? cho ra m?t mã duy
nh?t khi có nhi?u ngã vào du?c tác d?ng. TK m?ch
mã hóa uu tiên 4 du?ng sang 2 du?ng uu tiên ngõ
vào có giá tr? cao ngõ vào và ngõ ra tác d?ng
cao
3 2 1 0 A1 A0
0 0 0 1 0 0 1 x 0 1 x x 1 x x x 0 0 1 1 0 1 0 1
A1
A0
10 32 00 01 11 10
00
01 1 1 1 1
11 1 1 1 1
10 1 1 1 1
10 32 00 01 11 10
00 1 1
01
11 1 1 1 1
10 1 1 1 1
A123
8
Mã hóa uu tiên 8 du?ng sang 3 du?ng (IC 74148).
Ngõ vào và ngõ ra tác d?ng th?p
Tr?ng thái Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra
Tr?ng thái EI 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A1 A0 GS EO
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x 1 x x x x x x x 0 x 1 x x x x x x 0 1 x 1 x x x x x 0 1 1 x 1 x x x x 0 1 1 1 x 1 x x x 0 1 1 1 1 x 1 x x 0 1 1 1 1 1 x 1 x 0 1 1 1 1 1 1 x 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
EI ngõ vào n?i m?ch và cho phép EO ngõ ra n?i
m?ch GS dùng d? m? r?ng cho s? nh? phân ra. Các
tr?ng thái t? 0? 7 IC mã hóa cho ra s? 3 bít.
Tr?ng thái 8,9 Dùng cho vi?c m? r?ng
9
N?i 2 IC 74148 th?c hi?n mã hóa 16 du?ng sang 4
du?ng
IC2 có EI0 Ho?t d?ng theo các tr?ng thái t? 0 ?
8 nghia là mã hóa t? s? 0 ? 7
IC1 có EI n?i v?i E0 c?a IC2 nên IC1 ch? ho?t
d?ng khi t?t c? các ngõ vào c?a IC2 lên m?c 1,
t?c ho?t d?ng ? tr?ng thái th? 8
10
M?ch t?o mã BCD cho s? th?p phân M?ch g?m 10 ngã
vào tu?ng trung 10 s? th?p phân và 4 ngã ra là 4
bit c?a s? BCD.
Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Mã s? ra Mã s? ra Mã s? ra Mã s? ra
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A3 A2 A1 A0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
11
A0 1 3 5 7 9 A1 2 3 6 7 A2 4
5 6 7 A3 8 9
12
M?ch t?o mã BCD uu tiên cho s? l?n
Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Tr?ng thái các ngã vào Mã s? ra Mã s? ra Mã s? ra Mã s? ra
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A3 A2 A1 A0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x 0 0 0 0 0 0 0 1 x x 0 0 0 0 0 0 1 x x x 0 0 0 0 0 1 x x x x 0 0 0 0 1 x x x x x 0 0 0 1 x x x x x x 0 0 1 x x x x x x x 0 1 x x x x x x x x 1 x x x x x x x x x 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
13
(No Transcript)
14
M?ch chuy?n mã nh? phân (A MSB) sang Gray
A B C D ? X Y Z T
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
15
L?p B?ng Karnaugh M?ch chuy?n mã nh? phân sang
Gray
X
Y
Z
AB 00 01 11 10
00
01
11 1 1 1 1
10 1 1 1 1
AB 00 01 11 10
00
01 1 1 1 1
11
10 1 1 1 1
AB 00 01 11 10
00 1 1
01 1 1
11 1 1
10 1 1
CD
CD
CD
T
AB 00 01 11 10
00 1 1
01 1 1
11 1 1
10 1 1
CD
16
M?ch chuy?n mã Gray (X MSB) sang Nh? phân
A B C D ? X Y Z T
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
17
L?p B?ng Karnaugh M?ch chuy?n mã Gray sang Nh?
phân
A
B
C
XY 00 01 11 10
00
01
11 1 1 1 1
10 1 1 1 1
XY 00 01 11 10
00
01 1 1 1 1
11
10 1 1 1 1
XY 00 01 11 10
00 1 1
01 1 1
11 1 1
10 1 1
ZT
ZT
ZT
D
XY 00 01 11 10
00 1 1
01 1 1
11 1 1
10 1 1
ZT
18
? M?CH GI?I MÃ (DECODER)
Ngu?c l?i c?a mã hóa. Gi?i mã n du?ng sang 2n
du?ng M?ch gi?i mã 2 du?ng sang 4 du?ng, ngõ vào
cho phép G
Vào Vào Vào Ra Ra Ra Ra
G A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3
0 x x 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
19
M?ch gi?i mã 3 du?ng sang 8 du?ng (Dùng 2 m?ch
gi?i mã 2 ? 4 có ngõ vào cho phép)
Vào Vào Vào Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra
A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
20
B?ng s? th?t IC74138 (IC gi?i mã 3 ? 8 ngõ vào
tác d?ng cao, ngõ ra tác d?ng th?p)
Vào Vào Vào Vào Vào Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra
Cho phép Cho phép D? li?u D? li?u D? li?u
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
x L H H H H H H H H H x L L L L L L L L x x L L L L H H H H x x L L H H L L H H x x L H L H L H L H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L
G2 G2A G2B H 1 L 0, x b?t ch?p
21
M? r?ng lên m?ch gi?i mã 4 du?ng sang 16 du?ng
22
Gi?i mã BCD sang 7 do?n Ðèn 7 do?n LED Light
Emitting Diode Phát sáng khi có dòng di?n ch?y
qua nó
Catod chung dùng cho gi?i mã có ngõ ra tác d?ng
cao
Anod chung dùng cho gi?i mã có ngõ ra tác d?ng
th?p
23
B?ng s? th?t m?ch gi?i mã 7 do?n, ngã ra tác d?ng
th?p
S? TP Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã vào Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra Ngã ra
S? TP D C B A a b c d e f g
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0
24
Vào Vào Vào Vào Vào Vào Vào Vào Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra Ra
S?/ Hàm LT RBI D C B A BI (1) RBO BI (1) RBO a b c d e f g
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2) (3) (4) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0 1 x x x x x x x x x x x x x x x x 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 x 0 x 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 x 0 x 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 x 0 x 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x 0 x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
IC gi?i mã BCD sang 7 do?n IC 7447
25
M?ch hi?n th? k?t qu? 3 ch? s?
M?ch da h?p 4 ? 1
A B Y
0 0 1 1 0 1 0 1 D0 D1 D2 D3
26
?ng d?ng m?ch da h?p
M?ch da h?p 8 ? 1
A B C Y
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
27
M?ch gi?i da h?p th?c ch?t là m?ch gi?i mã, ngã
vào cho phép tr? thành ngã vào d? li?u và ngã vào
t? h?p s? nh? phân là ngã vào d?a ch?.
Dùng IC 74138 làm m?ch gi?i da h?p 1 ? 8
28
? M?CH SO SÁNH
M?ch so sánh hai s? 1 bit
M?ch so sánh hai s? 3 bit
G a b S (agtb) I (altb) E (ab)
0 x x 0 0 0
1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1
29
B?ng s? th?t IC 7485
Tr?ng thái Ngã vào so sánh Ngã vào so sánh Ngã vào so sánh Ngã vào so sánh Ngã vào n?i m?ch Ngã vào n?i m?ch Ngã vào n?i m?ch Ngã ra Ngã ra Ngã ra
Tr?ng thái A3,B3 A2,B2 A1,B1 A0,B0 AgtB AltB AB AgtB AltB AB
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A3gtB3 A3ltB3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 A3B3 x x A2gtB2 A2ltB2 A2B2 A2B2 A2B2 A2B2 A2B2 A2B2 A2B2 x x x x A1gtB1 A1ltB1 A1B1 A1B1 A1B1 A1B1 A1B1 x x x x x x A0gtB0 A0ltB0 A0B0 A0B0 A0B0 x x x x x x x x 0 1 0 x x x x x x x x 0 0 1 x x x x x x x x 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
30
? M?CH KI?M PHÁT CH?N L?
M?ch so sánh hai s? nh? phân 8 bit
1 0 1 1 0 0 1 1
Bit ch?n l? thêm vào (KT l?)
1 1 0 0 1 0 1 0
Bit ch?n l? thêm vào (KT ch?n)
31
M?ch phát ch?n l? Xét tru?ng h?p m?ch 4 bit d?
li?u. M?ch có 4 ngõ vào d? li?u A, B, C, D và 1
ngã vào ch?n ch?n l? S.
- Gd1 Thi?t k? m?ch ghi nh?n s? bit 1 là ch?n
hay l?
- Gd2 Thi?t k? m?ch t?o bit ch?n l? P theo S
S S? bit 1 c?a ABCD Y P
0 0 1 1 L? Ch?n L? Ch?n 1 0 1 0 1 0 0 1
32
B?ng s? th?t c?a IC 74180
M?ch ki?m ch?n l? T? quan h? ngõ ra P v?i s?
lu?ng bit 1 ? 5 ngã vào ABCDS, ta có th? dùng
m?ch phát làm m?ch ki?m ch?n l?.
Ngõ vào Ngõ vào Ngõ vào Ngõ ra Ngõ ra
? s? 1 t? A-H Ch?n L? ? Ch?n ? L?
Ch?n L? Ch?n L? x x 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1
S? bit 1 c?a ABCDS P
L? Ch?n 1 0