Bài giảng Mạch logic thuần tự: Mạch đếm

Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM CÁC BƯỚC PHÂN TÍCH MẠCH ĐẾM ĐỒNG BỘ Bước 1: Xác định các biểu thức ngõ vào Ji, Ki Bước 2: Từ trạng thái hiện tại của các ngõ ra Qi , xác định trạng thái của Ji, Ki Bước 3: Xác định trạng thái tiếp theo của các ngõ ra Qi theo Ji Ki và bảng hoạt động. Bước 4: Lập lại bước 2 và bước 3 đến khi các ngõ ra quay về trạng thái ban đầu Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM Xác định điều kiện kích thích cho các Flip-Flop Để xác định điều kiện kích thích cho các Flip-Flop tuỳ theo đáp ứng cần có ta sử dụng bảng sau: THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM ĐỒNG BỘ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM Ví dụ thiết kế mạch đếm Đồng bộ 3 bit, đếm lên từ 0 đến 7 , Modulo =8 Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM Lập bìa Karnough: Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM J0 = K0 = 1     J1 = K1 = Q0         J2 = K2 = Q0Q1 Rút gọn bìa K: Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Giới thiệu các IC đếm chuyên dụng IC 74LS90 là IC đếm thập phân (đếm 2x5) CP0:xung clock khối đếm 2; CP1: xung clock khối đếm 5 MR1,MR2: Reset về 0; MS1,MS2 set về 9. Q0: ngõ ra khối đếm 2, Q1Q2Q3: ngõ ra khối đếm 5 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Giới thiệu các IC đếm chuyên dụng IC 74LS390 là IC gồm 2 khối đếm thập phân CP0:xung clock khối đếm 2; CP1: xung clock khối đếm 5 CLR: Clear tích cực mức cao Q0Q1Q2Q3: ngõ ra khối đếm 10 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Giới thiệu các IC đếm chuyên dụng IC 74LS193 là IC đếm lên/xuống nhị phân 4 bit CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM CPU: Count Up Clock. CPD: Count Down Clock. MR: Master Reset. PL: Parallel Load Input. P0,P1,P2,P3: Parallel Data Input. Q0,Q1,Q2,Q3: Output. TCU: Terminal Count Up. TCD: Terminal Count Down. Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Thanh ghi có cấu tạo gồm các Flip Flop nối với nhau Chức năng: Để lưu trữ tạm thời thông tin Dịch chuyển thông tin Lưu ý: cả thanh ghi và bộ nhớ đều dùng để lưu trữ thông tin, nhưng thanh ghi có chức năng dịch chuyển thông tin. Do đó, thanh ghi có thể sử dụng làm bộ nhớ, nhưng bộ nhớ không thể làm được thanh ghi. GIỚI THIỆU THANH GHI Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH CÁC LOẠI THANH GHI Vào nối tiếp ra nối tiếp Vào nối tiếp ra song song Vào song song ra nối tiếp Vào song song ra song song Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 d3 d2 d1 d0 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Bảng hoạt động Thanh ghi dịch 4 bit CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK1 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK2 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK3 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK4 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 Nhận xét: Sau 4 xung CK thì bit đầu tiên của chuỗi dữ liệu vào xuất hiện ở ngõ ra thanh ghi. Nên thanh ghi còn dùng làm mạch delay CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK5 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK6 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK7 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 4 bit 4 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào CK8 Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là d0d1d2d3= 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Ví dụ Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK1 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK2 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK3 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK4 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK5 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK6 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK7 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK8 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK9 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK10 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK11 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch nối tiếp-song song 8 bit 8 ngõ ra song song Ngõ ra nối tiếp Dữ liệu vào Chuỗi bit dữ liệu vào lần lượt là 1011 CK12 CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch song song - nối tiếp 4 bit Ví dụ Dữ liệu vào song song là: ABCD=1 1 0 1 A B C D Dữ liệu vào nối tiếp CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Parallel-to-Serial Shift Register Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Bảng hoạt động Thanh ghi dịch song song nối tiếp 4 bit CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM MẠCH ĐẾM VÒNG Mạch đếm vòng có cấu trúc cơ bản là thanh ghi dịch với ngõ ra FF sau cùng được đưa về ngõ vào FF đầu. Hình dưới là mạch đếm vòng 4 bit dùng FF D. Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ MẠCH ĐẾM MẠCH ĐẾM JOHNSON Mạch đếm Johnson có một chút thay đổi so với đếm vòng ở chỗ ngõ ra đảo FF cuối được đưa về ngõ vào FF đầu Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Vào nối tiếp ra nối tiếp (SISO), ví dụ: 4006 (18 nhịp), 4517 (64 nhịp), 4557 (64 nhịp), 4562 (128 nhịp) … Vào nối tiếp ra song song (SIPO), ví dụ: 4015 (4 bit), 4094 (8 bit), 74164 (8 bit) … Vào song song ra nối tiếp (PISO), ví dụ: 4014, 4021, 74165, 74166... đều là các thanh ghi 8 bit Vào song song ra song song (PIPO), ví dụ: 7495, 74195, 74395, 4035 (4 bit), 74323 (8 bit)... Thanh ghi dịch vạn năng có thể dịch theo hai chiều, ví dụ 74194, 4194 (4 bit) CÁC LOẠI THANH GHI Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch 4 bit 74LS194: A,B,C,D: chuỗi dữ liệu nạp song song SR: ngõ vào chuỗi dữ liệu dịch phải nối tiếp. SL: ngõ vào chuỗi dữ liệu dịch trái nối tiếp. CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Thanh ghi dịch 4 bit 74LS194: thực hiện dịch trái/ đếm vòng Johnson CHƯƠNG 5: MẠCH LOGIC TUẦN TỰ THANH GHI DỊCH