Chương trước đã đề cập đến các mạch tổ hợp từ các cổng logic đơn giản đến các mạch tích hợp MSI phức tạp hơn như mạch chuyển đổi mã, dồn kênh, tách kênh. Chúng có một đặc điểm là ngõ ra sẽ thay đổi trạng thái theo trạng thái ngõ vào mà không kể tới các trạng thái trước đó của nó, nghĩa là chúng không có tính nhớ.
Đơn giản như mạch trên hình 3.1.1, nếu A = 1 thì Y = 0
Vi mach so
Bài 1: Các khái niệm cơ bản
Chương trước đã đề cập đến các mạch tổ hợp từ các cổng logic đơn giản đến các
mạch tích hợp MSI phức tạp hơn như mạch chuyển đổi mã, dồn kênh, tách kênh.
Chúng có một đặc điểm là ngõ ra sẽ thay đổi trạng thái theo trạng thái ngõ vào mà
không kể tới các trạng thái trước đó của nó, nghĩa là chúng không có tính nhớ.
Đơn giản như mạch trên hình 3.1.1, nếu A = 1 thì Y = 0
Hình 3.1.1 Cổng NOT
Ở chương này, ta sẽ nói đến một loại lớn khác của mạch số, đó là mạch tuần tự.
Khác với mạch tổ hợp, trạng thái ngõ ra của mạch tuần tự tuỳ thuộc không những
vào các trạng thái ngõ vào mà còn vào cả 2 trạng thái trước đó của ngõ ra . Không
những thế, trạng thái ngõ ra sẽ không thay đổi ngay khi ngõ vào thay đổi mà lại
còn phải đợi đến khi có xung lệnh gọi là xung đồng hồ (clock). Như vậy mạch tuần
tự vừa có tính nhớ vừa có tính đồng bộ.
Cả mạch tổ hợp và tuần tự đều được sử dụng nhiều trong các hệ thống số. Một hệ
tuần tự có thể biểu diễn một cách tổng quát như sau:
Hình 3.1.2 Hệ tuần tự
Phần tổ hợp sẽ nhận tín hiệu logic từ đầu vào bên ngoài và từ đầu ra của các phần
tử nhớ, nó tính toán dựa vào các đầu vào này để cho ra các đầu ra khác nhau,
trong đó một phần được đem sang khối các phần tử nhớ để cất giữ đi; đầu ra của
phần tử nhớ có thể đưa ra ngoài hay đưa điều khiển phần tổ hợp. Phần điều khiển
sẽ cho phép phần nhớ và tổ hợp hoạt động theo một số yêu cầu đề ra.
Như vậy, các đầu ra của hệ thống số vừa phụ thuộc vào các đầu vào vừa liên quan
đến thông tin đã lưu trữ bên trong của phần tử nhớ. Phần tử nhớ có thể là một
mạch logic nhưng có khi chỉ là một đường nối phản hồi từ ngõ ra về ngõ vào.
1.1 Mạch chốt cổng Nand
Hãy xem cấu tạo của mạch dưới đây :
Mạch gồm 2 cổng logic
Nand mắc chéo nhau, có
2 ngõ vào là S (set : có
nghĩa là đặt) và R (reset
: có nghĩa là đặt lại). 2
ngõ ra kí hiệu là Q (đầu
ra
bình
thường)
và Q(đầu ra đảo, tức là
có trạng thái logic ngược
Hình 3.1.3 Mạch chốt cổng Nand
lại với Q)
o Hoạt động của mạch như thế nào?
o Khi thiết lập mạch chốt đặt S = 0, R = 1
Do S = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại
Vậy ngõ ra ổn định sẽ là Q = 1 và Q = 0
o Khi xoá mạch chốt S = 1 và R = 0
Do R = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại
Vậy ngõ ra ổn định sẽ là Q = 0 và Q = 1
Vì lí do đối xứng nên hoạt động thiết lập và xoá mạch chốt ngược
nhau.
o Khi để ngõ vào thường nghỉ S= 1 R=1
Rõ ràng chưa thể biết ngõ ra Q và Q như thế nào
Hãy xét đến trạng thái trước đó:
Vì vậy khi S=1 R=1 trạng thái ra không thay đổi tức là trước đó như
thế nào thì sau vẫn vậy (Qo và Qo)
o Khi thiết lập và xoá cùng lúc S=0, R=0
Rõ ràng khi nãy cả 2 cổng NAND đều có mức vào là 0 nên mức ra là 1,
đây là điều kiện không mong muốn vì đã quy ước Q và có trạng thái
logic ngược nhau. Hơn nữa khi S, R trở lại mức cao(1) thì sẽ không thể
dự đoán Q và Q thay đổi; vì vậy trạng thái này không được sử dụng
còn gọi là trạng thái cấm.
Như vậy, mạch có 2 trạng thái ra ổn định là 0 và 1; mạch có thể nhận tín hiệu số
vào (trong trường hợp đơn giản này chỉ là 0 và 1) và đưa được nó ra, và từ đây khả
năng nhớ (lưu trữ dữ liệu), đồng bộ, và một số điểm khác cũng có thể được thực
hiện được. Ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở những mạch sau đó. Mạch hoạt động như ở trên
được coi là 1 mạch chốt, 1dạng mạch tuần tự cơ bản nhất.
1.2 Mạch chốt là gì?
Như tên gọi của nó, mạch có thể cài lại, giữ lại trạng thái logic ngõ vào
Hình 3.1.4 Kí hiệu khối chốt SR và bảng hoạt động
1.3 Chốt cổng NOR
Mạch chốt như trên có
thể thay thế 2 cổng nand
bằng 2 cổng NOR nguyên
lí hoạt động cũng tương
tự nhưng ngõ vào S, R tác
động ở mức cao
Hình 3.1.6 Chốt cổng NOR
Hình 3.1.7 Dạng sóng minh hoạ và bảng hoạt động của mạch chốt cổng
NOR
Thấy rằng các mạch tuần tự dù là mạch chốt đã khảo sát ở trên hay các mạch cao
hơn thì đều được cấu tạo bởi cổng logic cơ bản. Mặc dù tự thân cồng logic không
thể lưu trữ được dữ liệu nhưng khi biết kết hợp với nhau theo một cách thức cho
phép tuỳ theo mức độ phức tạp, quy mô kết hợp mà sẽ có mạch chốt, mạch lật, ghi
dịch hay hơn nữa là các bộ nhớ, xử lý.
1.4 Ứng dụng của mạch chốt :
Mạch chốt như tên gọi của nó được sử dụng nhiều trong các hệ thống số cần chốt
hay đệm dữ liệu trước khi được xử lý điều khiển hay truyền nhận. Ngoài ra nó còn
được sử dụng làm mạch chống dội và mạch tạo dạng sóng vuông.
a. Mạch chống dội :
o Hiện tượng dội do các thiết bị cơ khí gây nên khi đóng ngắt chuyển
mạch điện tử. Mạch chốt có thể được dùng để chống dội như đã thấy ở
chương 1
o Mạch minh hoạ
Hình 3.1.8 Chốt NAND chống dội
b. Mạch tạo dao động sóng vuông
Một mạch chốt cơ bản kết hợp với một số linh kiện R, C để tạo nên mạch dao
động sóng vuông do ngõ ra lật trạng thái qua lại giữa mức 1 và 0. Mạch thiết
lập và xoá tự động theo thời hằng nạp xả của tụ C và trở R.
o Tần số dao động tính theo giá trị R, C là
f = ½(R+R3)C
o Mạch minh hoạ
Hình 3.1.9 Ứng dụng chốt tạo dao động sóng vuông
1.5 Chốt NAND khi có xung đồng hồ
Như đã nói đến ở phần trước, các mạch tuần tự còn có một đặc tính nữa là tính
đồng bộ mà mạch chốt chưa thể hiện. Trong hệ thống mạch logic, các mạch phải
thay đổi trạng thái có trật tự hay đồng bộ nhau thì mới có thể khống chế các trạng
thái ra theo các thời điểm chọn trước. Lúc này người ta sử dụng chân Ck
(clock_đồng hồ: vì thông thường tín hiệu trên chân này có sóng dạng điện áp như
tín hiệu của đồng hồ) minh hoạ qua hình sau
o Mạch chốt được thêm vào 2 cổng nand ở trước cùng với 1 ngõ điều khiển ck
Bảng sự thật của chốt
Nand khi có
thêm
ck
Hình 3.1.10 Chốt NAND có thêm xung
đồng hồ
Hoạt động của mạch có thể giải thích theo bảng sự thật:
Mạch vừa nêu còn có một tên rất thông dụng: đó là flip flop (viết tắt là FF). Cụ thể
ở đây là mạch FF RS. Các FF có 4 dạng kích hoạt từ chân Ck: kích hoạt theo mức
cao, mức thấp; cạnh lên, cạnh xuống (tại thời điểm xung Ck có mức hoặc cạnh
tương thích thì FF mới được phép chuyển trạng thái).
Do đó trong các sổ tay tra cứu IC số, các trạng thái kích hoạt này được ký hiệu như
sau
Bài 2.1: Flip-flop và các vi mạch điển hình
Trang 1
2.1 Tổng quan về flip flop (FF)
FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích hợp của
ngõ vào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu trong mạch và
xuất dữ liệu ra khi cần.
Có nhiều loại flip flop khác nhau, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng
dụng. Các mạch FF thường được kí hiệu như sau
Hình 3.1.11 Ký hiệu FF
Nếu các ngõ vào sẽ quyết định ngõ ra là cái gì thì ngõ đồng hồ ck lại chỉ ra rằng khi
nào mới có sự thay đổi đó. Chân Ck có thể tác động mức thấp hay mức cao tuỳ vào
cấu trúc bên trong của từng IC FF, do đó với một IC FF cố định thì chỉ có một kiểu
tác động và chỉ một mà thối, ví dụ với IC 74112 chỉ có một cách tác động là xung
Ck tác động theo cạnh xuống.
2.2 Các loại FF
Hình 2.1.13 Kí hiệu khối của 4 loại FF nảy bởi cạnh lên Ck
a) FF SR (mạch lật lại đặt)
Hình 3.1.14 Dạng sóng minh hoạ cho FF RS
FF RS nảy cạnh lên khi đó sẽ kí hiệu hình tam giác ở sơ đồ khối và dấu mũi tên lên
trong bảng trạng thái.
FF RS nảy bằng cạnh xuống tương tự và có khí hiệu thêm hình tròn nhỏ hay gạch
đầu Ck để chỉ cạnh xuống ở ký hiệu khối và vẽ dấu mũi tên xuống ở bảng trạng
thái.
b) FF JK
FF JK bổ sung thêm trạng thái cho FF RS ( tránh trạng thái cấm)
Hình 3.1.15 Dạng sóng minh hoạ cho FF JK
Nhận thấy đầu vào J, K điều khiển trạng thái ngõ ra theo đúng như cách mà S R
đã làm trừ 1 điểm là khi J = K = 1 thì trạng thái cấm được chuyển thành trạng thái
ngược lại ( với J = K = 0 ). Nó còn gọi là chế độ lật của hoạt động.
Từ dạng sóng có thể thấy rằng ngõ ra FF không bị ảnh hưởng bởi sườn xuống của
xung ck các đầu vào J K cũng không có tác động trừ khi xảy ra tác động lên của Ck
FF JK có thể tạo thành từ FF SR có thêm 2 đầu and có ngõ ra đưa về như hình :
Hình 3.1.16 FF JK từ FF SR
Còn cấu tạo bên trong của FF JK kích bằng cạnh sườn sẽ như sau :
Hình 3.1.17 Cấu trúc mạch của FF JK
c) FF T
Khi nối chung 2 ngõ vào JK như hình dưới thì sẽ được FF T : chỉ có một ngõ vào T,
ngõ ra sẽ bị lật lại trạng thái ban đầu khi ngõ T tác động và mỗi khi có cạnh sườn
lên hay xuống của xung ck.
Kí hiệu khối và bảng trạng thái của FF T như sau :
=>
Hình 3.1.18 Kí hiệu khối của FF T
Hình 3.1.19 Dạng sóng minh hoạ cho hoạt động của FF T
FF T được sử dụng chính để tạo mạch đếm chia 2. Khi T nối lên mức 1 (V cc) hay để
trống, xung kích lần lượt đưa vào ngõ Ck. Nhận thấy ngõ ra Q sẽ lật trạng thái mỗi
lần ck xuống hay lên. Tần số xung ngõ ra Q chỉ còn bằng một nửa tần số ngõ vào
ck nếu đưa Q này tới các tầng FF sau nữa thì lần lượt tần số f sẽ lại được chia đôi.
Đây là nguyên lí chính của mạch đếm sẽ được xét đến ở phần sau.
Hình 3.1.19a FF T dùng làm mạch chia tần
d) FF D
Khi nối ngõ vào của FF RS hay JK như hình thì sẽ được FF D : chỉ có 1 ngõ vào gọi
là ngõ vào data(dữ liệu) hay delay(trì hoãn). Hoạt động của FF D rất đơn giản : ngõ
ra sẽ theo ngõ vào mỗi khi xung Ck tác động cạnh lên hay xuống.
=>
Hình 3.1.20 Kí hiệu khối
Hình 3.1.21 Dạng sóng minh hoạ cho hoạt động của FF D
FF D thường là nơi để chuyển dữ liệu từ ngõ vào D đến ngõ ra Q cung cấp cho
mạch sau như mạch cộng, ghi dịch… nên hơn nữa ngõ vào D phải chờ một khoảng
thời gian khi xung ck kích thì mới đưa ra ngõ ra Q, do đó FF D còn được xem như
mạch trì hoãn, ngõ D còn gọi là delay.
e) Mạch chốt D
Các FF nảy bằng mức đều có thể trở thành mạch chốt khi chân ck cho ở mức tác
động luôn. Thông dụng nhất là chốt D. Mạch được tạo bởi FF D khi thay ngõ vào
đồng bộ bởi ngõ vào cho phép (enable : E) tác động ở mức cao.
Cấu tạo kí hiệu và bảng trạng thái như những hình sau :
Hình 3.1.22 Kí hiệu khối và bảng sự thật của chốt D
Hình 3.1.23 Cấu tạo chốt D
2.3 Flip flop khi có thêm ngõ vào trực tiếp
Như thấy các FF đã xem xét ở trên khi cấp điện
sẽ
có thể xây dựng ngay trạng thái của ngõ ra vì
nó còn tuỳ thuộc vào cấu trúc của mạch và các yếu
tố ngẫu nhiên khác. Vì lí do này 2 ngõ vào mới
được thêm vào để xác định chính xác trạng thái
logic ra lúc cấp điện (mở nguồn) hay bất cứ lúc nào
muốn, nó hoàn toàn độc lập với trạng thái logic ở
các ngõ vào đồng bộ J, K, R, S, D, T và kể cả xung
đồng hồ ck, tứcl à chúng giành quyền ưu tiên trước
Hình 3.124 Kí hiệu FF SR có hết quyết định ngõ ra. Chúng được gọi là ngõ vào
thêm ngõ Pr và Cl
trực tiếp (ngõ vào không đồng bộ) và đặt tên là
Preset (Pr) có nghĩa là đặt trước và Clear (Cl) có
nghĩa là xoá
Cần phải để ý rằng không được phép đặt chân Pr = Cl = 0 vì khi đó Q = Q' =1
trạng thái cấm. Chân Pr, Cl khi này không có tác dụng gì, không xác định được
trạng thái ra. Do đó, nhiều mạch FF chỉ có 1 ngõ Clear để xoá mạch khi cần mà
không có ngõ Pr; có FF thì lại không có cả 2 ngõ này.
Về cấu trúc bên trong của FF khi này, 2 ngõ Pr và Cl sẽ được đưa vào tầng trung
gian của các FF, như trong cấu tạo của IC 74LS76.
BÀI 3: THANH GHI
1. Giới thiệu
Ở phần trước ta đã được biết đến các loại FF. Chúng đều có thể lưu trữ (nhớ 1 bit)
và chỉ khi có xung đồng bộ thì bit đó mới truyền tới ngõ ra (đảo hay không đảo).
Bây giờ nếu ta mắc nhiều FF nối tiếp lại với nhau thì sẽ nhớ được nhiều bit. Các ngõ
ra sẽ phần hoạt động theo xung nhịp ck. Có thể lấy ngõ ra ở từng tầng FF (gọi là
các ngõ ra song song) hay ở tầng cuối (ngõ ra nối tiếp). Như vậy mạch có thể ghi
lại dữ liệu (nhớ) và dịch chuyển nó (truyền) nên mạch được gọi là ghi dịch. Ghi
dịch cũng có rất nhiều ứng dụng đặc biệt trong máy tính, như chính cái tên của nó:
lưu trữ dữ liệu và dịch chuyển dữ liệu chỉ là ứng dụng nổi bật nhất
2. Cấu tạo
Ghi dịch có thể được xây dựng từ các FF khác nhau và cách mắc cũng khác nhau
nhưng thường dùng FF D, chúng được tích hợp sẵn trong 1 IC gồm nhiều FF (tạo
nên ghi dịch n bit). Hãy xem cấu tạo của 1 ghi dịch cơ bản 4 bit dùng FF D
Hình 3.2.1 Ghi dịch 4 bit cơ bản
3. Hoạt động
Thanh ghi, trước hết được xoá (áp xung CLEAR) để đặt các ngõ ra về 0. Dữ liệu cần
dịch chuyển được đưa vào ngõ D của tầng FF đầu tiên (FF0). Ở mỗi xung kích lên
của đồng hồ ck, sẽ có 1 bit được dịch chuyển từ trái sang phải, nối tiếp từ tầng này
qua tầng khác và đưa ra ở ngõ Q của tầng sau cùng (FF3). Giả sử dữ liệu đưa vào là
1001, sau 4 xung ck thì ta lấy ra bit LSB, sau 7 xung ck ta lấy ra bit MSB.
Nếu tiếp tục có xung ck và không đưa thêm dữ liệu vào thì ngõ ra chỉ còn là 0 (các
FF đã reset : đặt lại về 0 hết. Do đó ta phải “hứng” hay ghim dữ liệu lại. Một cách
làm là sử dụng 2 cổng AND, 1 cổng OR và 1 cổng NOT như hình dưới đây.
Hình 3.2.2 Cho phép chốt dữ liệu trước khi dịch ra ngoài
Dữ liệu được đưa vào thanh ghi khi đường điều khiển R/W control ở mức cao
(Write). Dữ liệu chỉ được đưa ra ngoài khi đường điều khiển ở mức thấp (Read).
CÁC LOẠI THANH GHI DỊCH
Có nhiều cách chia loại thanh ghi dịch (SR)
- Theo số tầng FF (số bit) : SR có cấu tạo bởi bao nhiêu FF mắc nối tiếp thì có bấy
nhiêu bit (ra song song). Ta có SR 4 bit, 5 bit, 8 bit, 16 bit …
Có thể có SR nhiều bit hơn bằng cách mắc nhiều SR với nhau hay dùng công nghệ
CMOS (các máy tính sử dụng SR nhiều bit)
- Theo cách ghi dịch có
SISO vào nối tiếp ra nối tiếp
SIPO vào nối tiếp ra song song
PISO vào song song ra nối tiếp
PIPO vào song song ra song song
- Theo chiều dịch có SR trái, phải, hay cả 2 chiều
- Theo mạch ra có loại thường và 3 trạng thái
Loại vào nối tiếp ra song song và ra nối tiếp
Loại vừa khảo sát ở mục 1 thuộc loại ghi dịch vào nối tiếp ra nối tiếp. Đây cũng là
cấu trúc của mạch ghi dịch vào nối tiếp ra song song. Dữ liệu sẽ được lấy ra ở 4
ngõ Q của 4 tầng FF, vì chung nhịp đồng hồ nên dữ liệu cũng được lấy ra cùng lúc.
Hình 3.2.3 Mạch ghi dịch vào nối tiếp ra song song
Bảng dưới đây cho thấy làm như thế nào dữ liệu được đưa tới ngõ ra 4 tầng FF
Loại được nạp song song (vào song song) ra nối tiếp và song song
Bây giờ muốn đưa dữ liệu vào song song (còn gọi là nạp song song) ta có thể
tận dụng ngõ vào không đồng bộ Pr và Cl của các FF để nạp dữ liệu cùng một lúc
vào các FF. Như vậy có thể dùng thêm 2 cổng nand và một cổng not cho mỗi tầng.
Mạch mắc như sau
H3.2.4a Mạch ghi dịch nạp song song
Mạch hoạt động bình thường khi nạp song song ở thấp như đã nói. Khi nạp song
song WRITE = 1 cho phép nạp
ABCD được đưa vào Pr và Cl đặt và xoá để Q0 = A, Q1 = B, … Xung ck và ngõ vào
nổi tiếp không có tác dụng (vì sử dụng ngõ không đồng bộ Pr và Cl)
Một cách khác không sử dụng chân Pr và Cl được minh hoạ như hình dưới đây.Các
cổng nand được thêm vào để nạp các bit thấp D1, D2, D3. Ngõ WRITE/SHIFT dùng
để cho phép nạp (ở mức thấp) và cho phép dịch (ở mức cao). Dữ liệu nạp và dịch
vẫn được thực hiện đồng bộ như các mạch trước.
H3.2.4b Mạch ghi dịch nạp song song ra nối tiếp
Với mạch hình 3.2.4b ngõ ra dữ liệu là nối tiếp, ta cũng có thể lấy ra dữ liệu song
song như ở hình 3.2.5, Cấu trúc mạch không khác so với ở trên. Dữ liệu được đưa
vào cùng lúc và cũng lấy ra cùng lúc (mạch như là tầng đệm và hoạt động khi có
xung ck tác động lên.
Hình 3.2.5 Mạch ghi dịch vào song song ra song song
Ghi dịch 2 chiều
Như đã thấy, các mạch ghi dịch nói ở những phần trên đều đưa dữ liệu ra bên phải
nên chúng thuộc loại ghi dịch phải. Để có thể dịch chuyển dữ liệu ngược trở lại
(dịch trái) ta chỉ việc cho dữ liệu vào ngõ D của tầng cuối cùng, ngõ ra Q được đưa
tới tầng kế tiếp, …. Dữ liệu lấy ra ở tầng đầu.
Để dịch chuyển cả 2 chiều, có thể nối mạch như hình dưới đây :
Hình 3.2.6 Mạch ghi dịch cho phép dịch chuyển cả 2 chiều
Với mạch trên, các cổng NAND và đường cho phép dịch chuyển dữ liệu trái hay
phải. Bảng dưới đây minh hoạ cho mạch trên : dữ liệu sẽ dịch phải 4 lần rồi dịch
trái 4 lần. Để ý là thứ tự 4 bit ra bị đảo ngược lại so với chúng ở trên.
MỘT SỐ IC GHI DỊCH
Nhận thấy rằng các ghi dịch mô tả ở trên đều dùng các FF rời, rồi phải thêm nhiều
cổng logic phụ để tạo các loại SR khác nhau. Trong thực tế ghi dịch được tích hợp
sẵn các FF và đã nối sẵn nhiều đường mạch bên trong; người sử dụng chỉ còn phải
làm một số đường nối bên ngoài điều khiển các ngõ cho phép thôi. Các SR cũng
được tích hợp sẵn các chức năng như vừa có thể dịch trái dịch phải vừa vào nối tiếp
vừa nạp song song. Ở đây là một số ghi dịch hay được dùng :
Liệt kê
7494
7495/LS95
: 4bit vào song song, nối tiếp; ra nối tiếp
: 4 bit, vào song song/nối tiếp; ra song song; dịch chuyển trái
phải
7495/LS96
: 5 bit, vào nối tiếp/song song; ra song song nối tiếp
74164/LS164
: 8 bit vào song song ra nối tiếp
74165/LS765
: 8 bit, vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp bổ túc
74166/LS166
: 8 bit; vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp; có thể nạp đồng bộ
74194/LS194
: 4 bit vào song song/nối tiếp; ra song song; nạp đồng bộ dịch
chuyển trái phải
74195/LS195
: 4 bit, vào song/nối tiếp; ra song song; tầng đầu vào ở JK
74295/LS295
: như 74194/LS194 nhưng ra 3 trạng thái
74395/LS295
: 4 bit vào song song; ra song song 3 trạng thái
74LS671/672
: 4 bit có thêm chốt
74LS673/674
: 16 bit
Khảo sát ghi dịch tiêu biểu 74/74LS95
Hình 3.2.7 Sơ đồ chân ra 74LS95
Hình 3.2.8 Cấu trúc bên trong ghi dịch 74LS95
Sơ đồ cấu tạo và bảng hoạt động của IC như hình trên. Các chế độ hoạt động của
nó như sau :
Nạp nối tiếp
Đưa dữ liệu vào tầng đầu Q0
Đặt điều khiển chọn ở mức thấp
Khi có ck1 hay ck2 thì dữ liệu sẽ lần lượt nạp vào ghi dịch và sẽ được đưa tới
các tầng sau
Nạp song song
Dữ liệu vào ở 4 ngõ ABCD
Đưa điều khiển kiểu lên cao
Khi có ck1 hay ck2 thì dữ liệu sẽ được nạp vào đồng thời các tầng của ghi
dịch ở cạnh lên đầu của xung ck.
ỨNG DỤNG
Thanh ghi dịch đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc lưu trữ, tính toán số học
và logic. Chẳng hạn trong các bộ vi xử lí, máy tính đều có cấu tạo các thanh ghi
dịch; trong vi điều khiển (8051) cũng có các ghi dịch làm nhiều chức năng hay như
trong nhân chia, ALU đã xét ở chương 2 ghi dịch cũng đã được đề cập đến. Ở đây
không đi vào chi tiết mà chỉ nói khái quát ngắn gọn về ứng dụng của chúng.
1. Lưu trữ và dịch chuyển dữ liệu
Đây là ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của chúng. Ghi dịch n bit sẽ cho phép lưu
trữ được n bit dữ liệu một thời gian mà chừng nào mạch còn được cấp điện. Hay nói
cách khác dữ liệu khi dịch chuyển đã được trì hoãn một khoảng thời gian, nó tuỳ
thuộc vào :
- Số bit có thể ghi dịch (số tầng FF cấu tạo nên ghi dịch)
- Tần số xung đồng hồ
2. Tạo kí tự hay tạo dạng song điều khiển
Ta có thể nạp vào ghi dịch, theo cách nạp nối tiếp hay song song, một mã nhị phân
của một chữ nào đó (A, B, ...) hay một dạng sóng nào đó. Sau đó nếu ta nối ngõ ra
nối tiếp của ghi dịch vòng trở lại ngõ vào nối tiếp thì khi có xung ck các bit sẽ dịch
chuyển vòng quanh theo tốc độ của đồng hồ. Cách này có thể điều khiển sáng tắt
của các đèn (sắp xếp trên vòng tròn hay cách nào khác) Như mô phỏng sau là
dạng sáng tắt của đèn led. Với tải cổng suất thì cần mạch giao tiếp công suất như
- Xem thêm -