Tài liệu Ứng dụng vi mạch số lập trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRƢƠNG PHƢỚC TOÀN LỚP : 95KĐĐ GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN : TRẦN VĂN TRỌNG TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 3- 2000 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA T/P HCM Độc lập – Tự do – hạnh phúc TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG TP HCM KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên Lớp Ngành : Trƣơng Phƣớc Toàn : 95KĐĐ : Kỹ thuật Điện – Điện tử 1 . Tên đề tài : ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH 2 . Các số liệu ban đầu : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 3 . Nội dung phần thuyết minh tính toán: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG 4 . Các bản vẽ: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… 5 . Giáo viên hƣớng dẫn : TRẦN VĂN TRỌNG. 6 . Ngày giao nhiệm vụ : 13/12/1999 7 . Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/2/2000 Giáo viên hƣớng dẫn Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000 Trần Văn Trọng ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Trƣơng Phƣớc Toàn Lớp : 95KĐĐ Ngành : Kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài : ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH Nội dung đồ án : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… Giáo viên hƣớng dẫn Trần Văn Trọng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Giáo viên phản biện ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG LỜI MỞ ĐẦU Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ƣu điểm so với việc sử dụng các mạch điều khiển đƣợc lắp ráp từ các linh kiện rời nhƣ kích thƣớc mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy và công suất tiêu thụ thấp ... Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con ngƣời nhƣ máy giặt, đồng hồ điện tử ... nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn. Đề tài ứng dụng vi mạch số lập trình rất phong phú đa dạng, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp. Do tài liệu tham khảo tiếng việt hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tiễn còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Rất mong đƣợc nhận những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân tình, quý báu của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên. Tháng 2 năm 1999 Trƣơng Phƣớc Toàn ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG LÔØI CAÛM TAÏ Con xin toû loøng bieát ôn voâ haïn ñeán ba meï vaø gia ñình, nhöõng ngöôøi thaân yeâu nhaát, ñaõ heát loøng daïy doã cho con aên hoïc neân ngöôøi. Con xin toû loøng bieát ôn ñeán thaày höôùng daãn TRAÀN VAÊN TROÏNG ñaõ taän tình chæ daïy, höôùng daãn, ñoùng goùp nhieàu yù kieán quyù baùu vaø taïo ñieàu kieän cho em trong thôøi gian qua. Em xin caûm ôn quyù thaày coâ trong khoa Ñieän Ñieän töû tröôøng Ñaïi hoïc Sö phaïm Kyõ thuaät ñaõ heát loøng daïy doã em trong thôøi gian hoïc ôû tröôøng. Xin caûm ôn caùc baïn cuøng khoaù ñaõ taän tình giuùp ñôõ ñeå toâi hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy. Sinh vieân thöïc hieän Tröông Phöôùc Toaøn ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 9 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG MỤC LỤC Trang PHẦN I LÝ THUYẾT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..1 CHƯƠNGI GIỚI THIỆU CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN . . . . . . . . . . . 2 I/ CỔNG LOGIC VÀ (AND) ,HOẶC (OR) ,KHÔNG (NOT).. . . . . . . . . 2 1/ Cổng logic VÀ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2/ Cổng logic HOẶC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3/ Cổng logic KHÔNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 II/ CỔNG LOGIC KHÔNG-VÀ (NAND) ,KHÔNG-HOẶC (NOR). . . . . 4 1/ Cổng NAND. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2/ Cổng NOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .4 III/ CỔNG LOGIC EXOR ,EXNOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1/Cổng EXOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2/Cổng EXNOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 IV/ BIẾN ĐỔI CÁC HÀM QUAN HỆ RA HÀM LOGIC NAND, NOR . 6 CHƯƠNG II MẠCH LOGIC TỔ HỢP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . .8 I/ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA MẠCH TỔ HỢP . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 8 II/ PHƢƠNG PHÁP BIỂU THỊ VÀ PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LOGIC..8 III/ PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ LOGIC MẠCH TỔ HỢP . . . . . . . . . . . .9 1/ Phân tích yêu cầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .9 2/ Lập bảng sự thật . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 3/ Tiến hành đơn giản hóa . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . . . . .12 1/ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . 12 2/ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC HỌ VI MẠCH LẬP TRÌNH . . . .16 3/ CÁC PHẦN MÈM HỔ TRỢ CỦA PLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4/ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SYNARYO . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . .44 PHẦN II THI CÔNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . 48 PHẦN III KẾT LUẬN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .60 ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG PHẦN I LÝ THUYẾT ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 11 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN I/ HÀM LOGIC VÀ (AND) , HOẶC (OR) ,KHÔNG (NOT). 1/ Cổng logic . Gọi A là biến số nhị phân có mức logic là 0 hoặc 1, và Y là một biến số nhị phân tùy thuộc vào A: Y= f(A). Trong trƣờng hợp này có hai khả năng xảy ra: - Y = A, A= 0 thì Y = 0 hay A= 1 thì Y = 1 - Y = A A= 0 thì Y = 1 hay A= 1 thì Y = 0 Khi Y tùy thuộc vào hai biến số nhị phân A, B  Y = f(A,B) Vì biến số A,B chỉ có thể là 0 hay 1 nên A và B chỉ có thể tạo ra 4 tổ hợp khác nhau là: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A ØMaïch Y B Bảng liệt kê tất cả các tổ hợp khả dĩ của các biến số và hàm số tƣơng ứng gọi là bảng sự thật. Khi có 3 hay nhiều biến số (A,B ,C) số lƣợng hàm số khả dĩ tăng nhanh. Mạch điện tử thực hiện quan hệ logic : Y = f(A ) hay Y = f(A,B). gọi là mạch logic, trong đó các biến số A,B .. là các ngỏ vào và hàm sốY là các ngỏ ra. Một mạch logic diễn tả quan hệ giữa các ngỏ vào và ngỏ ra nghĩa là thực hiện đƣợc một hàm logic, do đó có bao nhiêu hàm số logic thì có bấy nhiêu mạch logic . Lƣu ý rằng khi biểu diễn mối quan hệ toán học ta gọi là hàm số logic còn khi biểu diễn mối quan hệ về mạch tín hiệu ta gọi là cổng logic. 2/ Cổng logic VÀ (AND). Hàm logic VÀ đƣợc định nghĩa theo bảng sự thật sau: Bảng sự thật: A 0 0 1 B 0 1 0 Y 0 0 0 ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh A B Y=A.B Trang 12 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 1 GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG 1 Ký hiệu toán học của hàm số VA.Ø Y = A.B Kí hiệu cổng VÀ (AND) 3/ Cổng logic HOẶC (OR). Hàm số HOẶC của hai biến số A,B đƣợc định nghĩa ở bảng sự thật sau: Bảng sự thật: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1 A Y B Kí hiệu cổng HOẶC Ngỏ ra Y là 1 khi có ít nhất một biến số là 1, do đó chỉ bằng 0 ở trƣờng hợp khi cả hai biến số bằng 0. Ký hiệu toán học của cổng HOẶC là: Y = A+B 4/ Cổng logic KHÔNG (NOT). Hàm VÀ và hàm HOẶC tác động lên hai hay nhiều biến số trong khi đó hàm KHÔNG có thể xem nhƣ chỉ có thể tác động lên một biến số. Bảng sự thật : A 0 1 Y 1 0 A Y = AY Kí hiệu cổng NOT Hàm KHÔNG có tác động phủ định hay đảo .Sở dĩ có sự đồng hóa này là vì ta đang liên hệ vớisố nhị phân có hai trạng thái 0 hay 1. Do đó phủ định của 0 là1. ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 13 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG II/ CỔNG LOGIC KHÔNG -VÀ (NAND) , KHÔNG-HOẶC (NOR). 1/ Cổng logic NAND . Xét trƣờng hợp có hai biến số A,B ngỏ ra ở cổng VÀ Y = A.B nên ngỏ ra ở cổng KHÔNG là đảo của Y: Y = A.B Về hoạt động của cổng NAND thì từ các tổ hợp của A,B ta lập bảng trạng thái rồi lấy đảo để có Y đảo. Tuy nhiên có thể đi trực tiếp bằng cách lập bảng sự thật sau: Bảng sự thật : A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 1 1 0 A & Y B Kí hiệu cổng NAND. 2/ Cổng NOR. Xét trƣờng hợp hai ngỏ vào là A,B .Ngỏ ra ở cổng NOR là : Y = A+B nên ngỏ ra ở cổng đảo sẽ là : Y = A+B. Bảng sự thật : A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 0 A Y B Kí hiệu cổng NOR. III/ HÀM LOGIC EXOR VÀ EXNOR. 1/ Cổng logic EXOR. Hàm HOẶC đƣợc gọi là HOẶC bao gồm vì nó không giải quyết đƣợc bài toán cộng nhị phân. Lý do là khi cả hai biến số đều là 1 thì Y = 1 thay vì là 0. Mặc dù HOẶC nhƣ vậy vẫn có ý nghĩa thực tế nên vẫn đƣợc dùng, nhƣng ngƣời ta phải định nghĩa một cổng logic khác là HOAËC LOẠI TRỪ (EXOR) cổng này có ý nghĩa là loại trƣờng hợp khi A,B đồng thời là 1 thì Y = 0 Ký hiệu : Y = A B Bảng sự thật: ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 14 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Y 0 1 1 0 A Y B Kí hiệu cổng EXOR. 2/ Cổng EXNOR. Hàm EXNOR đƣợc thực hiện bằng cách thêm cổng NOT sau cổng EXOR, do đó hoạt động logic của EXNOR là đảo so với EXOR. Ký hiệu : Y = A  B Bảng sự thật: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 1 ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh A B Y Trang 15 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG IV/ BIẾN ĐỔI CÁC HÀM QUAN HỆ RA HÀM LOGIC NAND , NOR. Mối liên hệ cơ bản giữa ba cổng AND, OR, NOT không những có thể thay bằng các cổng NAND mà còn có thể biến thành cổng NOR với cùng một chức năng logic, vieäc làm này rất thƣờng đƣợc áp dụng khi thực hiện các mạch logic. Trong thực tế vì toàn bộ sơ đồ nếu đƣợc kết hợp cùng một loại cổng duy nhất thì sẻ giảm đƣợc số lƣợng vi mạch cần thiết. Quá trình biến đổi này dựa trên một nguyên tắc đƣợc trình bày nhƣ sau: + Cổng NOT đƣợc thay bằng cổng NAND và cổng NOR. - Dựa vào bảng sự thật của cổng NAND suy ra trƣờng hợp là khi cả A,B đồng thời bằng 0, thì Y = 1 và A =1, B =1 thì Y = 1. Sơ đồ minh họa : A=B Y Tƣơng tự dựa vào bảng sự thật của cổng NOR suy ra : A = 0, B = 0  Y = 1 và A= 1, B= 1  Y = 0 Sơ đồ minh họa : A=B Y + Cổng AND đuợc thay bằng cổng NAND và cổng NOR. Tƣơng tự nhƣ các trƣờng hợp trên, dựa vào bảng sự thật: - Ngõ ra của cổng AND Y= A+B còn cổng NAND Y' = A+B  đảo Y' = Y Sơ đồ minh họa: A B Y - Ngỏ ra của cổng NOR Y = A.B . Ta có Y = A . B = A + B Sơ đồ minh họa : ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 16 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG A Y B + Cổng OR đuợc thay bằng cổng NAND và cổng NOR. Biểu thức cổng OR = A.B,  Y‟ = A + B = A.B Sơ đồ minh họa : Y A Y B - Biểu thức cổng NOR Y‟ = A.B  Y‟ = A.B = Y Sơ đồ minh họa : A B ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Y Trang 17 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG CHƯƠNG II MẠCH LOGIC TỔ HỢP I/ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA MẠCH TỔ HỢP. Trong mạch số, mạch tổ hợp là mạch mà trị số ổn định của tín hiệu ra ở thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu ngỏ vào ở thời điểm đó.Trong mạch tổ hợp, trạng thái mạch điện trƣớc thời điểm xét , tức trƣớc khi có tín hiệu ngỏ vào, không ảnh hƣởng đến tín hiệu đầu ra. Đặc điểm cấu trúc mạch tổ hợp là đƣợc cấu trúc từ các cổng logic . II/ PHƯƠNG PHÁP BIỂU THỊ VÀ PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LOGIC . 1/ Phương pháp biểu thị chức năng logic. Các phƣơng pháp thƣờng dùng để biểu thị chức năng logic của mạch tổ hợp là hàm số logic , bảng sự thật , sơ đồ logic , bảng Karnaugh , cũng có khi biểu thị bằng đồ thị thời gian dạng sóng . Đối với vi mạch cỡ nhỏ (SSI) thƣờng biểu thị bằng hàm logic. Đối với cỡ vừa thƣờng biểu thị bằng bảng sự thật, hay là bảng chức năng. Bảng chƣùc năng dùng hình thức liệt kê, với mức logic cao (H) và mức logic thấp (L) , để mô tả quan hệ logic giữa tín hiệu ngỏ ra với tín hiệu ngỏ vào của mạch điện đang xét. Chỉ cần thay giá trị logic cho trạng thái trong bảng chức năng, thì ta có bảng sự thật tƣơng ứng . X1 X2 . . Xn Maïch toå hôïp Z1 Z2 . . zm Hình 2-1 : Sơ đồ khối mạch tổ hợp Nhƣ hình 2-1 cho biết, thƣờng có nhiều tín hiệu ngỏ vào và nhiều tín hiệu ngỏ ra. Một cách tổng quát, hàm logic của tín hieäu ngỏ ra có thể viết dƣới dạng : 1 = f1( x1, x2, …, xn) 2 = f2( x1, x2, …, xn) ………………………………………… m =fm( x1, x2, …, xn) Cũng có thể viết dƣới dạng đại lƣợng vectơ nhƣ sau:  = F(X). 2/ Phương pháp phân tích chức năng logic. Các bƣớc phân tích, bắt đầu từ sơ đồ mạch logic đã cho, để cuối cùng tìm ra hàm logic hoặc bảng sự thật.  Viết biểu thức: tuần tự từ ngỏ vào đến ngõ ra (hay cũng có thể ngƣợc lại), viết ra biểu thức hàm logic của tín hiệu ngỏ ra.  Rút gọn: khi cần thiết thì rút gọn đến tối thiểu biểu thức ở trên bằng phƣơng pháp đại số hay phƣong pháp hình vẽ. ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 18 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP  GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Kê bảng sự thật: khi cần thiết thì tìm ra bảng sự thật bằng cách tiến hành tính toán các giá trị hàm logic tín hiệu ngỏ ra tƣơng ứng với tổ hợp có thể của các giá trị tín hiệu ngỏ vào. III/ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LOGIC MẠCH TỔ HỢP. Phƣơng pháp thiết kế logic là các bƣớc cơ bản tìm ra sơ đồ mạch điện logic từ yêu cầu nhiệm vụ logic đã cho. Baûng Karnaugh Vaán ñeà Logic thöïc Toái thieåu hoaù Baûng chaân lí Bieåu thöùc toái thieåu Bieåu thöùc logic Sô ñoà logic Toái thieåu hoaù Hình 2-2. Các bƣớc thiết kế mạch logic tổ hợp. Hình 2-2 là quá trình thiết kế nói chung của mạch tổ hợp, trong đó bao gồm 4 bƣớc chính : 1/ Phân tích yêu cầu: Yêu cầu nhiệm vụ thiết kế của vấn đề logic thực có thể là một đoạn văn, cũng có thể là bài toán logic cụ thể. Nhiệm vụ phân tích là xác định cái nào là biến số ngỏ vào, cái nào là hàm số đầu ra và mối quan hệ logic giữa chúng với nhau. Muốn phân tích đúng thì phải tìm hiểu xem xét một cách sâu sắc yêu cầu thiết kế, đó là một việc khó nhƣng quan trọng trong vấn đề thiết kế. 2/ Kê bảng sự thật : Nói chung, đầu tiên chúng ta liệt kê thành bảng về quan hệ tƣơng ứng nhau giữa trạng thái tín hiệu ngỏ vào với trạng thái hàm số ngỏ ra. Đó là bảng kê yêu cầu chức năng logic, gọi tắt là bảng chức năng. Việc này có vẻ dễ và trực quan. Tiếp theo, ta thay giá trị logic cho trạng thái, tức là dùng các số 0 và 1 biểu thị các trạng thái tƣơng ứng của ngỏ vào và ngỏ ra. Kết quả ta có bảng giá trị thực logic, gọi tắt là bảng sự thật. Đấy chính là hình thức đại số của yêu cầu thiết kế. Cần lƣu ý rằng từ một bảng chức năng có thể đƣợc bảng sự thật khác nhau nếu thay giá trị logic khác nhau (tức là quan hệ logic giữa ngỏ ra với ngỏ vào cũng phụ thuộc việc thay giá trị ). Ví dụ: Sơ đồ mạch nguyên lí hình 2-3 dùng hai chuyển mạch A,B mắc nối tiếp điều khiển bóng đèn Y. ệÙng duùng vi maùch soỏ laọp trỡnh Trang 19