E278 — (€3 Gido trình chuyên ngành kỹ thuật số : KY THUAT SO CAN BAN Tổng hợp và biên dịch: VN-GUIDE TRƯỜNG CAO ĐĂNG KỸ THUẬT] LÝ TỰ TRỌNG TP.HCM THU VIEN NHA XUAT BAN THONG KE Phân giới thiệu ÿ thuật số, một lĩnh vực tuy không còn mang tính thời sự nóng bỏng nhưng vẫn ẩn giấu vô số diéu bí ẩn và có sức hấp dẫn kỳ lạ, đã và đang từng ngày thâm nhập vào đời sống của chúng ta. Nhằm hỗ trợ giảng dạy và nghiên cứu về dé tài này, bộ "Giáo trình chuyên ngành kỹ thuật số" lần đầu ra mat ban doc, hy vọng sé đáp ứng phần nào nhu cầu về tài liệu chuyên đề kỹ thuật số hiện nay côn khan hiếm. "Giáo trình chuyên ngành ky thuật số" gồm 4 quyền, với các tựa đề ứng với nội dung "Kỹ thuật số căn bản", "Flip-flop, thanh ghi, bộ đếm", "Mạch logic", "Hệ thống máy vi tính, thiết bị nhớ, PLD". Các bài học trong giáo trình có cấu trúc nhất quán cho bạn đọc dễ theo dõi, gồm các chuyên mục: Q DE CUONG Một dạng mục lục dành riêng cho từng bài đọc, giúp bạn sơ lược nội dung bài.
Q MUC DICH Kiến thức ban sẽ thu thập được sau khi hoàn thành bài học. GIỚI THIỆU Dẫn nhập vào bài. 3 vi DU Trinh bày ở dạng bài tập kèm theo lời giải, nhằm minh họa phần lý thuyết thảo luận ngay trước đó. Œä CÂU HỎI ÔN TẬP Các câu hỏi cúng cố kiến thức đã học, được đưa ra cuối mỗi mục.
Q TOM TAT Giúp người học ôn lại những chủ đề đã nghiên cứu trong toàn bài. KỸ THUẬT SỐ CĂN BẢN G CÁC THUẬT NGU QUAN TRONG Danh sách những thuật ngữ thường xuất hiện trong bài, có kèm theo tiếng Anh tương đương. Q BAI TAP Câu hỏi và bài toán cuối bài học được xếp theo loại. Những bài tập nào yêu cầu người học vận dụng kiến thức đã học trong bài sẽ không được xếp vào loại cụ thể.
Ngoài ra, sẽ có 4 loại bài tập được chỉ định đặc biệt sau đây: e C (Challenging) Bai tap thách thúc, đòi hỏi bạn phải động não và mất nhiều công sức hơn bài tập cơ bản, thường xuyên yêu cầu bạn phối hợp kiến thức giữa nhiều bài học. e D (Design) Bai tap lien quan đến (hiết kế mach logic cho một ứng dụng cụ thể không được giới thiệu trong bài, hoặc yêu cầu sửa đổi một mạch có trong bài để mạch này chuyển sang (hoặc có thêm) chức năng khác. « N(New) Bài tập giới thiệu các khái niệm, kỹ thuật, ứng dụng mới. e T (Troubleshootng) Bài tập đòi hỏi người học vận dụng kỹ thuật phân tích nhằm đò tìm va xử lý lỗi hiệu quả.
ä ĐÁP ÁN Có hai phản: ĐÁP ÁN CÂU HỎI ÔN TẬP (tức câu hỏi cuối mỗi mục) và ĐÁP ÁN BÀI TẬP (cuối bài học). Chỉ nên tham khảo đáp án để so sánh với kết quả bạn đã nỗ lực thu được sau khi giải xong bài tập. Toàn bộ giáo trình cung cấp 200 ví dụ thực tiễn, trên 400 câu hỏi ôn tập, và trên 450 bài tập. Mỗi chủ để được xử lý theo các bước:.
đầu tiên là giới thiệu nguyên lý vận hành; tiếp theo cúng cấp các ví dụ và ứng dụng giải thích thấu đáo, thường dựa vào cac IC thực; câu hỏi ôn tập cuối mỗi mục; và cuối cùng là phần bài tập cuối tung bài học, được sắp xếp từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, giúp giảng viên dé dang chon ra bài tập thích hợp cho học viên. Mục đích của bài tập còn là củng cố kiến thức đã học mà không cần lặp lại các nguyên lý. Chúng đòi hỏi học viên phải áp dụng vào nhiều tình huống khác nhau hằu chứng minh họ đã hiểu bài, qua đó giúp họ trở nên tự tín hơn và có khả năng mở rộng kiến thức đã học. _ PHẦN GIỚI THIỆU 7 Quyển đầu tiên "Kỹ thuật số cơ bản" gồm 5 bài, giới thiệu và thảo luận chỉ tiết các khái niệm cơ bản trong lĩnh vực kỹ thuật số, các hệ thống số đếm, phép toán logic và đại số (đại số Boole), v.
Ngoài ra Bài 4 còn bàn thêm về PLD (Programmable Logic Device) dùng để xây dựng mạch logic thay cho các IC chuẩn, Bài 5 giới thiệu mạch tích hợp (IC) ALU, cách biểu diễn số có dấu theo hệ thập lục phân, các phép tính thực hiện trên số có dấu. Vì là lần đầu tiên khai thác một lĩnh vực hãy còn mới mẻ, nên mặc dù nhóm đã bỏ ra rất nhiều tâm huyết, thời gian, và công sức, nhưng chắc chắn không tránh khỏi thiếu sói. Chỉ hy vọng rằng thiếu sót, nếu có, sẽ không nghiêm trọng. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của bạn đọc gần xa.
Ban Biên Dịch VN-GUIDE Hai 1 Cac khai niém co ban O DE CUONG MỤC! Các dạng biểu diễn trị số - MỤC 2_ Hệ thống kỹ thuật số và hệ thống tương tự MỤC 3 Các hệ thống số trong kỹ thuật số MỤC 4 Biểu diễn các đại lượng nhị phân MỤC 5 Mạch số/Mạch logic MỤC 6 Truyền song song và truyền nối tiếp MỤC 7 Thuộc tính nhớ MỤC 8 Máy tính kỹ thuật số O MỤC ĐÍCH Sau hhi hoàn thành bài học này, bạn có thể: e Phân biệt giữa dạng biểu thị tương tự và dạng biểu thị số. « Trình bày ưu, khuyết điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự. ‘ e Hiéu r6 sự cần thiết của bộ đổi tương tự-số (ADC) và bộ đổi số-tương tự (DAC). e Chuyển đổi qua lại giữa số thập phân và số nhị phân.
e Định nghĩa các loại tín hiệu số tiêu biểu. e Gidi thiéu vài công nghệ chế tạo mạch tích hợp. «Định nghĩa sơ đồ thời gian. 10 KỸ THUẬT SỐ CĂN BẢN e Phân biệt giữa truyền nối tiếp và truyền song song.
e Mô tả thuộc tính của bộ nhớ. e Mô tả các bộ phận chính của máy tính kỹ thuật số và tìm hiểu chức năng của chúng. e Phân biệt giữa máy vi tính, vi xử lý và vi điều khiển. O GIớI THIEU Ngày nay, thuật ngữ kỹ thudt sé (digital) da tré nén phé bién, bdi lé mạch số va kỹ thuật số đã được áp dụng rộng rãi trên hau nhu moi lĩnh vực của đời sống, như máy tính, tự động hóa, robot, y học, giao thông vận tải, thám hiểm không gian và nhiều lĩnh vực khác nữa.
Bạn sắp sửa dấn thân vào cuộc hành trình kỳ thú hảu khám phá các nguyên lý, khái niệm và hoạt động cơ bản chung cho mọi hệ thống số, từ cái công-tắc đơn giản đến chiếc máy tính phức tạp nhất. Nếu đọc qua hết loạt "Giáo trình chuyên ngành kỹ thuật số", bạn sẽ nắm vững phương thức hoạt động của mọi hệ thống kỹ thuật số, và dễ dàng vận dụng hiểu biết này để phân tích và xử lý sự cố trong hệ thống kỹ thuật số bất kỳ. Đầu tiên, chúng ta hãy làm quen với các khái niệm cơ bản, vốn dĩ rất quan trọng trong kỹ thuật số, được mở rộng trong những bai sau. Ngoài ra, còn có nhứng thuật ngữ rất cản thiết sẽ gặp phải khi chuyển sang lĩnh vực nghiên cứu mới, và chúng cũng được bổ sung vào mỗi bài.
MUC1 CAC DANG BIEU DIEN TRI SỐ Trong khoa học, kỹ thuật, kinh doanh, cũng như trong hầu hết lĩnh vực, chúng ta thường xuyên bắt gặp từ đại lượng (quantity). Đại lượng được đo lường, theo đôi, ghi lại, tính toán, quan sát hoặc được sử dụng trong đa phản hệ thống vật lý. Khi xử lý những đại lượng khác nhau, điều quan trọng là phải có khả nang biểu diễn giá trị của chúng một cách chính xác và hiệu quả. Về cơ bản, có hai cách biểu diễn _ giá trị của đại lượng: tương tự (analog) và sé (digital).
BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 11 Biểu diễn dạng tương tự: Trong cách biểu diễn dạng tương tự (analog representation), một đại lượng được biểu diễn bằng hiệu điện thế, cường độ dòng điện, hay số đo chuyển động tương quan với giá trị của đại lượng đó. Lấy ví dụ: đồng hỗ đo vận tốc trong xe ô-tô. Kim đo phải lệch tương ứng với tốc độ hiện tại của xe, và độ lệch này phải thay đổi tức thì khi vận tốc ô-tô tăng hay giảm. Ví dụ khác, ở máy ổn nhiệt phòng, độ cong của hai dải lưỡng kim tương ứng với nhiệt độ trong phòng.
Khi nhiệt độ trong phòng thay đổi thì độ cong của hai dải lưỡng kim cúng thay đổi tương thích. Một ví dụ khác về đại lượng tương tự là chiếc mi-crô quen thuộc. Trong thiết bị này, biên độ hiệu điện thé dau ra luôn tỉ lệ với cường độ sóng âm tác động vào màng rung của mi-crô ở đầu vào. Các đại lượng tương tự có một đặc điểm rất quan trọng, đó là: Đại lượng tương tự có thể thay đổi theo một khoảng giá trị liên lục.
Tốc độ của ô-tô có thể ở bất kỳ giá trị nào từ 0 đến 100m/s chẳng hạn. Tương tự, hiệu điện thế đầu ra của mi-crô có thể ở bất kỳ điểm nào trong khoảng từ 0 đến 10mV. Biểu diễn dạng số Trong cách biểu diễn dạng số (digital representation), đại lượng không được biểu diễn bằng đại lượng tương ứng mà bằng các biểu tượng được gọi là ký số (digi. Ví dụ như đồng hô hiện số (digital watch), hiển thị thời gian trong ngày như giờ, phút, giây dưới dạng số thập phân.
Tuy thời gian trong ngày thay đổi liên tục, nhưng số hiện của đồng hỗ số lại thay đổi từng bước, mỗi bước là một phút hày một giây. Nói cách khác, dạng biểu diễn thời gian theo số thay đổi từng bước rời rạc, so với cách biểu diễn dạng tương tự ở đồng hồ tương tự, nơi số hiện thay đổi liên tục. Sự khác nhau chủ yếu giứa đại lượng số và đại lượng tương tự có thể được tóm tắt như sau: tương tự = liên tục 12 KỸ THUẬT SỐ CĂN BẢN số = rời rạc (từng bước một) — Vi tính rời rạc trong biểu diễn dạng số nên khi đọc giá trị của đại lượng số, không hề có sự mơ hở. Trong khi đó, giá trị của đại lượng tương tự luôn cần diễn dịch.
vi DU 1 : Trong các đại lượng dưới đây, đại lượng. nào là đại lượng số và đại lượng nào là đại lượng tương tự? (a) Công-tắc 10 vị trí (b) Dòng điện truyền ra của một ổ cắm. Vì số lượng hạt cát chỉ có thể là những giá trị rời rạc chứ không phải là từng giá trị có thể có trong một khoảng liên tục. (e) Tương tự, nếu là loại đồng hỗ kim; số, nếu là loại đồng hồ hiện số.
v Cau hoi 6n tap 1. Hãy mô tả chính xác điểm khác biệt chính giữa đại lượng số uà đại lượng tương tự.
