ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN: KỸ THUẬT SỐ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:. ……/QĐ-CNTĐ-CN ngày. của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức TP.
Hồ Chí Minh, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật số là môn học cơ sở trong chương trình đào tạo của ngành Điện tử công nghiệp và ngành Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông thuộc bộ môn điện tử nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về mạch số. Giáo trình này được biên soạn trên cơ sở chương trình chi tiết được phê duyệt cho khóa 2021.
Giáo trình có 7 bài bao gồm lý thuyết và thực hành cho từng bài. Đây là giáo trình phục vụ cho sinh viên bậc cao đẳng thuộc bộ môn Điện tử, Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ đức, các sinh viên thuộc các chuyên ngành liên quan và các bạn đọc có quan tâm đến lĩnh vực kỹ thuật số. Tác giả đã rất cố gắng biên soạn giáo trình này cùng với sự góp ý xác thực của tập thể giảng viên Khoa Điện - Điện tử cũng như hội đồng khoa học của nhà trường. Tuy nhiên, thiếu sót là điều không thể tránh khỏi.
Rất mong nhận được sự góp ý của bạn đọc để tài liệu ngày càng phong phú hơn qua các lần hiệu chỉnh về sau. Thủ đức, ngày 8 tháng 10 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên Nguyễn Thị Phong 2 MỤC LỤC A. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCD: Binary Coded Decimal BI: Blanking Inputs Bit: Binary digit Cp: Clock Pulse Bool: Boolean EL: Enable FF: flip-flop FFD: flip-flop D FFJK: flip-flop JK IC: Integrated Curcuit Hex: Hexa decimal LT: Lamp Test RBI: Ripple Blanking Inputs B. DANH MỤC BIỂU BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.2–Bảng lũy thừa cơ số 2 .3–Qui tắc cộng nhị phân .4–Qui tắc trừ nhị phân .1–Các qui tắc của đại số Bool .2–Bảng sự thật cổng NOT .3–Bảng sự thật cổng OR .4–Bảng sự thật cổng NOR .5–Bảng sự thật cổng AND .6–Bảng sự thật cổng NAND .7–Bảng sự thật cổng XOR .8–Bảng sự thật cổng XNOR .9–Các cổng logic 2 ngõ vào .10–Các cổng logic 3 ngõ vào .1–Kết quả thực hành IC cổng NOT .2–Kết quả thực hành IC cổng OR .3–Kết quả thực hành IC cổng NOR .4–Kết quả thực hành IC cổng AND .5–Kết quả thực hành IC cổng NAND .6–Kết quả thực hành IC cổng XOR .7–Kết quả thực hành IC cổng XNOR .3–Bảng sự thật mạch cộng bán phần .4–Bảng sự thật mạch cộng toàn phần .1–Kết quả thực hành mạch cộng toàn phần .2–Kết quả thực hành mạch cộng nhị phân 2 bít .1–Bảng sự thật của FFD, Set/Reset tích cực cao .2–Bảng sự thật của FFD, Set/Reset tích cực thấp .3–Bảng sự thật của FFJK, Set/Reset tích cực cao .4–Bảng sự thật của FFJK, Set/Reset tích cực thấp .5–Bảng sự thật của FFT, Set/Reset tích cực cao .6–Bảng sự thật của FFT, Set/Reset tích cực thấp .7–Dãy số đếm mod 16 .8–Dãy số đếm chặn mod 10 .9–Dãy số đếm BCD.
Bảng sự thật IC 7474. Kết quả thực hành IC 7474. Bảng sự thật IC 74112. Kết quả thực hành IC 74112 .3–Bảng sự thật mạch đếm Johnson .1–Bảng hoạt động IC4511 .2–Bảng hoạt động IC74247 .3–Chức năng hoạt động của IC7493 .4–Dãy số đếm của IC 74LS93 .5–Chức năng hoạt động của IC74LS90 .6–Dãy số đếm của IC 74LS90 .7–Chức năng hoạt động của IC 74192/193 .8–Chức năng hoạt động của IC74190/191 .1–Bảng sự thật 74LS139 .2–Bảng sự thật 74 LS138 .3–Bảng sự thật 74 LS154 .4–Bảng sự thật 74LS148 .5–Bảng sự thật 74LS147 .6–Bảng sự thật 74157 .7– Bảng sự thật 74153 .8–Bảng sự thật IC74151 .9–Bảng sự thật 74150 .10–Bảng sự thật phân kênh 1/2 .11–Bảng sự thật phân kênh 1/4 .12–Bảng sự thật phân kênh 1/8 .13–Bảng sự thật IC phân kênh 74237 .1–Kết quả thực hành IC74139 .2–Kết quả thực hành IC74LS138 .3–Kết quả thực hành IC74LS154 .4–Kết quả thực hành IC74LS148 .5–Kết quả thực hành IC74LS147 .6– Kết quả thực hành IC74157 .7– Kết quả thực hành IC74153 .8– Kết quả thực hành IC74151 .9–Kết quả thực hành IC74150 .10–Kết quả thực hành IC74LS237 .1–Bảng sự thật mạch đếm vòng xoắn .2–Bảng sự thật IC4017 .3–Bảng sự thật mạch đếm vòng.4–Chức năng hoạt động IC 74164 .5–Bảng sự thật mạch đèn sáng dần lên.6–Bảng sự thật mạch đèn sáng dần - tắt hết .7–Bảng sự thật mạch đèn sáng dần - tắt dần .8–Bảng sự thật mạch một đèn chạy từ trên xuống sử dụng 74LS138 và 74LS90 .9– Bảng sự thật mạch một đèn chạy từ dưới lên sử dụng 74LS138 và 74LS190 .10–Bảng sự thật mạch một đèn chạy từ trên xuống 74LS93 và 74LS154 .11–Bảng sự thật mạch đèn chạy lan tỏa sử dụng 74LS191 và 74LS154.
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1–Mô tả các mức logic bởi một xung điện áp .4–Ký hiệu cổng NOR .6–Ký hiệu cổng NAND .7–Ký hiệu cổng XOR .8–Ký hiệu cổng XNOR .1–Sơ đồ chân các IC cổng .2–Mạch dao động phi ổn .4–Biến đổi Demorgan mạch logic .5–Phép đảo trong sơ đồ logic .6–Mạch tương đương cổng XOR .7–Mạch tương đương cổng XNOR .8–Sơ đồ khối mạch logic .10–Mạch cộng bán phần .11–Mạch cộng toàn phần .13–Mạch cộng hai số nhị phân 2 bit .1–Ký hiệu flip-flop đơn giản.2–Ký hiệu flip-flop.3– Một xung clock dương .5– Giản đồ thời gian FFD .6–Mạch đếm Johnson .8–Giản đồ thời gian FFJK .9–FF JK chia tần số .10–FFD được tạo ra từ FFJK .11–FFT được tạo ra từ FFJK.13 - Giản đồ thời gian FF T .14–FFT chia tần số .15–Mạch đếm nhị phân không đồng bộ mod16 .16–Giản đồ thời gian của mạch đếm mod 16 .17–Mạch đếm BCD.1–Sơ đồ bên trong IC74LS74 .2–Sơ đồ bên trong IC74LS112 .1–Sơ đồ chân Led 7 đoạn .5–Mạch đếm mod16 .9–Mạch đếm lên mod10 IC74192 .10–Mạch đếm lên mod16 IC74193 .11–Mạch xuống mod10 IC74190 .12–Mạch xuống mod16 IC74193 .13–Mạch đếm 1 ÷ 9 IC74192.14–Mạch đếm 7 ÷ 0 IC74193.15–Mạch đếm 1 ÷ 7 IC74192.16–Mạch đếm 7 ÷ 1 IC74192.18–Mạch đếm lên mod10 IC74190 .19–Mạch đếm lên mod16 IC74191 .20–Mạch xuống mod10 IC74190 .21–Mạch xuống mod16 IC74191 .22–Mạch đếm 1 ÷ 9 IC74190.23–Mạch đếm 7 ÷ 0 IC74191.24–Mạch đếm 2 ÷ 7 IC74190.25–Mạch đếm 7 ÷ 2 IC74190.26–Mạch đếm 00 ÷ 99 IC7490.27–Mạch đếm 00 ÷ 99 IC74192 .28–Mạch đếm 99 ÷ 00 IC74192 .29–Mạch đếm 00 ÷ 99 IC74190 .30–Mạch đếm 99 ÷ 00 IC74190 .35–Mạch phút – giây.36–Mạch giờ - phút – giây .2–Sơ đồ chân IC74LS139 .4–Sơ đồ chân và chức năng IC74154.6– Sơ đồ chân IC 74LS148 .8–Nguyên tắc hợp kênh.9–IC hợp kênh 74157 .10–IC hợp kênh 74153 .11–IC hợp kênh 74151 .12–IC hợp kênh 74150 .13–Nguyên tắc phân kênh .17– IC phân kênh 74237.1–Mạch đếm vòng xoắn .2–IC đếm vòng 4017 .3–Mạch đếm vòng .5–Thanh ghi dữ liệu vào song song, ra song song .6–Thanh ghi dữ liệu vào nối tiếp, ra song song .7–Thanh ghi dữ liệu vào nối tiếp, ra nối tiếp .8–Thanh ghi dữ liệu vào song song, ra nối tiếp .9–Thanh ghi dữ liệu vào nối tiếp, dịch trái, ra nối tiếp .10–Thanh ghi xoay phải dữ liệu.11–Thanh ghi xoay trái dữ liệu .12–IC thanh ghi 74164 .13–Mạch đèn sáng dần lên .14– Mạch đèn sáng dần - tắt hết .15–Mạch đèn sáng dần - tắt hết (15 led) .16–Mạch đèn sáng dần - tắt dần .17–Mạch đèn sáng dần - tắt dần (16 led) .18–Mạch một đèn chạy từ trên xuống sử dụng 74LS138 và 74LS90.19–Mạch một đèn chạy từ trên xuống sử dụng 74LS138 và 74LS190.20–Mạch một đèn chạy từ dưới lên sử dụng 74LS138 và 74LS190 .21–Mạch một đèn chạy từ trên xuống 74LS93 và 74LS154 .22– Mạch đèn chạy lan tỏa sử dụng 74LS191 và 74LS154. PHẦN NỘI DUNG Bài 1: CÁC HỆ THỐNG SỐ VÀ SỐ HỌC NHỊ PHÂN. Các hệ thống số và chuyển đổi qua lại giữa các hệ thống số. Hệ nhị phân (Binary).
Hệ thập lục phân (Hexa decimal). Chuyển đổi qua lại giữa các hệ thống số.Các phép toán nhị phân. Cộng nhị phân. Trừ nhị phân.
Nhân nhị phân. Chia nhị phân. 25 Bài 2: ĐẠI SỐ BOOL VÀ CỔNG LOGIC. Đại số Bool.
Các qui tắc của đại số Bool và định lý Demorgan. Đơn giản hàm Bool. Bìa Karnaugh và đơn giản hàm Bool. Cổng OR - Cổng NOR.
Cổng AND - Cổng NAND. Cổng XOR - Cổng XNOR. Cổng logic nhiều ngõ vào. 38 THỰC HÀNH BÀI 2.
40 Bài 3: MẠCH LOGIC TỔ HỢP. Phương pháp biểu diễn hàm đại số Bool. Mạch logic tổ hợp. Viết biểu thức logic ngõ ra cho mạch logic tổ hợp.
Vẽ mạch logic tổ hợp. Xác định giá trị ngõ ra của mạch logic tổ hợp. Thiết kế mạch logic tổ hợp. Các bước giải bài toán thiết kế logic.
53 THỰC HÀNH BÀI 3. 54 Bài 4: FLIP - FLOP. Tổng quan về flip-flop. Các ngõ vào trực tiếp.
Các ngõ vào đồng bộ. Bảng sự thật. Giản đồ thời gian. Flip-flop JK.
Bảng sự thật. Giản đồ thời gian. Bảng sự thật. Giản đồ thời gian.
Mạch đếm dùng Flip-flop. 72 THỰC HÀNH BÀI 4. 74 Bài 5: MẠCH ĐẾM - GIẢI MÃ - HIỂN THỊ DÙNG VI MẠCH MSI. Led 7 đoạn K chung.
Led 7 đoạn A chung. Giải mã BCD - thập phân. Mạch đếm mod 100. Mạch đếm mod 100 dùng IC 7490.
Mạch đếm mod 100 dùng IC 74192. Mạch đếm xuống mod 100 dùng IC 74192. Mạch đếm mod 100 dùng IC 74190. Mạch đếm xuống mod 100 dùng IC 74190.
Mạch đếm modn bất kỳ. Mạch đếm phút/ giây: Mạch đếm mod 60. Mạch đếm giờ: Mạch đếm mod 24. Mạch đếm xuống 30 – 00.
Mạch đếm xuống 60 – 00. Mạch đồng hồ thời gian. Kết nối giữa các khối giây →phút. Kết nối giữa các khối giây →phút→ giờ.
107 THỰC HÀNH BÀI 5. 108 Bài 6: GIẢI MÃ – MÃ HÓA – HỢP KÊNH – PHÂN KÊNH. Nguyên lý hoạt động của mạch giải mã. Vi mạch giải mã 74LS139 (DUAL 2-OF-4 DECODER/DEMULTIPLEXER).
Vi mạch giải mã 74LS138 (3-OF-8 DECODER/ DEMULTIPLEXER). Vi mạch giải mã 74LS154 (4-OF-16 DECODER/ DEMULTIPLEXER). Nguyên lý hoạt động của mạch mã hóa. Vi mạch mã hóa 74LS148(8-LINE-TO-3-LINE PRIORITY ENCODERS) 119 6.
Vi mạch mã hóa 74LS147 (10-LINE-TO-4-LINE). Nguyên lý hoạt động của mạch hợp kênh. Mạch hợp kênh 2 vào/ 1 ra sử dụng vi mạch 74LS157. Mạch hợp kênh 4 vào/ 1 ra sử dụng vi mạch 74LS153.
Mạch hợp kênh 8 vào/ 1 ra sử dụng vi mạch 74LS151. Mạch hợp kênh 16 vào/ 1 ra sử dụng vi mạch 74LS150. Nguyên lý hoạt động của mạch phân kênh .