Giáo Trình Kỹ Thuật Số Dành Cho Sinh Viên Đại Học

Khám phá kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học với sự hướng dẫn của TS Đoàn Văn Đổng và ThS Trần Kim Tâm, nâng cao kiến thức và kỹ năng.

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Số
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Số Dành Cho Sinh Viên Đại Học
• Loại tài liệu: Giáo Trình

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình kỹ thuật số cho sinh viên đại học

Giáo trình Kỹ thuật số là nền tảng cốt lõi cho sinh viên các ngành kỹ thuật, đặc biệt trong bối cảnh công nghiệp 4.0. Một giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học chất lượng phải cung cấp kiến thức hệ thống, từ cơ bản đến nâng cao, giúp người học nắm vững nguyên lý và ứng dụng. Tài liệu tham khảo tiêu biểu là cuốn KỸ THUẬT SỐ do TS. Đoàn Văn Đồng chủ biên và ThS. Trần Kim Tâm biên soạn. Giáo trình này được thiết kế để trang bị kiến thức về điện tử số, các phần tử trong mạch logic, cùng phương pháp phân tích, thiết kế mạch. Mục tiêu của giáo trình là giúp sinh viên hiểu rõ bản chất của tín hiệu số, so sánh ưu nhược điểm so với hệ thống tương tự và áp dụng vào thực tiễn. Nội dung được trình bày logic qua 14 chương, bắt đầu từ các hệ đếm nhị phân, đại số Boole, tiến tới các mạch tổ hợp và mạch tuần tự phức tạp hơn. Theo lời nói đầu của tác giả, giáo trình không chỉ dành riêng cho sinh viên kỹ thuật mà còn hữu ích cho các ngành liên quan, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu về nguyên lý số đang ngày càng gia tăng. Việc lựa chọn một tài liệu kỹ thuật số phù hợp là bước đầu tiên và quan trọng nhất để chinh phục môn học này. Một giáo trình tốt sẽ là kim chỉ nam, cung cấp lộ trình học tập rõ ràng, từ lý thuyết cơ bản về cổng logic đến các ứng dụng trong vi xử lý và vi điều khiển. Cuốn sách này còn giới thiệu ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL, một công cụ hiện đại và cần thiết cho kỹ sư thiết kế mạch số. Đây là một điểm cộng lớn, giúp sinh viên không chỉ học lý thuyết suông mà còn có thể mô phỏng và kiểm chứng thiết kế của mình. Việc hiểu sâu các khái niệm này là điều kiện tiên quyết để học tốt các môn chuyên ngành sâu hơn như kiến trúc máy tính hay thiết kế hệ thống nhúng.

1.1. Tầm quan trọng của tài liệu kỹ thuật số chuyên ngành

Trong chương trình đào tạo kỹ thuật, tài liệu kỹ thuật số đóng vai trò xương sống. Nó không chỉ là nguồn cung cấp lý thuyết mạch số mà còn là cẩm nang hướng dẫn thực hành. Một giáo trình được biên soạn tốt sẽ giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức, hiểu được mối liên kết giữa các khái niệm tưởng chừng rời rạc như đại số Boole và thiết kế mạch tuần tự. Theo giáo trình của TS. Đoàn Văn Đồng, mục tiêu là trang bị kiến thức từ các phần tử cơ bản đến phương pháp thiết kế các mạch phức tạp, giúp sinh viên xây dựng nền tảng vững chắc để tiếp cận các công nghệ tiên tiến như IoT và hệ thống nhúng.

1.2. Cấu trúc của một giáo trình kỹ thuật số tiêu chuẩn

Một giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học tiêu chuẩn thường bao gồm các chương cốt lõi. Cấu trúc của cuốn KỸ THUẬT SỐ (2023) là một ví dụ điển hình, bắt đầu với các hệ đếm nhị phân và hệ hexa, sau đó là cổng logic và đại số Boole. Các chương tiếp theo đi sâu vào mạch tổ hợp, mạch tuần tự, bộ đếm và thanh ghi. Cuối cùng là các chủ đề nâng cao như bộ nhớ bán dẫn, vi mạch lập trình được và ngôn ngữ VHDL. Cấu trúc này đảm bảo một lộ trình học tập tuần tự, logic, giúp người học xây dựng kiến thức một cách bền vững.

II. Thách thức khi học với giáo trình kỹ thuật số hiện nay

Sinh viên thường đối mặt với nhiều khó khăn khi tự học qua giáo trình kỹ thuật số. Một trong những thách thức lớn nhất là tính trừu tượng của các khái niệm. Đại số Boole và lý thuyết mạch số đòi hỏi tư duy logic cao, khác biệt so với các môn học khác. Nhiều giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học trình bày kiến thức nặng về lý thuyết nhưng thiếu ví dụ thực tế, khiến người học khó hình dung ứng dụng. Sinh viên cần một tài liệu không chỉ giải thích "cái gì" mà còn phải trả lời "tại sao" và "như thế nào". Thêm vào đó, việc thiếu bài tập kỹ thuật số có lời giải chi tiết cũng là một rào cản. Sinh viên có thể hiểu lý thuyết nhưng lại lúng túng khi áp dụng vào giải quyết vấn đề cụ thể. Các bài toán thiết kế mạch tổ hợp hay phân tích mạch tuần tự thường có nhiều cách tiếp cận, và nếu không có hướng dẫn, người học dễ bị lạc lối. Một thách thức khác là sự cập nhật của tài liệu. Công nghệ số phát triển rất nhanh, các ebook kỹ thuật số hay slide bài giảng kỹ thuật số cũ có thể không còn phù hợp với các công nghệ vi mạch hiện đại. Giáo trình cần phải cân bằng giữa kiến thức nền tảng kinh điển và các xu hướng công nghệ mới. Cuốn sách của Đại học Bách Khoa hay của TS. Đoàn Văn Đồng đã cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách đưa vào chương về VHDL, một kỹ năng quan trọng trong ngành. Cuối cùng, rào cản ngôn ngữ cũng là một vấn đề. Nhiều tài liệu tham khảo chất lượng cao được viết bằng tiếng Anh, gây khó khăn cho những sinh viên chưa thành thạo ngoại ngữ. Do đó, một giáo trình tiếng Việt được biên soạn cẩn thận, thuật ngữ chính xác là vô cùng quý giá.

2.1. Khó khăn trong việc tiếp thu lý thuyết mạch số trừu tượng

Lý thuyết mạch số là một lĩnh vực trừu tượng. Các khái niệm như Flip-Flop, máy trạng thái, hay bìa Karnaugh có thể gây bối rối cho người mới bắt đầu. Nếu giáo trình chỉ trình bày công thức mà không có sơ đồ minh họa trực quan hoặc ví dụ mô phỏng, sinh viên sẽ rất khó để nắm bắt bản chất hoạt động của mạch. Việc thiếu kết nối giữa lý thuyết và các ứng dụng trong vi xử lý thực tế làm giảm động lực học tập.

2.2. Nhu cầu tìm kiếm bài tập kỹ thuật số có lời giải chi tiết

Thực hành là cách tốt nhất để củng cố lý thuyết. Do đó, nhu cầu về bài tập kỹ thuật số có lời giải là rất lớn. Sinh viên không chỉ cần đáp án cuối cùng, mà cần cả quá trình phân tích và các bước giải quyết vấn đề. Một bộ bài tập tốt phải bao phủ tất cả các chủ đề, từ rút gọn hàm Boole bằng bìa Karnaugh, thiết kế bộ đếm, cho đến phân tích mạch tuần tự. Lời giải chi tiết giúp sinh viên tự kiểm tra, phát hiện lỗi sai và học hỏi từ đó.

III. Hướng dẫn học các hệ đếm và đại số Boole từ giáo trình

Để chinh phục môn học, việc nắm vững các khái niệm cơ bản trong giáo trình kỹ thuật số là điều kiện tiên quyết. Chương đầu tiên của hầu hết các tài liệu, bao gồm cả cuốn KỸ THUẬT SỐ của TS. Đoàn Văn Đồng, đều tập trung vào các hệ thống số đếm. Sinh viên cần thành thạo cách biểu diễn và chuyển đổi giữa các hệ đếm quan trọng: thập phân, hệ đếm nhị phân, bát phân và hệ hexa. Đây là ngôn ngữ cơ bản của máy tính và mọi hệ thống số. Việc hiểu rõ trọng số của từng bit (MSB, LSB) và cách thực hiện các phép toán số học trên hệ nhị phân là nền tảng cho việc phân tích các mạch logic phức tạp sau này. Phần tiếp theo và không kém phần quan trọng là Đại số Boole. Đây là công cụ toán học dùng để phân tích và đơn giản hóa các biểu thức logic. Một giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học tốt sẽ trình bày rõ ràng các định lý cơ bản như giao hoán, kết hợp, phân phối và đặc biệt là định lý DeMorgan. Việc áp dụng thành thạo các định lý này giúp giảm thiểu số lượng cổng logic cần thiết trong một thiết kế, từ đó tối ưu hóa chi phí và hiệu năng của mạch. Bên cạnh phương pháp đại số, bìa Karnaugh là một công cụ trực quan và hiệu quả để rút gọn hàm logic với số biến nhỏ (từ 2 đến 4 biến). Nắm vững cách điền bìa K và quy tắc nhóm các ô kế cận sẽ giúp việc thiết kế mạch tổ hợp trở nên đơn giản và chính xác hơn. Các tài liệu như giáo trình Nguyễn Hữu Phương hay của Đại học Bách Khoa đều nhấn mạnh tầm quan trọng của kỹ năng này.

3.1. Nắm vững phương pháp chuyển đổi giữa các hệ đếm

Chương 1 của giáo trình KỸ THUẬT SỐ (2023) trình bày chi tiết về các hệ thống số đếm. Nền tảng của kỹ thuật số là hệ đếm nhị phân. Người học phải thực hành liên tục các bài tập chuyển đổi từ thập phân sang nhị phân (bằng phép chia liên tục cho 2) và ngược lại. Tương tự, hệ hexa (hệ cơ số 16) rất quan trọng vì nó là cách biểu diễn ngắn gọn cho các chuỗi bit dài, thường được sử dụng trong lập trình vi xử lý và vi điều khiển. Việc hiểu mối quan hệ 1 ký tự hexa tương đương 4 bit nhị phân là chìa khóa để chuyển đổi nhanh chóng.

3.2. Vận dụng đại số Boole và bìa Karnaugh để tối ưu mạch

Đại số Boole, được đề cập trong Chương 2, là công cụ toán học nền tảng. Các định lý cơ bản và định lý DeMorgan cho phép đơn giản hóa các biểu thức logic phức tạp. Song song đó, phương pháp bìa Karnaugh cung cấp một cách tiếp cận đồ họa để tìm ra biểu thức tối giản cho một hàm logic. Việc kết hợp cả hai phương pháp giúp đảm bảo thiết kế mạch tổ hợp sử dụng ít cổng logic nhất có thể, giảm độ trễ và chi phí sản xuất.

IV. Cách phân tích và thiết kế mạch tổ hợp và tuần tự

Sau khi nắm vững các kiến thức cơ bản, giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học sẽ chuyển sang hai chủ đề lớn là mạch logic tổ hợp và mạch logic tuần tự. Mạch tổ hợp, như trình bày trong Chương 4 của tài liệu tham khảo, là loại mạch mà ngõ ra tại một thời điểm chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các ngõ vào tại chính thời điểm đó. Các mạch tổ hợp thông dụng bao gồm bộ giải mã, bộ mã hóa, bộ dồn kênh (MUX) và bộ phân kênh (DEMUX). Quy trình thiết kế một mạch tổ hợp thường bao gồm các bước: xác định yêu cầu, lập bảng sự thật, rút gọn hàm logic cho các ngõ ra (sử dụng đại số Boole hoặc bìa Karnaugh), và cuối cùng là vẽ sơ đồ mạch. Ngược lại, mạch tuần tự (Chương 5) phức tạp hơn vì ngõ ra không chỉ phụ thuộc vào ngõ vào hiện tại mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của mạch. Đặc tính này có được là nhờ các phần tử nhớ, mà cơ bản nhất là các Flip-Flop (như D-FF, JK-FF, T-FF). Việc phân tích và thiết kế mạch tuần tự đòi hỏi phải hiểu rõ về khái niệm trạng thái, bảng chuyển trạng thái và giản đồ trạng thái. Các ứng dụng quan trọng của mạch tuần tự bao gồm thanh ghi (dùng để lưu trữ dữ liệu) và bộ đếm (dùng để đếm xung hoặc tạo chuỗi trạng thái). Một ebook kỹ thuật số hay slide bài giảng kỹ thuật số hiệu quả phải minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa hai loại mạch này và cung cấp các ví dụ thiết kế chi tiết cho từng loại.

4.1. Quy trình thiết kế mạch tổ hợp từ bảng sự thật

Thiết kế mạch tổ hợp là một kỹ năng cơ bản. Quá trình này bắt đầu bằng việc phân tích yêu cầu bài toán để lập bảng sự thật, mô tả mối quan hệ giữa các ngõ vào và ngõ ra. Từ bảng sự thật, ta viết biểu thức logic cho từng ngõ ra dưới dạng tổng các tích (minterm) hoặc tích các tổng (maxterm). Bước tiếp theo là sử dụng các phương pháp đã học để rút gọn các biểu thức này. Cuối cùng, hiện thực hóa mạch bằng cách sử dụng các cổng logic cơ bản như AND, OR, NOT hoặc các cổng vạn năng NAND, NOR.

4.2. Tìm hiểu các loại Flip Flop và thiết kế mạch tuần tự

Mạch tuần tự được xây dựng dựa trên các phần tử nhớ gọi là Flip-Flop. Các loại FF phổ biến như SR, D, JK, và T đều có bảng trạng thái và phương trình đặc tính riêng. Sinh viên cần hiểu rõ khi nào một FF thay đổi trạng thái (kích theo mức hay kích theo cạnh). Dựa trên đó, việc thiết kế các mạch ứng dụng như bộ đếm hay thanh ghi dịch sẽ trở nên dễ dàng hơn. Quá trình thiết kế thường liên quan đến việc xây dựng giản đồ trạng thái và bảng kích thích cho các Flip-Flop.

V. Ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật số trong vi điều khiển

Kiến thức từ giáo trình kỹ thuật số không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà có ứng dụng sâu rộng trong thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực vi xử lý và vi điều khiển. Đây chính là trái tim của hầu hết các thiết bị điện tử thông minh ngày nay. Một bộ vi xử lý về cơ bản là một mạch tích hợp cực lớn, chứa hàng triệu, thậm chí hàng tỷ cổng logic được sắp xếp để thực hiện các phép toán số học và logic. Đơn vị số học-logic (ALU) bên trong CPU được xây dựng từ các mạch cộng, trừ, so sánh – những mạch tổ hợp mà sinh viên đã được học. Các thanh ghi và bộ nhớ cache, dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời, chính là các mạch tuần tự được tạo nên từ hàng ngàn Flip-Flop. Tương tự, vi điều khiển là một máy tính thu nhỏ trên một con chip, tích hợp sẵn CPU, bộ nhớ và các ngoại vi. Việc lập trình cho vi điều khiển để điều khiển đèn LED, động cơ, hay đọc dữ liệu từ cảm biến đều dựa trên nguyên lý của điện tử số. Ví dụ, để giao tiếp với một cảm biến, vi điều khiển có thể sử dụng các giao thức truyền dữ liệu nối tiếp hoặc song song, những khái niệm đã được giới thiệu trong các chương đầu của giáo trình kỹ thuật số dành cho sinh viên đại học. Hơn nữa, các chương nâng cao về máy trạng thái và ngôn ngữ mô tả phần cứng như VHDL (Chương 14, KỸ THUẬT SỐ của TS. Đoàn Văn Đồng) trực tiếp chuẩn bị cho sinh viên kỹ năng thiết kế các lõi IP (Intellectual Property) hoặc các mạch logic phức tạp chạy trên FPGA, một xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn.

5.1. Mối liên hệ giữa mạch logic và cấu trúc vi xử lý

Một bộ vi xử lý (microprocessor) là một hệ thống số phức tạp. Đơn vị tính toán logic (ALU) của nó được cấu thành từ các mạch tổ hợp để thực hiện phép cộng, trừ và các phép toán logic. Các thanh ghi (registers) dùng để lưu trữ tạm thời các toán hạng và kết quả chính là các mạch tuần tự được xây dựng từ các Flip-Flop. Việc hiểu rõ cách các khối mạch số cơ bản này hoạt động giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về kiến trúc máy tính.

5.2. Lập trình vi điều khiển dựa trên nguyên lý số cơ bản

Vi điều khiển (microcontroller) được ứng dụng trong vô số thiết bị. Khi lập trình một con vi điều khiển như Arduino hay STM32, kỹ sư đang tương tác với các thanh ghi, cấu hình các chân vào/ra (GPIO), và thiết lập các bộ định thời/bộ đếm. Tất cả những thao tác này đều dựa trên kiến thức về lý thuyết mạch số. Ví dụ, việc tạo ra tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) để điều khiển độ sáng của đèn LED về bản chất là thiết kế một bộ đếm số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I1. MÁY TRẠNG THÁI ĐỒNG BỘ.---2-:2255ccccvcce2 204 TLD GiGi nh ố .1 Máy trạng thái Mealy.2 Máy trạng thái Moore 11.2 Ứng dụng và ưu nhược điểm của máy trạng thái hữu hạn 11.1 Ứng dụng chung 11.2 Ưu điểm của máy trạng thái hữu hạn.3 Nhược điểm của táy trạng thái Hữu hạ ¿.3 Thiết kế máy trạng thái đồng bộ. 207 NYT B22 DERE 'sccssncssvesanensoceusnexoausatsvensesaneusanenesseneavanssuntenssusnecameusssencouswocuensenes 208 11.4 Ứng dụng máy trang thái đồng bộ.5 Trạng thái tương đương và tối thiểu trạng thái trong máy trạng thái đồng bộ,.1 Phương pháp tối giản số trạng thái hay rút gọn bảng trạng thái .2 Chuyên đổi từ Mealy sang Moore.----22cccscccccvscccccee 218 CHƯƠNG 12. MÁY TRẠNG THÁI THUẬT TOÁN.2 Cấu trúc của máy trạng thái thuật toán.2 Các thành phần trong ASM và mạch logic tương đương.3 Ứng dụng máy trang thái thuật toán.

MÁY TRẠNG THÁI BÁT ĐÔNG 13.2 Khái quát đặc điêm và ứng dụng.3 Nguyên lý hoạt động 13.2 Mach D-Flip Flop chu to.3 Phân tích và thiết kế máy trạng thái bất đồng bộ 13.2 Thiết kế máy trạng thái 13.4 Cách rút gọn bảng trạng thái .--¿- 5 ccccstecerirrkerre CHƯƠNG 14. THIET KE & MO PHONG MẠCH DÙNG VHDL. 242 14,1 Ñgốn ngữ VHDEcssssssethioiototoitiose0ytoseolftetottsoetsang 242 14.2 Cấu trúc chương trình VHDL cơ bản.2 Thiết kế mạch số tổ hợp sử dụng ngôn ngữ VHDL 244 14.1 Thiét kế mạch số theo cách luồng đữ liệu (data workflow approach) 14.2 Thiét kế mạch số theo cầu tric (structural approach) .3 Thiết kế và viết mã VHDL cho một mạch chức nang cu fl 62/22 14.3 Thiết kế mạch số tổ hợp sử dụng các câu lệnh điều kiện và các trình 14.4 Thiết kế mạch số tuần tự sử dụng ngôn ngữ VHDIL .2 Mã VHDL cho các bộ chốt và Flip-flop 14.5 Mã VHDL đành cho bộ đếm 14.1 Các bước cần thực hiện khi viết mã cho bộ 14.2 Thiết kế bộ đếm dùng VHDL 14.6 Thiết kế và mô phòng dùng Maxplus II .1 Chuẩn bị code VHDL.2 Biên địch chương trình VHDL, 14.3 Xem mạch thiết kế ở dạng khối 14.4 Mô phỏng bằng dạng sóng.7 Thiết kế VHDL tổng hợp cho mạch tổ hợp. TASTALTDIEMUIR oc cnsveononessveneeonoussunnaavansucensneesensenmnsvenemantneen naneeenmnstenitenen 279 14.5 Mạch cộng bán phân (HALF ADDER) .6 Mach cộng toàn phần (FULL ADDER).7 Mạch cộng toàn phần 4 bit (4-BITS FULL ADDER).9 Mach cộng 4 bit dùng thư vidn $6 NOC .10 Mạch nhân dùng thuật toán 14.11 Các ví dụ về mạch tô hợp dạng Minterm, Maxterm 14.8 Thiết kế VHDL tổng hợp cho mạch tuần tự.1 Thiết kế bộ đếm tuần tự 14.2 Thiết kế bộ đếm lên 5 bits dùng bộ cộng trực tiếp.3 Thiết kế bộ đếm lên 5 bits dùng bộ trừ trực tiếp.4 Thiết kế bộ đếm lên 4 bits không đầy đủ với trạng thái ban đầu được "HN 0 0 .5 Thiết kế bộ đếm lên 4 bits không day đủ, kích cạnh xuống.6 Thiết kế bộ đếm số từ 0 đến 10 với các ngõ ra báo hiệu, có cổng cho phép.

TAT LIEU THAM KHẢO.-2222222222222222222222222++ttrrttrrrrrrrrrrrrrrres 306 DANH MUC HiNH ANH Hình 1.1 Tín hiệu tương tự Hình 1.2 Tin hiéu roi rac.3 Ped 7 dodtiscssnecsonmmssnenmrasuera aia eRe EES, 24 Hình 1.4 Dau cham dong chudn IEEE 754/85.cccccssscsssssssessssssessesssessessseesessseese 25 Hinh 1,5 Bảng Ma-ASCH vecsssssscsssasssrcisirnasnvaminnemnmmnandia scsi.6 Truyền dữ liệu song song.7 Truyền dữ liệu nối tiẾp.8 Cấu túc HiáV LĨNH SỐ toan ng ö tp hoa g0 Nữ t3ntiqdDiG8Qti8Gia8xng 4I Hình 2.1 Các chip vi mạch công cơ bản .1 Trễ truyền đạt trong mạch logic .--5222222ccc+2222222vvccrrrrrrrres 15 Hình 3.2 Điện áp miễn nhiễu cta mach logic .ccccsesssssesssseccssecssseccssecssseessseeesses 75 Hinh 3:3: Ng6 raeye: Chant sccsscesovesssvecnccssesosvverssnsrvanvenevevarvvenenestwasesasnnarsvonvvaesnseesensd 76 HiñH3:4N6õ T4 cức Hú BỠ sussssocbitbtestildtiodglassxltsixleigtxsxssg,sxaoaxdsui 77 Hình 3.5 Ngõ ra 3 trạng thái .--:-cc 27tr 77 Hinh'3.6 N96 fa THONG -ccssecsscesssesesevsneevsssseesscarvanennicsceaseaceuscssvsernvonsasensanescte 79 Hình 3.7 Ngõ ra cực máng hở. set téthhrrhrrrrrrrerrrerrrrrrrrree 79 Hình 3.8 Mạch cổng CMOS logic cơ bản .--522cccccccc22cccsvccccccer 80 Hitih 3,9 TTL lai CMOS cấp Gibi 15 Vissascuusssnsessevevsessrencrarenmanaanumunnie 82 Hình 3.10 TTL lái CMOS cấp dién 16m hon +5V.11 CMOS cấp điện +5V lái TTL.¿¿¿¿-222222222ccst2EEEkkrvrrrrrrrrres 82 Hình 3.12 CMOS cấp điện lớn hơn +5V lái TTL.--:--2cccccz+ccc+s 83 Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch tổ hợp. 2 Mach giai ma Hinh 4. 3 Mach giai ma 74LS139 Hình 4.4 Mạch giải mã 74LS154 (4 16 Hình 4.5 Mạch giải mã BCD sang Decimal Hình 4.6 Mạch giải mã Led 7 đoạn Hnh:4.7 Mạch Triã lô -:.

con 066 án cá 0Ÿ ng i2i314866460018114605681 t2011618130 460398046400 98 Hình 4.8 Mạch mã hóa ưu tiên IC 74x 148 .¿---¿©25+©5++cs+cxscxs+> 100 Hình 4.9 Mạch mã hoá ưu tiên thập phân sang BCD.10 Mạch ghép kênh/trộn kênh .- - ¿6-55 ‡x+vvrxsxervrxerrrxerrree 102 Hìñúh:4:11 Gác chín MUX thông đỤHB::-s:sxcss66x00256 8102601030 G038146441.12 Mạch phân kênh Demux.- - ¿St EtzveErkekrrxekrrxrkrrerxer 106 Hình 4.13 Chip DeMux 74LS155, 74LS154.4/14:NISGH SỐ SẠÌÏ cu sst0ttggIBĐAQOARHNOARGRSIHSNBRUGSWBRRsqjua 107 Hình 4.15 Mạch so sánh 74LS85, 74LS682.16 Mạch tạo parity chẵn lẻ 74LS280.1 Sơ đồ khối mạch tuần tự .2 Mạch tuần tự đồng bộ, .3 Mạch tuần tự bất đồng bộ.4 Sơ đỗ logie của JK-FE.5 Flip-Flop loại chủ — tớ (Master-SÏaVer).1 Giản đồ trạng thái của bộ đếm.1 Thanh ghi dịch dùng D-FE. 2 Vi mạch 74175, 74LS273 Hình 7.3 Thanh ghi dịch vào nối tiếp — ra nối tiếp (SISO).4 Thanh ghi dịch vào nối tiếp — ra song song (SIPO) .5 Thanh ghi dịch — dịch phải.6 Thanh ghi dịch — dich trái .7 Thanh ghi dịch vào song song — ra n Hình 7.8 Thanh ghi dịch vào song song — ra song song (PIPO) Hình 7.9 Thanh ghi dịch hai chiều Hình 7.1 Mạch cộng bán phần Hình 8.2 Mạch cộng toàn phân. 222cc 2trrrHriiiiirrrirrrriee 180 Hình 9:2-Bộ nhớ 64K % 8 (Dit) s‹c-ocácccccGecnincininia ni gA ngang Giá 0660101101081 6166 180 Hình 9.3 Dữ liệu nhị phân theo mức điện áp cao/thấp trên bus dữ liệu.4 Quy trình đọc và ghi của bộ nhớ.5 Cấu trúc cơ bản của một ROM thông dụng theo công nghệ MOS .6 Cấu trúc cơ bản của EPROM.7 Câu trúc của một SRAM dling D-FF.8 Bảng hoạt động cho SRAM nxn .9 Cấu trúc điển hình của một DRAM.----¿- cc22:xseerrrrscee 188 Hình 9.10 Chip nhớ SRAM 4K x 4 bits. ớn 190 HHữ9/11 Gấu E6 Nổ RRở Ôi tuong gian hi 800808 dSS806 84058D088.gg8itage8at 192 Hình 9.12 Thành phần của Cache.13 Phương pháp ánh xạ trực tiÊp.-¿-5:5:5ccc++cccrsrrrrrerrerrrree 194 Hình 9.14 Phương pháp ánh xạ liên kết toàn phần.15 Phương pháp ánh xạ liên kết tập hợp .c-:--5ccccscccccc2 196 Binh 10:1 Mách PẠT:::-::s:zz:s66iãxgtqo0iicbdolitsiltttlsviisattiwasisgae 198 Hình 10.2 PLA với 3 ngõ vào và 2 ngõ ra .3 Kiến trúc CPLD .4 Kiến trúc FPLD.1 Sơ đồ máy trạng thái Mealy.2 Sơ đồ máy trạng thái MOOFe.2 Mạch logic tương đương ASM.3 May trang thai dang Mealy va ASM tương đương .4 May trang thai dang Moore va ASM tương đương.5 Máy trạng thái đồng bộ và mạch sử dụng D-FF cho mạch cộng toàn phần Hình 12:6 Mạch cộng 4-bïEHHỦ TỔHE coaoiceoavisciiiicbiicdAS021415616046001130060863860636 227 Hình 12.7 Sơ đồ ASM cho mạch COME AUDI ci ceiseeecdenisasostersecansonsdertesdsnenensdtesnsoen 228 Hình 13.1 Mach chét loai D .sssssssssssssssssssssssssssssseeceseececcessessnsssnnunnnnnnmnnesessesesee 232 Hình 13:2 Mạch D-Flip Flop Ch ts sizssssasssssusesisnenesncccncmmnnamnancn 233 Hình 13.3 Giản đồ trạng thái.1 Các thành phần VHDL.2 Sơ đồ khối của mạch cộng 4 bit.----2¿¿5722scz5255scc2 253 Hình 14.4 Ví dụ cho bộ đếm bát đồng bộ.6 Mạch cộng bán phần .7 Mạch cộng bán phần đặc tả từ thiã VHDE¿66issesssgeitoetsieesedg 281 Hình 14.§ Mạch cộng toàn phần đặc tả từ mã VHDL.9 Mạch cộng toàn phần 4 bit.10 Mach ti 4 ĐÍ cc06cc0ill,ggliGás0068x6068.E068240,is8gb 285 Hinh 14.11 Mach trir 4 bit dac ta tly m& VADL .12 Mạch cộng 4 bit dùng thư viện BO HOC sa nDngpnotitig0iAES10Q000804881880.13 Mạch đếm lên 5 bit dùng bộ cộng trực tiếp.14 Mạch đếm lên 5 bit dùng bộ trừ trực tiẾp.

15 Mạch đếm lên 4 bit không day đủ với trạng thái ban đầu được thiết lập sal 301 Hình 14.16 Mạch đếm lên 4 bit không đầy đủ, kích cạnh xuống Hình 14. 17 Mạch đếm số từ 0 đến 10.--- 2 +£+2EE+£EEEtEExetrEkesrrxerrre 305 13 DANH MUC BANG BIEU Bang 1.1 Chuyển đổi các hệ số đếm Bảng 1.2 Mã led 7 đoạn Bảng 1.3 Cộng hai số nhị phân I bit.1 Ky MGW mite log sccssiecorecesvassvverosvssnsesuavsnevcussswensuresunesucasnaxasscennvsseaverss 46 Bang 3.1 Vi mach số họ 'TTÌL.2--22¿22EE++t92EE++22EE2112222231112221122221122122Xe2 78 Bảng 3⁄2 VÌ Hiạch số NO OMOS cccsnennccmanmunnneancmanseamannansen §0 Bảng 3.3 Thông số cơ bản của họ TTL và CMOS Bảng 12.1 Bảng chuyền trạng thái cho mạch cộng Bảng 12.2 Bảng chuyền V]L LH HH HH HH HH HH HH HH HH HH TH TH nh it Bảng 13.1 Bảng chuyển trạng thái logic .3 Bảng chuyền vị rút gon Bảng 13.4 Bảng chuyền vị, bảng trạng thái ngõ ra tương ứng cho bộ đếm modulo-4 sử dụng máy trạng thái bất đồng bộ.---¿¿5+zz+c2ssce2 237 Bảng 14.1 Sự khác biệt cơ bản giữa Verilog và VHDL. CAC HE THONG SO DEM Mục đích - Phân biệt giữa biểu diễn tương tự và biểu diễn số; - Chỉ ra các ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tư; - Hiểu được sự cân thiết phải chuyển đổi từ tương tự - sang - số và từ SO - sang - tuwong tu; - Nhận dạng các đặc tính cơ bản của hệ thống số đếm nhị phân; - Chuyển đổi qua lại giữa các hệ thống số đếm: nhị phân, bát phân, thập phân, thập lục phân; - Biểu diễn các số thập phân bằng các loại mã khác nhau, hiểu được mục đích biêu diễn; - Hiểu được mục đích của các mã ký tự, chẳng hạn như mã ASCHI; - Phát biểu về sự khác nhau giữa truyền dữ liệu song song và truyền dữ liệu nổi tiêp; - Mô tả các phần chính của một máy tính số và hiểu được các chức năng của chúng; - Phân biệt giữa các khải niệm: máy vì tính (microcomputer), bộ vỉ xử Ly (microprocessor) va bé vi diéu khién (microcontroller).1 Biểu diễn một thông số Có hai cách dé biểu diễn một thông số: e Biểu diễn tương tự (analog): Một thông số được biểu diễn bằng một thông số khác tỉ lệ với nó. Biểu diễn tương tự mang tính liên tục.

Đi dụ: o_ Trong đồng hồ đo tốc độ động cơ, độ lệch của kim chỉ thị tỉ lệ với tốc độ của động cơ. o Trong nhiệt kế thuỷ ngân, độ cao của cột thuỷ ngân tỉ lệ với nhiệt độ môi trường. o Trong m6t microphone, điện áp của ngõ ra tỉ lệ với độ lớn của sóng âm ngõ vào.1 Tín hiệu tương tự [1] e Biểu dién s6 (digital): o Một thông số được biểu diễn bằng một dãy số. o Biểu diễn số mang tính gián đoạn hay rời rạc.

Vĩ dụ: Đồng hồ số (đồng hồ điện tử): thời gian được biểu diễn bằng các dãy số và giá trị gián đoạn theo từng giây.2 Tín hiệu rời rạc [1] 1.2 Hệ thống tương tự và hệ thống số 1.1 Khái niệm „ Hệ thống tương tự (HTTT): Là hệ thống bao gồm các thiết bị được thiết kê đê điêu khiên một thông tin hay một thông sô vật lý và được biêu diễn dưới dạng tương tự. _ Hệ thống số (HTS): Là hệ thống tập hợp các thiết bị được thiết kế để điêu khiên một thông tin hay một thông sô vật lý và được biêu diễn dưới dạng SỐ.2 Ưu điểm của hệ thống số © Dễ dàng thiết kế. © Dễ dàng lưu trữ thông tin và dễ dàng lập trình. ¢ Có độ chính xác cao và ít ảnh hưởng của nhiễu.