UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT SỐ NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 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. 2 LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật số là một trong những mô đun cơ sở của nghề Điện tử công nghiệp được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2017 của trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp trước đây dành cho nghề Điện tử công nghiệp hệ Cao đẳng và Trung cấp. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 giờ gồm có: Bài 1 MĐ34-01: Đại cương về kỹ thuật số. Bài 2 MĐ34-02: FLIP – FLOP. Bài 3 MĐ34-03: Mạch đếm và thanh ghi.
Bài 4 MĐ34-04: Mạch logic MSI. Bài 5 MĐ34-05: Họ vi mạch TTL – CMOS. Bài 6 MĐ34-06: Bộ nhớ. Bài 7 MĐ34-07: Kỹ thuật ADC – DAC.
Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các nghề Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử, Điện tử dân dụng, Điện công nghiệp, Kỹ thuật máy lạnh & Điều hòa không khs. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ điều chỉnh hoàn thiện hơn. Tham gia biên soạn Chủ biên: Lâm Văn Vũ 3 MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN.
1 LỜI GIỚI THIỆU. 4 BÀI 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT SỐ .Tổng quan về mạch tương tự và mạch số. Hệ thống số và mã số. Các cổng Logic cơ bản.
Biểu thức Logic và mạch điện. Đại số Boole và định lý Demorgan. Đơn giản biểu thức logic. Giới thiệu một số IC số cơ bản:.
28 BÀI 02: FLIP –FLOP. FF R-S tác động theo xung lệnh. Flip - Flop với ngõ vào Preset và Clear. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng cơ bản.
38 BÀI 03: MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI. Giới thiệu một số IC đếm và thanh ghi thông dụng. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng cơ bản. 54 BÀI 04: MẠCH LOGIC MSI.
Mạch ghép kênh. Mạch tách kênh. Giới thiệu một số IC mã hóa và giải mã thông dụng. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng cơ bản.
85 BÀI 05: HỌ VI MẠCH TTL – CMOS. Cấu trúc và thông số cơ bản của TTL. Cấu trúc và thông số cơ bản của CMOS. Giao tiếp TTL và CMOS.
Giao tiếp giữa mạch logic và tải công suất. Tính toán, lắp ráp một số mạch ứng dụng cơ bản. 117 BÀI 06: BỘ NHỚ. Mở rộng dung lượng bộ nhớ.
Giới thiệu IC. 131 4 BÀI 07: KỸ THUẬT ADC – DAC. Mạch chuyển đổi số sang tương tự (DAC). Mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC).
Giới thiệu IC. 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 157 5 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: MÔ ĐUN KỸ THUẬT SỐ Mã mô đun: MĐ 34 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:: -Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn cơ bản như linh kiện diện tử, đo lường điện – điện tử, điện tử tương tự, mạch điện tử cơ bản… -Tính chất của mô đun: Là mô đun kỹ thuật cơ sở. -Ý nghĩa: Kỹ thuật số là môn học cơ sở của ngành Ðiện – Ðiện tử và có vị trí khá quan trọng trong toàn bộ chương trình học của sinh viên và học sinh, nhằm cung cấp các kiến thức liên quan đến các phương pháp đổi số, các cổng logic, các mạch số.
Công nghệ kỹ thuật số đã và đang đóng vai trò quang trọng trong cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và công nghệ. Ngày nay, công nghệ số được ứng dụng rộng rãi và có mặt hầu hết trong các thiết bị dân dụng đến thiết bị công nghiệp, đặc biệt trong các lĩnh vực thông tin liên lạc, phát thanh,. và kỹ thuật số đã và đang được thay thế dần kỹ thuật tương tự Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực -Về kiến thức: + Phát biểu khái niệm về kỹ thuật số, các cổng logic cơ bản. Kí hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng sự thật của các cổng lôgic.
+ Trình bày được cấu tao, nguyên lý các mạch số thông dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đổi, mạch ghi dịch, mạch điều khiển. - Về kỹ năng: + Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản trên panel và trong thực tế. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung của mô đun: 6 BÀI 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT SỐ Mã Bài: MĐ34- 01 Giới thiệu: Trong khoa học, công nghệ hay cuộc sống đời thường, ta thường xuyên phải tiếp xúc với số lượng.
Số lượng có thể đo, quản lý, ghi chép, tính toán nhằm giúp cho các xử lý, ước đoán trở nên ít phức tạp hơn. Mục tiêu: -Trình bày được các khái niệm cơ bản về mạch tương tự và mạch số. - Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số. -Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cổng logic cơ bản -Trình bày được các định luật cơ bản về kỹ thuật số, các biểu thức toán học của số - Chủ động, sáng tạo và đảm bảo trong quá trình học tập Nội dung 1.Tổng quan về mạch tương tự và mạch số 1.1 Định nghĩa -Tín hiệu Tín hiệu là biến thiên của biên độ, thường là điện áp hay dòng điện theo thời gian.
Đường biểu diễn của tín hiệu là dạng sóng - Tín hiệu tương tự ( hình 4.1) Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian. Trong thực tế các đại lượng vật lý như vận tốc, nhiệt độ môi trường, tiếng nói…đều là tín hiệu tương tự.1 Trong kỹ thuật điện tử mạch tương tự là mạch xử lý các tín hiệu tương tự có dạng như hình vẽ có nghĩa là trong cùng một khoảng thời gian xác định mạch phải xử lý n mức tín hiệu khác nhau - Tín hiệu số ( hình 4.2 ) Tín hiệu số là tín hiệu có biên độ gián đoạn theo thời gian. Biên độ chỉ có hai mức như hình vẽ, mức (1) đại diện cho biên độ cao, mức (0) đại diện cho biên độ thấp.2 7 Mạch số chỉ xử lý hai mức tín hiệu 0 hoặc1 trong cùng một khoảng thời gian mà thôi.2 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự Kỹ thuật số có nhiều ưu điểm so với kỹ thuật mạch tương tự khiến cho kỹ thật số ngày càng phổ biến ở gần như hầu hết các lĩnh vực như: đo lường, điều khiển tính toán, thông tin…Tuy nhiên kỹ thuật mạch tương tự cũng có những đặc tính riêng mà mạch số không thể thay thế. ❖ Ưu điểm: Nhìn chung thiết bị số dễ thiết kế hơn: Đó là do mạch được sử dụng các vi mạch chuyên dùng đã được thiết kế với chức năng định trước.
Khả năng chống nhiễu và sự méo dạng cao: Do đặc thù của hệ thống là chỉ xử lí hai mức tín hiệu 1 và 0 và thời gian chuyển tiếp giữa chúng là rất nhanh nên khả năng chống nhiễu rất cao, hơn nữa biên độ của tín hiệu nhiễu không đủ khả năng làm thay đổi giữa hai mức tín hiệu từ 0 sang 1 và ngược lại từ 1 sang 0. Trong khi đó ở thiết bị tương tự độ chính xác bị giới hạn vì mạch phải xử lí các tín hiệu liên tục theo thời gian, hơn nữa các linh kiện sử dụng không thực sự tuyến tính. Do đó biên độ của tín hiệu nhiễu dễ dàng xâm nhập vào hệ thống và làm mất tính ổn định của hệ thống. Lưu trữ và truy cập dễ dàng, nhanh chóng: Do tín hiệu số chỉ có hai mức nên việc lưu trữ ở những môi trường khác nhau (bộ nhớ bán dẫn, băng từ…) và truy cập rất thuận tiện.
Độ chính xác và độ phân giải cao: Trong việc đo đạc thời gian, tần số , điện thế v.v…kỹ thuật số cho độ chính xác và độ phân giải cao hơn kỹ thuật tương tự. Có thể lập trình hoạt động của hệ thống kỹ thuật số: Hoạt động của hệ thống kỹ thuật có thể điều khiển theo một qui luật định trước bằng một tập lệnh gọi là chương trình. Cùng với việc ra đời của các vi xử lí và vi điều khiển làm cho việc tự động điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn. ❖ Nhược điểm Hầu hết các đại lượng vật lý điều mang bản chất của tín hiệu tương tự.
Chính những đại lượng này thường là đầu vào và đầu ra của các hệ thống điều khiển. Ví dụ như các đại lượng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, vận tốc…Phân tích các đại lượng này theo thời gian đó chính là các đại lượng tương tự. Trong kỹ thuật người ta thường phải thực hiện biến đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và ngược lại. Điều này làm cho thiết bị thêm phức tạp và giá thành cao hơn.
Tuy nhiên những bất lợi này bị lấn lướt bởi ưu điểm của kỹ thuật số nên việc chuyển đổi qua lại giữa kỹ thuật số và kỹ thuật tương tự là việc cần thiết và trở nên phổ biến trong công nghệ ngày nay. Để tận dụng được những ưu điểm của kỹ thuật số và kỹ thuật tương tự người ta sử dụng cả hai loại vào trong một hệ thống.