Giáo Trình Mạch Logic Số Dành Cho Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa Trung Cấp

Giáo trình mạch logic số cung cấp kiến thức cần thiết cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa trung cấp, giúp nâng cao kỹ năng nghề nghiệp.

• Tác giả: ThS. Bùi Minh Thảo
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Đề tài: Giáo Trình Mạch Logic Số
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. BÀI 1: CƠ SỞ KĨ THUẬT SỐ
• 1.1. Công nghệ kĩ thuật số
• 1.2. Các cổng logic cơ bản
• 1.3. Các cổng biến đổi
• 1.4. Logic tổ hợp (Mạch tổ hợp)
• 1.4.1. Phân tích một mạch logic tổ hợp
• 1.4.2. Ví dụ về mạch logic tổ hợp
• 1.4.3. Các vấn đề liên quan đến mạch logic tổ hợp
• 2. BÀI 2: MẠCH NHỚ
• 2.1. Các phần tử nhớ cơ bản
• 2.2. RSFF cổng NAND
• 2.3. Logic đồng bộ
• 2.3.1. Các tín hiệu xung đồng bộ (Clock Signals)
• 2.3.2. Giản đồ thời gian (Timing Diagrams)
• 2.3.3. RSFF đồng bộ
• 2.4. Các thiết bị nhớ cỡ lớn
• 2.4.1. Các thanh ghi cơ bản (Basic Registers)
• 2.4.2. Các thanh ghi chuyên dụng (Specialized Registers)
• 3. BÀI 3: MẠCH ĐẾM
• 3.1. Các hệ thống số đếm
• 3.1.1. Hệ nhị phân (Binary number)
• 3.1.2. Hệ thập lục phân (Hexadecimal number)
• 3.2. Bộ đếm nhị phân
• 3.3. Bộ đếm BCD
• 3.4. Bộ đếm kiểu đếm lên/đếm xuống (Up/down counters)
• 4. BÀI 4: CÁC MẠCH SỐ HỌC VÀ GIẢI MÃ
• 4.1. Mạch số học
• 4.1.1. Nguyên tắc cộng
• 4.1.2. Mạch cộng số học
• 4.1.3. Sơ đồ mạch logic bộ cộng nhị phân
• 4.2. Bộ giải mã
• 4.2.1. Bộ giải mã cơ bản (Basic Decoder)
• 4.2.2. Mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn hiển thị (IC 7447)
• PHỤ LỤC A: CÁC VI MẠCH CỔNG VÀ FF THÔNG DỤNG
• PHỤ LỤC B: CÁC VI MẠCH TỔ HỢP THÔNG DỤNG
• PHỤ LỤC C: CÁC VI MẠCH TUẦN TỰ THÔNG DỤNG
• PHỤ LỤC D: CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Mạch Logic Số cho Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa

Giáo trình Mạch Logic Số được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị tự động hóa. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm về mạch logic số, các cổng logic cơ bản và ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Mục tiêu chính là giúp sinh viên nắm vững các kiến thức cần thiết để thực hiện các công việc liên quan đến sửa chữa và bảo trì thiết bị tự động hóa.

1.1. Mục tiêu của Giáo Trình Mạch Logic Số

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức về các cổng logic cơ bản, mạch nhớ và mạch đếm. Sinh viên sẽ học cách lắp ráp và kiểm tra các mạch logic, từ đó nâng cao kỹ năng thực hành trong lĩnh vực tự động hóa.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên hệ trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa, những người cần nắm vững kiến thức về mạch logic số để phục vụ cho công việc sau này.

II. Những Thách Thức Trong Việc Học Mạch Logic Số

Việc học mạch logic số không chỉ đơn thuần là lý thuyết mà còn đòi hỏi sinh viên phải thực hành nhiều. Một số thách thức lớn bao gồm việc hiểu rõ các khái niệm cơ bản và áp dụng chúng vào thực tế. Ngoài ra, sinh viên cũng cần phải làm quen với các thiết bị và linh kiện điện tử.

2.1. Khó khăn trong việc hiểu các cổng logic

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc nhận diện và hiểu cách hoạt động của các cổng logic như AND, OR, NOT. Việc này cần thời gian và sự kiên nhẫn để nắm vững.

2.2. Thực hành lắp ráp mạch logic

Lắp ráp mạch logic yêu cầu sinh viên phải có kỹ năng thực hành tốt. Việc thiếu kinh nghiệm có thể dẫn đến sai sót trong quá trình lắp ráp và kiểm tra.

III. Phương Pháp Học Tập Hiệu Quả Mạch Logic Số

Để học tốt mạch logic số, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành là rất quan trọng. Ngoài ra, việc tham gia thảo luận nhóm cũng giúp sinh viên hiểu sâu hơn về các khái niệm.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Sinh viên nên dành thời gian để thực hành lắp ráp các mạch logic theo sơ đồ có sẵn. Điều này giúp củng cố kiến thức lý thuyết và nâng cao kỹ năng thực hành.

3.2. Thảo luận nhóm và chia sẻ kinh nghiệm

Tham gia thảo luận nhóm giúp sinh viên trao đổi kiến thức và kinh nghiệm. Việc này không chỉ giúp hiểu rõ hơn mà còn tạo cơ hội học hỏi từ bạn bè.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mạch Logic Số Trong Ngành Tự Động Hóa

Mạch logic số có vai trò quan trọng trong ngành tự động hóa. Chúng được sử dụng trong nhiều thiết bị và hệ thống điều khiển. Việc hiểu rõ cách hoạt động của chúng giúp kỹ thuật viên có thể sửa chữa và bảo trì thiết bị hiệu quả hơn.

4.1. Ứng dụng trong thiết bị điều khiển

Mạch logic số được sử dụng trong các thiết bị điều khiển tự động như PLC, giúp điều khiển các quy trình sản xuất một cách chính xác và hiệu quả.

4.2. Vai trò trong hệ thống tự động hóa

Trong hệ thống tự động hóa, mạch logic số giúp xử lý thông tin và điều khiển các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc và giảm thiểu sai sót.

V. Kết Luận Về Giáo Trình Mạch Logic Số

Giáo trình Mạch Logic Số là tài liệu quan trọng giúp sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị tự động hóa nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Việc học tập và thực hành theo giáo trình sẽ giúp sinh viên tự tin hơn trong công việc sau này.

5.1. Tương lai của ngành tự động hóa

Ngành tự động hóa đang phát triển mạnh mẽ, và việc nắm vững kiến thức về mạch logic số sẽ giúp sinh viên có nhiều cơ hội việc làm hơn trong tương lai.

5.2. Khuyến khích học tập liên tục

Sinh viên cần duy trì thói quen học tập liên tục để cập nhật kiến thức mới và nâng cao kỹ năng, từ đó đáp ứng tốt hơn yêu cầu của ngành công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: MẠCH LOGIC SỐ NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số:216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) 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 Giáo trình Mạch Logic Số được dịch và biên soạn dành cho sinh viên hệ trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí và thuộc môn học cơ sở ngành. Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học an toàn tự động hóa.

Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Cơ sở kỹ thuật số Bài 2: Mạch nhớ Bài 3: Mạch đếm Bài 4: Các mạch số học và giải mã Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Bà Rịa, Vũng Tàu tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS.

Bùi Minh Thảo 2. Lương Quốc Kông 3. Tạ Ngọc Dũng Bài 1: Cơ sở kĩ thuật số Trang 1 MỤC LỤC BÀI 1: CƠ SỞ KĨ THUẬT SỐ .1 Công nghệ kĩ thuật số .2 Các cổng logic cơ bản.3 Các cổng biến đổi .4 Logic tổ hợp (Mạch tổ hợp) .1 Phân tích một mạch logic tổ hợp .2 Ví dụ về mạch logic tổ hợp.3 Các vấn đề liên quan đến mạch logic tổ hợp .27 BÀI 2: MẠCH NHỚ .1 Các phần tử nhớ cơ bản .2 RSFF cổng NAND.2 Logic đồng bộ .1 Các tín hiệu xung đồng bộ (Clock Signals) .2 Giản đồ thời gian (Timing Diagrams) .3 RSFF đồng bộ .3 Các thiết bị nhớ cỡ lớn.1 Các thanh ghi cơ bản (Basic Registers) .2 Các thanh ghi chuyên dụng (Specialized Registers) .39 Bài 1: Cơ sở kĩ thuật số Trang 2 BÀI 3: MẠCH ĐẾM .1 Các hệ thống số đếm .1 Hệ nhị phân (Binary number) .2 Hệ thập lục phân (Hexadecimal number) .2 Bộ đếm nhị phân .3 Bộ đếm BCD.4 Bộ đếm kiểu đếm lên/đếm xuống (Up/down counters. 46 BÀI 4: CÁC MẠCH SỐ HỌC VÀ GIẢI MÃ .1 Mạch số học .1 Nguyên tắc cộng .2 Mạch cộng số học .3 Sơ đồ mạch logic bộ cộng nhị phân.1 Bộ giải mã cơ bản (Basic Decoder) .2 Mạch giải mã BCD sang LED 7 đoạn hiển thị (IC 7447) .57 PHỤ LỤC A: CÁC VI MẠCH CỔNG VÀ FF THÔNG DỤNG.

57 PHỤ LỤC B: CÁC VI MẠCH TỔ HỢP THÔNG DỤNG. 59 PHỤ LỤC C: CÁC VI MẠCH TUẦN TỰ THÔNG DỤNG. 60 PHỤ LỤC D: CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM:. 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO.65 Bài 1: Cơ sở kĩ thuật số Trang 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 0-1: Ví dụ về mức logic ngõ vào và mức logic ngõ ra .15 Hình 0-2: Các kiểu ký hiệu logic .16 Hình 0-3: Kí hiệu cổng AND .17 Hình 0-4: Mạch điện cổng AND .17 Hình 0-5: Kí hiệu cổng OR .18 Hình 0-6: Mạch điện cổng NOR .18 Hình 0-7: Kí hiệu cổng XOR .19 Hình 0-8: Kí hiệu cổng NOT .19 Hình 0-9: Cổng NOT sử dụng cùng với các cổng logic khác .20 Hình 0-10: Kí hiệu cổng NAND .20 Hình 0-11: Kí hiệu cổng logic NOR .21 Hình 0-12: Kí hiệu cổng logic XNOR .22 Hình 0-13: Ví dụ về một mạch logic tổ hợp .22 Hình 0-14: Sơ đồ mạch điểu khiển và mạch logic của lò đốt .25 Hình 0-15: Ví dụ về các cổng logic có 3 ngõ vào.27 Hình 0-16: Kí hiệu cổng đệm (BUFFER) .27 Hình 0-1: Kí hiệu RSFF .30 Hình 0-2: RSFF được làm từ các cổng NOR và đáp ứng của RSFF với các tổhợp ngõ vào khác nhau.31 Hình 0-3: Sơ đồ mạch RSFF cổng NAND .32 Hình 0-4: Xung nhịp đồng bộ .34 Hình 0-5: Xung kích sườn (A) và xung kích mức (B) .34 Hình 0-6: NOR RSFF đồng bộ .35 Hình 0-7: Giản đồ thời gian của NOR RSFF đồng bộ .35 Hình 0-8: DFF kích theo mức logic (A) và kích theo sườn (B).36 Hình 0-9: Giản đồ thời gian của DFF kích theo mức logic 1 .36 Hình 0-10: Giản đồ thời gian DFF kích sườn dương .37 Hình 0-11: Kí hiệu logic của JKFF .37 Hình 0-12: Giản đồ thời gian của JKFF ở trạng thái lật (J=K=1) .38 Hình 0-13: Thanh ghi 4 bit được tạo thành từ 4 DFF mắc song song .39 Hình 0-1: Sơ đồ bộ đếm nhị phân 4 bit và giản đồ thời gian của các ngõ ra .44 Hình 0-2: Sơ đồ bộ đếm BCD .46 Hình 0-3: Giản đồ thời gian của bộ đếm BCD .46 Hình 0-4: Sơ đồ một bộ đếm lên/xuống .47 Hình 0-1: So sánh phép cộng thập phân và phép cộng nhị phân .49 Hình 0-2: Kí hiệu bộ cộng nhị phân.50 Hình 0-3: Sơ đồ bộ cộng 8-bit được ghép nối từ 8 mạch cộng nhị phân 1 bit.50 Hình 0-4: Sơ đồ logic mạch cộng nhị phân 1 bit .51 Hình 0-5: Kí hiệu logic của bộ giải mã cơ bản .53 Hình 0-6: Sơ đồ logic bộ giải mã cơ bản (3 đường thành 8 đường) .54 Hình 0-7: Cấu trúc và chân ra của 1 dạng led 7 đoạn .55 Hình 0-8: Led 7 đoạn loại anode chung và cathode chung .55 Hình 0-9: Sơ đồ chân và kí hiệu IC 74LS47 .56 Hình 0-10: Sơ đồ nối IC 74LS47 điều khiển LED 7 đoạn anode chung .57 Trang 4 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng sự thật của một cổng logic 3 ngõ vào .2: Bảng sự thật cổng AND .3: Bảng sự thật cổng OR .4: Bảng sự thật cổng XOR 2 ngõ vào .5: Bảng sự thật cổng NOT .6: Bảng sự thật cổng NAND 2 ngõ vào .7: Bảng sự thật cổng logic NOR .8: Bảng sự thật cổng logic XNOR .9: Bảng sự thật của mạch có 04 ngõ vào.10: Bảng sự thật trung gian (thành phần) .11: Bảng sự thật toàn mạch .1: Bảng sự thật của NOR RSFF .2: Bảng sự thật của NAND RSFF .1: Biểu diễn 16 số thập phân 0÷15 dưới dạng BIN, BIN 4 bit và HEX .2: Cấu tạo mã BCD .1: Bảng sự thật bộ cộng nhị phân 1 bit .2: Bảng sự thật của bộ giải mã đơn giản .3: Bảng sự thật của bộ giải mã BCD thành 7 đoạn .56 Trang 5 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1.

Tên mô đun: Mạch Logic Số 2. Mã mô đun: AUTM53104 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: 3. Vị trí: Là mô đun thuộc các mô đun chuyên ngành của chương trình đào tạo.

Mô đun này được dạy trước môn học thiết bị đo lường và sau khi hoàn thành các môn học cơ sở ngành nghề. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức về các cổng logic cơ bản, các loại flip-flop, các mạch số học cũng như các mạch ứng dụng như thanh ghi dịch, bộ giải mã. Người học sẽ lắp ráp được các mạch số cơ bản sử dụng các linh kiện cổng logic (IC), testboard và các linh kiện hỗ trợ khác. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: 4.

Mục tiêu của mô đun 4. Về kiến thức: A1. Nhận diện được các ký hiệu cổng logic cơ bản và lập được bảng chân trị và vẽ được đồ thị thời gian của các loại cổng logic này; A2. Nhận diện được các ký hiệu của flip-flop và mạch chốt; A3.

Mô tả được cách hoạt động của các loại flip-flop và các bộ đếm; A4. Mô tả được cách hoạt động của các loại thanh ghi dịch; A5. Mô tả được cách hoạt động của mạch số học và bộ giải mã. Về kỹ năng: B1.

Lắp ráp được các mạch logic tổ hợp theo sơ đồ cho sẵn; B2. Lắp ráp được các bộ đếm dựa trên các flip-flop. Xác định được chân của các IC cổng cơ bản, flip-flop, bộ giải mã 4. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1.

Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; C2. Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử và làm việc với các nguồn điện 1 - 5V và 3 - 12V 5. Nội dung của mô đun: 5. Chương trình khung Trang 6 Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Mã Thực hành/ Kiểm tra Tên môn học, mô đun tín Tổng MH/MĐ/HP thực tập/ chỉ số Lý thí nghiệm/ thuyết LT TH bài tập/ thảo luận Các môn học chung/đại I 14 285 117 153 10 5 cương COMP52001 Giáo dục chính trị 2 30 15 13 2 COMP51003 Pháp luật 1 15 9 5 1 COMP51007 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 2 Giáo dục quốc phòng và COMP52009 2 45 21 21 1 2 An ninh COMP52005 Tin học 2 45 15 29 1 FORL54002 Tiếng Anh 4 90 30 56 4 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, 56 1275 421 801 32 21 nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 19 345 169 157 15 4 AUTM52023 Toán kĩ thuật 2 30 14 14 2 0 AUTM53024 Hình học lắp đặt 3 45 15 27 3 0 Bản vẽ thiết bị đo AUTM53006 3 45 42 0 3 0 lường AUTM52101 An toàn TĐH 2 45 14 29 1 1 ELEI53154 Điện kỹ thuật 1 3 60 28 29 2 1 AUTM53102 Điện tử cơ bản 3 60 28 29 2 1 AUTM53104 Mạch logic số 3 60 28 29 2 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 37 930 252 644 17 17 nghề AUTM55005 Thiết bị đo lường 5 90 56 29 4 1 AUTM54108 Lắp đặt hệ thống TĐH 1 4 90 28 58 2 2 Cơ sở điều khiển quá AUTM53110 3 60 28 29 2 1 trình Trang 7 Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Mã Thực hành/ Kiểm tra Tên môn học, mô đun tín Tổng MH/MĐ/HP thực tập/ chỉ số Lý thí nghiệm/ thuyết LT TH bài tập/ thảo luận Hiệu chuẩn thiết bị đo AUTM55107 5 120 28 87 2 3 lường AUTM54109 Lắp đặt hệ thống TĐH 2 4 90 28 58 2 2 AUTM52112 Đấu nối dây 2 45 14 29 1 1 Hệ thống điều khiển AUTM54113 4 90 28 58 2 2 thủy lực - khí nén AUTM55115 PLC 5 120 28 87 2 3 AUTM55222 Thực tập sản xuất 5 225 14 209 0 2 Tổng cộng 70 1560 538 954 42 26 5.