KTS Chuong3 Machtohop [PDF]

Zitiervorschau

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

1

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Mạch tổ hợp (1)  Đặc điểm: - Trị số của tín hiệu đầu ra ở thời điểm đang xét chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào. - Được cấu trúc nên từ các cổng logic. Phương pháp biểu diễn chức năng logic của mạch tổ hợp: - Hàm logic (thường áp dụng cho vi mạch cỡ nhỏ - SSI) - Bảng trạng thái (vi mạch cỡ vừa – MSI) - Bảng Karnaugh - Đồ thị dạng xung ...

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

2

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Mạch tổ hợp (2) – Sơ đồ khối tổng quát

Hệ phương trình tổng quát: Y0 = f0(x0,x1,...,xn-1); Y1 = f1(x0,x1,...,xn-1);

x0 x1

Mạch logic tổ hợp

xn-1

Y0 Y1 Ym-1

… Ym-1 = fm-1(x0,x1,...,xn-1).

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

3

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

4

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Phân tích mạch logic tổ hợp (1) Phân tích mạch logic tổ hợp là từ sơ đồ cho trước xác định chức năng, dạng sóng, tính năng kỹ thuật,... của mạch. Từ đó có thể rút gọn, chuyển đổi dạng thực hiện của mạch điện để có được lời giải tối ưu. Phương pháp:

– Viết biểu thức – Rút gọn, tối ưu (nếu cần) – Vẽ lại mạch điện.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

5

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Phân tích mạch logic tổ hợp (2) – Ví dụ Phân tích mạch điện sau, nêu chức năng của mạch: A B C A B C A B C A B C

www.ptit.edu.vn

f

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

6

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Phân tích mạch logic tổ hợp (3) - VD Bước 1: Lập Bảng trạng thái: A

B

C

f

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

www.ptit.edu.vn

A B C A B C A B C A B C

f

- Viết biểu thức:

f  A,B,C     3,5,6,7 

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

7

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Phân tích mạch logic tổ hợp (4) - VD Bước 2: Rút gọn: f  A,B,C  

3,5,6,7  f = AB + BC + AC

BC 00

01

11

10

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

A

f3 = BC f2 = AB

f1 = AC

- Tối ưu về dạng toàn NAND:

f  AB  BC  AC f  AB  BC  AC f  AB.BC.AC www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

8

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Phân tích mạch logic tổ hợp (5) - VD Bước 3: Vẽ mạch điện dạng tối ưu: A B C A B C A B C A B C

www.ptit.edu.vn

A B A

f

C B

f

C

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

9

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

10

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

Thiết kế mạch logic tổ hợp Thiết kế mạch logic tổ hợp là bài toán từ yêu cầu (chức năng, dạng sóng, tính năng kỹ thuật, ...) xây dựng sơ đồ mạch thực hiện (ngược với bài toán phân tích). Phương pháp: Bảng Karnaugh Vấn đề logic thực

Tối thiểu hoá

Bảng trạng thái

Biểu thức tối ưu Biểu thức logic

www.ptit.edu.vn

Sơ đồ logic

Tối thiểu hoá

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

11

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

12

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.1. Một số loại mã thông dụng: Mã nhị - thập phân BCD - Mã hóa 10 ký hiệu thập phân bằng 4 bit nhị phân (1 đềcat). - Từ số 10 trở lên: mỗi ký hiệu số được biểu thị ít nhất bằng 2 đềcat nhị phân. * Một số mã BCD thông dụng: - Mã BCD tự nhiên (N-BCD: Nature BCD hay BCD 8421): Các chữ số thập phân được nhị phân hoá theo trọng số: 23, 22, 21, 20 Có 6 tổ hợp dư, ứng với các số thập phân 10, 11, 12, 13, 14 và 15. - Mã BCD 7421 - Mã BCD 5121 - Mã BCD 2421 (mã Aiken) - Mã BCD 4221 www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

13

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.1. Một số loại mã thông dụng: Mã nhị - thập phân BCD Ưu điểm: - Mã BCD có trọng

Số thập phân

số không thay đổi

- Được

sắp

theo qui luật - Dễ nhớ

www.ptit.edu.vn

xếp

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Trọng số của mã BCD 8421 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

7421 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 1000 1001 1010

5121 0000 0001 0010 0011 0111 1000 1001 1010 1011 1111

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

2421 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111

4221 0000 0001 0010 0011 1000 0111 1100 1101 1110 1111

14

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.1. Một số loại mã thông dụng: Mã Gray (Mã cách 1) * Mã Gray (mã cách 1): - Các tổ hợp mã kề nhau chỉ khác nhau duy nhất 1 bit. - Không có tính trọng số. - Chỉ có thể giải mã thông qua bảng mã. * Cách xây dựng mã Gray: - Phương pháp xen kẽ: đảo bit liền kề bên phải của bit 1 - Phương pháp soi gương:

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

15

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.1. Một số loại mã thông dụng: Một số mã khác Số thập phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

www.ptit.edu.vn

Số nhị phân

Mã dư 3

Mã Gray

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101

Mã Gray Dư 3 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010

Mã Johnson

Mã vòng

00000 10000 11000 11100 11110 11111 01111 00111 00011 00001

0000000001 0000000010 0000000100 0000001000 0000010000 0000100000 0001000000 0010000000 0100000000 1000000000

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

16

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.2. Mạch mã hóa – Khái niệm  Mã hóa: là dùng văn tự, ký hiệu (hay mã) để biểu thị một đối tượng nào đó (tin tức).  Mục đích: để tin tức truyền đi tốt hơn, cải thiện một số đặc tính như: độ tin cậy, tốc độ truyền tin, dung lượng kênh, tính bảo mật, …  Bộ mã hóa: thực hiện nhiệm vụ mã hóa. Một số bộ mã hóa: - Bộ mã hóa nhị phân - Bộ mã hóa BCD - Bộ mã hóa ưu tiên …

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

17

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa thập phân – nhị phân (1)

 Chức năng: mã hóa từ dạng thập phân đầu vào thành dạng nhị phân đầu ra.  Bộ mã hóa N tín hiệu thập phân đầu vào có số bit đầu ra n thỏa mãn: N  2n  Sơ đồ khối tổng quát:

D0 2n lối vào

D1 D2n- 1

www.ptit.edu.vn

Mạch mã hóa thập phân – nhị phân

A0 A1

n lối ra

An-1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

18

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa thập phân – nhị phân (2)

 Bài toán: Thiết kế mạch mã hóa thập phân – nhị phân 2 bit. D0 D1 D2 D3

 Sơ đồ khối:

 Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

A1 CODER A0

D0

D1

D2

D3

A1

A0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

19

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa thập phân – nhị phân (3)

 Biểu thức hàm ra: A 0  D0 .D1 .D2 .D3  D0 .D1 .D 2 .D3 A1  D0 .D1 .D2 .D3  D0 .D1 .D 2 .D3

 Mạch điện:

A1  D2  D3

D0 D1 D2 D3

A1

www.ptit.edu.vn



A 0  D1  D3

A0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

20

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa thập phân – NBCD (1)  Chức năng: Mã hóa 10 ký hiệu thập phân bằng 4 bit nhị phân.  Sơ đồ khối: Vào Thập phân

8

1 2

Mạch 4 ... mã hoá 2 9 1

Bảng trạng thái: Biểu thức hàm ra: A = 8 +9 B=4+5+6+7 C=2+3+6+7 D=1+3+5+7+9 www.ptit.edu.vn

A Ra B BCD C 8421 D

Vào thập phân 1

Ra BCD 8 4 2 1 ABCD 0 0 0 1

2

0 0 1 0

3

0 0 1 1

4

0 1 0 0

5

0 1 0 1

6

0 1 1 0

7

0 1 1 1

8

1 0 0 0

9

1 0 0 1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

21

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa thập phân – NBCD (2)

Mạch điện (dạng ma trận OR): A

B

C

Mạch điện (dạng ma trận AND):

D

+5V R4

1

R3

R2

R1

2 3

1

4

2

5

3

6 7 8

4 5 6 7

9

8 9 A

www.ptit.edu.vn

B

C

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

D 22

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa ưu tiên thập phân – NBCD (1) Khi có nhiều đầu vào tác động đồng thời, chỉ mã hoá tín hiệu vào có mức ưu tiên cao nhất. Mức ưu tiên do người thiết kế mạch xác định. Sơ đồ khối: 8

A

Mạch 4 mã hoá 2 L9 ưu tiên 1

B C

L1 Vào

...

mức ưu tiên tăng

D

Ra

Vào thập phân

1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 x x 1 0

0 0 1 1

1

0 1 0 0

1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

Bảng trạng thái: www.ptit.edu.vn

Ra BCD

1 0 0 0 1 1 0 0 1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

23

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.2. Mạch mã hóa: Mạch mã hóa ưu tiên thập phân – NBCD (2)

Biểu thức: L1=“1” và L2,4,6,8 bằng “0” L3=“1” và L4,6,8 bằng “0” D=“1” nếu

L5=“1” và L6,8 bằng “0” L7=“1” và L8 bằng “0” L9=“1”

 D = 1.2.4.6.8 + 3.4.6.8 + 5.6.8 + 7.8 + 9

C = 2.4.5.8.9 + 3.4.5.8.9 + 6.8.9 + 7.8.9 B = 4.8.9 + 5.8.9 + 6.8.9 + 7.8.9 A = 8+9

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

24

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.3. Mạch biến mã (1) Bài toán: Thiết kế mạch biến mã từ nhị phân 3 bit sang Gray. Sơ đồ khối: B2

Vào nhị phân

G2

Mạch G1 biến mã G0 B0 B1

Ra Gray

Bảng trạng thái: Biểu thức: G 0   1,2,5,6 

G1    2,3,4,5 

B2

B1

B0

G2

G1

G0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

G 2    4,5,6,7  www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

25

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.3. Mạch biến mã (2)  Rút gọn: G0   1,2,5,6  ; G1    2,3,4,5 ; G 2    4,5,6,7  G0

B1B0 B2

00

01

11

10

G1

B1B0 B2

01

11

10

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

G 0  B1 .B0  B1 .B0 G2

00

B1B0 B2

00

01

11

10

B2

G2

B1

G1

B0

G0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

www.ptit.edu.vn

G1  B2 .B1  B2 .B1

G 2  B2

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

26

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.4. Mạch giải mã – Khái niệm  Giải mã: là quá trình ngược lại của mã hóa, chuyển từ dạng mã sang tin tức. Bộ giải mã: thực hiện nhiệm vụ giải mã. Một số bộ giải mã: - Mạch giải mã BCD - 7 đoạn - Mạch giải mã nhị phân …

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

27

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã BCD - 7 đoạn (1) Dụng cụ 7 đoạn: - Dùng để hiển thị chữ số của một hệ đếm bất kỳ. - Cấu tạo: gồm 7 đoạn làm bằng vật liệu có khả năng phát sáng (LED, LCD,...). - Có hai loại LED 7 đoạn: Anode chung và Kathode chung. a f e

g d

b c

K chung

A chung

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

28

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã BCD - 7 đoạn (2) Sơ đồ khối: A B C D

Mạch giải mã 7 đoạn

a b c d e f g

Bảng trạng thái: (A chung) Biểu thức: a =  (1,4) b =  (5,6) c =  (2) d =  (1,4,7) e =  (1,3,4,5,7,9) f =  (1,2,3,7) g =  (0,1,7) www.ptit.edu.vn

A B C D a b c d e

f

g

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 5 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 6 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

29

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã BCD - 7 đoạn (3) Vcc

IC giải mã 7 đoạn: TTL: A chung: 7447, 74247 (đầu ra ở mức tích cực thấp) K chung: 7448 (đầu ra ở mức tích cực cao) CMOS: 4511

a b

f e

g

c

d

Rp

... g

a LT RBI

7447

RBO

A B C D

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

30

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã nhị phân (1)  Chức năng: giải mã từ dạng nhị phân đầu vào thành dạng thập phân đầu ra.  Lựa chọn duy nhất một đầu ra ứng với một tổ hợp nhị phân đầu vào. - Mức tích cực cao: đầu ra được chọn bằng ‘1’, các đầu ra còn lại bằng ‘0’. - Mức tích cực thấp: đầu ra được chọn bằng ‘0’, các đầu ra còn lại bằng ‘1’.

 Bộ giải mã nhị phân n đầu vào có số đầu ra: N  2

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

n

31

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã nhị phân (2)  Bài toán 1: Thiết kế mạch giải mã nhị phân 2 vào – 4 ra. Sơ đồ khối:

A0

D0 D1 D2 D3

Bộ giải mã nhị phân

A1

 Bảng trạng thái:

Biểu thức:

D 0  A1.A 0 D1  A1.A 0 D 2  A1.A 0

A1

A0

D0

D1

D2

D3

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

D3  A1.A 0 www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

32

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã nhị phân (3) Mạch điện:

A1 A0

IC thực tế: 74154 A0 A1 A2 A3

74154 E1 E2

www.ptit.edu.vn

D0 D1

D0

D1

D2

D3

D15

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

33

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã nhị phân (4)  Mở rộng dung lượng mạch giải mã nhị phân: Sử dụng IC 74154 thực hiện bộ giải mã nhị phân 5 lối vào địa chỉ. Sơ đồ khối:

A4

A0 A1 A2 A3

A0 A1 A2 A3

www.ptit.edu.vn

74154 E1 E2

74154 E1 E2

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

D0 D1 D15 D16 D17 D31 34

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.4.4. Mạch giải mã: Mạch giải mã nhị phân (5)  Bài toán 2: Cho mạch điện có BTT sau, nêu chức năng của mạch: - Sơ đồ khối: E A1

Y3 DECODER

A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3

1

x

x

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

Y2 Y1 Y0

A0

E

- Biểu thức hàm ra:

Y0  E.A1 .A 0 Y1  E.A1 .A 0 Y2  E.A1 .A 0

- Chức năng:

Y3  E.A1 .A 0 www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

35

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

36

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Mạch hợp kênh – phân kênh – Khái niệm  Hợp kênh (ghép kênh): ghép nhiều kênh dữ liệu ở đầu vào thành một kênh duy nhất ở đầu ra.  Mỗi kênh dữ liệu đầu vào có một địa chỉ xác định.  Việc lựa chọn ghép kênh dữ liệu nào tới đầu ra phụ thuộc vào địa chỉ được chọn.  Phân kênh (tách kênh): tách từ một kênh dữ liệu đầu vào thành nhiều kênh ở đầu ra (ngược của quá trình hợp kênh). X0 X1

Y

Y0 Y1 X

Xj

Yj

X2n-1

Y2n-1

(a). Bộ hợp kênh (MUX) www.ptit.edu.vn

(b). Bộ phân kênh (DEMUX)

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

37

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.1. Mạch hợp kênh – MUX (1) Chức năng: lựa chọn nối một đầu vào dữ liệu tới đầu ra.  Sơ đồ khối:

En

2n lối vào dữ liệu

D0 D1

MUX 2n  1

Y- Lối ra

D2n-1

- Gồm: 2n lối vào dữ liệu, n lối vào địa chỉ, 1 lối vào chọn mạch E và 1 lối ra. - Tuỳ theo giá trị của n lối vào địa chỉ mà lối ra sẽ bằng một trong những giá trị ở lối vào (Dj).

An-1 An-2 A0

n lối vào địa chỉ

- Nếu giá trị thập phân của n lối vào địa chỉ bằng j thì Y = Dj.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

38

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.1. Mạch hợp kênh – MUX (2)  Bài toán: Thiết kế MUX 2 lối vào địa chỉ, một lối vào điều khiển mức tích cực cao. D0 Sơ đồ khối: E A1 A0 Y D1 D2 D3 E

Bảng trạng thái:

MUX

A1

A0

Y

0

x

x

0

1

0

0

D0

1

0

1

D1

1

1

0

D2

1

1

1

D3

Biểu thức: Y  E.(A1.A0 .D0  A1.A0 .D1  A1.A0 .D2  A1.A0 .D3 ) www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

39

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.1. Mạch hợp kênh – MUX (3) Mạch điện:

D0

D1

D2

A1

IC thực tế: 74151

D0 D7 EN

D3 E

A0 E x0

.. .

MUX 74151

Y W

Y

C B A

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

40

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.1. Mạch hợp kênh – MUX (4)  Mở rộng dung lượng bộ hợp kênh: Sử dụng IC 74151 thực hiện MUX 16 vào – 1 ra. D0  D7

A0 A1 A2 A3 D8  D15

www.ptit.edu.vn

74151 A Y1 B C EN

Y

74151 Y 2 A B C EN

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

41

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.1. Mạch hợp kênh – MUX (5)  Mở rộng dung lượng bộ hợp kênh: Sử dụng IC 74151 thực hiện MUX 64 vào – 1 ra. D0

... A A10 A2

MUX1

Y1

D7

D8

...

D56

D15

...

MUX 2

Y2

...

D63

MUX8

Y8

... A3 A4 A5

MUX9 Y

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

42

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.2. Mạch phân kênh – DEMUX (1) Chức năng: lựa chọn nối một đầu ra với đầu vào dữ liệu.  Sơ đồ khối:

Chọn mạch En DEMUX 12n Lối vào D dữ liệu

- Gồm: 1 lối vào dữ liệu D, n lối vào địa chỉ, 1 lối vào chọn mạch E và 2n lối ra.

Y0 Y1

2n lối ra

Y2n-1

An-1 A0 n lối vào địa chỉ

- Tuỳ theo giá trị của n lối vào địa chỉ mà một trong số các lối ra sẽ bằng giá trị ở lối vào (D). - Nếu giá trị thập phân của n lối vào địa chỉ bằng j thì Yj = D.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

43

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.2. Mạch phân kênh – DEMUX (2) Bài toán: Thiết kế DEMUX hai lối vào địa chỉ, một lối vào điều khiển mức tích cực cao. Sơ đồ khối: Bảng trạng thái: D DEMUX E A1

Biểu thức:

Y3 Y2 Y1 Y0

A0

Y0  E.A1.A 0 .D Y1  E.A1.A 0 .D

E

A1

A0

Y0

Y1

Y2

Y3

0

x

x

0

0

0

0

1

0

0

D

0

0

0

1

0

1

0

D

0

0

1

1

0

0

0

D

0

1

1

1

0

0

0

D

Y2  E.A1.A 0 .D Y3  E.A1.A 0 .D www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

44

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.2. Mạch phân kênh – DEMUX (3) Mạch điện:

D A1 A0 E

IC thực tế: 74138 G1 G2A G2B C B A

Y7 DEMUX 74138

www.ptit.edu.vn

Y0

Y1

Y2

Y3

.. . Y1 Y0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

45

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. Một số ứng dụng của bộ hợp kênh – phân kênh (1)  Chuyển đổi luồng dữ liệu từ nối tiếp sang song song và ngược lại.

- Từ nối tiếp sang song song: 1 đầu vào – nhiều đầu ra, sử dụng IC phân kênh. - Từ song song sang nối tiếp: nhiều đầu vào – 1 đầu ra, sử dụng IC hợp kênh.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

46

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. Một số ứng dụng của bộ hợp kênh – phân kênh (2)  Tạo dãy nhị phân tuần hoàn: sử dụng MUX để tạo dãy nhị phân tuần hoàn.  Thay đổi tính chất của dãy:

- Thay đổi giá trị đầu vào dữ liệu MUX.

1 0

D0

MUX

.. .

Y

D2 1 n

A0 . . . Clock

An-1

Bộ đếm n bit

- Thay đổi tần số bộ đếm.

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

47

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. Một số ứng dụng của bộ hợp kênh – phân kênh (3)  Tạo hàm logic: sử dụng bộ hợp kênh hoặc bộ giải mã địa chỉ có thể thực hiện được các hàm logic.

 Ví dụ: Thực hiện hàm logic sau f  A,B,C    2,3,5,6  sử dụng: a. Bộ giải mã địa chỉ (Decoder) b. Bộ hợp kênh 3 lối vào địa chỉ (Mux 8 – 1) c. Bộ hợp kênh 2 lối vào địa chỉ (Mux 4 – 1)

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

48

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (4) – Ví dụ: Tạo hàm logic  Bảng trạng thái hàm f: f  A,B,C    2,3,5,6  A

B

C

f

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

49

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (5) – Ví dụ: a. Sử dụng Decoder  A, B, C là 3 đầu vào của Decoder.

A

B

C

f

Decoder 3-8

0

0

0

0

D0 = 1

 Bảng trạng thái:

0

0

1

0

D1 = 1

0

1

0

1

D2 = 1

0

1

1

1

D3 = 1

1

0

0

0

D4 = 1

1

0

1

1

D5 = 1

1

1

0

1

D6 = 1

1

1

1

0

D7 = 1

 f  A,B,C   D2  D3  D5  D6 www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

50

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (6) – Ví dụ: a. Sử dụng Decoder  Sơ đồ khối:

f  A,B,C   D2  D3  D5  D6

A

A2

B

DECODER A1 3 - 8

C

A0

www.ptit.edu.vn

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

f

51

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (7) – Ví dụ: b. Sử dụng Mux 8 - 1  A, B, C là 3 đầu vào địa chỉ của Mux.  Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

A

B

C

f=Y

Mux 8 - 1

0

0

0

0

Y = D0

0

0

1

0

Y = D1

0

1

0

1

Y = D2

0

1

1

1

Y = D3

1

0

0

0

Y = D4

1

0

1

1

Y = D5

1

1

0

1

Y = D6

1

1

1

0

Y = D7

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

52

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (8) – Ví dụ: b. Sử dụng Mux 8 - 1  Sơ đồ khối: D0 = 0 D1 = 0 D2 = 1 D3 = 1 D4 = 0 D5 = 1 D6 = 1 D7 = 0

www.ptit.edu.vn

0 1 1 0 1 1 0 0 ’

D7 D6 D5 MUX D4 8-1 D3 D2 D1 D0

Y=f

’

A B

C

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

53

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (9) – Ví dụ: c. Sử dụng Mux 4 - 1  Chọn A, B là 2 đầu vào địa chỉ của Mux.  C là đầu vào dữ liệu.  Bảng trạng thái:

A

B

C

f=Y

0

0

0

0

Mux 4 - 1

Y = D0 0

0

1

0

0

1

0

1 Y = D1

0

1

1

1

1

0

0

0 Y = D2

1

0

1

1

1

1

0

1 Y = D3

1 www.ptit.edu.vn

1

1

0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

54

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.5.3. (10) – Ví dụ: c. Sử dụng Mux 4 - 1  Sơ đồ khối: D0  0

0

D0

D1 1

1

D2  C

C

D1 MUX D 4-1

Y=f

2

’

’

D3  C

C

D3

A1 A0 A

www.ptit.edu.vn

B

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

55

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

56

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.1. Mạch tổng (1) – Mạch bán tổng Sơ đồ khối:

a0

S0

HA

b0

Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

C0

a0

b0

S0

C0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

57

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.1. Mạch tổng (2) – Mạch bán tổng  Biểu thức: S0  a 0  b0 C0  a 0 .b0

 Mạch điện: a0 b0

S0 C0

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

58

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.1. Mạch tổng (3) – Mạch tổng toàn phần Sơ đồ khối:

ai

FA

bi Cin

Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

Si Cout

Cin

ai

bi

Si

Cout

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 1 0 1 0 0 1

0 0 0 1 0 1 1 1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

59

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.1. Mạch tổng (4) – Mạch tổng toàn phần Biểu thức: Si  a i bi Cin  a i bi Cin  a i biCin  a i biCin  a i  bi  Cin Cout  a i bi Cin  a i biCin  a i biCin  a i biCin  a i bi   a i  bi  Cin

Mạch điện: HA1 bi ai Cin

a i  bi

HA2 Si

a i bi

Cout

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

60

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.6.1. Mạch tổng (5) – Mạch cộng nhị phân song song Sơ đồ khối:

S0 Cin 0

FA 0

a0

S1 Cin1

Cout 0

FA1

a1

b0

Si Cout1

...

Cin

FAi

i

ai

b1

Cout

i

bi

IC thực tế: 7483, 7483A S3 C3

www.ptit.edu.vn

S2

S1

S0

S3 C0

7483A

C3

S2

S1

S0 C0

7483

...

...

...

...

B3  B0

A3  A 0

B3  B0

A3  A 0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

61

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.2. Mạch hiệu (1) – Mạch bán hiệu Sơ đồ khối:

a0

D0

HS

b0

B0

Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

a0

b0

D0

B0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

62

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.2. Mạch hiệu (2) – Mạch bán hiệu Biểu thức:

a0

D0  a 0  b 0

D0 b0

B0  a 0 b0

B0

Mạch điện: a0 b0

S0/D0 C0/B0

M (điều khiển) www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

63

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.2. Mạch hiệu (3) – Mạch hiệu toàn phần Sơ đồ khối:

Bảng trạng thái:

www.ptit.edu.vn

ai bi Bin

FS

Di Bout ai

bi

Bin

Di

Bout

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

64

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.2. Mạch hiệu (4) – Mạch hiệu toàn phần Biểu thức:

Di  a i  bi  Bin Bout  a i bi   a i  bi Bin Mạch điện:

HS1

ai bi Bin

a i  bi

HS2 Di

a i bi

Bout

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

65

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.3. Mạch so sánh (1) - Bộ so sánh bằng nhau Bộ so sánh bằng nhau 1 bit: -Bảng trạng thái:

-Biểu thức:

gi  a i bi  a i bi  a i  b i

ai

bi

gi

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

ai bi

-Mạch điện:

gi

a 3  b 3 Bộ so sánh bằng nhau 4 bit: a  b 2 2 A = a3a2a1a0 với B = b3b2b1b0 A  B    a1  b1 a 0  b 0 www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

66

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.3. Mạch so sánh (2) - Bộ so sánh 1 bit Sơ đồ khối:

ai

ai

bi

f


0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

Bảng trạng thái:

1

0

0

0

1

Biểu thức:

1

1

0

1

0

bi

f   a i . bi f   a i  bi

Bộ so sánh 1 bit

f f f

ai bi

f   a i . bi

f=

Mạch điện:

www.ptit.edu.vn

f
GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

67

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.3. Mạch so sánh (3) - Bộ so sánh 4 bit So sánh hai số nhị phân 4 bit A = a3a2a1a0 với B = b3b2b1b0. A>B khi: – hoặc a3 > b3, – hoặc a3 = b3, và a2 > b2, – hoặc a3 = b3, và a2 = b2, và a1 > b1, – hoặc a3 = b3, và a2 = b2, và a1 = b1, và a0 > b0.

f   a 3 .b3  a 3  b3 .a 2 .b 2  a 3  b3 .a 2  b 2 .a1.b1  a 3  b3 .a 2  b 2 .a1  b1.a 0 .b 0

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

68

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.6.3. Mạch so sánh (4) - Bộ so sánh 4 bit IC so sánh: 7485

a3  a0

> = < b3  b 0

.. . 7485 .. .

f f f

 Mở rộng phạm vi so sánh:

a3  a0

b3  b 0

www.ptit.edu.vn

.. . .. .

> =
= < .. .

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

7485

f f f

69

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ Chương 3 – MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1. Khái niệm chung 3.2. Phân tích mạch logic tổ hợp 3.3. Thiết kế mạch logic tổ hợp

3.4. Mạch mã hóa – giải mã 3.5. Mạch hợp kênh – phân kênh 3.6. Mạch số học 3.7. Mã phát hiện sai

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

70

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.7.1. Mã chẵn lẻ (1) Mã chẵn lẻ: là loại mã phát hiện lỗi thông dụng nhất. Thiết lập mã chẵn lẻ: thêm một bit chẵn/lẻ (parity bit) vào thông tin, sao cho: -Tổng số bit ‘1’ là chẵn (mã chẵn hay tính chẵn) -Tổng số bit ‘1’ là lẻ (mã lẻ hay tính lẻ)

www.ptit.edu.vn

BCD 8421

BCD 8421chẵn PC

BCD 8421 lẻ PL

0000

0000 0

0000 1

0001

0001 1

0001 0

0010

0010 1

0010 0

0011

0011 0

0011 1

0100

0100 1

0100 0

0101

0101 0

0101 1

0110

0110 0

0110 1

0111

0111 1

0111 0

1000

1000 1

1000 0

1001

1001 0

1001 1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

71

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.1. Mã chẵn lẻ (2) - Mạch tạo bit chẵn lẻ Sơ đồ khối: n bit dữ liệu

Tạo bit chẵn/lẻ

Bảng trạng thái:

Biểu thức:

pe  d1  d 2  d3

Pe Po

d3 0 0 0 0 1 1 1 1

Vào d2 0 0 1 1 0 0 1 1

Ra d1 0 1 0 1 0 1 0 1

pe 0 1 1 0 1 0 0 1

po 1 0 0 1 0 1 1 0

po  pe  d1  d 2  d 3

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

72

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.1. Mã chẵn lẻ (3) - Mạch kiểm tra chẵn lẻ Sơ đồ khối:

n bit dữ liệu Kiểm tra hệ Bit chẵn lẻ chẵn/lẻ P ,P  e o

Bảng trạng thái: Biểu thức:

f o  d 3  d 2  d1  p f e  f o  d 3  d 2  d1  p

www.ptit.edu.vn

fe fo

d3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

d2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

d1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

P 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

fe 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1

fo 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 73

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ

3.7.2. Mã Hamming (1) - Mã Hamming: ghép thêm một số bit kiểm tra P vào thông tin để đảm bảo tính chẵn/lẻ của hệ thống. - Mã Hamming có khả năng sửa sai một lỗi, có sơ đồ tạo mã và giải mã đơn giản. - Số bit kiểm tra P và số bit tin tức D phải thỏa mãn biểu thức:

D  P  1  2P - Vị trí các bit P: là các bit có thứ tự 2i tính từ bit có trọng số nhỏ nhất. - Ví dụ: với số bit tin tức D = 5, số bit kiểm tra chẵn/lẻ P = 4. Cách sắp xếp vị trí các bit như sau: 9

8

7

6

5

4

3

2

1

D9 P3 D7 D6 D5 P2 D3 P1 P0 (*) - Bit chẵn lẻ P có nhiệm vụ đảm bảo tính chẵn lẻ của các bit ở các vị trí mà nó chiếm giữ có giá trị 1 tương ứng theo bảng nhị phân (kể cả nó).

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

74

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (2) - Mạch tạo mã Hamming Bit P0 đảm bảo tính chẵn/lẻ tại các vị trí : 1, 3, 5, 7, 9, 11,13,15 Bit P1 đảm bảo tính chẵn/lẻ tại các vị trí : 2, 3, 6, 7, 10, 11,14,15 Bit P2 đảm bảo tính chẵn/lẻ tại các vị trí : 4, 5, 6, 7, 12,13,14,15 Bit P3 đảm bảo tính chẵn/lẻ tại các vị trí : 8, 9, 10, 11,12,13,14,15

www.ptit.edu.vn

Vị trí

Hệ nhị phân P3P2P1P0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

75

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (3) - Mạch tạo mã Hamming 9

8

7

6

5

4

3

2

1

D9

P3

D7

D6

D5

P2

D3

P1

P0

(*)

* Tạo mã Hamming chẵn: P0  vị trí 3  vị trí 5  vị trí 7  vị trí 9 = 0

P0 = D 3  D 5  D 7  D9

P0  D3  D5 D7  D9 = 0

P1 = D 3  D 6  D 7

P1  D3  D6  D7

=0

P2  D5  D6 D7

=0

P2 = D 5  D 6  D 7

P3  D9

=0

P3 = D 9

www.ptit.edu.vn



GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

76

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (4) - Mạch tạo mã Hamming 9

8

7

6

5

4

3

2

1

D5

P3

D4

D3

D2

P2

D1

P1

P0

(*)

* Tạo mã Hamming lẻ: P0  D 3  D 5  D 7  D9 = 1

P0  D3  D5  D7  D9

P1  D 3  D 6  D 7

=1

P1  D3  D6  D7

P2  D 5  D 6  D 7

=1

P2  D5  D6  D7

P3  D 9

=1

P3  D9

www.ptit.edu.vn



GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

77

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (5) - Mạch kiểm tra mã Hamming Khi nhận được từ mã, tiến hành kiểm tra tính chẵn lẻ trong nhóm bit tại các vị trí: S0 : 1, 3, 5, 7, 9, 11,13,15 S1 : 2, 3, 6, 7, 10, 11,14,15 S2 : 4, 5, 6, 7, 12,13,14,15 S3 : 8, 9, 10, 11,12,13,14,15 * Kiểm tra mã Hamming: (ví dụ số bit thông tin D = 5, số bit kiểm tra P = 4) S0 = b1  b3  b5  b7  b9

Hamming chẵn

Hamming lẻ

S1 = b2  b3  b6  b7

S3S2S1S0

= 0000: Không lỗi

= 1111

S2 = b4  b5  b6  b7

S3S2S1S0

 0000: Có lỗi

 1111

S3 = b8  b9

Vị trí bit lỗi:

www.ptit.edu.vn

S3S2S1S0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

S3 S2 S1 S0

78

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (6) - Ví dụ Cho từ mã thông tin là 10110, hãy xây dựng từ mã Hamming chẵn.

Giả sử phía thu nhận được chuỗi thông tin là: 110010010. Kiểm tra lỗi và sửa lỗi (nếu có).

Giải: -Số bit thông tin: D = 5, suy ra số bit kiểm tra: P = 4 - Vị trí các bit P: 9

8

7

6

5

4

3

2

1

D9

P3

D7

D6

D5

P2

D3

P1

P0

www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

(*)

79

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (7) - Ví dụ  Tìm P:

9

8

7

6

5

4

3

2

1

D9

P3

D7

D6

D5

P2

D3

P1

P0

1

P3

0

1

1

P2

0

P1

P0

P0  D3  D5 D7  D9 = 0

P0 = D3  D5 D7  D9 = 0  1 0 1= 0

P1  D3  D6  D7

=0

P1 = D3  D6  D7

= 0  1 0

=1

P2  D5  D6 D7

=0

P2 = D5  D6 D7

= 1  1 0

=0

P3  D9

=0

P3 = D9

=1

 Từ mã Hamming chẵn phát đi: D9 P3 D7

1 www.ptit.edu.vn

1

0

D6

D5

P2

D3

P1

P0

1

1

0

0

1

0

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

80

BÀI GIẢNG MÔN: KỸ THUẬT SỐ 3.7.2. Mã Hamming (8) - Ví dụ  Từ mã nhận được:

b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1

 Kiểm tra các S:

1

1

0

0

1

0

0

1

0

S0 = b1  b3  b5  b7  b9 = 0  0  1  0  1= 0 S1 = b2  b3  b6  b7

= 1  0 0  0

=1

S2 = b4  b5  b6  b7

= 0  1 0  0

=1

S3 = b8  b9

=11

=0

 Lỗi ở vị trí 0110 (vị trí 6). Sửa lỗi: b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 1 www.ptit.edu.vn

1

0

1

1

GIẢNG VIÊN: THS.NGUYỄN HỒNG HOA BỘ MÔN KTĐT – KHOA KTĐT1

0

0

1

0 81