Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 6: Bộ đếm và thanh ghi - Nguyễn Quang Huy
dce Tài liệu tham khảo
2014
• “Digital Systems, Principles and Applications”,
11th Edition, Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer,
Gregory L. Moss
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
2
dce Giới thiệu (1)
2014
• Bộ đếm (Counter) là gì?
– Đếm tuần tự: 1, 2, 3, ..., 100, 1, 2, ...
– Biểu đồ trạng thái
– Bộ đếm đồng bộ và bất đồng bộ
2
12
10
4
6
8
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
4
dce Giới thiệu (2)
2014
• Bộ đếm sử dụng Flip-
Flop (FF)
– Bộ đếm N bit ‰ sử
dụng N – FF
– Mạch đếm cơ bản
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
5
dce Bộ đếm bất đồng bộ
2014
• Bất đồng bộ (Asynchronous – Ripple)
– Xung CLK chỉ được cấp cho FF A
– Ngõ xuất FF đóng vai trò xung CLK cho FF B, tương tự
cho các FF còn lại
– Các ngõ xuất DCBA biểu diễn cho số nhị phân 4 bit với D
là bit trọng
– Tồn tại thời gian trễ (delay) giữa các đáp ứng của các FF
trong bộ đếm
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
6
dce Bộ đếm bất đồng bộ
2014
• Bộ đếm bất đồng bộ 4-bit
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
7
dce Bộ đếm bất đồng bộ
2014
• “MOD number”
– Số trạng thái bộ đếm đi qua trong mỗi chu kỳ trước khi
quay lại trạng thái ban đầu
– Tăng “MOD number” bằng cách thêm các FF vào bộ đếm
– MOD number = 2N
– Ví dụ:
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
8
dce Chia tần số (Frequency Division)
2014
• Ngõ xuất của mỗi FF có tần số bằng ½ tần số của tín
hiệu tại chân CLK của FF
• Ngõ xuất của FF thứ 2 có tần số bằng ¼ tần số của
tín hiệu xung CLK
• Sử dụng N-FF có thể tạo ngõ xuất với tần số bằng
1/2N tần số CLK ngõ nhập
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
9
dce Chia tần số (Frequency Division)
2014
• Trong bất kỳ bộ đếm nào, tín hiệu ngõ xuất của FF
cuối cùng (MSB) có tần số bằng tần số của tín hiệu
CLK chia cho “MOD number” của bộ đếm
• Ví dụ
– Bộ đếm MOD-16, ngõ xuất của FF cuối cùng có tần số
bằng 1/16 tần số tín hiệu xung CLK - gọi là bộ đếm chia 16
(divide-by-16 counter)
– Bộ đếm MOD-60
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
10
dce Bộ đếm với MOD number < 2N
2014
• Bộ đếm bất đồng bộ cơ bản N-FF được giới hạn đến
MOD number = 2N (MOD number lớn nhất có thể đạt
được với N-FF)
• Bộ đếm cơ bản với MOD number < 2N: bộ đếm bỏ
qua một số trạng thái trong chuỗi đếm thông thường
• Ví dụ
Cổng NAND làm thay
đổi trình tự chuỗi đếm
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
11
dce Bộ đếm với MOD number < 2N
2014
• Ngõ xuất của cổng NAND được kết nối với ngõ nhập
bất đồng bộ CLR của mỗi FF
– Ngõ xuất = HIGH: không ảnh hưởng đến bộ đếm
– Ngõ xuất = LOW: các FF sẽ bị xoá về 0, tương ứng bộ
đếm sẽ về trạng thái 000 ngay lập tức
• 2 ngõ nhập của cổng NAND là 2 tín hiệu ngõ xuất B
thứ 6
– Khi các FF bị xoá, ngõ xuất cổng NAND = HIGH, điều kiện
B = C = 1 không còn tồn tại ‰ bộ đếm hoạt động bình
thường
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
12
dce Bộ đếm với MOD number < 2N
2014
Trạng thái
tạm thời
• Bộ đếm đếm từ giá trị 000
111
(0) đến 101 (5), bỏ qua giá
trị 110 và 111 ‰ 6 trạng
thái ‰ bộ đếm MOD-6
110
000
• Duty cycle: tỷ lệ phần trăm
thời gian tín hiệu ở trạng
thái tích cực trên tổng thời
gian 1 chu kỳ
001
101
010
– Xung vuông đối xứng : 50%
100
011
– Ngõ xuất C
33.33% (⅓)
Biểu đồ chuyển trạng thái
(State Transition Diagram)
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
14
dce Bộ đếm với MOD number < 2N
2014
• MOD number = ?
• Tần số tại ngõ xuất D = ?
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
15
dce Bộ đếm với MOD number < 2N
2014
• Quy trình xây dựng bộ đếm từ bắt đầu từ 0 và có
MOD number = X
– Tìm số lượng FF nhỏ nhất sao cho 2N ≥ X. Nếu 2N = X, bỏ
qua bước 2 và 3
– Kết nối ngõ xuất của cổng NAND với ngõ nhập bất đồng
bộ của tất
– Xác định FF có ngõ xuất ở mức 1 (HIGH) tại trạng thái bộ
của cổng NAND
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
16
dce Bộ đếm Mười – bộ đếm BCD
2014
• Bộ đếm Mười (Decade): gồm 10 trạng thái phân biệt
hay bộ đếm MOD-10 (không quan tâm đến thứ tự)
• Bộ đếm BCD: bộ đếm đếm từ 0000 ‰ 1001
• Ứng dụng bộ đếm MOD-10: chia tần số cho 10
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
17
dce IC đếm bất đồng bộ
2014
• IC 74LS293 (TTL)
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
18
dce IC đếm bất đồng bộ
2014
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
19
dce IC đếm bất đồng bộ
2014
• Ví dụ:
– Thiết bộ đếm MOD-16 với tần số xung CLK ngõ nhập 10
kHz sử dụng IC 74LS293
– Xác định tần số ngõ xuất Q3
6/4/2014
Logic Design 1
©2014, CE Department
20
Tải về để xem bản đầy đủ
59 trang
23180
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 6: Bộ đếm và thanh ghi - Nguyễn Quang Huy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thiet_ke_luan_ly_1_chuong_6_bo_dem_va_thanh_ghi_ng.pdf
