Giáo trình Kỹ thuật số - Tương tự - Nghề: Điện tàu thủy, điện công nghiệp, điện dân dụng, công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: KỸ THUẬT SỐ- TƯƠNG
TỰ
NGHỀ: ĐIỆN TÀU THỦY, ĐIỆN CÔNG
NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG, CÔNG NGHỆ KỸ
THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số ...... QĐ/ ngày .....tháng......năm....của........)
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 “Kỹ thuật số - tương tự” được biên soạn trên cơ sở đề cương chi
tiết môn học “Kỹ thuật số - tương tự” dùng cho sinh viên các chuyên ngành điện
Trường Cao đẳng Hàng Hải I.
Giáo trình cung cấp các kiến thức cơ bản về mạch điện,các tính chất cơ bản
của mạch điện, các mạch số, mạch tương tự, các đặc tính của mạch điện và các IC
linh kiện trong mạch số.Giáo trình này có thể làm tài liệu cho giảng viên giảng
dạy, học sinh - sinh viên các trường kỹ thuật. Nội dung giáo trình bao gồm 10
chương:
Chương 1: Khái niệm cơ bản về kỹ thuật số
Chương 2: Tối thiểu hóa hàm Boole
Chương 3: Thiết kế hệ logic tổ hợp
Chương 4: Các mạch MSI dùng thiết kế hệ tổ hợp
Chương 5: Bộ đếm
Chương 6: Khuếch đại vi sai
Chương 7: Bộ khuếch đại thuật toán và ứng dụng
Chương 8: Mạch dao động ba điểm
Chương 9: Các mạch tạo xung
Chương 10: Vi mạch định thời 555
Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tập thể các thầy, cô giáo khoa Điện -
Điện tử trường Cao đẳng Hàng hải I đã động viên và đóng góp nhiều ý kiến cho
giáo trình này. Trong quá trình biên soạn giáo trình không thể tránh khỏi những
sai sót. Rất mong các thầy, cô giáo, bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình được
hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ Khoa Điện - Điện tử
Trường Cao đẳng Hàng Hải I, số 498 Đà Nẵng - Đông Hải I - Hải An - Hải Phòng
HẢI PHÒNG, ngày…..........tháng…........... năm……
Tham gia biên soạn
1. Phạm Thị Dung
3
MỤC LỤC
TT
Nội dung
Trang
3
Lời giới thiệu
Mục lục
1
4
2
3
4
5
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục bảng, biểu, hình ảnh
Nội dung
7
8
14
15
15
15
22
28
30
33
35
35
36
39
44
46
46
47
53
55
55
57
62
65
Phần 1. Kỹ thuật số
Chương1. Khái niệm cơ bản về Kỹ thuật số
1. Hệ thống đếm và mã
2. Các phần tử logic cơ bản
3. Cơ sở đại số Boole
4.Các phương pháp biểu diễn hàm logic
Bài tập chương 1
Chương 2. Tối thiểu hóa hàm logic
1. Khái niệm chung
2. Phương pháp tối thiểu hóa bằng công thức
3. Phương pháp tối thiểu hóa bằng bảng Karnaugh
Câu hỏi và bài tập chương 2
Chương 3. Thiết kế hệ logic tổ hợp
1. Mô hình toán học
2. Phân tích và thiết kế hệ logic tổ hợp
Bài tập chương 3
Chương 4. Các mạch MSI dùng thiết kế mạch tổ hợp
1. Mở đầu
2. Bộ dồn kênh / Phân kênh
3. Mảng logic lập trình
4. Mạch chuyển mã
4
Câu hỏi và bài tập chương 4
Chương 5. Bộ đếm
71
72
72
75
77
78
79
81
81
1. Định nghĩa và phân loại bộ đếm
2. Các bước thiết kế bộ đếm
3. Bộ đếm thuận nhị phân đồng bộ Kđ = 2n
4. Bộ đếm nghịch nhị phân đồng bộ Kđ = 2n
Bài tập chương 5
Phần 2. Kỹ thuật tương tự
Chương 6. Khuếch đại vi sai
1. Cấu trúc và các tham số cơ bản của bộ khuếch đại vi sai
81
mã
2. Sơ đồ ứng dụng cơ bản
84
86
87
87
89
90
94
95
95
96
97
98
Bài tập chương 6
Chương 7. Bộ khuếch đại thuật toán và ứng dụng..........
1. Cấu trúc và các tham số cơ bản................................
2. Mạch khuếch đại đảo, không đảo.....................
3. Mạch cộng, mạch trừ
Câu hỏi và bài tập chương 7
Chương 8. Mạch dao động 3 điểm
1. Mạch 3 điểm điện cảm
2. Mạch 3 điểm điện dung
Bài tập chương 8
Chương 9. Các mạch tạo xung
1 Mạch dao động thạch anh cộng hưởng nối tiếp/song
song
98
2. Mạch so sánh dùng OP-AMP
3. Trigơ Smit.
100
101
102
104
4. Mạch dao động đa hài
Câu hỏi và bài tập chương 9
5
Chương 10. Vi mạch định thời 555
1. Sơ đồ chân và cấu trúc của 555
2. Mạch dao động không ổn
Câu hỏi và bài tập chương 10
Tài liệu tham khảo
105
105
106
107
108
6
Bảng danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Giải thích
Biến đổi tương tự sang số
Biến đổi số sang tương tự
Vi mạch cỡ nhỏ
ADC
DAC
SSI
MSI
Vi mạch cỡ trung bình
Vi mạch cỡ lớn
LSI
MUX
DEMUX
KĐTT.
Colpitts
Hartley
Mạch dồn kênh
Mạch phân kênh
Khuếch đại thuật toán
Mạch dao động 3 điểm điện dung
Mạch dao động 3 điểm điện cảm
7
Danh mục hình vẽ
Tên hình vẽ
stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Trang
20
22
23
23
23
24
24
24
24
25
25
25
26
26
26
27
27
29
33
34
36
47
47
49
51
51
52
Hình 1.1. Chuyển số thập phân sang số nhị phân và Hexa
Hình 1.2. Ký hiệu phần tử NOT.
Hình 1.3. a) Bảng trạng thái, b) giản đồ thời gian phần tử NOT
Hình 1.4. Ký hiệu logic AND.
Hình 1.5. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử
Hình 1.6. Ký hiệu phần tử OR
Hình 1.7. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử OR
Hình 1.8. Ký hiệu phần tử NAND
Hình 1.9. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử NAND
10 Hình 1.10. Ký hiệu phần tử NOR.
11 Hình 1.11. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử NOR
12 Hình 1.12. Ký hiệu phần tử XOR
13 Hình 1.13. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử XOR
14 Hình 1.14. Ký hiệu phần tử tương đương.
15 Hình 1.15. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử XNOR
16 Hình 1.16. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử bán tổng
17 Hình 1.17. Bảng trạng thái và giản đồ thời gian phần tử FA
18 Hình 1.18. Biểu diễn quan hệ AND, OR, NOT của A và B
19 Hình 1.19. Sơ đồ logic của các biểu thức Y và Z
21 Hình 1.20. Cho bài tập 1.6
22 Hình 2.1. Sơ đồ logic ứng với các biểu thức bảng 2.1
23 Hình 3.1. Sơ đồ khối mạch tổ hợp
24 Hình 3.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển cửa tự động
25 Hình 3.3. Sơ đồ khối mạch điều khiển
26 Hình 3.4. Sơ đồ với biểu thức OR-AND tối thiểu
27 Hình 3.5. Sơ đồ chỉ dùng logic NAND
28 Hình 3.6. Hình dạng và chức năng vi mạch số dùng trong sơ đồ
8
a) IC74LS04; b) IC74LS08; c) IC74LS32; d) IC74LS00;
29 Hình 4.1. Một số vi mạch tổ hợp
55
57
58
30 Hình 4.2. Sơ đồ khối MUX và DEMUX
31 Hình 4.3. a) Sơ đồ khối, b) bảng chân lí và c) sơ đồ logic MUX
2-1
32 Hình 4.4. Sơ đồ khối MUX 4-1
59
59
60
60
61
62
62
63
63
64
65
66
67
68
68
69
70
72
73
74
74
33 Hình 4.5. Sơ đồ khối MUX 8-1
34 Hình 4.6. DEMUX 1-2
35 Hình 4.7. DEMUX 2-4
36 Hình 4.8. DEMUX 3-8
37 Hình 4.9. DEMUX 4-16 dùng 2 IC 74138
38 Hình 4.10. Sơ đồ khối của PLA
39 Hình 4.11. Sơ đồ logic bộ cộng sử dụng PLA
40 Hình 4.12. Cấu trúc mảng logic
41 Hình 4.13. Nguyên tắc lập trình của PLA
42 Hình 4.14. Ví dụ về lập trình với PLA
43 Hình 4.15. Sơ đồ logic bộ chuyển mã Nhị phân-Gray
44 Hình 4.16. Sơ đồ khối mạch chuyển mã 3 ra 8
45 Hình 4.17. Sơ đồ logic mạch chuyển mã 3 ra 8
46 Hình 4.18. Hiển thị của LED 7 thanh từ 0 - 9
47 Hình 4.19. Sơ đồ logic chuyển mã BCD. LED 7 thanh
48 Hình 4.20. Sơ đồ mạch chuyển mã BCD. Decimal
49 Hình 5.1. Sơ đồ khối của bộ đếm
50 Hình 5.2. Đồ hình trạng thái tổng quát của bộ đếm
51 Hình 5.3. Phân loại bộ đếm.
52 Hình 5.4. a) Sự chuyển trạng thái trong của bộ đếm đồng bộ;
b) Sự chuyển biến trạng thái trong của bộ đếm không
đồng bộ
53 Hình 5.5. Phân loại theo hướng đếm.
75
9
54 Hình 5.6. Các bước thiết kế bộ đếm Kđ.
76
78
79
79
81
82
83
84
84
85
88
89
90
90
91
91
91
93
93
94
95
96
97
98
99
55 Hình 5.7. Sơ đồ mạch đếm thuận Kđ = 22.
56 Hình 5.8. Sơ đồ mạch đếm ngược Kđ = 22.
57 Hình 5.9. Mạch đếm đồng bộ n tầng, đếm lên/ xuống
58 Hình 6.1. Sơ đồ mạch khuếch đại vi sai.
59 Hình 6.2. Sơ đồ mạch khuếch đại vi sai chế độ vi sai.
60 Hình 6.3. Sơ đồ mạch khuếch đại vi sai chế độ đồng pha.
61 Hình 6.4 Mạch khuếch đại vi sai Darlington
62 Hình 6.5 Mạch khuếch đại vi sai Darlington có hồi tiếp âm dòng
63 Hình 6.6. Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ
64 Hình 7.1. Ký hiệu và cấu trúc chung của bộ khuếch đại thuật toán.
65 Hình 7.2. Đặc tính truyền đạt của khuếch đại thuật toán
66 Hình 7.3. Bộ KĐTT có bù điện áp Offset.
67 Hình 7.4. Sơ đồ mạch khuếch đại
68 Hình 7.5.Sơ đồ mạch khuếch đại không đảo
69 Hình7.6. Sơ đồ mạch cộng đảo
70 Hình7.7. Sơ đồ mạch cộng không đảo
71 Hình 7.8. Sơ đồ mạch trừ
72 Hình 7.9 Sơ đồ mạch tích phân
73 Hình 7.10. Sơ đồ mạch vi phân
74 Hình 8.1. Mạch dao động sin kiểu Colpitts.
75 Hình 8.2. Dạng sóng tín hiệu dao động hình sin.
76 Hình 8.3. Mạch dao động hình sin kiểu Hartley.
77 Hình 9.1. Mạch điện tương đương của thạch anh
78 Hình 9.2. Mạch dao động dùng thạch anh với tần số cộng hưởng
song song
79 Hình 9.3. Mạch dao động dùng thạch anh với tần số cộng hưởng
100
100
nối tiếp ghép biến áp.
80 Hình 9.4. Ký hiệu và đặc tuyến truyền đạt của KĐTT
10
81 Hình 9.5. Các sơ đồ mạch so sánh của KĐTT.
82 Hình 9.6. Sơ đồ nguyên lý và ký hiệu của mạch Trigger Schmitt .
83 Hình 9.7. Mạch dao động đa hài không ổn
101
101
101
103
106
107
84 Hình 9.8 Mạch dao động OP-AMP
85 Hình 10.1. Sơ đồ cấu trúc họ vi mạch định thời 555
86 Hình 10.2. Mạch dao động không ổn dùng 555.
11
Danh mục bảng
stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tên bảng
Trang
16
18
18
18
19
20
20
21
21
28
29
31
35
36
40
40
41
41
42
42
43
Bảng 1.1. Một số hệ đếm
Bảng 1.2 Công thức cộng số nhị phân
Bảng 1.3. Công thức trừ số nhị phân
Bảng 1.4. Công thức nhân số nhị phân
Bảng 1.5. Chuyển số thập phân sang số nhị phân
Bảng 1.6. Chuyển số dư thập phân sang số nhị phân
Bảng 1.7. Phần nguyên và phần lẻ số nhị phân
Bảng 1.8. Mã thập phân và mã BCD 8421
Bảng 1.9. Chữ số hệ 10 theo các loại mã khác nhau
10 Bảng 1.10. Bảng trạng thái mạch logic
11 Bảng 1.11. Bảng chân lí A AND B
12 Bảng 1.12. Bảng chân lí A OR B
13 Bảng 2.1. Các biểu thức logic cơ bản
14 Bảng 2.2. Công thức logic cơ bản
15 Bảng 2.3. Bảng Karnaugh với hàm 3 biến
16 Bảng 2.4. Bảng Karnaugh với hàm 4 biến
17 Bảng 2.5. Bảng Karnaugh 1
18 Bảng 2.6. bảng Karnaugh 2
19 Bảng 2.7. bảng Karnaugh của hàm f(A,B,C) = Σ(0,2,4,6).
20 Bảng 2.8. bảng Karnaugh của hàm f(A,B,C) = Π(0,2,4,5,6)
21 Bảng 2.9. a) Bảng chân lí hàm g(A,B,C); b) Bảng Karnaugh hàm
g(A,B,C);
22 Bảng 2.10. Gộp các ô liền kề trong bảng Karnaugh với hàm 3 biến
23 Bảng 2.11. Gộp các ô liền kề trong bảng Karnaugh với hàm 4 biến
24 Bảng 2.12. Các trường hợp không được phép gộp
25 Bảng 3.1. Quy trình thiết kế mạch tổ hợp
43
44
44
48
49
26 Bảng 3.2. Bảng gán giá trị vào, ra
12
27 Bảng 3.3. Bảng chân lí
50
50
52
53
58
64
66
66
67
69
70
77
78
80
28 Bảng 3.4. Bảng Karnaugh
29 Bảng 3.5. Bảng chân lí bộ so sánh nhị phân 1 bit;
30 Bảng 3.6. Bảng chân lí và sơ đồ logic bộ bán tổng (HA)
31 Bảng 3.7. Bảng chân lí và sơ đồ logic bộ cộng đầy đủ (FA)
32 Bảng 4.1. Bảng Karnaugh của
S ABC
33 Bảng 4.2. Bảng chân lí bộ chuyển mã nhị phân sang mã Gray
34 Bảng 4.3. Bảng Karnaugh bộ chuyển mã nhị phân sang mã Gray
35 Bảng 4.4. Bảng chân lí mạch chuyển mã 3 ra 8
36 Bảng 4.5. Bảng chân lí chuyển mã BCD. LED 7 thanh
37 Bảng 4.6. Bảng chân lí mạch chuyển mã BCD. Decimal
38 Bảng 5.1. Bảng trạng thái 1.
39 Bảng 5.2. Bảng trạng thái 2.
40 Bảng 5.3. Cho bài tập 5.8
13
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Kỹ thuật số - tương tự
Mã môn học: MH.6520228.11; MH.6520227.09; MH.6520226.09;
MH.6510305.10
Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 41giờ; Thực hành, thí nghiệm.
thảo luận, bài tập: 00 giờ; Kiểm tra: 04 giờ)
I. Vị trí, tính chất của môn học:
- Vị trí: Kỹ thuật số - tương tự là môn học chuyên ngành của nghề Điện tự động
công nghiệp; Môn học có thể bố trí sau các môn cơ sở và trước các mô đun nghề.
- Tính chất: Học phần này cung cấp cho người học các kiến thức về cấu trúc, chức
năng của các họ vi mạch tương tự cơ bản, các mạch ổn áp dùng vi mạch, mạch dao
động, mạch khuếch đại công suất cơ bản; cấu trúc, chức năng của các họ vi mạch
số cơ bản, mạch logic tổ hợp, hệ logic tuần tự với vi mạch cỡ nhỏ và vi mạch tích
hợp mật độ cao
-Ý nghĩa, vai trò của môn học: Môn học giúp cho người học có thể xây dựng và
phân tích được các mạch điện số cũng như mạch tương tự
II. Mục tiêu của học phần:
- Về kiến thức:
+ Phân tích được một số ứng dụng cơ bản của mạch khuếch đại vi sai,
khuếch đại thuật toán, vi mạch ổn áp và các vi mạch khác.
+ Phân tích được các hệ logic tổ hợp, logic tuần tự với vi mạch cỡ nhỏ và vi
mạch tích hợp mật độ cao
- Về kỹ năng:
+ Xây dựng được sơ đồ mạch tương tự theo các phần tử cho trước;
+ Thiết lập được sơ đồ logic theo các phần tử cho trước
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức rèn luyện, vận dụng kiến thức
đã học vào thực tế công việc, chủ động sáng tạo trong tiếp thu và ứng dụng công
nghệ.
III. Nội dung môn học:
14
PHẦN 1 KỸ THUẬT SỐ
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT SỐ
MH.6520228.11.01; MH.6520227.09.01; MH.6520226.09.01;
MH.6510305.10.01
Giới thiệu
Kỹ thuật số ngày nay đã trở nên phổ biến và chiếm ưu thế về số lượng với các
ứng dụng trên nhiều thiết bị điện tử từ dân dụng đến chuyên dụng, trong nhiều lĩnh
vực như đo lường, điều khiển, giám sát .v.v.
Mục tiêu:
- Nêu được các hệ đếm và cách chuyển đổi giữa các loại mã;
- Phân biệt và biểu diễn được được các phần tử logic cơ bản;
- Có ý thức rèn luyện và vận dụng kiến thức đã học vào trong thực tế.
Nội dung chương:
1. Hệ thống đếm và mã
1.1. Khái niệm cơ bản về hệ đếm
- Hệ thống đếm: Là tổ hợp các quy tắc gọi và biểu diễn các con số có giá trị xác
định; Hệ đếm được hiểu như tập các kí hiệu và quy tắc sử dụng tập kí hiệu đó để
biểu diễn và xác định giá trị các số.
- Chữ số: là những ký hiệu dùng để biểu diễn một con số;
- Phân loại: Hệ thống đếm gồm 2 loại là hệ đếm theo vị trí và hệ đếm không theo
vị trí.
+ Hệ thống đếm theo vị trí là hệ thống mà trong đó giá trị về mặt số lượng của
mỗi chữ số phụ thuộc vào vị trí của chữ số đó nằm trong con số.
Ví dụ: Trong hệ đếm thập phân: Con số 6789 có số 9 chỉ 9 đơn vị
Con số 1968 có số 9 chỉ 9.102 đơn vị
Như vậy tùy vào vị trí khác nhau trong con số mà chữ số biểu diễn giá trị khác
nhau.
+ Hệ thống đếm không theo vị trí là hệ thống mà giá trị về mặt số lượng của
mỗi chữ số không phụ thuộc vào vị trí của chữ số đó nằm trong con số.
Ví dụ: trong hệ đếm La Mã trong các con số IX, XX hay XXXIX đều có X để biểu
diễn giá trị 10 trong hệ thập phân mà không phụ thuộc vào vị trí của nó trong con
số.
15
Nhận xét: hệ thống đếm không theo vị trí cồng kềnh khi biểu diễn giá trị lớn do đó
ít sử dụng. Do vậy, khi nói tới hệ thống đếm ta hiểu đó là hệ thống đếm theo vị trí
và gọi tắt là hệ đếm.
1.2. Các hệ đếm thông dụng
Nếu một hệ đếm có cơ sở là N thì một con số bất kỳ trong hệ đếm đó sẽ có
giá trị trong hệ thập phân thông thường như sau:
A = an-1 .Nn-1 + an-2 .Nn-2 +... + a .N1 + a0 .N0
(1.1)
Trong đó ak là các chữ số lập thành con số (k = 0, 1 ... n-1) và 0 < ak < N-1 Sau đây
là một số hệ đếm thông dụng:
- Hệ đếm mười (thập phân): có cơ số là 10, các chữ số trong hệ đếm này là: 0, 1,
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9.
Ví dụ: con số 1789 = 1.103 + 7.102 + 8.101 + 9.100 biểu diễn một nghìn bảy trăm
tám mươi chín đơn vị theo nghĩa thông thường.
- Hệ đếm hai (nhị phân): có cơ số là 2, các chữ số trong hệ đếm này là 0 và 1 ví dụ:
1011 trong hệ nhị phân sẽ biểu diễn giá trị
A = 1.23 + 0.22 + 1.21 + 1.20 = 11 trong hệ đếm 10 thông thường
- Hệ đếm mười sáu (thập lục phân. Hexa): có cơ số là 16 với các chữ số: 0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 9, A, B, C, D, E và F
Ví dụ: CDE trong hệ đếm Hexa sẽ biểu diễn giá trị:
AHEX = 12.162 + 13.161 + 14.160 = 3294 trong hệ đếm 10 thông thường.
- Hệ đếm tám (bát phân. octa): có cơ số là 8 với các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7 ví
dụ: con số 12 trong hệ Octa biểu diễn giá trị
A8 = 1.81 + 2.80 = 10 trong hệ đếm thập phân.
Bảng đối chiếu 16 chữ số đầu tiên trong các hệ đếm:
Bảng 1.1. Một số hệ đếm.
Hệ 10
Hệ 2
0000
0001
0010
0011
0100
0101
Hệ 16
Hệ 8
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
16
6
7
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
6
7
6
7
8
8
10
11
12
13
14
15
16
17
9
9
10
11
12
13
14
15
A
B
C
D
E
F
1.3. Biểu diễn số trong các hệ đếm
- Một số trong hệ 10 được biểu diễn với các thành phần: dấu "+" hoặc "-",
phần nguyên trước dấu phẩy "," và phần lẻ;
- Khi các con số được xử lý bởi các mạch số thì các con số này phải được
biểu diễn dưới dạng hệ 2 hoặc dạng mã nào đó tạo thành từ các số hệ 2 như mã
BCD, mã Gray.
- Dấu phẩy tĩnh:
Dạng nguyên: dấu phẩy luôn ở sau chữ số cuối bên phải. ví dụ: "1001,”
Dạng lẻ: dấu phẩy luôn ở trước chữ số đầu bên trái. ví dụ: ",1001".
- Dấu phẩy động:
Chuyển số thành dạng chuẩn hoá dùng luỹ thừa ví dụ: 12,78 chuyển thành
(0,1278).102 .
- Dấu: quy ước lấy giá trị 1 chỉ dấu âm và giá trị 0 chỉ dấu dương ví dụ: 1
0101 trong hệ 2 chỉ số.5 trong hệ đếm 10; 0 1001 trong hệ 2 chỉ số +9 trong hệ đếm
10;
- Tuy nhiên, người ta cũng còn thường sử dụng số bù để biểu diễn số âm như
sau:
+ Số bù 1: dùng số 1 để biểu diễn dấu âm và phần giá trị thực hiện phép lấy
phần bù cho mọi chữ số (chuyển 1 thành 0 và 0 thành 1 cho mọi chữ số).
Ví dụ: số bù 1 của. 0101 là 1 1010
+ Số bù 2: dùng 1 để biểu diễn dấu âm còn phần giá trị đổi ra số bù 1 sau đó
cộng thêm 1 vào hàng đơn vị.
17
Ví dụ: số bù 2 của 0101 là 1 1011
+ Số bù 9: dùng 1 để biểu diễn dấu âm còn phần giá trị trở thành một số sao
cho tổng của số mới và số cũ ở mỗi hàng bằng 9.
ví dụ: số bù 9 của 0011 0100 0010 (bằng 342 theo hệ mười)
là
1011001010111 (bằng 657 theo hệ mười)
Số bù 10: lấy số bù 9 cộng thêm 1 đơn vị
ví dụ: số bù 9 của 0011 0100 0010
là
1011001011000 (bằng 658 theo hệ mười)
1.4. Hệ đếm hai (nhị phân)
Các phép tính số học trong hệ đếm 2 (module 2)
- Phép cộng: Dựa trên các nguyên tắc sau
Bảng 1.2 Công thức cộng số nhị phân
Phép tính
Kết quả
0 + 0
1 + 0
0
1
0 + 1
1 + 1
1
10 (0 nhớ 1)
- Phép trừ: Dựa trên các nguyên tắc sau
Bảng 1.3. Công thức trừ số nhị phân
Phép tính
0. 0
Kết quả
0
1
1. 0
1 + 1
10. 1
0
1
- Phép nhân: Dựa trên các nguyên tắc sau
Bảng 1.4. Công thức nhân số nhị phân
Phép tính
0 . 0
Kết quả
0
0
1 . 0
18
0 . 1
1 . 1
0
1
- Phép chia: thực hiện như với hệ thập phân
1.5. Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 10
Trong khi con người sử dụng hệ đếm 10 thì các mạch gia công và xử lý số
liệu lại sử dụng hệ đếm 2 nên việc chuyển đổi giữa hai hệ đếm này là rất quan
trọng.
1.5.1. Chuyển đổi từ hệ 2 sang hệ 10
Một con số trong hệ 2 có giá trị trong hệ 10 là:
A = an-1 .2n-1 + an-2 .2n-2 +... + a1.21 + a0.20
(1.2)
trong đó: ak = 0 hoặc 1 (với k = 0, 1, 2,... n-1)
Ví dụ 1: chuyển đổi con số 1001 trong hệ 2 sang hệ 10 như sau:
A = 1.23 + 0.22 + 0.21 + 1.20 = 9
1.5.2. Chuyển đổi số từ hệ 10 sang hệ 2
Chuyển đổi từng phần nguyên và phần lẻ sau đó gộp lại Chuyển đổi phần nguyên
theo nguyên tắc chia và lấy phần dư ví dụ: chuyển đổi số 17 hệ mười sang hệ hai
như sau:
Ví dụ 2: Chuyển số thập phân 17 sang số nhị phân
Bảng 1.5. Chuyển số thập phân sang số nhị phân
Phần nguyên chia cho 0
Số dư
1
0
2
0
4
0
8 17 → Số hệ 10 (A10)
1 ← Số hệ 2 (B2)
1
Ví dụ 3: Thực hiện chuyển đổi các số thập phân 2310 và 92310 sang hệ 2 và hệ 16
2310 = ?2
23 2
1 11 2
1 5 2
92310 = ?16
92 1
3
6
5 1
7 6
11
1
6
B
9 3
19
1 2 2
0 1 2
1 0
3 0
Hình 1.1. Chuyển số thập phân sang số nhị phân và Hexa
Lấy các số dư theo thứ tự ngược lại, ta được: 23(10)= 1011111(2) và 923(10)= 39B
Chuyển đổi phần lẻ theo nguyên tắc nhân 2 trừ 1 như sau:
Đặt số 10 (phần lẻ) ở tận cùng bên trái. Nhân số hệ mười này với 2, nếu tích số lớn
hơn 1 thì lấy tích số trừ đi 1, đồng thời ghi 1 xuống hàng dưới (hàng đặt hệ số cần
tìm), nếu tích số nhỏ hơn 1 đặt 0 xuống hàng dưới, ghi sang cột 2 và tiếp tục tới khi
hiệu số bằng 0 hoặc đạt số lẻ theo yêu cầu.
Ví dụ 4: chuyển đổi số 0,525 hệ mười sang hệ hai. áp dụng quy tắc trên ta có:
Bảng 1.6. Chuyển số dư thập phân sang số nhị phân
Hệ 10
0,525 x 2 = 1,05 0,05 x 2 = 0,1 0,1 x 2 = 0,2 0,2 x 2 = 0,4
1,05. 1 = 0,05
0,525
Hệ 2
1
0
0
0
Vậy số hệ 2 thu được là 0,1000(2)
Từ 2 kết quả trên ta tìm được số hệ 2 tương ứng với số hệ 10 bằng cách gộp phần
nguyên và phần lẻ với nhau, ví du:
Bảng 1.7. Phần nguyên và phần lẻ số nhị phân
Số hệ 10
17
Số hệ 2
10001
0,525
17,525
0,1000
10001,1000
1.6. Mã hóa hệ 10
Khái niệm: Để thực hiện việc chuyển đổi các con số giữa 2 hệ thống đếm 2
và 10 người ta sử dụng phương pháp biểu diễn 2. 10. Phương pháp này gọi là mã
hoá các con số trong hệ đếm 10 bằng các nhóm mã hệ 2 (BCD. Binary Coded
Decimal).
Các chữ số trong hệ 10 gồm các số từ 0 tới 9 do đó sẽ được biểu diễn bằng các hệ
20
Tải về để xem bản đầy đủ
108 trang
26/03/2022
14092
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật số - Tương tự - Nghề: Điện tàu thủy, điện công nghiệp, điện dân dụng, công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_so_tuong_tu_nghe_dien_tau_thuy_dien_cong.pdf
