Bài giảng Kỹ thuật số - Hệ thống số và mã số

Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II NỘI DUNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SỐ Chương 1: Hệ thống số và mã số Chương 2:Đại số hàm Boole Chương 3: Cổng logic Chương 4: Mạch logic tổ hợp Chương 5: Mạch tuần tự Chương 6: Mạch phát xung và tạo xung Chương 7: Bộ nhớ Chương 8: Logic lập trình (PLD) Chương 9: Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL Chương 10: Vi mạch lập trình PLD Ôn tập Bài kiểm tra www.ptithcm.edu.vn Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Mạch tương tự (analog) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ 1. Hệ thống tương tự (analog system) Mạch số (digital) 2. Hệ thống số (digital system) VD: Bộ khuếch đại âm tần, thiết bị thu phát băng từ… VD: máy tính, điện thoại di động, thiết bị nghe nhìn số… Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Điện thoại số Tổng đài số Truyền hình số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Ứng dụng của mạch số trong các hệ thống: Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Tín hiệu tương tự (analog signal) Tín hiệu số (digital signal) xa(t) Tín hiệu số: 11001001000 Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ - Dễ thiết kế hơn - Thông tin được lưu trữ và truy cập dễ dàng,nhanh chóng - Tính chính xác và độ tin cậy cao - Có thể lập trình hoạt động. - Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu, có khả năng tự lọc nhiễu,tự phát hiện sai và sửa sai. - Tích hợp trên một chíp IC. - Độ chính xác và độ phân giải cao. Ưu điểm của mạch số Muốn sử dụng kỹ thuật số khi làm việc với tín hiệu đầu vào và đầu ra dạng tương tự ta phải thực hiện sự chuyển đổi từ dạng tương tự sang dạng số, sau đó xử lý thông tin số và chuyển ngược lại từ dạng số đã xử lý sang dạng tương tự . Nhược điểm Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Các bước để sử dụng được hệ thống kỹ thuật số: * Biến đổi thông tin đầu vào dạng tương tự thành dạng số (ADC) * Xử lý thông tin số * Biến đổi đầu ra dạng số về lại dạng tương tự (DAC) Ví dụ sơ đồ khối một hệ thống điều khiển nhiệt độ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Ý nghĩa một số nhị phân: Ví dụ: 1100.1012 = (1x 23) + (1x 22) + (0x21) + (0x20) + (1x2-1)  + (0x2-2) + (1x 2-3 )                  = 8 + 4 + 0 + 0 + 0.5 + 0 + 0.125                = 12.125 2. Số nhị phân (binary) Trong hệ thống số nhị phân (binary system) chỉ có hai cơ số là 0 và 1 Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số Số nhị phân: MSB (Most Significant Bit) (Least Significant Bit) LSB bit nipple byte Thứ tự bit CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Lũy thừa của 210 = 1024 được gọi tắt là 1K (đọc K hay kilo) Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Bảng trị giá 2n Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Nếu sử dụng N bit có thể tổ hợp được 2N số độc lập nhau VD: 2 bit, tổ hợp được 22 = 4 số ( 002 đến 112 ) 4 bit, tổ hợp được  24 = 16 số ( 00002 đến 11112 ) Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 3. Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal Number System) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 3. Hệ thống số thập lục phân (tt) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Hệ thống số thập lục phân sử dụng 16 cơ số gồm : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A, B, C, D, E, F. Mỗi một ký tự số thập lục phân biểu diễn một nhóm 4 ký số nhị phân. Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 4. Số BCD (Binary Coded Decimal) Mã BCD là loại mã dùng để biểu thị số thập phân VD: 910 có mã BCD là 1001 8610 Có mã BCD là 1000 0110 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Thập phân sang mã BCD Mã BCD sang thập phân Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 5.Mã Gray 4 bit CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 5.Mã ASCII Mã ASCII dùng số nhị phân 7 bit gồm 128 mã số cho 128 ký tự chữ số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Bảng dưới đây minh họa một phần danh sách mã ASCII.     Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 5.Mã ASCII (tt) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Bảng dưới đây minh họa một phần danh sách mã ASCII.     Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số 6. Phép Công có nhớ trong hệ Nhị phân Khi thực hiện phép cộng cần lưu ý: 0 + 0 = 0 ; 0 + 1 = 1 ; 1 + 0 = 1 ; 1 + 1 = 0 nhớ 1 (đem qua bit cao hơn). Ví dụ: 1 1 (số nhớ) 1 0 1 1 (số hạng thứ 1) + 1 1 1 0 (số hạng thứ 2) ------------------------------------- 1 1 0 0 1 (tổng) CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ 6. Phép Trừ trong hệ Nhị phân Khi thực hiện phép trừ cần lưu ý: 0 - 0 = 0 ; 1 - 1 = 0 ; 1 - 0 = 1 ; 0 - 1 = 1 mượn 1 ở bit cao hơn Ví dụ: 1 1 (số mượn) 1 0 0 (số bị trừ) - 0 1 1 (số trừ) ------------------------------------- 0 0 1 (hiệu) Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ 6. Cộng hai số BCD Khi thực hiện cộng số BCD lưu ý khi kết quả lớn hơn 9 Học viện công nghệ BCVT Khoa Kỹ Thuật Điện Tử II Bài giảng Kỹ Thuật Số CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ 6. Cộng hai số HEX Khi thực hiện cộng số HEX lưu ý khi kết quả lớn hơn F