Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 4: Chuyển đổi mã và giải mã (Code Conversion and Decoder)
Bµi 4 : chuyÓn ®æi m· vµ gi¶i m·
(Code Conversion and Decoder)
A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt.
1. M· vµ chuyÓn ®æi m·.
ë m· BCD ta ®· sö dông 1 nhãm m· hÖ 2 gåm 4 bit ®Ó biÓu diÔn c¸c sè ë hÖ
10 tõ 1 ®Õn 9. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ sù m· ho¸. T−¬ng tù nh− vËy ta cã thÓ
dïng 1 nhãm m· hÖ 2 nhiÒu bit h¬n ®Ó m· ho¸ c¸c ch÷ c¸i, c¸c ký hiÖu kh¸c (+, -,
&, %, $ ... ) hoÆc c¶ mét tËp hîp lÖnh cho tr−íc cña m¸y tÝnh sè.
Víi mét d·y n ch÷ sè hÖ 2 (n bit) ta cã 2n bé gi¸ trÞ kh¸c nhau ®¹i diÖn cho 2n
c¸c ký hiÖu hoÆc c¸c lÖnh cÇn m· ho¸. NÕu sè ký hiÖu vµ lÖnh cÇn m· ho¸ lµ N:
N ≤ 2n
NÕu N = 2n th× sè nhãm m· n bit võa ®ñ ®Ó m· ho¸ N ký hiÖu.
NÕu N < 2n th× sÏ cßn 1 sè nhãm m· n bit thõa vµ ®−îc dïng vµo môc ®Ých
kh¸c nh− ph¸t hiÖn lçi hoÆc söa sai trong qu¸ tr×nh truyÒn th«ng tin.
Trong gi¸o tr×nh lý thuyÕt ta ®· t×m hiÓu m· ho¸ sè cña hÖ 10 b»ng m· BCD
8421, viÖc chuyÓn m· hÖ 2 sang m· Gray, m· hÖ 2 sang m· bï 2.
2. Gi¶i m·.
Lµ qu¸ tr×nh ng−îc l¹i víi m· ho¸. NghÜa lµ tõ 1 bé gi¸ trÞ cña nhãm m· n bit
ta t×m l¹i ®−îc 1 trong N ký hiÖu hoÆc lÖnh t−¬ng øng.
a) Gi¶i m· nhÞ ph©n (Binary decoder)
M¹ch gi¶i m· lµ mét m¹ch logic tæ hîp thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tõ m· nµy
sang m· kh¸c. Trong gi¶i m· nhÞ ph©n , nÕu m· vµo cã n bit th× m· ra cã 2n bit.
§ã lµ gi¶i m· vµo n ra 2n.
VÒ nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ kÕt cÊu cña s¬ ®å logic th× gi¶i m· gièng nh−
ph©n kªnh. Tuy nhiªn, viÖc sö dông chóng th× kh¸c nhau. Theo lý thuyÕt to¸n
häc, muèn m· ho¸ 4 sè thÊp ph©n (0, 1, 2, 3) ta cÇn 4 tæ hîp m· nhÞ ph©n víi hai
ký hiÖu A1, A0 . Muèn m· ho¸ 8 sè thËp ph©n (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) ta cÇn 8 tæ hîp
m· nhÞ ph©n víi 3 ký hiÖu A2, A1, A0. Muèn m· ho¸ 16 sè thËp ph©n (0, 1, ........,
15) ta cÇn 16 tæ hîp m· nhÞ ph©n bèn ký hiÖu A3, A2, A1, A0 ...
35
H×nh vÏ d−íi ®©y gióp ta cã kh¸i niÖm vÒ c¸ch thiÕt kÕ logic cho gi¶i m· tõ
nhÞ ph©n ra m· 8 (Binary - to - Octal decoder).
A2A2
A1A1 A0 A0
0
1
2
3
4
5
6
7
§a sè c¸c m¹ch gi¶i m· b¸n trªn thÞ tr−êng hiÖn nay ®−îc thiÕt kÕ víi ®Çu ra
t¸c ®éng ë møc logic thÊp (active - low output). Së dÜ nh− vËy v× cöa ®¶o nãi
chung t¸c ®éng nhanh h¬n kh«ng ®¶o. Nh− vËy, ta chØ cÇn thay ®æi cöa vµ
b»ng cöa kh«ng vµ, thay thÕ ký hiÖu ®Çu ra :
0 b»ng 0
1 b»ng 1
2 b»ng 2 ...
Vi m¹ch 74LS138 lµ gi¶i m· vµo 3 ra 8 víi ®Çu ra t¸c ®éng ë møc logic
thÊp. L−u ý r»ng trong s¬ ®å logic h×nh trªn kh«ng cã ®Çu vµo cho phÐp
(ENABLE) v× ë ®©y chØ quan t©m ®Õn c¸ch x©y dùng m¹ch logic cã 8 tæ hîp cña ba
ký hiÖu
A2, A1, A0 .
36
§Çu vµo
§Çu ra
Hµm logic
A2 A1 A0
Octal
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
A2 A1 A0
A2 A1 A0
A2 A2 A0
A2 A1 A0
0
0
0
1
1
1
1
A2
A2
A
A0
A0
1
A
1
A2
A2
A
A0
A0
1
A
1
Trong c¸c s¸ch “cÈm nang vi m¹ch sè” cã giíi thiÖu mét sè gi¶i m·. VÝ dô, c¸c
gi¶i m· vµo 2 ra 4 lµ 74LS139, 74LS155. 74LS156. Gi¶i m· vµo 4 ra 16 lµ
74LS154.
Muèn cã gi¶i m· nhÞ ph©n ra thËp ph©n nghÜa lµ muèn m· ho¸ 10 sè thËp
ph©n th× gi¶i quyÕt nh− thÕ nµo ? DÜ nhiªn r»ng ta chØ cÇn 10 tæ hîp m· nhÞ ph©n
4 ký hiÖu (D, C, B, A). Nh− vËy, 6 tæ hîp bÞ lo¹i trõ lµ 1010, 1011, 1100, 1101,
1110 vµ 1111.
74LS42
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
A3
A2
A1
A0
37
b) Gi¶i m· 7 ®o¹n (7 - segment display)
§Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n (7 - segment display)
§Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n gåm 7 diot ph¸t quang (LED: Light Emission Diode) hay 7
chØ thÞ tinh thÓ láng (LCD: Liquid Crystal Display). Mçi bit ®−îc thÓ hiÖn b»ng
mét ®o¹n s¸ng a hoÆc b hoÆc c ... ®Õn g.
Cã hai lo¹i chØ thÞ 7 ®o¹n:
-
-
A nèt chung
Catèt chung
Gnd
V+
abcdefg.
abcdefg.
REDCC
REDCA
38
Gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n (lo¹i 7447).
Vi m¹ch 7447 lµ gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n . Sè nhÞ ph©n ®−îc m· ho¸
®Ó chuyÓn thµnh m· 7 ®o¹n . Gi¶i m· 7447 cã c¸c ®Çu ra “t¸c ®éng thÊp” nªn ®Ìn
chØ thÞ 7 ®o¹n cã anèt chung. S¬ ®å nèi m¹ch gi÷a 7447 vµ chØ thÞ 7 ®o¹n ®−îc
diÔn t¶ h×nh d−íi ®©y. §iÖn trë R lµm nhiÖm vô b¶o vÖ cho c¸c LED (R = 300 Ω).
300ohm
74LS47
REDCA
8
7
6
5
4
3
2
1
A3
g
f
e
d
c
b
a
Sè nhÞ
ph©n
4 bit
A2
A1
A0
+5V
9
test
RBI RBO
D−íi ®©y lµ b¶ng ch©n lý cho gi¶i m· 7447A, 74L47, 74LS47.
§Çu vµo
§Çu ra
ThËp ph©n
ChØ thÞ
g
f
a
c
e
D
C
B
A
b
d
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Tèi hoµn
toµn
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
39
Gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n (lo¹i MC 14495)
Vi m¹ch MC 14495 còng lµ gi¶i m· nhÞ ph©n ra m· 7 ®o¹n. Gi¶i m· nµy cã
c¸c ®Çu ra “t¸c ®éng cao” nªn ta ph¶i dïng ®Ìn chØ thÞ 7 ®o¹n cã catèt chung. §Ó
b¶o vÖ cho c¸c LED, ng−êi ta ®· l¾p r¸p s½n c¸c ®iÖn trë cïng lo¹i 290Ω ngay
trong vi m¹ch. Do vËy, khi dïng nguån +5v ta kh«ng cÇn l¾p thªm c¸c ®iÖn trë R
nh− khi dïng vi m¹ch 7447.
§Æc biÖt, c¸c sè tõ 10 ®Õn 15 ®−îc hiÖn thÞ t−¬ng øng lµ A, b, C, d, E, F
40
B. PhÇn thùc nghiÖm.
1. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña gi¶i m· vµo 2 ra 4 lo¹i 74LS139
(2 to 4 line Decoder).
C¸c lo¹i gi¶i m· vµo 2 ra 4 74LS139, 74F139…
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
5V
S1
S0
L3
L1 L0
L2
5V
0V
74LS139
Q3a
A1a Q2a
A0a Q1a
Ea
Q0a
Q3b
G
A1b Q2b
A0b Q1b
Eb
Q0b
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Gi¶i m· 74LS139 vµo 2 ra 4 [Digital by
Function/Decode,Demux/74139]
03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
Chó ý:
[ ]
( )
§−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn
Ký hiÖu phÝm t¾t
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic
switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra L0,L1,L2,L3.
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo S0, S1 th«ng qua c¸c logic switch, G lµ
®Çu vµo cho phÐp. §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc
nghiÖm quan s¸t c¸c gi¸ trÞ logic lèi ra L0,L1,L2,L3.
41
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt.
§Çu vµo
§Çu ra
S1 S0 L3 L2 L1 L0
G
1
0
0
0
0
x
0
0
1
1
x
0
1
0
1
Vi m¹ch 74LS139 ®−îc gäi lµ gi¶i m·/ ph©n kªnh. Gi¶i thÝch t¹i sao cã hai
tªn nh− vËy?
2. ThiÕt kÕ, x©y dùng vµ ®o ®¹c thùc nghiÖm gi¶i m· vµo 3 ra 8 b»ng
gi¶i m· 74LS139 vµ c¸c cöa kh«ng vµ 74LS00.
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
G
C¸c b−íc tiÕn hµnh:
B−íc1
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Gi¶i m· 74LS139 vµo 2 ra 4 [Digital by
Function/Decode,Demux/74139]
04 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
08 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
B−íc 2
42
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic
switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i
Q0,Q1,Q2,Q3.,Q4,Q5,Q6,Q7.
ë
lèi ra
B−íc 3
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo S0, S1, S2 th«ng qua c¸c logic switch, G
lµ ®Çu vµo cho phÐp. §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc
nghiÖm quan s¸t c¸c gi¸ trÞ logic lèi ra Q0,Q1,Q2,Q3.,Q4,Q5,Q6,Q7.
§Çu vµo
§Çu ra
Y7
Y6
Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
S2 S1 S0
G
1
0
0
0
0
0
0
0
0
x
0
0
0
0
1
1
1
1
x
0
0
1
1
0
0
1
1
x
0
1
0
1
0
1
0
1
3. Nghiªn cøu gi¶i m· nhÞ ph©n ra 7 ®o¹n (lo¹i 7447 hoÆc 74LS247).
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
C¸c b−íc tiÕn hµnh:
B−íc1
43
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Gi¶i m· 74LS247 gi¶i m· nhÞ ph©n ra 7 ®o¹n [Digital by
Function/Decode,Demux/74247]
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
(s)
01 7 Segment LED [Displays/7 Segment LED/ CA 7 Seg ]
B−íc 2
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c logic
switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra.
B−íc 3
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo A,B,C,D th«ng qua c¸c logic switch.
§iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm quan s¸t c¸c
gi¸ trÞ logic lèi ra .
-
So s¸nh thùc nghiÖm víi lý thuyÕt, nhËn xÐt ?
ThËp
ph©n
§Çu vµo
§Çu ra
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
-
-
-
-
-
-
-
-
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4. KiÓm tra kiÕn thøc : ENCODER
Sè bit m· vµo vµ sè bit m· ra cña gi¶i m· nãi chung kh¸c nhau. Trong c¸c tµi
liÖu kü thuËt, nÕu sè bit m· vµo Ýt h¬n sè bit m· ra th× gi¶i m· cã tªn lµ
DECODER. VÝ dô gi¶i m· nhÞ ph©n ra thËp ph©n 7442, 7445 (Decoder 7442,
7445). Ng−îc l¹i, sè bit m· vµo nhiÒu h¬n sè bit m· ra th× gi¶i m· ®−îc gäi lµ
ENCODER. VÝ dô gi¶i m· thËp ph©n ra nhÞ ph©n 74147 (Encoder 74147).
44
Gi¶i m· (ENCODER) vµo 6 ra 3.
Khi Ên nót sè 5 nghÜa lµ ®−êng dÉn 5 nèi ®Êt. §−êng dÉn nµy liªn quan tíi hai
cöa hoÆc . Qua ph©n tÝch m¹ch thÊy r»ng A0 = 1, A1 = 0, A2 = 1. Nh− vËy sè 5
thËp ph©n øng víi 101 nhÞ ph©n. H·y ®iÒn ®Çy ®ñ vµo chç trèng cña b¶ng ch©n lý
øng víi m¹ch nµy.
+5v
A2
A1
A0
1
2
3
4
5
5
6
6
1
2
3
4
§Çu vµo
§Çu ra
1
2
3
4
5
6
A2 A1 A0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
-
-
-
-
-
-
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M· vµ biÕn ®æi m·
-
§iÒn vµo chç trèng c¸c biÓu diÔn m· t−¬ng ®−¬ng :
45
ThËp ph©n
NhÞ ph©n
ThËp lôc ph©n
56
----------
10.0101
---------
---------
---------
7E
-----
-----
-
-
Bé nhí trong mét m¸y vi tÝnh ®−îc ph©n ra nhiÒu l« vµ ®−îc ®¸nh dÊu
tõ 0000 ®Õn 3FFF. Mçi l« l−u tr÷ 1 byte. Hái bé nhí nµy ®· l−u tr÷ bao
nhiªu bit, bao nhiªu byte vµ kilobyte ?
Trong kü thuËt sè th× dÊu chÊm ( . ) ®−îc quy −íc thay cho dÊu ph¶y ( , )
mµ ta th−êng dïng .
VÝ dô :
14.23 = 14,23
0.5 = 0,5
Gi¶i thÝch t¹i sao cã sù t−¬ng ®−¬ng nµy :
(10001010.101)2 (138,625)10
=
46
C. Phô lôc
Giíi thiÖu DataSheet c¸c h·ng s¶n xuÊt IC trªn thÕ giíi cña mét sè IC th«ng
dông sö dông trong bµi thùc hµnh.
1. Gi¶i m· nhÞ ph©n ra octal (Binary to Octal Encoder)
Tªn IC: 74x138 (TTL)
2. Gi¶i m· nhÞ ph©n vµo 2 ra 4
Tªn IC: 74x139, 74x155, 74x156 (TTL)
47
3. Gi¶i m· nhÞ ph©n vµo 4 ra 16
Tªn IC: 74x154 (TTL)
48
4. Gi¶i m· BCD sang thËp ph©n
Tªn IC: 74x42 (TTL)
49
5. Gi¶i m· BCD sang m· 7 ®o¹n
Tªn IC: 74x47 (TTL)
50
51
17 trang
20880
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 4: Chuyển đổi mã và giải mã (Code Conversion and Decoder)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuc_tap_ky_thuat_so_bai_4_chuyen_doi_ma_va_giai.pdf
