Bài 4.3: bộ nhớ Mạch điện này chỉ có chức năng tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa và xóa tín hiệu đã nhớ tr ớc. 1. Bộ nhớ cơ bản. 1.1 Cách tiếp nhận hai nhịp: - Cấu trúc mạch điện: Căn cứ vào sự khác biệt trong cách tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa, bộ nhớ cơ bản chia làm 2 loại: hai nhịp và một nhịp. FF 4 FF 3 FF 2 FF 4 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 D 4 D 3 D 2 D 1 Xóa Tiếp nhận Đầu ra Đầu vào A B Q R S Q FF 4 FF 3 FF 2 FF 4 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 D 4 D 3 D 2 D 1 Xóa Tiếp nhận A B Q R S Q Đây là bộ nhớ 4 bit do các FF RS cơ bản cấu trúc nên. Mạch điện có 4 đầu vào dữ liệu D 4 D 3 D 2 D 1 , một đầu ra xóa, một đầu vào điều khiển tiếp nhận dữ liệu và 4 đầu ra Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 . - Quá trình tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa : + Đầu tiên phải xóa về 0: Dùng xung âm đ a các FF đều lật về 0. + Sau đó là nạp số liệu: Dùng xung d ơng để mở thông các cổng 1 ữ 4, đ a từ mã D 4 D 3 D 2 D 1 nạp vào bộ nhớ và l u giữ lại. Ta có: 0000QQQQ n 1 n 2 n 3 n 4 = Ta có: 1234 1n 1 1n 2 1n 3 1n 4 DDDDQQQQ = ++++ Vì cả quá trình công tác gồm 2 b ớc, cho nên đ ợc gọi là cách tiếp nhận hai nhịp. 1.2 Cách tiếp nhận một nhịp: - Cấu trúc mạch điện: Tiếp nhận Đầu ra Đầu vào FF 4 Q 4 D 4 FF 3 Q 3 D 3 FF 2 Q 2 D 2 FF 1 Q 1 D 1 + F 4 F 3 F 2 F 1 là 4 FF RS cơ bản. + D 4 D 3 D 2 D 1 là đầu vào số liệu. + Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 là đầu ra Ngoài ra còn có đầu vào điều khiển tiếp nhận. Nếu xem xét toàn bộ các FF và các cổng của nó thì mạch điện trên là do 4 mạch chốt D cấu trúc nên. - Quá trình tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa : Khi xuất hiện xung tiếp nhận, FF chuyển đổi trạng thái: 1234 1n 1 1n 2 1n 3 1n 4 DDDDQQQQ = ++++ Tức là bộ nhớ tiếp nhận và l u giữ tín hiệu nhị phân mã hóa. Mạch điện này hoàn thành chức năng bộ nhớ một b ớc, nên đ ợc gọi là mạch tiếp nhận một nhịp. Bộ ghi dịch ngoài chức năng l u giữ ra, còn có chức năng dịch từng bit theo xung nhịp đồng hồ. Dữ liệu l u giữ trong bộ ghi dịch d ới tác dụng của xung dịch có thể tuần tự dịch trái hay dịch phải. 2. Bộ ghi dịch. 2.1 Bộ ghi dịch một h ớng: - Cấu trúc mạch điện: Q FF 2 Q FF 1 Q FF 3 Q FF 4 D D D D Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 CP Xung dịch Vào nối tiếp Ra nối tiếp Ra song song Cứ mỗi khi xuất hiện s ờn d ơng xung đồng hồ thì dữ liệu mã hóa đ ợc dịch vào FF 1 , đồng thời trạng thái của mỗi FF cũng dịch đến FF tiếp theo. Q FF 2 Q FF 1 Q FF 3 Q FF 4 D D D D Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 CP Xung dịch Vào nối tiếp Ra nối tiếp Ra song song Giả sử từ mã đầu vào là 1011, d ới tác dụng của xung dịch, thì tình huống dịch của từ mã trong bộ ghi dịch nh sau: CP Từ mã trong bộ ghi dịch Thứ tự F 1 F 2 F 3 F 4 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 1 0 1 0 4 1 1 0 1 Sau khi có 4 xung CP, từ mã 4 bit 1011 đã dịch vừa hết vào bộ ghi dịch. Lúc này, có thể lấy ra 4 bit song song của từ mã 1011 từ 4 đầu ra Q của các FF. FF cuối có thể làm đầu ra nối tiếp của từ mã. Qua thời gian 4 xung đồng hồ nữa thì 4 bit nối tiếp của từ mã đ ợc dịch ra. Đó là ph ơng pháp đ a ra các bit nối tiếp. Vậy mạch điện này đ ợc gọi là bộ ghi dịch một h ớng vào nối tiếp, ra nối tiếp/ song song. 2.2 Bộ ghi dịch hai h ớng: - Cấu trúc mạch điện: Dữ liệu có thể tuần tự dịch từ F 1 đến F 4 (dịch phải), cũng có thể dịch từ F 4 đến F 1 (dịch trái). Vậy chúng ta gọi đây là bộ ghi dịch hai h ớng. Q FF 1 D Q 2 Q 3 Q 4 CP Vào nối tiếp dịch phải Q FF 2 D Q FF 4 D Q FF 3 D + + Q 1 + + Vào nối tiếp dịch trái Dịch phải Dịch trái NORAND Q Q Q Q Khi tín hiệu dịch phải bằng 1, cổng AND bên trái của mạch NORAND mở thông đầu của FF bên trái thông qua NORAND (đã đảo mức logic) nối vào đầu vào D của FF bên phải (t ơng đ ơng đầu Q của FF trái nối vào đầu D của FF bên phải liền kề). Vậy khi xung dịch phải xuất hiện, dữ liệu đ ợc dịch từ trái sang phải. Ng ợc lại, khi tín hiệu dịch trái bằng 1, thì dữ liệu dịch từ phải sang trái. Q FF 1 D Q 2 Q 3 Q 4 CP Vào nối tiếp dịch phải Q FF 2 D Q FF 4 D Q FF 3 D + + Q 1 + + Vào nối tiếp dịch trái Dịch phải Dịch trái NORAND Q Q Q Q Q Bộ nhớ, đặc biệt bộ ghi dịch, có ứng dụng rất rộng rãi: biến đổi từ mã nhị phân từ các bit nối tiếp thành các bit song song và ng ợc lại, dùng để cấu trúc bộ đếm kiểu ghi dịch rất tiện lợi ở đây, ta ví dụ về bộ đếm kiểu ghi dịch. 3. ứng dụng bộ nhớ. Nếu đem tín hiệu đầu ra của bộ ghi dịch phản hồi theo một cách xác định đến đầu vào nối tiếp D n (đầu vào đồng bộ của FF D F n ) thì có thể cấu trúc thành bộ đếm cho nhiều mã đặc thù khác nhau. Q FF n D CP Q FF n-1 D Q FF 1 D Mạch logic phản hồi Dùng mạch logic phản hồi khác nhau thì có đ ợc các bộ đếm khác nhau. 3.1 Bộ đếm vòng: - Cấu trúc mạch điện: (n = 4) Đồ hình trạng thái của bộ đếm vòng: Q FF 4 D Q FF 3 D Q FF 2 D Q FF 1 D CP - Nguyên lý hoật động: 0000 00100001 0100 0101 1111 1010 1000 Đ ợc dùng 0011 0110 0111 1101 11101100 10111001 Không đ ợc dùng - Vấn đề tự khởi động: Đồ hình trạng thái cho thấy bộ đếm này không thể tự khởi động. CÊu tróc m¹ch ®iÖn bé ®Õm vßng cã thÓ tù khëi ®éng: Tõ s¬ ®å logic ta cã ph ¬ng tr×nh kÝch: Q FF 4 D Q FF 3 D Q FF 2 D Q FF 1 D CP n 2 n 3 n 4 4 QQQD = n 43 QD = n 32 QD = n 21 QD = Thay ph ¬ng tr×nh kÝch vµo ph ¬ng tr×nh ®Æc tr ng cña FF D, ta cã: n 2 n 3 n 4 1n 4 QQQQ = + n 4 1n 3 QQ = + n 3 1n 2 QQ = + n 2 1n 1 QQ = + [...]... D FF4 FF3 FF2 FF1 Q Q Q Q CP Đồ hình trạng thái của mạch đếm vòng - xoắn: 0000 1000 1100 1110 0100 1010 1101 0110 Không đợc dùng 1111 1001 0010 Đợc dùng 0001 0011 0111 0101 1011 Mạch có 8 trạng thái đợc dùng và 8 trạng thái không đợc dùng Mạch không thể tự khởi động Trớc khi đếm, cần thiết lập trạng thái 0000 cho bộ đếm vòng - xoắn - Sơ đồ logic của mạch đếm vòng xoắn 4 bit có thể khởi động: D D FF4... 1111 1101 0110 0 0 0 1 1 1010 0101 1011 1100 0 0 1 1 - 1 0 0 Đặc điểm: 0 0 1 0 0 + Ưu điểm: Khi liên tục có 0 1 0 1 xung CP đầu vào, các đầu ra 0 1 0 1 Q 1 0 0 Q,1 của các FF sẽ cho ra 0 xung vuông0luân lu 1 1 điểm: Hiệu suất sử 0 + Nhợc 1 1 1 0 dụng trạng1thái là thấp 1 1 3.2 Bộ đếm vòng xoắn: Đặc điểm cấu trúc của bộ đếm vòng xoắn là: n 1 Dn = Q - Sơ đồ logic của mạch đếm vòng xoắn 4 bit: D D D D... xoắn - Sơ đồ logic của mạch đếm vòng xoắn 4 bit có thể khởi động: D D FF4 D FF3 Q D FF2 Q Q FF1 Q CP Đồ hình trạng thái: 0000 1000 1100 1110 0001 0011 0111 1111 1101 1010 0100 1001 0101 1011 0010 0110 - Đặc điểm: + Ưu điểm: Chỉ có 1 FF duy nhất chuyển đổi trạng thái trong mỗi lần đếm nên không tồn tại nguy hiểm chạy đua khi giải mã, hơn nữa các cổng giải mã đều chỉ cần hai đầu vào + Nhợc điểm: Cha tận . FF 4 FF 3 FF 2 FF 4 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 D 4 D 3 D 2 D 1 Xóa Tiếp nhận Đầu ra Đầu vào A B Q R S Q FF 4 FF 3 FF 2 FF 4 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 D 4 D 3 D 2 D 1 Xóa Tiếp nhận A B Q R S Q Đây là bộ nhớ 4 bit. nhịp: - Cấu trúc mạch điện: Tiếp nhận Đầu ra Đầu vào FF 4 Q 4 D 4 FF 3 Q 3 D 3 FF 2 Q 2 D 2 FF 1 Q 1 D 1 + F 4 F 3 F 2 F 1 là 4 FF RS cơ bản. + D 4 D 3 D 2 D 1 là đầu vào số liệu. + Q 4 . Q FF 4 D Q FF 3 D Q FF 2 D Q FF 1 D CP n 2 n 3 n 4 4 QQQD = n 43 QD = n 32 QD = n 21 QD = Thay ph ¬ng tr×nh kÝch vµo ph ¬ng tr×nh ®Æc tr ng cña FF D, ta cã: n 2 n 3 n 4 1n 4 QQQQ = + n 4 1n 3 QQ