Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 5: Mạch tổ hợp & Các mạch khác (Phần 3) - Trần Văn Cường

CHƯƠNG 5: MẠCH TỔ HỢP –
CÁC MẠCH KHÁC
NHẬP MÔN MẠCH SỐ
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 2
Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder)
Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh
(Demultiplexer)
 Thiết kế mạch logic sử dụng Mux
Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity
Mạch so sánh (Comparator)
Nội dung
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX
 Cách hiện thực LUT (Look-up table)
- Sử dụng MUX để chọn một giá trị (hằng số) từ 1 LUT
Ví dụ: Thiết kế mạch XOR sử dụng MUX
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 3
 Giải pháp ở slide trước không hiệu quả vì phải sử dụng 
MUX 4-to-1
 Nhận xét:
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 4
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX
 Ví dụ: Hiện thực mạch với bảng sự thật sau bằng một
MUX và các cổng khác
A B X
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 5
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX
 XOR 3 ngõ vào có thể hiện thực bằng 2 MUX 2-to-1
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 6
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX
 Ví dụ: Hiện thực mạch với bảng sự thật sau bằng một
MUX và các cổng logic khác
A B C X
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
- Với A là ngõ vào điều khiển
- Với C là ngõ vào điều khiển
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 7
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
 Bất kì hàm Boolean f(w1,w2, , wn) có thể được viết
dưới dạng:
f(w1,w2, , wn) = 𝑤1*f(0,w2, ..., wn) + w1*f(1, w2, wn)
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 8
 Ví dụ 1:
f(w1,w2, w3)= w1w2 + w1w3 + w2w3
 Phân tích hàm này theo biến w1:
f(w1,w2, w3)= w1(w2 + w3) + 𝑤1(w2w3)
f khi w1=1 f khi w1= 0
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 9
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 10
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
 Ví dụ 2:
Chọn x làm biến mở rộng
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 11
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
 Ví dụ 3:
Chọn z làm biến mở rộng
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 12
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
 Bài tập 1:
Dùng MUX 4-to-1 và các cổng luận lý cần thiết để hiện thực
hàm sau: 
F (a, b, c, d) = SOP (1, 3, 5, 6, 8, 11, 15)
Yêu cầu: c và d là các ngõ vào điều khiển của MUX 4-ra-1
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 13
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
 Bài tập 2:
Dùng MUX 4-to-1 và các cổng luận lý cần thiết để hiện thực
hàm sau: 
F (a, b, c, d) = SOP (1, 3, 5, 6, 8, 11, 15)
Yêu cầu: b và c là các ngõ vào điều khiển của MUX 4-to-1
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 14
Thiết kế các mạch logic sử dụng MUX 
Biểu thức Shannon
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 15
Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder)
Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh
(Demultiplexer)
 Thiết kế mạch logic sử dụng Mux
Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity
Mạch so sánh (Comparator)
Nội dung
Mạch tạo/kiểm tra Parity bit
 Chức năng: Kiểm tra chuỗi bit dữ liệu truyền đúng hay 
sai tại đầu thu
 Phương pháp:
Tại đầu phát: một Parity bit được tạo ra từ chuỗi dữ liệu muốn
truyền đi, sau đó Parity bit này được chèn vào cuối chuỗi bit 
dữ liệu này.
Tại đầu thu: Kiểm tra Parity bit để xác nhận choỗi dữ liệu nhận
được có bị sai hay không
11/2/2017 16Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
Mạch tạo/kiểm tra Parity bit
 Hai loại Parity bit:
Bit chẵn (Even parity bit - Be): Be = 1 khi tổng số bit 1 trong
chuỗi bit (kể cả Be) là số chẵn.
Bit lẻ (Odd parity bit - Bo): Bo = 1 khi tổng số bit 1 trong
chuỗi bit (kể cả Bo) là số lẻ
11/2/2017 17Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
 XOR = Exclusive OR
Ngõ ra bằng 1 khi số ngõ vào bằng 1 là lẻ
X = A B
 XNOR = Exclusive NOR
Ngõ ra bằng 1 khi số ngõ vào bằng 1 là chẵn
X = A B
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 18
Nhắc lại: Cổng logic XOR, XNOR
Mạch tạo Parity bit
 Tạo Even Parity bit
11/2/2017 19Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
A2 A1 A0 Be
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
Be = f(A2,A1,A0) ?
A2 A1 A0 Bo
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0
 Tạo Odd Parity bit
Bo = f(A2,A1,A0) ?
Mạch kiểm tra Even Parity bit
 Bảng sự thật:
11/2/2017 20Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
A2 A1 A0 Be fe A2 A1 A0 Be fe
0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0 1 0
0 0 1 0 1 1 0 1 0 0
0 0 1 1 0 1 0 1 1 1
0 1 0 0 1 1 1 0 0 0
0 1 0 1 0 1 1 0 1 1
0 1 1 0 0 1 1 1 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
fe = f(A2,A1,A0,Be) ?
fe = 1 
Transmission 
failed
 Bảng sự thật:
Mạch kiểm tra Odd Parity bit
fo = 1 
Transmission 
failed
11/2/2017 21Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
A2 A1 A0 Bo fo A2 A1 A0 Bo fo
0 0 0 0 1 1 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 1 1
0 0 1 0 0 1 0 1 0 1
0 0 1 1 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 1 1 1 0 1 0
0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
0 1 1 1 0 1 1 1 1 1
fo = f(A2,A1,A0,Bo) ?
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 22
Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder)
Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh
(Demultiplexer)
 Thiết kế mạch logic sử dụng Mux
Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity
Mạch so sánh (Comparator)
Nội dung
Mạch so sánh (Comperator)
Mạch so sánh 2 số
 Xuất ra 1 nếu chúng bằng nhau
 Xuất ra 0 nếu chúng khác nhau
• Dựa trên cổng XOR, trả về 0 nếu ngõ vào giống nhau
và 1 nếu chúng khác nhau
• Dựa trên cổng XNOR, trả về 1 nếu ngõ vào giống
nhau và 0 nếu chúng khác nhau
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 23
Mạch so sánh 1 bit
a b gt eq lt
0 0 0 1 0
0 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 24
Mạch so sánh 4 bit
a0
b3
a3
b2
a2
b1
a1
b0
eq
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 25
Mạch so sánh 4 bit
a0
b3
a3
b2
a2
b1
a1
b0
gt
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 26
Mạch so sánh 4 bit
lt
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 27
Mạch so sánh 4-bit
 74x85 là mạch so sánh tiêu chuẩn với những đặc tính sau: 
if (A>B) lt=0, eq=0, gt=1
if (A<B) lt=1, eq=0, gt=0
if (A=B) lt=l, eq=e, gt=g
 Chý ý: 3 ngõ vào l, e và g được sử dụng khi ghép nối để tạo mạch so 
sánh với số bit nhiều hơn
4
4
B
A
g
e
l
gt
eq
lt
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 28
Ví dụ
 Thiết kế mạch tìm số lớn nhất, số nhỏ nhất trong 4 số 4-
bit sử dụng mạch so sánh và MUXs
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved. 29
30
11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE. All Rights Reserved.
Tóm tắt nội dung chương học
 Qua Phần 3 - Chương 5, sinh viên cần nắm những nội
dung chính sau:
Một số giải pháp thiết kế mạch số sử dụng mạch chọn kênh, 
mạch giải mã
Chức năng, ứng dụng và thiết kế của mạch có độ ưu tiên
Chức năng, ứng dụng và thiết kế của mạch tạo và kiểm tra
Parity chẵn, lẻ.
Chức năng, ứng dụng và thiết kế của mạch tạo và kiểm tra
Parity chẵn, lẻ.
Chức năng, ứng dụng và thiết kế của mạch so sánh
Any question?