Mạch tổ hợp và mạch trình tự

Mạch tổ hợp và mạch trình tự. Hôm nay mình muốn giới thiệu đến các bạn tìm hiểu kỹ hơn về mạch tổ hợp và mạch trình tự. Hy vọng qua bài viết bài có thể giúp ích được các bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Mạch tổ hợp là gì?

Định nghĩa mạch tổ hợp

Mạch tổ hợp là mạch mà tự số ổn định của tín hiệu đầu ra ở thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào ở thời điểm đó.

Mạch tổ hợp thường có nhiều tín hiệu đầu vào(x1, x2, x3,…) và nhiều tín hiệu đầu ra( y1, y2, y3,…). Một cách tổng quát có thể biểu diễn theo mô hình toán học như sau:

Cũng có thể trình bày dưới dạng vector như sau: Y= F(X)

Phân tích mạch tổ hợp

• Từ yêu cầu nhiệm vụ đã cho ta biến thành các bấn đề Logic, để tìm ra bảng chức năng ra bảng chân lý.
• Được thực hiện theo các nước sau:

Phân tích yêu cầu:

Xác định nào là biến đầu vào

Xác định nào là biến đầu ra

Tìm ra mối liên hệ giữa chúng với nhau

-> Điều này đòi hoier người thiết kế phải nắm rõ yêu cầu thiết kế đây là một việc khó khăn nhưng rất quan trọng trong quá trình thiết kế.

Kê bảng chân lý:

• Liệt kê thành bảng về mối quan hệ tương ứng với nhau giữa trạng thái tín hiệu đầu vào với trang thái hàm số đầu ra -> Bảng này gọi là bảng chức năng.
• Tiến hành thay giá trị logic(0,1) cho trạng thái đó ta được bảng chân lý.

Tổng hợp mạch tổ hợp:

Nếu số biến tương đối ít thì dùng phương pháp hình vẽ

Nếu số biến tương đối nhiều thì dùng phương pháp đại số.

Được tiến hành theo sơ đồ sau:

Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống là:

Các mạch tổ hợp hiện nay thường gặp là:

Bộ mã hóa( mã hóa nhị phân, giải mã BCD_ led 7 đoạn) bộ giải mã hiển thị kí tự

Bộ chọn kênh

Bộ cộng, bộ so sánh

Bộ kiểm tra chẳn lẻ

Rom, Eprom….

Bộ dồn kênh, phân kênh

Khái niệm về mạch trình tự ( hay mạch dãy) _ sequential circuits

 

Các mạch lật

Phương pháp mô tả mạch trình tự:

Sau đây là một vài phương pháp nêu ra để phân tích và tổng hợp mạch trình tự.

Phương pháp bằng chuyển trạng thái:

Sau khi khảo sát kỹ quá trình công nghệ, ta tiến hành lập bảng, ví dụ ta có bảng như sau:

Trạng thái           Tín hiệu vào       Tín hiệu ra

x₁           x₂

S₁           S₁           S₂

S₂           S₁           S₂

S₃           S₂           S₃

S₄

S₅

…

Các cột của bảng ghi:

Biến đầu vào (tín hiệu vào): x₁, x₂, x₃,… ; hàm đầu ra: y₁, y₂, y₃,…

Số hàng của bảng ghi rõ số trạng thái trong cần có của hệ (S₁, S₂, S₃, …).

Ô giao giữa cột tín hiệu vào xᵢ với hàng trạng thái Sⱼ → ghi trạng thái của mạch.

Nếu trạng thái mạch trùng với trạng thái hàng → đó là trạng thái ổn định.

Ô giao giữa cột tín hiệu ra yᵢ và hàng trạng thái Sⱼ chính là tín hiệu ra tương ứng.

* Điều quan trọng là ghi đầy đủ và đúng các trạng thái ở trong các ô của bảng có hai cách:

Cách 1:

Nắm rõ dữ liệu vào, nắm sâu về quy trình công nghệ → ghi trạng thái ổn định hiển nhiên.

Ghi các trạng thái chuyển rõ ràng (các trạng thái ổn định dễ dàng nhận ra).

Các trạng thái không biết chắc chắn thì để trống. Sẽ bổ sung sau.

Cách 2:

Phân tích xem từng ô để diễn trạng thái. Việc này là: logic, chặt chẽ, rõ ràng.

Tuy nhiên rất khó khăn, nhiều khi không phân biệt được các trạng thái tuần tự như sau.

ta có ví dụ sau:

Phương pháp hình đồ trạng thái:
Mô tả các trạng thái chuyển của một mạch logic tương tự. Đồ hình gồm: các đỉnh, cung định hướng, trên cung này ghi tín hiệu vào/ra và kết quả. Phương pháp này thường dùng cho hàm chỉ một đầu ra.

a. Đồ hình Mealy:
Đồ hình Mealy chính là sự chuyển trạng thái thành đồ hình.
Ta thực hiện chuyển từ bảng kia sang đồ hình:

• Bảng có 5 trạng thái; đó là năm đỉnh của đồ hình.

• Các cung định hướng trên đó ghi hai thông số: Biến tác động, kết quả hàm khi chịu sự tác động của biến.

Đồ hình Moore:
Đồ hình Moore cũng thực hiện chuyển bằng trạng thái thành đồ hình. Từ bảng trạng thái hay từ đồ hình Moore ta chuyển sang đồ hình như sau:

• Với đỉnh là các giá trị trạng thái.

• Cung định hướng → biến ghi tác động.

Bước 1:
Từ các ô ở bảng trạng thái ta tìm ra các trạng thái và giá trị tương ứng.
Ví dụ: Ở bảng bên có 5 trạng thái từ S₁ – S₅ nhưng chỉ có:

• S₁ có giá trị S₁/1

• S₅ có giá trị S₅/0

Còn các trạng thái S₂, S₃, S₄ có 2 giá trị 0 & 1 nên ta có 6 đỉnh.

Vậy tổng cộng, đồ hình Moore có 8 đỉnh. Ở đỉnh này gán tương ứng với các Q, từ Q₁ đến Q₈:

• Q₁ = S₂/0

• Q₂ = S₃/0

• Q₃ = S₄/0

• Q₄ = S₅/0

• Q₅ = S₁/1

• Q₆ = S₂/1

• Q₇ = S₃/1

• Q₈ = S₄/1

Bước 2:
Tiến hành thành lập bảng như sau:
(Từ bảng trạng thái ta tiến hành điền đỉnh Qᵢ vào ô ví dụ ở góc đầu bên trái, giống α với S₂ bên bảng trạng thái ta được S₄/1 → Q₈ → điền Q₈ vào ô này, tương tự như vậy cho đến hết).
Ở cột tín hiệu ra là kết quả của từng đỉnh Q tương ứng.

Bước 3:
Tiến hành vẽ đồ thị Moore tương tự đồ hình Mealy.

* Đồ thị Moore có nhiều đỉnh hơn đồ hình Mealy. Nhưng biến đầu ra đơn giản hơn Mealy.

Phương pháp lưu đồ:
Phương pháp này mô tả hệ thống một cách trực quan, bao gồm các khối cơ bản sau:

1. Khối này biểu thị giá trị ban đầu để chuẩn bị sẵn sàng hoặc cho hệ thống hoạt động.

2. Thực hiện công việc (xử lý, tính toán…).

3. Khối kiểm tra điều kiện và đưa ra một trong hai quyết định.

4. Thực công việc.

Ví dụ ta có sơ đồ thuật toán sau:
Chuyển a) sang đồ hình Moore – đồ hình có sáu đỉnh, năm đỉnh là trạng thái của z, một đỉnh còn lại là trạng thái bắt đầu và kết thúc.

Phần này sẽ được trình bày rõ hơn một tí nữa chỗ chuyển từ bảng & đồ hình sang biểu thức để chuẩn bị cho việc thiết kế mạch trình tự.

Vừa rồi là những chia sẽ của mình hy vọng có thể giúp ích các bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Xem thêm: Hướng dẫn tự học lập trình PLC 

Xem thêm: Profinet là gì?