Bài giảng Điện tử số - Chương 1: Hệ đếm và mã - Hoàng Văn Phúc

 HVKTQS 
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ 
KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ 
************ 
8/2015 
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ SỐ 
Chương 1: 
Hệ đếm và Mã 
TS Hoàng Văn Phúc, Bộ môn KT Vi xử lý 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Giáo viên 
2 
 TS Hoàng Văn Phúc, 
 Trưởng phòng thí nghiệm Vi xử lý, 
 Khoa Vô tuyến Điện tử, HVKTQS 
 Chuyên môn: Thiết kế vi mạch số (Thiết kế Chip), 
Vi điện tử, Thiết kế hệ thống trên FPGA, Thiết kế 
thiết bị viễn thông 
 Email: phuchv@mta.edu.vn 
Website: https://sites.google.com/site/phucvlsi 
LOGO Diagram Hot Tip 
Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Điện tử số là gì? 
3 
Các 
linh kiện 
điện, điện tử 
(component) 
Các 
mạch 
điện tử 
(circuit) 
Các 
thiết bị, 
hệ thống 
điện tử 
(equipment, 
system) 
LOGO Diagram Hot Tip 
Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Thiết bị điện tử số có mặt khắp nơi 
4 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Số (Digital) vs Tương tự (Analog) 
5 
Liên tục Rời rạc 
block design 
circuit design 
physical design 
(layout) 
Analog 
Digital 
based on Transistor, 
capacitor, resistor,  
base on logic cells 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Số (Digital) vs Tương tự (Analog) 
6 
n+ n+ 
S 
G 
D 
+ 
DEVICE 
CIRCUIT 
GATE 
MODULE 
SYSTEM Hệ thống 
Module 
(Khối) 
Cổng 
Mạch 
điện 
Linh 
kiện 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Số (Digital) vs Tương tự (Analog) 
7 
Hệ 
thống 
Mạch 
điện 
Linh 
kiện 
Kiến 
trúc 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Hệ thống trên chip 
8 
Hệ thống trên bảng mạch 
(System on board) 
Hệ thống trên chip 
(SoC: System on chip) 
LOGO Diagram Hot Tip 
Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Mục đích của môn học 
9 
Cung cấp các kiến thức cơ bản về: 
 Cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động 
 Phương pháp thiết kế, phâm tích 
 Ứng dụng 
 của các mạch số (mạch logic, IC, chip) 
Tạo cơ sở cho tiếp thu các kiến thức các môn 
học liên quan 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Tài liệu tham khảo chính 
10 
Lê Xuân Bằng, Kỹ thuật số, Tập I, Học viện Kỹ thuật 
Quân sự, 2008. 
Nguyễn Thúy Vân, Kỹ thuật số, NXB Khoa học và Kỹ 
thuật, 2002. 
Morris Mano, Digital Design, Pearson, 2013 
Victor P. Nelson, Digital Logic Circuit Analysis and 
Design, Prentice Hall , 1995. 
Neil Waste & David Harris, CMOS VLSI Design, 
Pearson, 2011. 
Daniel D. Gajski, Principles of Digital Design, Prentice 
Hall, 1997. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Nội dung môn học 
11 
Chương 1: Hệ đếm và mã trong các hệ thống số 
Chương 2: Hàm logic và cổng logic 
Chương 3: Vi mạch số 
Chương 4: Mạch logic tổ hơp 
Chương 5: Mạch logic tuần tự 
Chương 6: Tổng hợp và phân tích mạch tuần tự 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Hệ đếm trong điện tử số 
12 
 Hệ đếm: thập phân, nhị phân, Hệ La Mã  
 Dạng triển khai của hệ đếm cơ số A: 
 Một số nhị phân 8 chữ số 11001010 (B) có dạng triển khai 
là: 11001010 = 1*27 + 1*26 + 1*23 + 1*21 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Hệ đếm trong điện tử số 
13 
 Hệ đếm thập phân, cơ số 10 (D: Decimal). 
 Cơ số A = 10. Và 10 chữ số được sử dụng để biểu diễn các số 
của hệ đếm là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. 
 Hệ đếm nhị phân, cơ số 2 (B: Binary). 
 Cơ số A = 2. Sử dụng 2 chữ số cho hệ đếm là 0 và 1. Dãy số 
nguyên dương tăng dần viết dưới dạng cơ số 2 là: 0, 1, 10, 11, 
100, 101, 110, 111, 1000,... 
 Hệ đếm cơ số 8 (O: Octal). 
 Cơ số A = 8. Sử dụng 8 chữ số để biểu diễn các số cho hệ đếm 
là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Dãy số nguyên dương tăng dần viết dưới 
dạng cơ số 8 là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12,..., 17, 20,... 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Hệ đếm (tiếp) 
14 
 Hệ đếm thập lục phân, cơ số 16 (H: Hexa). 
 Cơ số A = 16. Sử dụng 16 chữ số để biểu diễn các số cho hệ 
đếm là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Dãy số 
nguyên dương tăng dần viết dưới dạng cơ số 16 là: 0, 1, 2, 3, 4, 
5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, E, F, 10, 11, 12,..., 1F, 20,... 
 Chú ý: trong các dãy số tăng dần của các hệ đếm thì chữ số 
lớn nhất trong hệ đêm cộng 1 sẽ có giá trị là 10. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Các phép tính trong các hệ đếm 
15 
 Các phép tính được thực hiện theo nguyên tắc như trong hệ 
thập phân 
Trong hệ 2: 1+1 = 10 
Trong hệ 8: 7+1 = 10 
Còn trong hệ 16: F+1 = 10 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi giữa các hệ đếm 
16 
 Bảng chuyển đổi hệ đếm: 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ các hệ đếm khác sang cơ 
số 10 
17 
Bước 1. Viết dạng triển khai số đó 
Bước 2. Thay các chữ số bằng các số của cơ số 10 có giá trị 
tương ứng. 
Bước 3. Thực hiện các phép tính nhân và cộng theo cơ số 
10, ta được kết quả cần tìm. 
Ví dụ 1: Chuyển số 1AE,8 (H) sang cơ số (D) 
Ví dụ 2: Chuyển số 10110010,01 (B) sang cơ số (D) 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ cơ số 10 sang các hệ đếm 
khác (cơ số 2, 8, 16) 
18 
+ Chuyển phần nguyên: 
Bước 1. Chia liên tiếp phần nguyên cho cơ số cần chuyển 
cho đến khi kết quả của phép chia bằng 0. 
Bước 2. Chuyển các số dư của các phép chia thành chữ số 
có giá trị tương ứng của hệ cơ số cần chuyển. 
Bước 3. Sắp xếp các phần dư của các phép chia theo chiều 
ngược lại của các phép chia ta được kết quả cần tìm. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ cơ số 10 sang các hệ đếm 
khác (cơ số 2, 8, 16) – tiếp 
19 
+ Chuyển phần thập phân: 
Bước 1. Nhân liên tiếp phần thập phân cho cơ số cần chuyển 
cho đến khi kết quả phần thập phân bằng 0, hay đạt được 
đến độ chính xác cần thiết cho phép. 
Bước 2. Chuyển các phần nguyên của kết quả các phép nhân 
thành chữ số tương ứng của hệ cơ số cần chuyển. 
Bước 3. Sắp xếp các phần nguyên của các kết quả theo chiều 
thuận của các phép nhân ta được kết quả cần tìm. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ cơ số 10 sang các hệ đếm 
khác (cơ số 2, 8, 16) – tiếp 
20 
+ Chuyển phần thập phân: 
Bước 1. Nhân liên tiếp phần thập phân cho cơ số cần 
chuyển cho đến khi kết quả phần thập phân bằng 0, hay 
đạt được đến độ chính xác cần thiết cho phép. 
Bước 2. Chuyển các phần nguyên của kết quả các phép 
nhân thành chữ số tương ứng của hệ cơ số cần chuyển. 
Bước 3. Sắp xếp các phần nguyên của các kết quả theo 
chiều thuận của các phép nhân ta được kết quả cần tìm. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Ví dụ 
21 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ cơ số 2 sang cơ số 8, 16 
22 
Bước 1: Nhóm các số thành từng nhóm 3 chữ số (khi 
chuyển sang cơ số 8) hay 4 chữ số (khi sang cơ số 16) 
tính từ dấu phẩy (dấu phân cách phần nguyên và phần 
thập phân). Các nhóm cuối của phần nguyên và thập phân 
nếu không đủ số chữ số, có thể thêm các chứ số 0 vào 
(không thay đổi giá trị của số đó). 
Bước 2: Chuyển từng nhóm thành một số cơ số 8 hay cơ 
số 16 tương ứng theo bảng 1.1 ta được hết quả cần tìm. 
Ví dụ: Chuyển số 10110110,01 cơ số 2 sang cơ số 8 và cơ 
số 16. 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Chuyển đổi một số từ cơ số 8, 16 sang cơ số 2 
23 
Bước 1: Chuyển mỗi chữ số của số hệ cơ số 8 (hoặc 16) 
thành một nhóm 3 (hoặc 4) chữ số của cơ số 2 tương ứng 
như bảng 1.1. 
Bước 2: Loại bỏ các chữ số 0 đầu và cuối không có nghĩa, 
ta được kết quả cần tìm. 
Ví dụ: Chuyển số 376,04 (O) sang cơ số B 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Mã và kí tự số 
24 
- Khái niệm: Mã là việc sử dụng kí hiệu theo một 
nguyên tắc nào đó để biểu diễn thay cho một sự vật, 
sự việc hay một loại kí hiệu khác 
- Mã trong ĐTS: sử dụng tổ hợp một nhóm các chữ số 
0 và 1 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Một số loại mã thông dụng 
25 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Mã BCD 
26 
 Dùng tổ hợp 4-bit nhị 
phân để mã hóa các 
chữ số thập phân 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Mã kí tự ASSCII 
27 
ASCII: American Standard Code Information Interchange. 
ASCII tiêu chuẩn sử dụng 7 bit để mã hoá và mã hoá được tối đa là 128 
ký tự. 
• Nhóm mã từ 00h - 1Fh để mã hoá các ký tự điều khiển 
• Nhóm mã từ 30h - 39h để mã hoá các ký tự là các chữ số từ 0 đến 9 
• Nhóm mã từ 41h - 5Ah để mã hoá các ký tự là các chữ cái hoa 
• Nhóm mã từ 61h - 7Ah để mã hoá các ký tự là các chữ cái thường 
Bộ mã ASCII mở rộng bao gồm 8 bit. Trong bộ mã này thì 128 tổ hợp mã 
đầu (ứng với bit d7 = 0) là bộ mã ASCII tiêu chuẩn. 128 tổ hợp mã còn lại 
(ứng vơi bit d7 = 1) sử dụng để mã hoá cho các ký tự mở rộng (như các 
ký tự: ‰, ‡,...). 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Biểu diễn số nguyên dạng nhị phân 
28 
Sử dụng bit dấu: S=1 thể hiện số âm, S=0 thể 
hiện số dương 
Số bù 2 = Số bù 1 + 1 
Số bù 1 tạo thành bằng cách đảo toàn bộ các 
bit nhị phân trong số ban đầu 
Ví dụ với số 4-bit: 
 5 (D) = 0101 (B) 
 Bù 1 của nó: 1010 
 Bù 2: 1011 (thể hiện số -5) 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Số bù 2 (4-bit) 
29 
LOGO Diagram Hot Tip Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 
Biểu diễn số thực 
30 
 Số dấu phảy tĩnh 
 Số dấu phảy động 
LOGO Diagram Hot Tip 
Contents 
Chương 1 - Bài giảng Điện tử số 2015 31 
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! 
Q&A!