Chng 4. H tun t Trang 75
Chng 4
 TUN T
4.1. KHÁI NIM CHUNG
ch sc chia thành hai loi chính : H t hp và h tun t.
i vi h t hp: tín hiu ngõ ra  trng thái k tip ch ph thuc vào trng thái hin ti ca
ngõ vào, mà bt chp trng thái hin ti ca ngõ ra. Nh vy, khi các ngõ vào thay i trng thái (b
qua thi gian tr ca tín hiu i qua phn t logic) thì lp tc ngõ ra thay i trng thái.
i vi h tun t: Các ngõ ra  trng thái k tip va ph thuc vào trng thái hin ti
a ngõ vào, ng thi còn ph thuc trng thái hin ti ca ngõ ra.
Do ó, vn  thit k h tun t s khác so vi h t hp,  s thit k h tun t là da trên
các Flip - Flop (trong khi vic thit k h t hp da trên các cng logic).
i vi h tun t, khi các ngõ vào thay i trng thái thì các ngõ ra không thay i trng thái
ngay mà chn cho n khi có mt xung u khin (gi là xung ng h Ck) thì lúc ó các ngõ ra
i thay i trng thái theo các ngõ vào. Nh vy h tun t còn có tính ng b và tính nh (có
kh nng lu tr thông tin, lu tr d liu), nên h tun t là c s thit k các b nh.
4.2. BM
4.2.1. i cng
m c xây dng trên c s các Flip - Flop (FF) ghép vi nhau sao cho hot ng theo
t bng trng thái (quy lut m) cho trc.
 lng FF s dng là s hàng ca bm.
m còn c s dng  to ra mt dãy a ch ca lnh u kin, m s chu trình thc
hin phép tính, hoc có th dùng trong vn  thu và phát mã.
Có th phân loi bm theo nhiu cách:
- Phân loi theo c s các hm: m thp phân, bm nh phân.
Trong ó bm nh phân c chia làm hai loi:
+ Bm vi dung lng m 2
n
.
+ Bm vi dung lng m khác 2
n

- Tín hiu Ck tác ng theo sn xung: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui
lut sau:
Ck
i+1
= Q
i
- Tín hiu Ck tác ng theo sn lên: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
=
i
Q
Trong ó T luôn luôn gi mc logic 1 (T = 1) và ngõ ra ca TFF ng trc ni vi ngõ vào
Ck ca TFF ng sau.
 minh ha chúng ta xét ví d v mt mch m ni tip, m 4, m lên, dùng TFF.
 lng TFF cn dùng: 4 = 2
2
→
dùng 2 TFF.
Trng hp Ck tác ng theo sn xung
(hình 4.1a):
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2

0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
1
Q
Q
2
H 4.1b

Q
2
Q
1
1
2
3
4
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
b. m xung
ây là bm có ni dung m gim dn. Nguyên tc ghép các FF cng ph thuc vào tín hiu
u khin Ck:
- Tín hiu Ck tác ng sn xung: TFF hoc JKFF c nghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck

Ck
Q
1
Q
2
11
1
1
0
0 0
0
1
Q
Hình 4.2b. Gin  thi gian mch hình 4.1b
Chng 4. H tun t Trang 79
 mch thc hin khi s dng Ck tác ng sn xung và Ck tác ng sn lên ln lt
c cho trên hình 4.3a và 4.3b :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr

1
Q
2
11
1
1
0
0
0
0
1
Q
0
0
00 11
1
1
0
0
Khoa TVT – HBKN – Tháng 08.2006 Trang 80
ng trng thái hot ng ca mch hình 4.3a:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1

1
1
2
3
4
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
c. m lên/xung:
i X là tín hiu u khin chiu m, ta quy c:
+ Nu X = 0 thì mch m lên.
+ Nu X = 1 thì m xung.
Ta xét 2 trng hp ca tín hiu Ck:
- Xét tín hiu Ck tác ng sn xung:
Lúc ó ta có phng trình logic:
iii1i
QXQX.QXCk ⊕=+=

d. m modulo M:
ây là bm ni tip, theo mã BCD 8421, có dung lng m M khác 2
n
.
Ví d: Xét mch m 5, m lên, m ni tip.
 lng TFF cn dùng: Vì 2
2
= 4 < 5 < 8 = 2
3
⇒
duìng 3 TFF.
y bm này s có 3 u ra (chú ý: S lng FF tng ng vi su ra).
ng trng thái hot ng ca mch:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
3
Q
2
Q
1
Q
3
Q
2
Q
1
1
2
3
4

1/0
u dùng 3 FF thì mch có thm c 8 trng thái phân bit (000 → 111 tng ng 0→7).
Do ó,  s dng mch này thc hin m 5, m lên, thì sau xung Ck th 5 ta tìm cách a t hp
101 v 000 có ngha là mch thc hin vic m li t t hp ban u. Nh vy, bm sm t
000 → 100 và quay v 000 tr li, nói cách khác ta ã m c 5 trng thái phân bit.
 xóa bm v 000 ta phân tích: Do t hp 101 có 2 ngõ ra Q
1
, Q
3
ng thi bng 1 (khác vi
các t hp trc ó) ( ây chính là du hiu nhn bit u khin xóa bm. Vì vy  xóa b
m v 000:
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 0 thì ta dùng cng NAND 2 ngõ vào.
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 1 thì ta dùng cng AND có 2 ngõ vào.
Nh vy s mch m 5 là s ci tin t mch m 8 bng cách mc thêm phn t cng
NAND (hoc cng AND) có hai ngõ vào (tùy thuc vào chân Clr tác ng mc logic 0 hay mc
logic 1) c ni n ngõ ra Q
1
và Q
3
, và ngõ ra ca cng NAND (hoc AND) sc ni n ngõ
vào Clr ca bm (cng chính là ngõ vào Clr ca các FF).
Trong trng hp Clr tác ng mc thp s mch thc hin m 5 nh trên hình 4.5 :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q

C
= 0 ( ngõ ra Clr = 0
và mch có tác ng Reset xóa bm, sau ó t C c np n t ngun qua n tr R vi thi
ng np là τ = RC nên n áp trên t tng dn, cho n khi t C np y thì n áp trên t xp x
ng Vcc
⇒
ngõ ra Clr = 1, mch không còn tác dng reset.
Chú ý khi thit k: Vi mt FF, ta bit c thi gian xóa (có trong
Datasheet do nhà sn xut cung cp), do ó ta phi tính toán sao cho thi
gian t C np n t giá tr ban u n giá trn áp ngng phi ln
n thi gian xóa cho phép thì mi m bo xóa c các FF.
ch cho phép xóa bm tng (H 4.8) và bng tay (H 4.9):
Ck
Q
1
Q
2
1
1 1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
1
1 1

1
1
1
Ck
Clr
T
Ck
3
Q
3
1
Y
1
R1
C1
Y
VCC
1
Hình 4.8. Mch cho phép xóa bm tng
Chng 4. H tun t Trang 83
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2Q
1
1

a FF.
2. Mch thc hin
i vi bm song song dù m lên hay m xung, hoc là m Modulo M (m lên/m
xung) u có cách thit k chung và không ph thuc vào tín hiu Ck tác ng sn lên, sn
xung, mc 0 hay mc 1.
Các bc thc hin :
- T yêu cu thc t xây dng bng trng thái hot ng ca bm.
- Da vào bng u vào kích ca FF tng ng  xây dng các bng hàm giá tr ca các
ngõ vào d liu (DATA) theo ngõ ra.
- Dùng các phng pháp ti thiu  ti thiu hóa các hàm logic trên.
- Thành lp s logic.
Ví d
:
Thit k mch m ng b, m 5, m lên theo mã BCD 8421 dùng JKFF.
Trc ht xác nh s JKFF cn dùng: Vì 2
2
= 4 < 5 < 8 = 2
3
⇒ dùng 3 JKFF ⇒ có 3 ngõ ra Q
1
,
Q
2
, Q
3
.
Ta có bng trng thái mô t hot ng ca bm nh sau:
Khoa TVT – HBKN – Tháng 08.2006 Trang 84
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q

n
J
n
K
n
T
n
D
n
0 0 0 X 0 X 0 0
0 1 1 0 1 X 1 1
1 0 0 1 X 1 1 0
1 1 X 0 X 0 0 1
ó ta suy ra bng hàm giá tr ca các ngõ vào data theo các ngõ ra nh sau :
Xung Trng thái hin ti Trng thái k tip
vào Q
3
Q
2
Q
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
3
K

Q
 tránh dây ni dài gây nhiu cho mch.
 logic: Hình 4.10
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
J
1
x
01 1
x x x x
J
1
= Q
1
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2

00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
K
2
x
0x 0
x 1 x x
K
2
= Q
1
00 01 11
10
0
1
Q
3
Q
2
Q
1
J

21
QQ =
Ck
1
Q
1
1
Q
J
1
K
1
Ck
2
Q
2
2
Q
J
2
K
2
Ck
3
Q
3
3
Q
J
3

2
= K
2
= Q
2
= 0 ; J
3
= 0, K
3
= 1.
- Khi Ck
1
: Các trng thái ngõ ra u thay i theo trng thái ngõ vào DATA trc ó.
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
0
1
Q
= 1.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2

= K
1
=
3
Q = 1; J
2
=K
2
= Q
1
= 1; J
3
=Q
2
.Q
1
= 0, K
3
= 1.
(Hoc K
3
= Q
3
= 0).
- Khi Ck
2
:
J
1
= K

= 0 ⇒ Q
3
=
1
3
Q = 0) ⇒ Q
3
Q
2
Q
1
= 010.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1 ; J
2
= K
2
= Q
1
= 0; J
3
= 0, K
3
= 1.
(Hoc K

3
= 0, K
3
= 1 ⇒ Q
3
=0 bt chp trng thái trc ó.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
2
3
Q
= 0 ) ⇒ Q
3
Q
2
Q
1
= 011.
Lúc ó: J
1
= K
1
=
3
Q = 1; J

= 0.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2
=
3
2
Q
= 0.
J
3
= 0, K
3
= 1
⇒
Q
3
=1 bt chp trng thái trc ó.
(Hoc J
3
= 0, K
3
= 0 ⇒ Q
3
=
0
3

= Q
3
= 0).
-
Khi Ck
5
:
J
1
= K
1
= 1 ⇒ Q
1
=
4
1
Q = 0.
J
2
= K
2
= 1 ⇒ Q
2
=
4
2
Q = 0.
J
3
= 0, K

= 0, K
3
= 1.
ch tr v trng thái ban u.
Chng 4. H tun t Trang 87
3. m song song thun nghch
 thit k mch cho phép va m lên va m xung, có 2 phng pháp thit k:
- Cách 1: p hàm J
lên
, J
xung
, K
lên
, K
xung
(gi s ta dùng JKFF).
i X là tín hiu u khin. Xét 2 trng hp:
+ Nu quy c X = 0: m lên; X = 1: m xung.
Lúc ó ta có phng trình logic:
J =
X
. J
lên
+ X. J
xung
K =
X
. K
lên
+ X. K

2
Sau ó thc hin các bc ging nh bm ng b.
4.2.4. m hn hp
m hn hp là bm mà trong ó bao gm cm ni tip và m song song. ây là b
m ch to khá nhiu trong thc t và kh nng ng dng ca bm hn hp khá ln so vi b
m song song.
Ví d: Bm 7490 bên trong bao gm 2 bm ó là bm 2 ni tip vi b m 5 song
song, hai bm này tách ri nhau. Do ó, tùy thuc vào vic ghép hai bm này li vi nhau mà
ch có th thc hin c vic m thp phân hoc chia tn s.
Trng hp 1: 2 ni tip 5 song song (hình 4.11).
J
K
Ck
1
Ck
2
B
 m 5
song song
B
m
2 n
i
tip
Q
1
Q
2
Q
3

1 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 0 0 1 0 0 1 0
3 0 0 1 0 0 0 1 1
4 0 0 1 1 0 1 0 0
5 0 1 0 0 0 1 0 1
6 0 1 0 1 0 1 1 0
7 0 1 1 0 0 1 1 1
8 0 1 1 1 1 0 0 0
9 1 0 0 0 1 0 0 1
10 1 0 0 1 0 0 0 0
Trng hp 2: 5 song song, 2 ni tip.
Ck
Q
1
Q
2
1
1
1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
1
1 1

1
B
 m 5
song song
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
J
K
Ck
2
B
m 2
n
i tip
Ck
Clr
Hình 4.13. Bm 5 song song ghép ni tip vi bm 2
Chng 4. H tun t Trang 89
Q
3
ca bm 5 song song gi vai trò xung Ck cho bm 2.
Gin  thi gian ca 5 song song ni tip 2.
Nhn xét
: Cách ghép này không c dùng m thp phân, nhng li thích hp cho vic chia

4.3.1. Khái nim
Thanh ghi dch và b nhu c ng dng trong lu tr d liu, trong ó thanh ghi do kh
ng lu tr ca nó có hn nên chc s dng nh b nh tm thi (lu kt qu các phép tính).
Còn b nh có kh nng lu tr các bit d liu khá ln, v mc cu to b nhc xây dng trên
 s các thanh ghi (nhiu thanh ghi hp thành b nh)
4.3.2. Thanh ghi dch chuyn (Thanh ghi dch – Shifr Register)
1. Khái nim
Ck
Q
1
Q
2
1
1
1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
0
1 1
1
0
0
0

i
) ( thanh
ghi có kh nng dch phi.
- Hoc ngõ ra ca DFF ng sau c ni vi ngõ vào DATA ca DFF ng trc (D
i
=
Q
i+1
) ( thanh ghi có kh nng dch trái.
2. Phân loi
Phân loi theo s bit d liu lu tr: 4 bit, 5 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit. i vi thanh ghi ln 8 bit,
ngi ta không dùng h TTL mà dùng h CMOS.
Phân loi theo hng dch chuyn d liu trong thanh ghi:
- Thanh ghi dch trái.
- Thanh ghi dch phi.
- Thanh ghi va di phi va di trái.
Phân loi theo ngõ vào d liu:
- Ngõ vào d liu ni tip.
- Ngõ vào d liu song song: Song song không ng b, song song ng b.
Phân loi theo ngõ ra:
- Ngõ ra ni tip.
- Ngõ ra song song.
- Ngõ ra va ni tip va song song.
3. Gii thiu mt s thanh ghi dch
Phng pháp nhp d liu vào FF bng chân Preset (Pr)
:
- Khi Load = 0 : Cng NAND 3 và 2 khóa → ngõ vào Pr = Clr = 1
→
FF t do
→

Load
Hình 4.16
Pr Clr
A
Load
1
2
3
Hình 4.15
Chng 4. H tun t Trang 91
Ví d: Xét mt thanh 4 bit có kh nng di phi (hình 4.17).
Trong ó:
- DSR (Data Shift Right): Ngõ vào Data ni tip (ngõ vào dch phi).
- Q
1
, Q
2
,Q
3
, Q
4
: các ngõ ra song song.
 gii thích hot ng ca mch, ta da vào bng trng thái ca DFF.
Gi s ban u : Ngõ vào nhp Load = 1 → A, B, C, D c nhp vào thanh ghi dch:
Q
1
= A, Q
2
= B, Q
3

4
: Q
2
= A, Q
3
= B, Q
4
= C.
c là sau khi Ck tác ng sn xung thì ni dung trong thanh ghi c di sang phi 1 bit.
Sau 4 xung, d liu trong thanh ghi c xut ra ngoài và ni dung DFF c thay th bng các d
liu t ngõ vào DATA ni tip DSR
1
, DSR
2
, DSR
3
, DSR
4
.
Ta có bng trng thái hot ng ca mch:
Trng thái hin ti Trng thái k
Xung
vào
Q
1
Q
2
Q
3
Q

4 DSR
3
DSR
2
DSR
1
A DSR
4
DSR
3
DSR
2
DSR
1
Trng hp ngõ ra
Q
c ni vi ngõ vào d liu ni tip DSR (hình 4.18).
Ck
1
Q
1
1
Q
J
1
K
1
Ck
2
Q

Q
J
4
K
4
Q
3
Q
4
A
B C D
DSR
Hình 4.17. Thanh ghi dch phi
Khoa TVT – HBKN – Tháng 08.2006 Trang 92
Ta có bng trng thái hot ng ca mch hình 4.18:
Trng thái hin ti Trng thái kXung
vào
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
1
Q
2
Q

12
; 1M = 2
20
.
- a ch
Dùng  xác nh các vùng ca các t trong b nh.
Xét b nh gm 16 ngn nh tng ng 16 t, ta cn dùng 4 ng a ch (2
4
= 16 → có 4
ng a ch). Nh vy có mi quan h gia a ch và dung lng b nh.
Ck
1
Q
1
1
Q
J
1
K
1
Ck
2
Q
2
2
Q
J
2
K
2

13
= 8192
bytes = 8KB.
- Hot ng c (READ)
c là xut d liu t b nh ra ngoài.
c ni dung mt ô nh cn thc hin:
+ a a ch tng ng vào các ng a ch A.
+ Khi tín hiu u khin c tác ng thì lúc by gi d liu cha trong các ngn nh tng
ng vi vùng a ch xác nh  trên sc xut ra ngoài.
- Hot ng vit (WRITE)
Vit là ghi d liu t bên ngoài vào bên trong b nh.
Mun vit phi thc hin:
+ t các a ch tng ng lên các ng a ch.
+ t d liu cn vit vào b nh lên các ng d liu.
+ Tích cc tín hiu u khin ghi.
Khi ghi d liu t bên ngoài vào bên trong b nh thì d liu c s mt i và c thay th bng
 liu mi.
- RAM (Random Access Memory)
RAM là b nh truy xut ngu nhiên, c vit tùy ý, còn c gi là RWM (Read/Write
Memory). ây là loi b nh cho phép c d liu cha bên trong ra ngoài và cho phép nhp d
liu t bên ngoài vào trong.
- ROM (Read Only Memory)
ROM là b nh chc. Ch cho phép c d liu trong ROM ra ngoài mà không cho phép d
liu ghi d liu t bên ngoài vào trong b nh.
 ghi d liu ban u vào trong ROM cn dùng nhng thit b ghi ROM c bit.
2.ROM (Read Only Memory)
- MROM (Mask ROM): c lp trình bi nhà sn xut.
u và nhc m: Có tính kinh t khi sn xut hàng lot nhng li không phc hi c khi
chng trình b sai hng.
- PROM (Programmable ROM):