บทที่ 12 ระบบดิจิตอล

บทท่ี 12 ระบบดิจิตอลวตั ถุประสงค หลงั จากศกึ ษาในบทนแ้ี ลว จะสามารถ 1. บอกสวนประกอบท่ีสําคญั องระบบดิจิตอลได 2. อธบิ ายโครงสรา งภายในของเครอ่ื งคาํ นวณอยางงายได 3. เขียนโครงสรา งของไมโครคอมพวิ เตอรและอธิบายการทาํ โปรแกรมได 4. อธบิ ายการถอดรหัสแอดเดรสของไมโครคอมพิวเตอรไ ด 5. เขยี นไดอะแกรมพืน้ ฐานของระบบ ital. signal processing ได 6. เขาใจการสงขอ มูลแบบอนุกรมและแบบขนาน 7. เขา ใจวธิ กี ารตรวจสอบขอผดิ พลาดของขอมลู ดจิ ติ อล 8. เขาใจการทํางานพื้นฐานของระบบบวกลบเลขพื้นฐาน 9. สามารถวเิ คราะหก ารทาํ งานของระบบแสดงผลแบบมัลตเิ พล็กซไ ด 10 เขา ใจการทํางานของวงจรนับความถี่ วงจรนาฬกิ า วงจรเกมดิจิตอล 11. เขาใจความแตกตางระหวางไมโครโปรเซสเซอรแ ละไมโครคอมพิวเตอร 12. ยกตัวอยา งการประยกุ ตใ ชง านไมโครคอนโทรลเลอรไ ด อปุ กรณท างอเิ ลก็ ทรอนิกสสว นใหญทีเ่ ขามามีบทบาทในชวี ิตกระจําวันของเราทกุ วัน ลว นเปนระบบดจิ ติ อลทั้งส้ิน เชน เครื่องคิดเลขขนาดพกพา นาฬกิ ากันน้าํ แบบดิจติ อลหรอื แมแ ตเ ครือ่ งคอมพวิ เตอร เคร่ืองคดิ เลข นาฬกิ าดจิ ิตอลก็มีวงจรดจิ ิตอลเปนโครงสรา ง assembly ของระบบยอ ยsubsystem ระบบยอยอาจหมายถึง วงจรบวกเลข วงจรลบเลข ตวั นบั ชฟิ ทรีจีสเตอรR AM ROM และdisplay decoder ซึง่ อปุ กรณเหลา นี้เปนระบบยอ ยทเ่ี ราคุนเคยกนั อยแู ลว สําหรับบทที่จะกลา วถงึ ระบบดิจติ อลตางๆทเี่ ราควรจะเรยี นรู12.1 สว นประกอบของระบบดิจติ อล ระบบในทางไฟฟา ของเหลว เคมี และทางกลศาสตรส ว นมากมกั จะมลี กั ษณะบางอยา งเหมอื นกนัเชน มี อินพตุ ใหระบบ มเี อาตพุตออกมามผี ลลัพธของขอ มลู เราเรียกขบวนการท่ีเกดิ ขนึ้ ในระบบวา การประมวลผล processing โครงสรา งของระบบภายในทีป่ ระกอบกันเปนสวนตางๆ และจะควบคมุ การทํางานโดยฟงชน่ั ควบคุม control function ฟงชน่ั การสงtransmission functionจะทาํ การสงผลลัพธของขอมลู ออกมา ในระบบท่มี ีความซบั ซอ นขนึ้ สําหรับเกบ็ ขอ มูลดงั รูปที่ 12.1 แสดงสว นประกอบทง้ั หมด 323

ของระบบเปนไดอะแกรมรายละเอียดทั่วๆไปทค่ี วบคมุ ถึงไดอะแกรมของระบบอื่นๆ ทม่ี โี ครงสรางไมตา งกนั มากนกั ซ่ึงไมว า จะเปน การศึกษาในดาน การขนสง ของไหล สถานศกึ ษาหรอื อเิ ล็กทรอนกิ ส รูปท่ี 12.1 องคป ระกอบตา งๆ ของระบบดิจิตอล หนวยอินพุต หมายถงึ หนวยรบั คําสัง่ ทป่ี อ นเขา สรู ะบบ อาจเปน แปนตวั เลขของเคร่ืองคิดเลขเปน สัญญาณจากระบบอื่นๆ หรือเปนขอมลู สําหรับระบบดิจิตอล โดยหนว ยอินพุตจะแปลงขอมูลอื่นๆมาเปน ขอมลู เลขฐาน2 หนวยเกบ็ ขอมูล จะทาํ หนา ที่เกบ็ ขอมลู เลขฐาน2 ทไี่ ดรบั จากหนว ยอินพุต และสงเขา หนว ยปรนะมวลผล ลําหรบั หนว ยเก็บขอมูลยังมีหนา ที่รับขอ มูลออกจากหนว ยประมวลผล เพือ่ เกบ็ ไวร อคําสั่งควบคุมเพอ่ื สง ขอ มูลดจิ ติ อลออกทางเอาตพ ตุ อกี ดวยในทางปฏบิ ตั ิหนวยเกบ็ ขอ มูลอาจเปน รอมหรือแรม หนว ยประมวลผล หมายถงึ หนว ยท่ีทําหนาปนะมวลผลสัญญาณและขอมูลทางอินพตุ ท่สี งเขามาเกบ็ ไวใ นหนว ยเกบ็ ขอมลุ อาจเปน ALU ของเครื่องคํานวณอิเล็กทรอนกิ ส หรืออาจเปน CPU ของระบบคอมพวิ เตอร หนวยเอาตพตุ หมายถึง หนวยที่นาํ ขอมูลเลขฐาน2 จากระบบดิจติ อลออกไปแสดงผล เชนอาจแสตงเปนเลขฐาน10 บนหนาจอภาพของเครอื่ ง หรอื อาจแสดงผลเปนตัวเลขและตวัอักษรบนจอภาพของเครอื่ งคอมพวิ เตอร เปนตน หนว ยควบคมุ หมายถงึ หนว ยทีท่ ําหนา ที่ควบคมุ การทาํ งานของระบบดิจติ อลตรามลําดบัโดยมคี าํ สัง่ ควบคมุ เปนสญั ญาณลอจิก “1”และ “0” เพอื่ ส่ังใหหนวยอนื่ ๆ ของระบบทาํ งานตามลําดบัโดยถูกตอง หนวยควบคุมสว นใหญจะใชสัญญาณนาฬิกาเปน ตวั กาํ หนดในการทาํ งานตามเวลาตาง ๆอยางถกู ตอ ง12.2 เคร่ืองคิดเลข เคร่ืองคดิ เลข หรอื เครอ่ื งคํานวณ เปน ระบบดิจิตอลทีน่ ยิ มใชกันอยางแพรห ลายทง้ั ขนาดเล็ก ชนดิ พกใสกระเปา ได หรอื อาจเปน เคร่อื งคํานวณขนาดใหญ จะประกอบไปดา ยสวนประกอบ 324

หลักของระบบ 3 สว นคอื 1. แปนพิมพ 2. วงจรรวมเครือ่ งคิดเลข 3. ตัวแสดงผลเลขฐาน10 ดังแสดงรปู ท1ี่ 6.2 เน่ืองจากความสามารถของเทคโนโลยวี งจรรวม แบบมอสชนิด LSIมสี งู มาก จงึ สามารถออกแบบระบบการทาํ งานของเคร่ืองคิดเลข บรรจลุ งในชิพ LSI ได จะเหน็ วาสว นของวงจรรวมเครอื่ งคิดเลขจะประกอบไปดวย ตวั เขา รหสั ทร่ี บั คําส่งั ทางแปนพมิ พเขามาสูหนวยควบคมุซึง่ หนว ยควบคมุ นจ้ี ะสงตัวเลขท่ีรบั มาจากแปน พิมพเขา สวู งจรบวก/ลบเลข และเกบ็ ผลลัพธเ ขา สูหนว ยความจํารอม เมอื่ ตอ งการแสดงผลจงึ สง ขอมูลท่ีคํานวณไดจ ากรอม มาสูตัวเล่ือนขอ มูลแสดงผลช่วั คราวสําหรบั ตัวแสดงผลน้ี สามารถเล่อื นขอมูลตวั เลขจากการกดแปน ทาง อินพตุ ทีละตําแหนงได และมีหนวยความจํา และตัวขบั การแสดงผลดว ยตัวเลข7 สว น จํานวน6 หลัก โดยทั่งไปนิยมใชตัวแสดงและตัวเลขแบบ LCD เนอ่ื งจากกนิ กาํ ลังไฟฟา ตาํ่ กวา แบบอ่นื ๆ รปู ท่ี 12.3 แผนภาพกรอบของระบบเครอื่ งบวก / ลบเลข 325

สาํ หรบั ระบบเคร่อื งคดิ เลขจําลอง การทํางานอยางงายแสดงในแผนภาพกรอบรูปท่ี 12.3 อันประกอบไปดว ยแปนพิมพสงขอมูลอินพตุ เขาสูระบบมายงั ตวั เขา รหสั เบอร 74147 ทําหนา ทแ่ี ปลงรหัสสวิตชของแปนพมิ พม าเปนเลขฐาน 2 ขนาด 4 บิต ผา นขอ มูลขนาด 4 บิต ควบคมุ ดวยชดุ ควบคุมการโหลด ทําหนา ท่โี หลดขอ มลู ไปยงั ตวั เลื่อนขอมูล A หรอื B ซง่ึ ตวั เลือ่ นขอ มลู A เปนตัวเลือ่ นขอ มลู B เปนตวั เล่ือนขอ มลู ทเ่ี ก็บขอ มูลช่วั คราวของตัวเลขบวก หรอื ตัวเลขลบ และแสดงผลขอมลู 4 บติ ทตี่ วั แสดงผล B เมื่อขอมลู ตวั ตัง้ และตวั บวก (หรือลบ) ถูกโหลดเกบ็ ในตวั เลอื่ นขอ มลู A และ B แลว วงจรควบคมุ การบวก(หรือลบ) เลขจะทํางานสงขอมูล และสัญญาณควบคุมไปยังหนว ยประมวลผล ซึ่งเปน วงจรเบอร 7483ทาํ หนาท่บี วก หรือ ลบเลขตามคําสั่ง ผลลพั ธท ี่ไดจากการบวก หรอื ลบเลขถูกสง ไปยังตัวขับเบอร 7447ซง่ึ จะแสดงผลขอมูลผลลัพธไ ปยังเลข 7 สว นชนดิ แอโนดรวมได สําหรับวงจรรายละเอียดของแผนภาพ กรอบเครื่องหมายบวก / ลบเลข ในรูปท่ี 12.3 แสดงในรปู ที่ 12.4 สามารถนําไปประกอบวงจรทดลองได และนําแนวทางดังกลาวน้ไี ปประยุกตใชงานไดต อ ไป รปู ท่ี 12.4 วงจรรายละเอยี ดของเครอ่ื งบวก/ลบเลข ขนาดบสั ขอ มูล 4 บติ ใชตัวคํานวณเบอร 7473 326

12.3 คอมพิวเตอร ระบบคอมพวิ เตอรเปน ระบบดจิ ติ อลอิเลก็ ทรอนกิ สข นาดใหญ มอี งคป ระกอบหลกั ของระบบ 5สว น ดังแสดงในรปู ท่ี 12.5 แตล ะสว นของระบบคอมพวิ เตอรม รี ายละเอียดดงั นี้ 1. หนว ยอนิ พตุ อนิ พทุ คอมพิวเตอรอาจเปนแปนพมิ พ เมาส จอยสติก เครือ่ งอานขอมูลจากการด เคร่อื งอานบารโ คด หรืออาจเปน เสียงพูดจากมนุษย สวนอินพตุ เปน สว นทีม่ นษุ ยใ ชป อนขอมลูและคาํ สั่งเขาสูระบบคอมพิวเตอร 2. หนว ยความจํา ในระบบคอมพิวเตอรหนวยความจาํ จะติดต้ังบนเมนบอรด เพื่อทําหนา ที่เก็บขอ มลู ดิจติ อลทไ่ี ดรบั จากอินพุต แลว สงเขา ประมวลผล และเก็บขอ มลู จากการประมวลผลเพ่ือเตรียมสงออกทางเอาตพ ตุ หนวยความจําภายในคอมพิวเตอรจ ะเปนชิพขนาดเลก็ เชน ดีแรม หรอื SRAM มีขนาดต้ังแต 4 MB และสามารถขยายไดถงึ 128 MB 3. หนว ยคํานวณ ทาํ หนาที่ประมวลคําสัง่ ตา งๆ และขอ มูลตางๆ ท่ีไดจากหนว ยความจาํหนวยคํานวณจะทาํ หนาท่ไี ดทง้ั บวกลบคณู หาร เลขเปรยี บเทียบขอมลู มลี อจิกฟง กชน่ั ตางๆ และมคี วามสามารถรบั คําสง่ั ควบคมุ จากหนว ยควบคมุ ตามโปแกรมทผี่ ูใ ชงานสรา งขน้ึ หนวยคํานวณจะตดิ ตอกับหนวยความจําโดยตรง สามารถรับและสงขอ มลู เขาและออกจากหนวยความจําได ซ่ึงสวนน้ีเปรียบเหมอื นสมองของคอมพวิ เตอร รปู ท่ี 12.5 สว นประกอบของระบบคอมพวิ เตอร 4.หนว ยควบคุม ทาํ หนา ที่ตดิ ตอ กบั หนว ยตา ง ๆ ของระบบทัง้ หมด เพราะหนวยควบคมุทาํ การควบคุมการทาํ งานของหนว ยอ่ืนๆ เชน เม่ือมนุษยป อ นขอ มูลเขาทางอินพุต หนวยควบคมุ จะตองบอกหนว ยความจาํ ใหเกบ็ ขอ มลู และบอกหนวยเอาตพุตใหแ สดงผลขอ มลู นัน้ ทางจอภาพ และถา มนุษยสง ใหป ระมวล หนว ยควบคุมจะรบั คําสั่งดงั กลา ว มาบอกหนว ยคาํ นวณ และเมือ่ หนวยคํานวณประมวลผลตามคาํ สง่ั แลว หนว ยควบคุมจะรูและนําขอมลู ผานหนวยความจํา มาแสดงผลท่เี อาตพ ุตไดอยางถกู ตองตามคาํ สง่ั 327

5. หนว ยเอาตพตุ เปน ทต่ี อ ระหวางมนษุ ยก บั เครื่องคอมพวิ เตอร มีหนา ทน่ี ําขอมูลที่คอมพวิ เตอรประมวลผลแลวมาใหม นุษยเขาใจได เชน อาจแสดงผลเปนตวั อักษร และตวั เลขบนจอภาพหรอื อาจแสดงผลออกมาทางกระดาษของเครือ่ งพมิ พ เปนตน ในรปู ที่ 12.5 สวนของหนว ยประมวลผลกลาง ( CPU = Central Processing Unit ) ประกอบไปดวยสว นควบคมุ หนว ยความจํา และหนวยคาํ นวณ ระบบคลายกบั เคอ่ื งคิดเลข แตตางกันมากในดานขนาด ท้งั ขนาดของหนวยความจําและความสามารถในการตดิ ตอกับอุปกรณภายนอก ทัง้ ทางดานอนิ พุตและเอาตพุต ในรปู ท่ี 12.6 แสดงใหเห็นถึงทางเดนิ ของขอมูลอนิ พุตของระบบคอมพวิ เตอร ท้งั2 ประเภท คือเสนลกู ศรสดี ํา เปน เสนทางของชุดคําสงั่ หรือโปรแกรมที่มนุษยส รา งขึ้น และเสนลูกศรสีดาํ เสน หนา เปนเสน ทางของขอ มลู ที่ปอ นเขามาทางอนิ พตุ จะเห็นวา ขอมลู นั้นจะผา นเฉพาะอนิ พุตหนว ยความจํา หนว ยคํานวณ(ALU) และเอาตพ ุตเทานั้น ซึง่ คําสั่งหรอื คําสัง่ โปรแกรมจะผา นเฉพาะหนวยอินพตุ หนว ยควบคมุ และหนวยความจําเทาน้นั รปู ที่ 12.6 แสดงทิศทางของคาํ สั่งโปรแกรมและขอมูลที่ปอ นเขา มาทางอนิ พตุ ของระบบคอมพวิ เตอร12.5 ไมโครคอมพวิ เตอร ไมโครคอมพิวเตอร คือคอมพิวเตอรสว นบุคคลขนาดเลก็ เรยี กวา พซี ี (Personal Computer)เปนที่นิยมใชก นั อยา งแพรห ลายท้ังในบานและในสํานักงาน สว นประกอบหลกั ของระบบไมโครคอมพวิ เตอร แสดงในแผน ภาพกรอบรูปที่ 12.7 มี 5 สว นคอื 1.สวนอินพตุ 2.สวน KPU หรือไมโครโปรเซสเซอร 3.หนวยความจําสําหรับเกบ็ โปรแกรม 4.หนว ยความจําสําหรับเกบ็ ขอมูล 5.สวนเอาตพุต 328

สว นท่แี ตกตางจากระบบคอมพิวเตอรคอื MPU สวน MPU น้ีจะประกอบไปดว นหนวยประมวนผล และคํานวณ กบั หนวยควบคุมบรรจุอยใู นชิพเดียวกันเรียกวา ซพี ยี ู เชน 80xx และ Pentiumอนกุ รมตางๆ หรืออาจเปน MPU ขนาด 8 บติ เชน เบอร z80 8085 และในอนุกรม 65xx เปนตนตวั อยา งในรูป 16.7 คอื ไมโครคอมพิวเตอรขนาด 8 บติ จะเห็นวามีบสั ขอ มลู ขนาด 8 บิตเช่ือมตอระหวา งอินพุตMPU รอม แรม และสว นเอาตพ ตุ นอกจากน้ีบัสดานขวามอื คือบัสแอดเดรสท่ีจะถกู กําหนดวาอุปกรณใ ดในระบบที่ทาํ งาน โดยระบุตาํ แหนงของอุปกรณน้ันๆ บสั แอสเดรส จะถูกสง ออกมาจาก MPU ผานไปยังอุปกรณส วนตางๆ ในระบบ สาํ หรบั หนว ยความจาํ รอม และแรมจะถอื วาเปนหนว ยความจําหลักของเครอื่ งซง่ึ จะตดิ ตั้งรว มกันบนเมนบอรด สว นของอุปกรณท ่ีเกย่ี วขอ งภายนอกระบบคอมพิวเตอรที่สามารถเชือ่ มตอกับคอมพิวเตอรไดท้งั อนิ พตุ เอาตพ ุต และสว นหนว ยความจาํ ภายนอก แสดงในรูปท่ี 12.8 รูปท่ี 12.7 แผนภาพกรอบของระบบไมโครคอมพิวเตอร 329

รูปท่ี 12.8 แสดงอปุ กรณทเ่ี กย่ี วของและการติดตอกับอินพุต-เอาตพ ุตของไมโครคอมพวิ เตอร อุปกรณภายนอกทีเ่ ช่อื มตอ ทางอนิ พตุ เพยี งอยา งเดียว เชน แปน พิมพ เมาส จอยสติก ฯลฯอปุ กรณท่ีเปนท้งั อินพตุ และเอาตพ ุตของระบบ เชน โมเดม็ อปุ กรณทเี่ ชอื่ มตอ เปนเอาตพ ตุ ไดอยา งเดยี วเชน จอภาพ เครือ่ งพมิ พเ ลเซอร พล็อตเตอร ฯลฯ 1 การทาํ งานของไมโครคอมพวิ เตอร เน่ืองการไมโครคอมพวิ เตอรมีโครงสรางการทาํ งานท่ซี ับซอน ดังนั้นจงึ ขอยกตัวอยา งประกอบอธบิ ายเพือ่ ใหเขาใจการทํางานในกระบวนการสั้นๆ ตวั อยางเชน เมอื่ คุณกดแปน A ทแ่ี ปนพิมพ จะไปปรากฏตวั อกั ษร A ท่จี อภาพ กระบวนการส่นั ๆ น้ีภายในเครื่องไมโครคอมพิวเตอรทาํ งานไดอยาง จากจากกระบวนการท่ีไดก ลาวไวตอนตน จะแบง ได 3 ขั้นตอน ดังนี้ 1. กดแปน “A” จากแปนพมิ พ 2. ตัว”A” เกบ็ ลงหนวยความจํา 3. ตัว”A”ปรากฏบนจอภาพกระบวนการท้ัง 3 ขน้ั ตอนน้ีแสดงใหเห็นไดดงั รูปท่ี 12.9 330

รปู ที่ 12.9 แสดงงตวั อยา งการทํางานของอุปกรณอ ินพุตหนว ยความจาํ และเอาตพ ตุ ของ ไมโครคอมพวิ เตอร จากรปู ที่ 12.9 จะอธบิ ายรายละเอยี ดการทํางานของไมโครคอมพิวเตอร ในสวนของอนิ พตุซีพียู หนวยความจําและเอาตพ ตุ จะแสดงในรปู ท่ี 12.10 ไมโครคอมพวิ เตอรใ นรูปท่ี 12.19 นี้ ทางดา นฮารด แวรก ําหนดใหข อมูลอินพุตเขาทางพอรต 1 ขอมูลเอาตพ ุตออกทางพอรต 10 ขอ มูล “A”เก็บใน แรม ตําแหนงแอดเดรสที่ 200 จากรปู ที1่ 2.10 จะเห็นวามตี ัวเลขกํากับข้นั ตอนการทาํ งานของไมโครคอมพิวเตอรต ั่งแตเ ลข 1 จนถงึ เลข 16 ขัน้ ตอน ซ่งึ จะอธิบายไดโดยละเอียด ดงั ตอ ไปนี้ 1. ไมโครโพรเซสเซอรสง ตําแหนงแอดเดรส 100 ผา นบัสแอสเดรส เพื่อหนว ยความจาํ โปรแกรม เกบ็ คําส่งั เก็บขอมลู อนิ พตุ ที่ตําแหนง 1000 2. หนวยความจําโปรแกรมสง คําสง่ั เก็บขอมลู อินพุตผา นบัสขอไปยังไมโครโพรเซสเซอร ซึง่ ไมโคร โพรเวอเซอรจ ะนําคําส่งั เกบ็ ขอ มลู อนิ พุตไปเก็บในหนว ยความจําช่ัวคราวภายใน คอื รีจสิ เตอร เกบ็ คาํ สัง่ ขณะนี้ไมโครโพรเซสเซอร จะถอดรหสั คาํ สั่งเกบ็ ขอมูลอนิ พตุ และรวู า จะตอ งรบั ขอมูลเขา 3. ไมโครโพรเซสเซอรส ง แอดเดรส 101 ออกไปบนบสั แอดเดรส เพอ่ื อา นคาํ ส่งั ตอ ไปบน หนวยความจาํ โปรแกรมในตําแหนง 101 331

4. หนวยความจําโปรแกรมสงคําสงั่ ในตาํ แหนง 101 คือจากพอรต 1 ออกไปบนบสั ขอมูลไม โครอยารานโพรเซสเซอรจ ะรับคําสั่ง 2 คือจากพอรต 1 เก็บไวป ระมวลผลใน instruction rigistorรปู ท่ี 12.10 แสดงข้ันตอนการทํางานของไมโครคอมพวิ เตอร เมือ่ รับขอ มูล A เขา มาทางอินพุต และสง A ออกทาง เอาตพ ตุ 332

5. ไมโครโพรเซสเซอรรแู ลววาจะตอ งรับขอมลู “A” เขาทางพอรต 1 จึงสง สญั ญาณควบคมุ ไปยงั พอรต 1 ขณะนี้ขอ มูล “A” จะถกู เกบ็ ไวในไมโครโพรเซสเซอร ในสวนแอคควิ มเู ล เตอร 6. ไมโครโพรเซสเซอรจะขอดูคาํ สงั่ ตอไปในตาํ แหนง 102 ของหนว ยความจาํ โปรแกรมโดยสง แอดเดรส 102 ออกจากไมโครโพรเซสเซอรมายังแอดเดรส 7. หนว ยความจําโปรแกรมจะสงคําสั่งในตําแหนง 102 คือเกบ็ ขอ มลู ไปยงั ไมโครโพรเซสเซอร โดยผา นบสั ขอ มลู ไปยังไมโครโพรเซสเซอรถ อดรหัสคําสง่ั เก็บขอมูลจะรูว า ตอ งนําขอ มูล “A” ไปเก็บยังหนวยความจาํ เกบ็ ขอ มลู 8. ไมโครโพรเซสเซอรส งแอดเดรสลําดับตอ ไปคอื 103 เพือ่ อานคําส่ังตอไปจากหนวยความจํา เกบ็ โปรแกรม คอื คําสงั่ ในหนว ยความจําตําแหนง 200 9. ไมโครโพรเซสเซอรร บั คําสั่งที่ตาํ แหนง 103 ไปถอดรหัสคําส่ังและประมวลผลเตรยี มสง ขอมลู “A” ไปเกบ็ ตาํ แหนง 200 ของหนว ยความจาํ เก็บขอ มูล 10. ไมโครโพรเซสเซอรส งแอดเดรส 200 ไปยังหนวยความจําเก็บขอ มูล 11. ไมโครโพรเซสเซอรส งขอ มลู “A” ไปเกบ็ ตําแหนง 200 12. ไมดครโพรเซสเซอรอา นคําสั่งตอ ไปทตี่ ําแหนงแอดเดรสถัดไปคือ 104 คาํ สง่ั สงขอมูลออก 13. ไมโครโพรเซสเซอรร บั คาํ สั่งสง ขอ มูลออกจากบสั ขอมูลไปถอดรหัสและประมวลผลคําสั่ง และรวู าจะตอ งตดิ ตอเอาตพ ตุ แตไ มรวู าเอาตพุตพอรต ได 14. ไมโครโพรเซสเซอรอ านคาํ สัง่ ทแี่ อดเดรสตอไปอกี คือ 105 คําสงั่ ไปทางพอรต 10 15. ไมโครโพรเซสเซอรร บั คาํ ส่งั ไปทางพอรต 10 จากบัสขอมูลนาํ ไปถอดรหัสและประมวลผล 16. ไมโครโพรเซสเซอรสง สญั ญาณควบคมุ มายงั พอรต 10 เอาตพตุ และสง ขอมูล “A” ผาน บสั ขอมลู ไปยังพอรต 10 และพอรต 10 รับขอมลู “A” และสง ไปยงั จอภาพตอ ไป 2. การถอรหัสแอดเดรสของไมโครคอมพิวเตอร การท่ี MPU สามารถมองเห็นหนวยความจําในตําแหนง ท่ีแตกตางกนั ได เปน เพราะวาหนว ยความจาํ ทตี่ ําแหนงไดร บั สัญญาณการเลือกใชม าจาก MPU ซงึ่ MPU จะสง ตําแหนง แอดเดรสที่ตองการผา นวงจารถอดรหัสแอดเดรส และวงจรถอดรหสั แอดเดรสจะสง คําท่ีสั่งแลวไปยงั รหัสแอดเดรสนนั้ ๆ ของหนว ยความจาํ โดยตรง ตัวอยา งงายๆ คอื ระบบไมโครโพรเซสเซอรขนาด 4 บิต ดังแสดงในรูปท่ี 16.11 (a) ไมโครโพรเซสเซอรข นาด 4 บติ ตอ กบั แรม 2 ตัว คอื แรม 0 และแรม 1 ขนาดแตว ละ 16*4 ตอ ดวยไบอัสขอมูลขนาด 4 บติ โดยการกําหนดตําแหนง ดวยแอดเดรสขนาด 8 บติตอ เขา กับแรม 0 4 บิต และตอกับแรม 1 4 บิต วงจรในรปู ท่ี 16.11 (a) จะเกดิ ปญ หาในการทํางาน 2 ประเภท คือ 333

1. MPU จะรูไดอยางไรวาขอ มูลท่ีสงออกมาบนบสั ขอมลู มาจกแรมตวั ไหน เม่อื แอดเดรสของแรมทงั้ 2 ตัวเหมือนกนั 2. ทําอยางไรไมไ หขอ มลู บนบสั ขอ มลู ออกมาจากแรมทัง้ 2 ตัวพรอ มกัน รปู ท่ี 12.11 ระบบไมโครโปรเซสเซอรขนาด 4 บิต ทม่ี ีควั ถอดรหัสแอดเดรสและบัฟเฟอร 3 สถานะ วงจรในรูปที่ 12.11 (b) แกปญหาขอ ที่ (1) ไดโยทว่ี งจรถอดรหัสแอดเดรส ถอดรหัสแอดเดรสบัสจาก MPU และเลอื กใหแรม 0 และแรม 1 ทาํ งานไมพ รอ มกนั โดยใหแรม 0 ทาํ งานทแี่ อดเดรส0-15 และแรม 1 ทาํ งานทแ่ี อดเดรส 16-31 และแกป ญ หาขอ ท่ี (2) ไดโ ยใชบ ัฟเฟอร 3 สถานะท่ีเอาตพ ุต 4 บติ ของแรม 0 และแรม 1 ซงึ่ บัฟเฟอร 3 สถานะจะรบั สัญญาณแปลจากตัวถอดรหสั 334

แอดเดรส ดังน้นั ถา แรม 0 ทาํ งาน บฟั เฟอร 3 สถานะทต่ี อ กับแรม 0 จะทํางานดวยแตต วั ที่ตอกับแรม 1 จะไมทาํ งาน ดังนน้ั จะไมมโี อกาสท่ขี อมูลเขา /ออกจากหนว ยความจาํ จะซอ นกนั สาํ หรับวงจรรายละเอยี ดของตัวเลือกรหัสแอดเดรสสาํ หรับ MPU ขนาด 4 บิต กับแรมขนาด16*4 จาํ นวน 2 ตัว ดังน้ันรปู ที่ 16.12 ท่ีแอดเดรสบัส 8 บิต A3-A0 ตอเขากับแอดเดรส 4 บติ(A3-A0) ของแรม 0 และแรม 1 สําหรับขาควบคมุ ME ทาํ งานดว ยลอจิก ‘0’ ดงั นนั้ เมอ่ื แอรสเดรสมคี าระหวาง 0-15 แรม 0 จะทํางาน และเมอ่ื แอดเดรสมีคาระหวาง 16-31 แรม 1 จะทาํ งาน รปู ที่ 12.12 รายละเอียดวงจรของตัวถอดรหัสแอดเดรสในรปู ที่ 12.1112.6 การสงขอมูลในระบบดิจติ อล การสงขอมลู ในระบบดิจิตอล (Digital and transmission) เปนเร่ืองสําคญั เพราะระบบยอยในวงจรดิจติ อลมมี าก ถาสงขอ มูลแบบขนาน จะตอ งใชจ ํานวนของสายสงเทา กบั จาํ นวนบติ ของขอ มลู เชน 8 และ 16 สําหรบั ขอ มูลขนาด 8บติ และ 16บติ ดงั น้นั วงจรจึงมขี นาดใหญพื้นทจ่ี ํานวนมากและถา สง ขอมูลแบบขนานเปน ระยะทางไกล จะเกดิ ปญ หาเรอ่ื งสายรบั ขอ มูลและสญั ญาณการสง ขอมลู 335

แบบอนุกรม จงึ มคี วามจําเปน เพราะจะปญหาเรื่องสายสงขอ มลู ได ระบบการรบั ขอมลู แบบขนาน และสงแบบอนุกรมไปยังปลายทาง สามารถแปลงขอมลู มาเปนแบบขนานได ดงั แสดงในรปู ท่ี 12.13 จากวงจรในรูปท่ี 12.13 สามารถรบั ขอ มลู ขนานขนาด 16 บติ เขา มายังอนิ พตุ 0-15 ของมัลตเิ พลก็ ซ และสง ขอ มูลท้ัง 16บิต ออกแบบอนุกรม โดยมตี วั รบั ขอ มูลดมี ัลติเพลก็ ซ เม่อื ขอมลู ท้ัง 16บิต ถกู สง มาครบและจะแสดงผลของจากทางเอาตพตุ ของดมี ลั ตเิ พลก็ ซ ทบ่ี ิต 0-15 เชนกัน การรับสงขอมูลของระบบดงั กลา วจะมสี ญั ญาณควบคมุ การทํางาน สาํ หรบั วงจรรายละเอียดของระบบสง ขอ มูลดจิ ิตอลอนุกรมขนาด 16 บติ แสดงดังรปู ที่ 12.14 รปู ท่ี 12.13 การสงขอมูลดิจิตอลแบบอนกุ รม โดยใชม ัลติเพล็กซแ ละดีมลั ติเพล็กซ จากวงจรรายละเอยี ดในรูปที่ 12.14 เลือกใชมัลติเพล็กซข นาด 16-line-to-1-line เบอร 74150ทําหนาที่รับขอมูลขนาน 16บิต และสง ออกเอาตพตุ w คร้ังละ 1 บิต โดยเลือกบิตทีจ่ ะสงออกไดโ ดยอินพตุ เลือกขอ มลู ขนาด 4 บิต ซง้ึ ใชว งจรไบนารี 4 บติ ใหนับ 0-15 (นบั 16) และตัวรบั ขอ มูลคือดีมัลตเิ พลก็ ซขนาด 1-line-to-16-lineเบอร 74154 ซึ้งเลอื กขอมูลขาออก 16บิต ไดค ร้ังละ 1บติ โดยรับอินพตุ ควบคมุ การเลือกขอมูลขนาด 4 บติ ตําแหนงเดียวกับ 74150 ดังน้ันเมอ่ื วางวงจรเรม่ิ นบั จาก 0-15ขอมูลตง้ั แตบิต 0-15 จะถูกสง ผานสายสง ขอมูลอนุกรมมาครบท้งั 16 บิตและปรากฏขอ มลู เอาตพ ตุ ท่ีไดโอดเปลงแสง แสดงผลดงั ที่ปรากฏในรูปท่ี 12.14 สาํ หรบั ตวั ถอดรหัสเบอร 7447 และตวั แสดงผลเลข 7สว นจะแสดงตําแหนงบิตท่ีขอ มูลกําลังสงผานสายสง 336

รูปที่ 12.14 การสงขอมลู ดจิ ติ อลแบบอนกุ รม โดยใชมลั ติเพลก็ ซแ ละดมี ัลตเิ พลก็ ซ 337

สาํ หรบั การสง ขอ มูลแบบขนานจะมคี วามเรว็ สูง ตวั อยางการสง ขอมูลแบบขนานขนาด 8บติ หรือเรยี กวาการเชอ่ื มโยงแบบขนาน แสดงในรปู ที่ 12.15 แสดงถึงการสงขอ มูลจากซพี ียูของไมโครคอมพิวเตอรผาน PIA (Peripheral interface adapter) ซึง่ ปกติจะเปน ชิพของวงจรรวมท่ที าํ หนาท่ีเชอ่ื มโยงกบั ซีพียขู นาด 8 บติ อนุกรม 65xx ของโมโตโรลา เชน 6500 6502 และเบอร 8255 PPI(Programmable Peripheral Interface) สําหรับเชือ่ มตอ ซพี ียูขนาด 8 บิต อนุกรม 80xx และz80 ของบรษิ ทั ไซลอ็ ก รปู ที่ 12.15 แสดงการสง ขอ มลู ผานสายสงแบบขนาน 8 บิต ระหวางซพี ยี ู -> PIA -> เครอื่ งพิมพ12.7 นาฬิกาดิจิตอล นาฬิกาดิจติ อลท่ีใชไฟสลับในบา นพักอาศยั เปนแหลง จายไฟฟา จะทํางานไดต องมสี ว นประกอบอยางนอ ย 4 สว นคอื 1.วงจรหารความถ่ี 2.วงจรนบั และสะสมผลบวก 3.วงขบั และถอดรหสั 4.ตัวเลขดิจิตอล ตัวแสดงในรปู ที่ 12.16 (a) และรายละเอยี ดของวงจรแตละสว น แสดงในรปู ท่ี 12.16 (b) วงจรหารความถ่ีจะนําความถ่ีอนิ พุตขนาด 60 Hz เขา มาและผา นวงจรหาร 60 จาํ นวน 3 วงจร คาบเวลาเอาตพ ุต ของวงจรหาร 60 วงจรแรกจะเทากับ 1 วนิ าที และคาบเวลาเอาตพ ตุ ของวงจรหาร60 วงจรที่สองจะเทา กับ 1นาที สาํ หรบั คาบเวลาเอาตพ ุตของวงจรหาร 60 วงจรทส่ี องจะเทา กับ 1 นาที สาํ หรับคาบเวลาเอาตพ ุตของวงจรหาร 62 วงจรทส่ี ามคอื 1 ชัว่ โมง สัญญาณวนิ าที คอื สญั ญาณพัลล 1 พัลลตอ 338

วินาที สง เขาวงจรนับและสะสมผลบวกทําหนาที่นับ 0-59 (นับ 60) และแสดงผลการนับ 0-59 ท่ีตวั เลข 2หลกั ขวาสุดคอื หลักวนิ าที สญั ญาณพัลล 1พลั ลตอ นาที ปอ นเขา วงจรนบั และสะสมผลบวกตวั ท่ีสองทําการนับ 0-59 เชนกัน และแสดงผลท่ตี ัวเลข 2 หลกั กลางคือหลักนาที และสญั ญาณพัลล 1 พัลลต อ ชัว่ โมงปอนเขา วงจรนับตัวท่ีสามทําการนบั 0-23 (นับ 24) และแสดงผลการนับชง่ั โมงใน 1 วัน รปู ที่ 12.16 บลอ็ กไดอะแกรมรายละเอียดของนาฬิกาดจิ ติ อล รูปที่ 16.16 (b) บล็อกไดอะแกรมของนาฬิกาดิจติ อล สําหรับวงจรแปลงไฟสลบั 60 Hz ใหเปน พลั สส่ีเหล่ยี ม จะทําไดโดยใชว งจรเปลี่ยนรูปรางของคล่ืนท่ใี ชอ นิ เวอรเตอรเ กตทม่ี อี ินพตุ เปนวงจรชุดชนวน ของชมติ ตเบอร 7414 ดังรปู ที่ 16.17 (a)สําหรับวงจรใชง านจริง ตอ งตอเอาตพตุ ของวงจรอินเวอรเตอรเ กต เขากบั แอนดเกต โดยอีกอินพตุ หนง่ึของแอนดเกตจะรบั สญั ญาณลอจิก ควบคมุ การทํางานของวงจร ดงั รปู ที่ 16.17(b) 339

รปู ท่ี 12.17 บลอ็ กไดอะแกรมของนาฬกิ าดจิ ติ อลท่มี วี งจรเปลีย่ น sine เปน pulse และวงจรหารความถี่ 60 สรา งไดจากแผนภาพกรอบของวงจรนับ ( หารความถี่ ) ในรูปที่ 12.18(a) ประกอบไปดว ยวงจรนบั b ละวงจรนบั สบิ ดังนนั้ เม่ืออนิ พตุ ความถี่ 60 Hz เอาตพุตของวงจรหาร 6จะเปน 10 Hz และเอาตพุตของวงจรหาร 10 จะเทา กบั 1 Hz สําหรับวงจรหาร 6 จะใชฟ ลปิ ฟลอบชนิดเจเค 3 บติ ตอแนนดเ กตควบคมุ ใหน ับ 0 - 5 และสง พัลส 10 Hz เขาอินพตุ ของวงจรนบั สบิ ที่ใช74192 และเอาตพ ตุ QD ของ 74192 จะใหพ ัลสค วามถ่ี 1 Hz ดังรปู ที่ 12.18 (b) รูปท่ี 12.18 บล็อกไดอะแกรมของวงจรหาร 60 สาํ หรับวงจรนาฬกิ าดจิ ิตอล 340

รปู ที่ 12.19 (a) บลอ็ กไดอะแกรมของ MM5314 วงจรรวมนาฬกิ าดจิ ิตอลมีการใชง านกันอยา งกวางขวาง จึงมีบรษิ ทั ผูผลิตหลายแหงออกแบบชิพวงจรรวมท่ที าํ หนา ทีเ่ ปนนาฬิกาดิจิตอล โดยภายในชิพดังกลา วมวี งจรยอยท้ังหมดครบถวน ขาดเฉพาะวงจรขบั และตัวแสดงผลเลข 7 สวนเทานน้ั เพราะสามารถตอ กับวงจรขับตัวเลขทเี่ ปนไดโอดเปลง แสง หรือตอ กบั ตัวแสดงผล LCD ได ตามรายละเอยี ดของออกแบบ ชพิ ที่นยิ มท่นี ิยมใชก ันอยา งแพรห ลายคอื ชพิ ของบรษิ ัท เนชล่ั แนลเซมคิ อนดักเตอร เบอร MM 5314 และการจดั วางขาวงจรรวม MOS/LSI เบอร MM5314 แสดงในรูปที่ 16.19 (a) และ (b) 341

รูปท่ี 12.19 (b) การจัดวางขาของ MM5314สําหรับไอซีเบอร MM5314 มขี าอินพุตและเอาตพตุ ท่สี าํ คญั ดังน้ี ขา 16 50/60 Hz มีหนนาท่ีรบั สญั ญาณไฟฟา กระแสสลับ แรงดนั ตํา่ ทางอนิ พุต ทม่ี ีความถ่ี50 หรือ 60 Hz ขา 11 50/60 Hz select input มหี นา ทกี่ าํ หนดคาของวงจรนบั ใหต รงกับความถ่ที างอินพตุในกรณที ตี่ อ งการใชกับความถี่ 50Hzไมต อ ตอ ขา 11 ใหปลอยลอยๆ ไว ขา 13 14 15 Time setting input ขา 13 เปนขา HOLD ขา 14 เปนขา Slow-set ขา 15 เปนขา Fast-set ท้ังสามขานี้ ตอ งตอ เขาสวติ ชก ดตดิ ปลอยดบั (pushbutton) ตอ ลงกราวด ใชสาํ หรบั กดปุมตัง้ เวลา ขา 10 12/24 Hz Select Input ทาํ หนา ทเ่ี ลอื กโปรแกรม การแสดงช่วั โมงแบบ 24 หรือ 12ถา ตองการแสดงเปนแบบ 12 ช่ัวโมงใหต อขา 10 เขา กับกราวด หากตอ งการแสดงเปน แบบ 24 ช่ัวโมงปลอ ยขานี้ลอยไว ขา 23 Multiplexing timing input ตองตอ R กับ C เพ่อื กําหนดความถี่การมัลตเิ ลพ็กซของการแสดงผลตัวเลข 7segment ตามคมู ือกําหนดใหใ ช R=470 Ω และ C = 0.01 µF ดังรปู ท่ี 16.20 342

ขา 24 4/6 digit เลอื กการแสดงผลของตัวเลข โดยถาตองการแสดงผลแบบ 24 ชวั่ แมง จะเลอื กเปนแบบ 6 หลัก จะตอ งตอ ขา 24 เขากบั กราวด ขา 2 และ ชา 12 คือ ขา Vss ( + ) และ Vdd (กราวด) ใฃแรงดนั ใยชว ง 11-19 โวลท ขา 3-9 และ ขา 17-22 คอื ขา output multiplexing operation ทําหนาทีค่ วบคมุ การแสดงผลที่เอาตพ ุต ไดท ้งั 4 หรอื 6 หลัก โดยที่ขา 3-9 เปนขามัลติเพลก็ ซ สาํ หรบั 7 Segment โดยตอขนาดเขา ท่ีจดุ a ถงึ b ของทุกหลักตัวเลขและขา 17-22 เปน ขา Digit enable output จะควบคุมใหตวั แสดงผลหลกั ใดๆ ทํางาน ขา 17-18 ควบคุม s10 s1 คือตัวแสดงผลวินาทหี ลกั หนวยและหลกั สิบ ขา19-20 ควบคุม H 10 H1 คือตัวแสดงผลวนิ าทีหลักหนวยและหลักสบิ ขา21-22 ควบคมุ M10 M1 คอื ตวั แสดงผลชว่ั โมงหลกั หนว ยและหลกั สิบ รูปท่ี 12.20 การตอ R และ C สําหรับการผลติ สัญญาณออสซลิ เลเตอร ในทางปฏบิ ัติ คุณสามารถออกแบบเพอ่ื สรางนาฬิกาดจิ ติ อลได โดยอาจประกอบวงจรท้ังหมดลงบนแผนวงจรพมิ พ แผนภาพกรอบในรูปท่ี 12.21 แสดงใหเ หน็ สว นของชิพ MM5314 ซง่ึ ประกอบไปดวยวงจรหาความถ่ใี นสว นวนิ าที นาที และชว่ั โมง มีตัวมลั ติเพล็กซค วบคมุ การแสดงผล โดยผานตัวถอดรหสัและพรอม เพ่อื สง สัญญาณไปยงั ตัวขบั ตวั แสดงเลข 7 สว นภายนอกชพิ และภายในชพิ ยงั มีออสซลิ เลเตอรท่ีควบคุมถ่ีของตัวถอดรหัสการมัลติเพล็กซตัวเลขทั้ง 6 หลกั โดยออสซลิ เลเตอรต องตอ R และ C ภายนอก การแสดงผลของเลข 6 หลกั เพอื่ บอกชั่วโมง/นาที/วนิ าทีน้นั เนือ่ งจากใชหลกั การมัลติเพล็กซสัญญาณเพื่อเลอื กหลกั การแสดงผลคร้งั ละ 1 หลักในความถ่ขี องมัลติเพลก็ ซท แ่ี สดงแลว ตาของมนษุ ยมองเหน็ ไดโดยไมก ระพรบิ ซึง่ การทํางานของแตล ะครง้ั ของการแสดงผล จะแสดงโดยละเอียดตามลําดบั ในรปู ที่ 12.22 สมมติวานาฬิกาดิจติ อลท่คี ุณสรา งกําลังแสดงผลเวลาคอื 12:34:56 จากรูป (A) ขา s1 จะทาํ งานเพื่อเลือกวนิ าทหี ลักหนวยแสดงผลเลข 6 จากน้ันจะคาง และลาํ ดับตอ ไปรปู (c)และ(b) ขาM1 และ 343

M10จะทาํ งานตามลําดับเพ่อี แสดงผลนาทีหลักหนว ยเปน เลข 4 และหลกั สบิ เปนเลข 3 ลําดบั ตอ ไปในรปู(e) และ (f ) ขา H10 จะทาํ งานตามลาํ ดับและแสดงผลช่ัวโมงหลกั หนวยคือเลข 2 และหลักสบิ คือเลข 1การมลั ติเพล็กซเพื่อลดสายสําหรบั ตอตัวเลขแสดงผล ถาไมม กี ารมลั ติเพลก็ ซจะตอ งใชสายจาํ นวน (6หลักx 8เสน) = เสน เพือ่ ตอตวั แสดงผล 6 หลัก รปู ที่ 12.21 บล็อกไดอะแกรมสว นแสดงผล 6 หลัก ของ MM5314 344

รูปท่ี 12.22 ตวั อยา งการมัลตเิ พล็กซเพ่ือแสดงผลเวลา 12:34:56 ของ MM5314 345

สาํ หรบั วงจรรายละเอยี ดของนาฬกิ าดิจิตอลท่ีใชชิพ MM5314 สามารถสรา งไดจริงแสดงในรปู ที่12.23 โดยออกแบบใหแ สดงผลได 6 หลัก และเลอื กการแสดงผลแบบ 24 ชั่วโมง รับสญั ญาณอินพุต 60Hz สัญญาณเลือกการมัลติเพล็กซ ขา 17 ถึง 22 ตอเขา เบสของทรานซิสเตอรชนดิ พ-ี เอ็น-พี เพอื่ ขบั แตละดิจติ แยกกัน LED D6 และ D7 ตอมาจาก S10 เพื่อระบบรบั เปนจุดโคลอน(:) แสดงวินาทที กุ 10 วินาทีระหวางขา 3-9 ตอ เขากับตวั เลขเจ็ดสวนทง้ั 6 ตวั โดยตอ ผานทรานซสิ เตอรข ับชนดิ NPN เอาตพ ตุ ตอขนานกนั 6 หลัก ตั้งเวลาทงั้ 3 อินพตุ คอื Fast-set Slow-set และตอ งตอ กับสวติ ชควบคุมดังรูปที่ 12.23 รูปท่ี 12.23 วงจรนาฬิกาดจิ ิตอลแสดงผล 6 หลกั โดยใช MM531412.8 ตัวนับความถี่ (Frequency Counter) เครือ่ งนับความถี่หรือตัวนับคาความถี่ ทีส่ รา งมาจากวงจรดจิ ิตอล จะแสดงตัวเลขความถ่ใี นวงจรเปน เลขฐานสิบ เคานเ ตอรนี้มคี วามสามารถวัดคาความถ่ีไดต งั้ แตต า่ํ ๆ เพียง 2-3 Hz จะกระทงั่ ถึงความถ่ีที่มีคาสูงมากๆ เปนพันๆ หรอื เปน MHz บลอ็ กไดอะแกรมของนาฬกิ าดจิ ิตอล แสดงในรูป 12.24 (a) คา ความถี่ที่ทราบคา จะถกู แบงอยางเหมาะสมโดยวงจรเคานเ ตอร เอาทพ ตุ ของวงจรเคานเตอรจ ะถกู ถอดรหัส และแสดงผลเปน แบบการแสดงเวลาที่ 7 Segment Display รูป 12.24 (b) แสดงบล็อกไดอะแกรมของเครื่องนับความถ่ี สงั เกตวา วงจรcounter ถูกปอ นดวยความถที่ ่ีไมท ราบคา แทนที่จะเปนความถีท่ ี่ทราบคาแลว ใน วงจรcounter ในรปู12.24 (b) ประกอบดวย decoder/driver สังเกต ที่แสดงในรปู 12.31 (b) พบวามี start/stop controlเพิม่ เขา มาในวงจรซึ่งตางจากวงจรรูปเดมิ start/stop control นี้เปน ตัวควบคุมอนิ พตุ ท่ีจะสงให 346

counter circuit เมือ่ start/stop control เปนลอจิก 1 คา ความถ่ีที่ไมทราบคาจะผานเขา countercircuit ไดเ นอ่ื งจากถามอี นิ พตุ รปู ท่ี 12.24 a) บล็อกไดอะแกรมขอของนาฬกิ าดจิ ิตอล b) บล็อกไดอะแกรมของเคร่อื งนับความถ่ีเปนลอจกิ 1 เอาทพ ุตท่ีออกมาจะเปน ไปตามอกี อินพตุ หนง่ึ หนง่ึ ทาํ ให counter circuit ทาํ งาน countercircuit จะทาํ หนา ทนี่ ับข้นึ จนกระท่งั start/stop control จะกลับมาที่ลอจิก 0 ซึ่งลอจิก 0 เปนตวั ทาํ ใหการทาํ งานหยุดลงเพราะเอาทพ ตุ จะเปน 0 ตลอด จากแผนภาพกรอบในรูปท่ี 16.24 (b) จะเขาใจไดงา ยยิง่ ข้ึน ขอใหค ณุ พจิ ารณารูปท่ี 16.24 (a) ท่ีจุด a คอื อินพตุ start/stop ควบคมุ การทํางานของเครอ่ื งนับความถดี่ วยลอจิก “0” และ ”1” จดุ Bสัญญาณ พัลส เหลยี ม (ทีทีแอล) ซ่งึ เปน สญั ญาณ ความถท่ี ไี่ มท ราบคาและ©คือเอาตพ ุตของแอนดเ กตจะมีคาเทากบั จํานวนพลั สอ ินพตุ ตอ เวลา 1 วนิ าที ท่จี ะปอนเขาวงจร นับสิบท่ีสามารถนบั ได0-999และแสดงผลดว ยตวั เลข 7 สวน 3 หลกั ตัวอยา งท่ีจะอธบิ ายการทาํ งานของตัววดั ความถไ่ี ดชัดเจนขึน้ คอื รูปที่ 16.25 (b) เมอื ปอ นพลั สความถี่11 Hz เขา ทอ่ี ินพุต B และเรม่ิ ทํางานโดยจุด A พัลสท่มี เี วลา 1 วนิ าที สญั ญาณระหวาง A กบั Bจะผานแอนดเกต ไดผลลพั ธเ ปนสัญญาณทจี่ ดุ C จะเห็นวา ท่ีจุด C มพี ัลสเ พยี ง 11 พัลส สัญญาณจุด C น้ีจะสงใหวงจรนับ 0-999 นับผลทแ่ี สดงเลข 11 ทีต่ ัวแสดงผล 347

รูปท่ี 16.25 (a) บลอ็ กไดแพแกรมของตัวนบั ความถ่ี (b) แสดงสัญญาณความถีเ่ มอื่ อนิ พตุ 11 Hz (c) แสดงสญั ญาณการนับความถี่เมื่ออินพุต 19 Hz 348

อกี ตวั อยางหน่ึงแสดงในรปู ที่ 16.25 (c) แตความถอ่ี ินพุตท่ีจุด B เปน 19Hz ดังนน้ั เมอ่ื วงจรนบัความถเ่ี ร่มิ ทํางานในเวลา 1 วินาที จะนบั สญั ญาณทจี่ ดุ © ได 19 พัลสเม่อื แสดงผลของความถี่ทนี่ บั ไดใ น1 วินาที คอื แสดงเลข 19 ท่ีตัวแสดงผล เปนตน สําหรับแผนภาพกรอบโดยละเอียดของวงจรนบั ความถี่แสดงในรปู ที่ 16.26 เปนตวั นบั ความถี่ไดในยาน 0-999Hz สัญญาณฐาน พลั สขนาด 1 Hz สรา งมาจากคล่นื ไซนข องแหลง จาย 60 Hz zผา นวงจรปรบั เปลย่ี นรูปคล่นื เปนพลั สส่ีเหลียม 60 Hz และผานวงจรหาร1/10 Hz อีกสว นหน่งึ ทสี่ ําคัญคือสญั ญาณพลั ส 1 Hz นีจ้ ะผา นวงจรหาร 10 เปน 1/10 Hz เพือ่ สง่ั ไปรีเซต็ วงจรนบั ในเวลาครงั้ ละ 1 พลั สตอ 10 วนิ าที รูปที่ 16.26 บลอ็ กไดอะแกรมรายละเอยี ดของวงจรนับความถี่ 0-999 Hz12.9 ตวั ต้ังเวลากบั สญั ญาณเตอื น ตวั ตั้งเวลากบั สัญญาณเตอื น (Timer with alarm) มีใชก นั มากในเครอ่ื งใชไฟฟา เชน เตาไมโครเวฟ เตาอบ ฯลฯ ซงึ่ ตั้งเวลาเหลานจ้ี ะสามารถแสดงคา และตั้งคา และต้ังคาไวบนจอแสดงผล และเมือ่ วงจรทํางานจนถึงเวลากําหนดจะมีสัญญาณเตือนดงั ขนึ้ สว นประกอบของตวั ตงั้ เวลากลั สญั ญารเตอื นและ LCD แสดงผลเวลา แสดงในรปู ท่ี 12.29 (a) สวนประกอบรายละเอียดของตวั ตง้ั เวลาดังกลาวแสดงในแผนภาพกรอบรปู ที่ 12.29 (b) ประกอบไปดว ยฐานเวลา หรือสัญญาณนาฬกิ า อินพตุ ควบคุม วงจรนับลงทอี่ ยเู องได (Self – stopping down counter) ตวั ถอดรหสั ควบคมุ การขบั แสดงผล(Latch/decoder/driver) ตัวแสดงผล และตัวเปรียบเทยี บ (Magnitude comparator) และสัญญณเตอื น (Alarm) 349

รปู ท่ี 12.29 แสดงระบบของตัวตง้ั เวลากบั สญั ญารเตทอนและแผนภาพกรอบเบ้อื งตนของระบบ จากรูปที่ 12.29 เมอ่ื นํามาเขยี นแผนภาพกรอบแสดงรายละเอียดแตละสว นของวงจรตัวตัง้ เวลากับสัญญาณเตอื น เพือ่ ใหสามารถออกแบบและใชงานไดจ รงิ จะแสดงดังรูปท่ี 12.30 อันประกอบไปดวยฐานเวลาซึ่งจะใชว งจรรวม 555 กาํ เนดิ สัญญาณความถี่ 256 Hz ผานวงจรหาร 256 (74HC393) ใหไ ดพลั ส 1 Hz จายเขาวงจรนบั ลง 0 – 99 (14HC192 จํานวน 2 ตวั ) และสงผลการนับไปยังตวั ขบั และตวัถอดรหัสเบอร 74HC4543 เพื่อขบั ตวั แสดงผล LCD 2 หลกั และตัวกําเนดิ สญั ญาณนาฬิกาควบคมุ การแสดงผลของ LCD กาํ เนดิ ความถ่ี 100 Hz ใชวงจรรวม 555 สําหรบั ตัวเปรียบเทียบใช 74HC85 จาํ นวน 2ตัว เปรยี บเทยี บคา ที่นับกับคาทีต่ ้ังไว ถา คาทัง้ สองเทากันจะสง สญั ญาณไปยังตัวกาํ เนิดสัญญาณเตือน เชน ออดไฟฟา และสงสัญญาณมาหยุดการนบั ของวงจรนับท้ังสองวงจร ดงั รปู ท่ี 12.30 350

รปู ท่ี 12.30 แผนภาพกรอบแสดงรายละเอียดของตัวต้งั เวลากับสญั ญาณเตือน แสดงผลเวลาดวย LCD จากแผนภาพกรอบแสดงรายละเอยี ดของวงจรตัวตงั้ เวลากับสญั ญาณเตือนดงั รูปท่ี 12.30สามารถสรา งไดโดยวงจรแสดงรายละเอยี ดทงั้ หมดดงั รูปที่ 12.31 โดยใชวงจรรวมทั้งหมดเปนชนดิ ซมี อสเน่อื งจากตัวขับ LCD เปน แบซีมอส เพอื่ สะดวกตอ การไปไบแอสแรงดนั และกินกาํ ลังไฟฟาจากแหลง จา ยนอ ยกวา การใชว งจรรวมทที ีแอล โดยวงจรในรูปท่ี 12.31 มีการทํางานตามลําดบั ดังนี้ 1. ตง้ั สวิตซโ หลด/เร่มิ ตนทต่ี ําแหนง โหลด 2. โหลดตัวเลขของเวลาหลักหนว ย 3. โหลดตวั เลขของเวลาหลกั สิบ 4. ท่จี อ LCD จะมเี วลาทโ่ี หลดไวแ สดงผล 5. ตงั้ สวติ ซโ หลด/เร่มิ ตน ทตี่ าํ แหนง เร่มิ ตน ตวั นบั จะนบั ลงจากเลขทีต่ ้ังไวจ นเปนศูนย และออด ไฟฟาจะดัง วงจรจะหยุดทาํ งาน ท่ีจอ LCD จะแสดงเลข 00 เม่ือหยุดทํางาน 351

รปู ที่ 12.31 รายละเอยี ดวงจรการต้ังเวลากับสัญญาณเตือน แสดงผลดว ย LCD โดยวงจรรวมภายในชนิดซีมอส และตัวตัง้ ฐานเวลาใชว งจรรวม 555 รายละเอียดของวงจรในรปู ท่ี 12.31 สวนฐานเวลากาํ เนิดความถ่ี 256 Hz คา R1 ใชค าประมาณ 20 ควรใชทริมเมอรปรบั คาได 10 รอบ ตัง้ คาความถว่ี งจรหาร 256 ใชซ ีมอสเบอร 74HC393ใหสญั ญาณขาออก 1 Hz จายใหว งจรนบั ลงขนาด 4 บิต จํานวน 2 วงจรตอ แบบคาสเคดใหน ับ 0-99ต่ังคา โดยสวติ ชตวั ลง 4 บติ เอาตพ ตุ ของวงจรนบั หลักหนว ย 4 บติ และหลักสบิ 4 บิต แสดงผลผา นตัวขบั เบอร 74HC4543 2 ตวั แสดงผลที่ LCD 2 หลกั โดยความถีใ่ นการแสดงผลของ LCD ประมาณ 100Hz สรา งจากตัวตั้งเวลาเบอร 555 และเอาตพุตของตัวนบั ท้งั 8 บิตตอกบั อินพุต 8 บิตของตวัเปรยี บเทยี บ ลอจกิ เบอร 74HC85 จาํ นวน 2 ตัว ตอแบบคาสเคด เชน กนั และใชเอาตพ ตุ A = Boutเพียงเอาตพุตเดียว เปรยี บเทียบ คาท่ีตง้ั ไวก บั คา การนับถึงเลขศนู ย จึงสงพลั สเอาตพ ุตมาขับออกไฟฟาโดยใชชนิดเพยี ซโซทมี่ ขี นาดเลก็ และกนิ กําลงั ไฟตํ่ามาก สัญญาณจาก A = Bout ยังสงไปเคลยี รวงจรนบัเบอร 74HC192 ทง้ั สองตวั ดวย รายละเอยี ดของวงจรในรปู ที่ 12.31 สวนฐานเวลา กาํ หนดความถี่ 256 Hz คา R1 ใชคาประมาณ20 โอหม ควรใขทรมิ เมอรปรบั คา ได 10 รอบ ตัง้ คาความถ่ีวงจรหาร 256 ใชซ ีมอสเบอร 74HC393 ใหสญั ญาณออก 1 Hz จายใหวงจรนับลงขนาด 4 บิต จํานวน 2 วงจรตอแบบคาสเคดใหนับไดถึง 0-99 ต้ังคาโดยสวิตชว งจรนับหลักหนว ย 4 บิต และหลักสิบ 4 บิต แสดงผลผานตวั ขบั เบอร 74HC543 2 ตัวแสดงผลที่ LCD 2 หลัก ความถี่ในการแสดงผลของ LCD ประมาณ 100 Hz สรา งจากตวั ตัง้ เวลาเบอร 352

555 และเอาตพ ุตของตัวนับทั้ง 8 บิตของตวั เปรยี บเทยี บเบอร 7485 จํานวน 2 ตวั ตอ แบบคาสเคดเชนกนั และใหเ อาตพุต A=B เพยี งเอาตพตุ เดียวเปนตวั เปรียบเทียบ คาที่ตง้ั ไวก บั คาทน่ี ับถึงเลขศูนย จงึสง พลั สเอาตพ ุตออกมา โดยใชเปยซโซขนาดเล็ก ที่กนิ กาํ ลงั ไฟฟา ต่ํามาก สัญญาณ A=Bout จะสงไปเคลยี วงจรนับเบอร 74HC192 ทัง้ สองตัวดว ยแบบฝกหดั ทายบท1. องคป ระกอบหลักโดยท่วั ไปของระบบดจิ ติ อลแบงเปน กีส่ วน แตละสว นชื่อวาอะไร2. สง่ิ ทีท่ ํางานเปรยี บเหมอื นกับสมองในระบบดิจิตอลคืออะไร จงใหเหตุผลประกอบตามสมควร3. ระบบดิจติ อลจาํ เปน ตองมหี นว ยความจาํ หรอื ไม เพราะเหตใุ ด4. ระบบคอมพิวเตอรม อี งคประกอบหลักอะไรบา ง5. จงเขียนแผนภาพกรอบของไมโครคอมพวิ พเตอร ท่ีแสดงใหเห็นบสั ควบคมุ บัสขอมูล และบสั แอดเดรสและอธบิ ายการทาํ งานของแตละสวนมาโดยละเอยี ด6. จงอธิบายความแตกตา งของหนวยความจาํ แบบหนว ยความจาํ เกบ็ โปรแกรม และแบบหนว ยความจํา เก็บขอมูลมาพอเขาใจ7. ในระบบไมโครคอมพวิ พเตอร แอสเดรสและขอมลู แตกตางกนั อยา งไร8. ในตัว MPU ของไมโครคอมพวิ เตอรแอดควิ มลู เเตอรแ ละรจี สิ เตอรเ ก็บคําสงั่ แตกตางกนั อยางไร9. จงบอกถึงหนาที่ของตัวถอดรหัสแอดเดรสทเี่ ก่ียวของกบั การทาํ งานของหนวยความจาํ มาโดยละเอยี ด10. จงอธิบายถึงขอดีและขอ เสยี ของการสง ขอมูลผานสายสงขอ มลู แบบอนุกรม และแบบขนานมาพอเขาใจ11. จงออกแบบเพ่ือสรางวงจรลูกเตาอิเลก็ ทรอนกิ สท่ที าํ งานตามแผนภาพกรอบในรูปที่ 12.32 และมี รปู แบบของการแสดงผลลัพธเลข 1 ถึง 6 ดังรูปท่ี 12.32 โดกาํ หนดใหใชวงจรชนดิ ซมี อสเทานนั้ 353