Dạng MUX, DEMUX, Encoder, Decoder hoạt động ra sao? Ứng dụng thực tế?

Tuyệt vời! Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về MUX, DEMUX, Encoder, Decoder, cách chúng hoạt động và ứng dụng thực tế của chúng.

**1. Multiplexer (MUX)**

* **Nguyên lý hoạt động:** MUX là một mạch tổ hợp chọn một trong nhiều đầu vào và chuyển nó đến đầu ra duy nhất. Việc chọn đầu vào nào được chuyển đến đầu ra được điều khiển bởi một tập hợp các đầu vào chọn (select inputs).

* **Cách thức hoạt động:**
* MUX có **n** đường chọn (select lines), cho phép chọn **2ⁿ** đường dữ liệu đầu vào.
* Ví dụ, MUX 4-to-1 có 4 đầu vào dữ liệu (D0, D1, D2, D3), 2 đường chọn (S1, S0) và 1 đầu ra (Y). Đầu ra Y sẽ bằng một trong các đầu vào D0, D1, D2 hoặc D3, tùy thuộc vào giá trị của S1 và S0.

* **Bảng chân trị (ví dụ cho MUX 4-to-1):**

| S1 | S0 | Y |
| -- | -- | --- |
| 0 | 0 | D0 |
| 0 | 1 | D1 |
| 1 | 0 | D2 |
| 1 | 1 | D3 |

* **Ứng dụng thực tế:**
* **Truyền dữ liệu:** Trong hệ thống truyền thông, MUX cho phép nhiều tín hiệu dữ liệu được truyền qua một kênh truyền duy nhất (ví dụ: cáp). Ở đầu nhận, một DEMUX sẽ tách các tín hiệu ra.
* **Bộ chọn địa chỉ trong bộ nhớ:** MUX có thể được sử dụng để chọn một ô nhớ cụ thể trong bộ nhớ dựa trên địa chỉ.
* **Điều khiển logic:** MUX có thể được sử dụng để thực hiện các hàm logic phức tạp bằng cách chọn đầu vào phù hợp dựa trên các biến điều khiển.
* **Ghép kênh thời gian (Time-Division Multiplexing - TDM):** Chia sẻ một kênh truyền thông bằng cách gán các khe thời gian khác nhau cho các nguồn dữ liệu khác nhau.

**2. Demultiplexer (DEMUX)**

* **Nguyên lý hoạt động:** DEMUX thực hiện chức năng ngược lại với MUX. Nó nhận một đầu vào duy nhất và chuyển nó đến một trong nhiều đầu ra, tùy thuộc vào các đầu vào chọn (select inputs).

* **Cách thức hoạt động:**
* DEMUX có **n** đường chọn, cho phép chọn **2ⁿ** đường dữ liệu đầu ra.
* Ví dụ, DEMUX 1-to-4 có 1 đầu vào dữ liệu (D), 2 đường chọn (S1, S0) và 4 đầu ra (Y0, Y1, Y2, Y3). Đầu vào D sẽ được chuyển đến một trong các đầu ra Y0, Y1, Y2 hoặc Y3, tùy thuộc vào giá trị của S1 và S0.

* **Bảng chân trị (ví dụ cho DEMUX 1-to-4):**

| S1 | S0 | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 |
| -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | D | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | D | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | D |

* **Ứng dụng thực tế:**
* **Định tuyến dữ liệu:** DEMUX được sử dụng để định tuyến dữ liệu từ một nguồn đến một trong nhiều đích.
* **Giải mã địa chỉ bộ nhớ:** DEMUX có thể được sử dụng để chọn một ô nhớ cụ thể để ghi dữ liệu vào.
* **Hệ thống truyền thông:** Kết hợp với MUX để truyền và nhận nhiều tín hiệu dữ liệu trên một kênh duy nhất.

**3. Encoder**

* **Nguyên lý hoạt động:** Encoder là một mạch tổ hợp chuyển đổi một đầu vào đang hoạt động (active) thành một mã nhị phân tương ứng. Nói cách khác, nó mã hóa thông tin từ một dạng sang dạng khác.

* **Cách thức hoạt động:**
* Encoder có **2ⁿ** đầu vào và **n** đầu ra. Chỉ một đầu vào được phép hoạt động tại một thời điểm.
* Ví dụ, Encoder 8-to-3 có 8 đầu vào (I0, I1, ..., I7) và 3 đầu ra (Q2, Q1, Q0). Nếu đầu vào I5 hoạt động (I5 = 1), thì đầu ra sẽ là mã nhị phân của 5 (Q2Q1Q0 = 101).

* **Bảng chân trị (ví dụ cho Encoder 4-to-2):** (Chú ý: Chỉ một đầu vào được phép bằng 1)

| I3 | I2 | I1 | I0 | Q1 | Q0 |
| -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |

* **Ứng dụng thực tế:**
* **Bàn phím:** Encoder chuyển đổi phím được nhấn thành mã nhị phân để máy tính có thể hiểu được.
* **Ưu tiên ngắt (Priority Encoder):** Trong hệ thống ngắt, ưu tiên ngắt chọn ngắt có mức ưu tiên cao nhất và mã hóa nó.
* **Chuyển đổi dữ liệu:** Chuyển đổi dữ liệu từ một định dạng sang định dạng khác (ví dụ: từ mã thập phân sang mã BCD).

**4. Decoder**

* **Nguyên lý hoạt động:** Decoder thực hiện chức năng ngược lại với Encoder. Nó chuyển đổi một mã nhị phân ở đầu vào thành một trong nhiều đầu ra đang hoạt động.

* **Cách thức hoạt động:**
* Decoder có **n** đầu vào và **2ⁿ** đầu ra.
* Ví dụ, Decoder 2-to-4 có 2 đầu vào (A1, A0) và 4 đầu ra (O0, O1, O2, O3). Nếu đầu vào là 10 (A1A0 = 10), thì đầu ra O2 sẽ hoạt động (O2 = 1), còn các đầu ra khác sẽ không hoạt động (O0 = O1 = O3 = 0).

* **Bảng chân trị (ví dụ cho Decoder 2-to-4):**

| A1 | A0 | O0 | O1 | O2 | O3 |
| -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |

* **Ứng dụng thực tế:**
* **Giải mã địa chỉ bộ nhớ:** Decoder được sử dụng để chọn một ô nhớ cụ thể để truy cập.
* **Hiển thị số (Seven-segment display):** Decoder chuyển đổi mã nhị phân thành tín hiệu điều khiển các đoạn của màn hình hiển thị số.
* **Điều khiển thiết bị:** Decoder có thể được sử dụng để điều khiển nhiều thiết bị khác nhau bằng cách chọn một thiết bị dựa trên mã nhị phân.

**Tóm tắt:**

| Linh kiện | Chức năng | Đầu vào | Đầu ra | Ứng dụng |
| :-------- | :------------------------------------------------------------------------- | :----------------------------- | :---------------------------- | :---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| MUX | Chọn một trong nhiều đầu vào và chuyển nó đến một đầu ra duy nhất. | Nhiều đầu vào dữ liệu, đường chọn | Một đầu ra | Truyền dữ liệu, bộ chọn địa chỉ bộ nhớ, điều khiển logic, ghép kênh thời gian. |
| DEMUX | Chuyển một đầu vào duy nhất đến một trong nhiều đầu ra. | Một đầu vào dữ liệu, đường chọn | Nhiều đầu ra | Định tuyến dữ liệu, giải mã địa chỉ bộ nhớ, hệ thống truyền thông. |
| Encoder | Chuyển đổi một đầu vào đang hoạt động thành một mã nhị phân tương ứng. | Nhiều đầu vào | Mã nhị phân | Bàn phím, ưu tiên ngắt, chuyển đổi dữ liệu. |
| Decoder | Chuyển đổi một mã nhị phân thành một trong nhiều đầu ra đang hoạt động. | Mã nhị phân | Nhiều đầu ra | Giải mã địa chỉ bộ nhớ, hiển thị số (seven-segment display), điều khiển thiết bị. |

Hy vọng điều này giúp bạn hiểu rõ hơn về MUX, DEMUX, Encoder và Decoder! Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi.