TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH Department of Mechatronic Engineering @FME HCMUT 1 Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử Khảo sát và ứng dụng mạch số 1 Giới thiệu Cổng logic biểu diễn các chức năng logic cơ bản và là[.]
Khoa Cơ Khí Bộ mơn Cơ Điện Tử Khảo sát ứng dụng mạch số Giới thiệu Cổng logic biểu diễn chức logic thành phần chủ yếu mạch số tích hợp Ngõ vào ngõ mạch tích hợp đại diện cho giá trị số Boolean số nhị phân, ví dụ vol (chuẩn TTL sử dụng 0V cho mức +5V cho mức 1) Sự kết hợp cổng logic cổng AND, OR, NAND, NOR, NOT, XOR tạo nên mạch tổ hợp (mạch mà tín hiệu ngõ thời điểm phụ thuộc vào trị tín hiệu ngõ vào thời điểm đó) Sự kết hợp chúng cịn tạo nên phần tử nhớ (Flip-Flip) Cùng với phần tử nhớ này, kết hợp cổng logic cịn tạo thành mạch (mạch mà tín hiệu ngõ khơng phụ thuộc vào tín hiệu ngõ vào mà cịn phụ thuộc vào trang thái số ngõ ra) Mục tiêu: Làm quen với bảng test board đa đặc điểm nhận dạng chung IC số Giới thiệu vài loại IC bản: 7408, 7411, 7432, 7400, 7402, 7486 Thực thi mạch số tổ hợp Thực thi mạch số thông qua IC đếm 74193 IC giải mã 7447 Thiết bị thực hành/thí nghiệm 2.1 Thành phần: - Bảng breadboard - Hộp linh kiện: IC 7408 7411 7432 7400 7402 7486 74193 7447 Số lượng 2 1 1 - Led đoạn Led & 220 Dây nối 30 Bộ nguồn 5V: Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 2.2 Sơ lược đặc tính thiết bị: a) Breadboard (test board đa năng): Breadboard dạng đế cắm nhiều lỗ, cho phép cắm linh kiện điện tử, IC dây nối để tạo thành mạch điện tử mà không cần hàn nối Vì nên sử dụng lại giúp cho việc thiết kế mạch điện tử thí nghiệm dễ dàng Về cấu tạo breadboard gồm có hai phần chính: Terminal strip: vùng gắn linh kiện điện tử Vùng có cột bên trái (A, B, C, D, E) cột bên phải (F, G, H, I, J) Trong đó, cột E cột F cách khoảng 0.3 inch (khoảng cách hai hàng chân IC) nên hai cột ưu tiên để gắn IC Với vùng này, hàng nối với hình vẽ Bus strip: vùng cung cấp nguồn cho linh kiện điện tử Một bus strip có hai cột, cột nối với hình vẽ bên b) Các IC họ 74: Các IC họ 74 thông thường có 14 chân / 16 chân Các chân VCC 14 13 12 11 10 đánh số theo ngược chiều kim đồng hồ với chân chân hàng bên trái GND STT Linh kiện Đặc điểm IC 7408 Mạch tích hợp cổng AND ngõ vào IC 7411 Mạch tích hợp cổng AND ngõ vào IC 7432 Mạch tích hợp cổng OR ngõ vào IC 7400 Mạch tích hợp cổng NAND ngõ vào IC 7402 Mạch tích hợp cổng NOR ngõ vào IC 7486 Mạch tích hợp cổng XOR ngõ vào IC 74193 Mạch đếm song song lên/xuống bit IC 7447 Mạch giải mã bit sang Led đoạn Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 7408 VCC 7411 VCC 14 13 12 11 10 14 13 12 11 10 GND 7400 VCC 13 12 11 10 13 12 11 10 13 12 11 10 GND 7486 VCC 14 14 13 12 11 10 GND GND Đối với IC 74193: MR H L L L L 14 7402 GND GND VCC 14 7432 VCC PL X L H H H CPU CPD X X H H X X H H Mode Asynchronous reset Asynchronous preset No change Count up Count down IC 7447 Led đoạn Led đoạn cần chọn cho phù hợp với IC giải mã Trong trường hợp IC 7447, ngõ a,b, …, g tích cực mức thấp, Led cần chọn theo kiểu cực Anode chung c) Led: LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), diode có khả phát ánh sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại Led có hai chân với độ dài khác nhau: chân dài cực dương (+), chân cịn lại cực âm hay GND Khi có dòng phân cực thuận qua, Led phát sáng Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 3 Nội dung thực hành, thí nghiệm 3.1 Thời lượng: tiết cho nhóm sinh viên 3.2 Nội dung thí nghiệm 3.2.1 Thí nghiệm cổng AND +5V LED 220 GND Thực theo bước sau (như minh họa hình vẽ): - Nối tín hiệu +5V nguồn lên dãy bus strip breadboard - Nối tín hiệu GND nguồn lên dãy bus strip breadboard - Nối tương ứng chân 7, chân 14 IC 7408 với GND +5V - Đặt Led lên breadboard: cực dương Led nối chân số 3, cực âm nối GND qua điện trở 220 Ω - Nối chân số chân số xuống mức thấp (GND) Yêu cầu: a) Bật công tắc nguồn cho mạch quan sát đèn Led b) Nối tín hiệu vào lên mức cao (+5V) quan sát ngõ c) Đưa ngõ vào xuống mức thấp quan sát ngõ d) Để hở hai ngõ vào (không nối lên mức cao nối xuống mức thấp), quan sát đèn Led Rút kết luận gì? 3.2.2 Thiết lập bảng chân trị Lập lại bước cho IC 7486 thiết lập bảng chân trị tương ứng 3.2.3 Thực thi mạch logic Cho hàm F(A, B, C) = (0, 1, 3, 4, 6, 7) Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT Yêu cầu: a) Viết biểu thức hàm F b) Dùng bảng Karnaugh để đơn giản hàm F c) Thực mạch logic sử dụng cổng AND OR (sử dụng cổng NAND thực chức NOT) d) Chọn IC thích hợp để nối mạch thiết kế câu c Sau đó, đưa tất tổ hợp ngõ vào quan sát ngõ e) Thực mạch logic sử dụng toàn cổng NAND cho số cổng 3.2.4 Thực thi mạch Thực theo bước sau (như minh họa hình vẽ) để thực mạch đếm lên Mod 16: - Nối chân CPD 74193 lên +5V - Nối chân PL 74193 lên +5V - Nối chân MR 74193 xuống GND - Nối ngõ 74193 vào ngõ vào 7447 tương ứng - Nối ngõ 7447 vào ngõ vào Led đoạn tương ứng (nối tiếp qua 220 ) - Cấp nguồn cho IC 74193 IC 7447 - Nối chân chung Led đoạn lên +5V Yêu cầu: a) Bật công tắc nguồn cho mạch quan sát giá trị Led đoạn đưa tín hiệu ngõ vào chân CPU xuống GND lại nối lên +5V b) Thay đổi sơ đồ đấu dây để mạch đếm xuống c) Thay đổi trạng thái chân MR quan sát giá trị Led đoạn d) Thay đổi trạng thái chân PL quan sát giá trị Led đoạn e) Kết hợp cổng logic để mạch đếm trở thành mạch đếm lên Mod 10 Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT Kết thực hành, thí nghiệm: 4.1 Khi ngõ vào IC để hở thí nghiệm này, ngõ vào hiểu mức: Mức thấp 4.2 Mức cao Bảng chân trị cổng XOR Input Input 0 0 1 Output 4.3 Sơ đồ đấu dây mạch 74193 7447 để tạo thành mạch đếm lên Mod 10 4.4 Đánh giá mạch logic đấu dây: - Mạch phần 3.2.3 d) - Mạch phần 3.2.4 e) Không chạy Chạy khơng hồn chỉnh Chạy tốt Ý kiến khác: Họ tên sinh viên: MSSV: Nhóm: Ngày thực hành / thí nghiệm: Ký tên: Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT Tài liệu tham khảo [1] R.J Tocci and N.S Widmer, Digital Systems – Principle and Applications, 8th Edition, Prentice Hall, 2001 [2] Paul Scherz, Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill, 2000 Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT