BÁO CÁO THỰC NGHIỆM ĐIỆN TỬ SỐ Nghiên cứu các bộ dồn kênh và phân kênh dùng các phần tử Logic cơ bản và tìm hiểu các khả năng ứng dụng của chúng. II. Yêu cầu: • Sinh viên phải biết quy trình thiết kế các mạch dồn kênh và phân kênh. • Vẽ sơ đồ lắp rắp trước khi thực hành. • Biết lập bảng trạng thái hoạt động và đánh giá kết quả. • Biết tra cứu sơ đồ chân của IC chức năng để thử nghiệm và ứng dụng trong thực tế. III. Nội dung thực hành: Bài 1 : Sinh viên tự thiết kế mạch dồn kênh 2 ngõ vào và mạch phân kênh 2 ngõ ra. Sau đó sinh viên tự chọn IC, Vẽ sơ đồ lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý tìm được. Và thực hiện bài tập tình huống. Mạch dồn kênh 2 ngõ vào: Bảng trạng thái: Phương trình Logic: Từ phương trình Logic của mạch, ta phải chọn các phần tử sau: - Một cổng OR - Hai cổng AND. - Một cổng NOT. Các IC thực hiện mạch trên là: IC 74LS08 (AND Gate), IC 74LS32 (OR Gate), và IC 74LS10 (NOT Gate). Sơ đổ nguyên lý của mạch dồn kênh 2 ngõ vào:
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHAN CHÂU TRINH
BÁO CÁO THỰC NGHIỆM
ĐIỆN TỬ SỐ
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
LỚP: 07DT KHÓA: 2007 - 2011
Giảng viên hướng dẫn: Võ Minh Thông
1
Trang 2Hội An tháng 06 năm 2013
BÀI THỰC HÀNH SỐ 1 : CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN
I.Mục đích:
Nghiên cứu các chức năng của các phần tử logic cơ bản họ TTL thông qua việc thử nghiệm
các bảng trạng thái của chúng.
Phương pháp thực hiện làm một mạch logic tổ hợp từ các phần tử logic cơ bản.
II.Yêu cầu :
1 Được trang bị đầy đủ các kiến thức cơ bản về đại số Boole, các quy tắc tối thiểu hóa hàm Boole
2 Nắm vững cách bố trí chân và cấu trúc một số IC cơ thông dụng
III.Nội dung thực hành:
Bài 1:
- Sử dụng các mạch số họ TTL: IC 7400, IC 7402, IC 7408, IC 7432, cấp nguồn 5V và GND 0V
Kiểm tra chức năng các phần tử NAND, NOR, AND, OR và lập bảng trạng thái mỗi loại
* IC 7400 :
- IC 7400 tên đầy đủ là: 74LS00 Quad 2-Input NAND Gate Đây là IC 4 cổng NAND 2 ngõ vào
Bảng trạng thái IC 7400 Sơ đồ chân của IC 7400 và hình dạng thực tế:
* IC 7402 :
IC 7402 tên đầy đủ là 74LS02 Quad 2-Input NOR Gate Đây là IC 4 cổng NOR 2 ngõ vào
Bảng trạng thái IC7402: Sơ đồ chân và hình dáng thực tế
* IC 7408 :
IC 7408 tên đầy đủ là: 74LS08 Quad 2-Input AND Gate Đây là IC 4 cổng AND 2 ngõ vào
Bảng trạng thái IC 7408: Sơ đồ chân và hình dáng thực tế:
* IC 7432:
IC 7432 tên đầy đủ là: 74LS32 Quad 2-Input OR Gate Đây là IC 4 cổng OR 2 ngõ vào
Bảng trạng thái IC 7432: Sơ đồ chân và hình dáng thực tế
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Trang 3Bài 2:
Sinh viên giải bài toán sau:
Một hội đồng giám khảo gồm 3 thành viên Mỗi thành viên có thể lựa chọn đồng ý hoặc không Kết
quả là đạt nếu đa số các thành viên trong hội đồng giám khảo đống ý, ngược lại là không đồng ý.
Bài giải:
Gọi A là ý kiến của giám khảo 1
Gọi B là ý kiến của giám khảo 2
Gọi C là ý kiến của giám khảo 3
Ta lập được bảng trạng thái của bài toán trên:
Từ bảng trạng thái trên ta lập được phương trình Logic sau:
Tối thiểu hóa phương trinh trên ta được kết quả:
Từ phương trình đã tối thiểu trên ta xây dựng được mạch Logic giải quyết
bài toán trên:
C 0V
B 0V
A 0V
L1
U2B U2A
U1C U1B U1A
BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: MẠCH DỒN KÊNH VÀ PHÂN KÊNH
I Mục Đích:
Nghiên cứu các bộ dồn kênh và phân kênh dùng các phần tử Logic cơ bản và tìm hiểu các khả
năng ứng dụng của chúng.
II Yêu cầu:
Sinh viên phải biết quy trình thiết kế các mạch dồn kênh và phân kênh
Vẽ sơ đồ lắp rắp trước khi thực hành
Biết lập bảng trạng thái hoạt động và đánh giá kết quả
Biết tra cứu sơ đồ chân của IC chức năng để thử nghiệm và ứng dụng trong thực tế
III Nội dung thực hành:
Bài 1 :
Sinh viên tự thiết kế mạch dồn kênh 2 ngõ vào và mạch phân kênh 2 ngõ ra Sau đó sinh viên tự chọn
IC, Vẽ sơ đồ lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý tìm được Và thực hiện bài tập tình huống
Mạch dồn kênh 2 ngõ vào:
Bảng trạng thái: Phương trình Logic:
Từ phương trình Logic của mạch, ta phải chọn các phần tử sau:
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
0 X1
1 X2
Trang 4- Một cổng OR
- Hai cổng AND
- Một cổng NOT
Các IC thực hiện mạch trên là: IC 74LS08 (AND Gate), IC 74LS32 (OR Gate), và IC 74LS10 (NOT
Gate)
Sơ đổ nguyên lý của mạch dồn kênh 2 ngõ vào:
X2 0V
X1 0V
C 0V
L1 U3A
U2A
U1B U1A
Bài tập khảo sát:
Cho mức “0” tới đầu vào địa chỉ C xác định
trạng thái ra Y ứng với 2 tổ hợp đầu vào dữ liệu:
C X1 X2 Y
Cho mức “1” tới đầu vào địa chỉ C xác định trạng thái ra Y ứng với 2 tổ hợp đầu vào dữ liệu:
C X1 X2 Y
Trên cơ sở mạch dồn kênh 2 ngõ vào sinh viên thực hiện mạch dồn kênh 4 ngõ vào, và thực hiện mô
phỏng mạch trên bằng phần mềm CircuitMaker
Mạch phân kênh 2 ngõ vào:
Bảng trạng thái: Phương trình Logic:
Từ phương trình Logic của mạch, ta phải chọn các phần tử Logic sau:
- Hai cổng AND
- Một cổng NOT
Các IC thực hiện mạch trên: IC 74LS08 (AND Gate), IC 74LS10 (NOT Gate)
Sơ đồ nguyên lý của mạch trên:
Y 0V
C1 5V
L2 U2B
U2A
L1 U3A
C X1 X2
Trang 5Khảo sát IC chuyên dụng: 8 – Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer 4051 của hãng Unisonic
Technologies Co.,LTD (UTC)
5
Trang 6BÀI THỰC HÀNH SỐ 3 : MẠCH CỘNG LOGIC
I Mục Đích:
PIN No SYMBAL NAME AND FUNCTION
3 X Common Input/Output
6 INH Inhibit Inputs
7 V EE Supply Voltage
11, 10, 9 A, B, C Binary Control Inputs
13, 14, 15,12, 1, 5, 2, 4 X0 – X7 Independent Inputs/Outputs
16 V DD Positive Supply Voltage
Trang 7 Khảo sát bộ cộng đầy đủ 1 bit bao gồm cả chức năng nhần và truyền tín hiệu nhớ.
II Yêu Cầu:
Sinh viên biết dùng bìa Karnaugh và quy tắc Demorgan để tối thiểu hóa và thiết lập hàm Logic cho mạch
Từ hàm Logic đã có vẽ sơ đồ nguyên lý Logic, và thực hiện mạch
Nắm vững quy tắc của phép cộng Logic và ý nghĩa tín hiệu nhớ
III Nội Dung Thực Hành:
1 Thiết lập bảng trạng thái của một bộ tổng cột:
Từ bảng trạng thái ta có thể xây dựng được phương
trình Logic cho Si và C như sau:
Đơn giản phương trinh trên ta được:
Phương trình cho C như sau:
Dựa vào phương trình Logic của mạch, ta chọn các phần tử Logic cơ bản sau:
2 cổng XOR
2 cổng OR
2 cổng AND
Các IC thực hiện mạch trên: IC 74LS08 (AND Gate), IC 74LS32 (OR Gate), IC 74LS86 (XOR
Gate)
Sơ đồ nguyên lý của mạch cộng Logic:
Ci 5V
B 5V
A 5V
L2 L1
U3B
U3A
U2B
U2A
U1B U1A
Khảo sát IC chức năng cộng 4 cột: 4-BIT FULL ADDER WITH PARALLEL CARRY OUT HCC/
HCF 4008 B cuả hãng SGS-THOMSON MICROELECTRONICS
Trang 9Báo Cáo Thực Hành Điện Tử Số PAGE 9
Trang 10BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: KHẢO SÁT BỘ GIẢI MÃ LED 7 ĐOẠN
I Mục đích:
Tìm hiểu về IC 74LS47 và LED 7 đoạn.
II Yêu cầu:
Biết cách tra cứu datasheet của các loại IC
Hiểu biết về chức năng và nhiệm vụ của mạch Logic thông qua các bảng trạng thái hoạt động của vi mạch
III Nội dung thực hành:
1 Tra cứu và ghi lại sơ đồ chân của các vi mạch 74LS47 và LED 7 đoạn.
Trang 11Khảo sát IC DM74LS47 của hãng Fairchild Semiconductor:
Trang 132 Lắp ráp mạch theo sơ đồ:
V5 0V
V4 0V
V3 0V
V2 0V
+V
V6 16V
+V
V1 10V
abcdefg.
V+
DISP1
74LS47
A3 A2 A1 A0
test RBI
g f e d c b a RBO
U1
3 Thay đổi trạng thái 4 công tắc đầu vào, xác định số hiển thị, lập bảng trạng thái:
Trang 14Bài báo cáo có sử dung một số tư liệu và hình ảnh của các họ IC chuyên dụng từ trang Data Sheet
Chân thành cảm ơn!
PHỤC LỤC
Giới thiệu tóm lược về bộ môn kĩ thuật số
Mục đích và yêu cầu về nội dung nghiên cứu thực nghiêm
Trình tự sắp xếp công việc nghiên cứu cụ thể
1 Bài thực hành số 1: CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN
2 Bài thực hành số 2: CÁC MẠCH DỒN KÊNH VÀ PHÂN KÊNH
3 Bài thực hành số 3: MẠCH CỘNG LOGIC
4 Bài thực hành số 4: KHẢO SÁT BỘ GIẢI MÃ LED 7 ĐOẠN
Giới thiệu phần cứng mạch giải mã tín hiệu BCD hiển thị trên LED 7 đoạn dưới dạng mã
Hexa với việc sử dụng họ vi điều khiển 89c51
GIỚI THIỆU TÓM LƯỢC VỀ BỘ MÔN KĨ THUẬT SỐ
Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đợc ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật
cũng như đời sống xã hội
Việc xử lý tín hiệu trong các thiết bị điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số Bởi vậy việc hiểu sâu sắc về điện tử số là điều không thể thiếu được đối với kỹ sư điện tử hiện nay
Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không phải chỉ riêng đối với các kỹ sư điện tử mà còn đối với
nhiều cán bộ kỹ thuật chuyên ngành khác có sử dụng các thiết bị điện tử
Bộ môn kĩ thuật số cho phép nghiên cứu kiến thức cơ bản về mạch cổng logic, cơ sở đại số logic, mạch
logic tổ hợp, các trigơ, mạch logic tuần tự, các mạch phát xung và tạo dạng xung, các bộ nhớ thông
dụng
Đặc biệt là trong tài liệu này có bổ xung thêm phần logic lập trình và ngôn ngữ mô tả phần cứng
VHDL
MỤC ĐÍCH YÊU CẦU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Tìm hiểu về các phần tử logic cơ bản bằng việc nghiên cứu chức năng của các phần tử
họ TTL thông qua các phương pháp thử nghiệm, lập bảng trạng thái và thực hiện một số mạch logic có lien quan đến các phần tử họ TTL như: IC7400, IC7408, IC7432, IC7402
Nắm rõ qui trình thiết kế và lắp ráp các mạch dồn kênh và phân kênh 2 ngõ vào trên cơ
sở các cổng logic đã học như: OR, AND, XOR, NOT,NAND…………
Với việc sử dụng bìa Karnaugh và qui tắc Demorgan tối thiểu hóa hàm logic thiết lập mạch logic khảo sát bộ cộng đầy đủ 1 bit bao gồm các chức năng truyền và nhận tín hiệu nhớ
Tra cứu datasheets của các loại IC chuyên dụng và tìm hiểu về IC 74LS47, led 7 đoạn thông qua các mạch logic, các bảng trạng thái hoạt động của vi mạch
Trang 15Phần cuối cùng của bài báo cáo nhóm sinh viên xin giới thiệu thêm với thầy
cô và các bạn về cấu trúc phần cứng của mạch vi xử lí tín hiệu mã BCD bằng họ Vi Điều Khiển 89c51 thông qua việc hiển thị đầu ra trên led 7 đoạn dưới dạng mã hexa