bài thí nghiệm dành cho sinh viên môn kỹ thuật số

Thí nghiệm Kỹ thuật số HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRUNG TÂM ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC MỞ o0o BÀI THÍ NGHIỆM DÀNH CHO SINH VIÊN MÔN KỸ THUẬT SỐ (Đối tượng: Đại học Cao đẳng) -Hà nội, 20131 Thí nghiệm Kỹ thuật số BÀI PHẦN MÔ PHỎNG Các thiết bị, linh kiện dùng thí nghiệm: Để sử dụng phần mềm LogicWorks, bạn phải có cấu hình máy tính tối thiểu sau:  CPU Pentium II cao  64 MB nhớ (RAM)  Ổ cứng trống 100 MB  Ổ CD-ROM  Màn hình màu SVGA  Hệ điều hành: Windows 9x, Windows NT/ME/XP, Windows 2000 Win7 Phần mềm LogicWorks BÀI 1A GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LOGICWORKS 1.1 Khởi động LogicWorks máy tính - Trên hình máy tính, nháy đú p chuột vào biểu tượng LogicWorks: - Xuất giao diện chương trình: - Chọn Create để tạo cửa sổ làm việc mới: Thí nghiệm Kỹ thuật số Các phần giao diện bao gồm: - Cửa sổ làm việc chương trình: vẽ, chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý mạch cửa sổ Có thể di chuyển cuộn theo chiều ngang chiều đứng muốn mở rộng vùng làm việc - Thanh menu: cho phép hiển thị lệnh - Thanh công cụ: chứa hầu hết lệnh để chỉnh sửa mạch - Cửa sổ giản đồ thời gian: cho phép hiển thị dạng sóng tín hiệu Thí nghiệm Kỹ thuật số - Thư viện linh kiện: chứa tất linh kiện dùng để mô 1.2 Tìm đặt linh kiện cửa sổ schematic - Trên cửa sổ thư viện linh kiện, bấm chuột trái vào hình mũi tên để lựa chọn tập linh kiện, xuất tập linh kiện sau: 7400.clf: chứa linh kiện IC họ 74 Connectors.CLF: chứa linh kiện Vcc, đất, cổng vào/ra, mũi tên, … Discretes.CLF: chứa linh kiện như: anten, nguồn pin, cầu diode, tụ điện, thạch anh, diode, transistor, FET,… Pseudo Devices.CLF: chứa linh kiện: đất, nguồn âm, nguồn dương, cổng vào/ra, cổng vào hai hướng,… Simulation Gate.clf: chứa cổng logic đơn lẻ AND, OR, NAND, NOR, NOT, XOR, XNOR hai nhiều đầu vào Thí nghiệm Kỹ thuật số Simulation IO.clf: chứa linh kiện vào/ra: LED đoạn, đầu đo nhị phân, chuyển mạch nhị phân, bàn phím Hexa, LED đơn, clock,… Simulation Logic.clf: chứa mạch số: cộng, đệm, đếm, giải mã, hợp kênh, ghi dịch, loại trigger, clock, … - Chọn linh kiện cần sử dụng cách sau: + Gõ tên linh kiện vào ô Filter + Di chuyển cuộn tới vị trí linh kiện cần + Sử dụng phím di chuyển bàn phím để chuyển tới vị trí linh kiện cần - Khi trỏ vị trí linh kiện nào, hình dáng linh kiện xuất cửa sổ phía Do người sử dụng dễ dàng xác định linh kiện cần - Để đặt linh kiện vào cửa sổ Schematic: Nhấn chuột trái vào linh kiện, giữ chuột di chuyển đến vị trí cần cửa sổ Schematic, thả chuột - Di chuyển vị trí linh kiện cách sau: + Nhấn chuột trái vào linh kiện, giữ chuột di chuyển đến vị trí mong muốn, thả chuột + Nhấn chuột trái vào linh kiện, sử dụng phím di chuyển (←, ↑, →, ↓) bàn phím để di chuyển linh kiện đến vị trí mong muốn - Đặt trỏ vào linh kiện, nhấn chuột phải để xem thông tin linh kiện, đặt tên linh kiện, quay đổi hướng linh kiện, xóa, copy, nhân đôi linh kiện Thí nghiệm Kỹ thuật số - Cũng xóa linh kiện cách nhấn chuột trái vào linh kiện, nhấn phím Backspace Delete 1.3 Cách nối dây - Để nối hai dây hai điểm: nhấn chuột trái vào đầu dây, giữ chuột di chuyển trỏ đến đầu dây kia, sau thả chuột Dây nối vẽ theo góc vuông - Có thể tạo góc cho dây nối theo ý muốn cách nhấn chuột kéo đến vị trí muốn tạo góc, nhả chuột lại nhấn chuột kéo đến vị trí muốn tạo góc - Để xóa dây nối: nhấn chuột vào dây muốn xóa, nhấn phím Backspace Delete 1.4 Đặt tên tín hiệu thêm thích vào sơ đồ - Kích vào biểu tượng ký tự (biểu tượng chữ A) công cụ Con trỏ có hình dạng bút chì - Sử dụng bút để chọn dây nối cần đặt tên cách kích vào dây nối Nếu bút gần với chân linh kiện kích vào chân thay vào dây nối - Kích chuột vào vị trí cửa sổ Schematics để thêm thích 1.5 Các linh kiện vào/ra Các linh kiện vào/ra nằm thư viện Simulation IO * Đầu vào: - Binary switch (Chuyển mạch nhị phân ): - SPDT Pushdown (Nút bấm): - Hex Keyboard (Bàn phím hexa): * Đầu ra: - Binary Probe (đầu đo nhị phân): - LED đơn: - 7-Seg Disp (LED bảy đoạn): - Hex Display (hiển thị hexa, có giải mã): Thí nghiệm Kỹ thuật số 1.6 Giản đồ thời gian Giản đồ thời gian cho phép quan sát dạng sóng tín hiệu - Chọn Simulation  Add Antomatically: Tất tín hiệu đặt tên tự động xuất giản đồ thời gian để quan sát dạng xung - Có thể thực theo cách khác chọn tín hiệu/bus cần quan sát dạng xung, chọn Simulation  Add to Timing - Một tín hiệu (đường đơn bus) phải đặt tên xuất giản đồ thời gian BÀI 1B: MÔ PHỎNG CÁC MẠCH LOGIC TỔ HỢP (Dùng LogicWorks.) I MỤC ĐÍCH - Làm quen v i phần mềm LogicWorks: cách xây dựng mô mạch điện LogicWorks, cách sử dụng thư viện linh kiện - Làm quen với loại IC số thông dụng Hiểu hoạt động mạch logic tổ hợp thông dụng: mạch mã hóa, giải mã, hợp kênh, phân kênh II NỘI DUNG - Lắp mạch giải mã địa vào – - Lắp mạch hợp kênh vào – ra, m ạch phân kênh vào – Kh sát hoạt ảo động IC hợp kênh 74151, IC phân kênh 74138 - Lắp mạch giải mã đoạn, lắp mạch mã hóa ưu tiên Ôn tập lý thuyết - Các kiến thức cần biết: mạch giải mã địa mạch hợp kênh, phân kênh, mạch giải mã đoạn - Tìm hiểu IC: 7400, 7402, 7408, 74151, 74138, 7447, 7448, 74147, 74148 Câu hỏi chuẩn bị - Phân biệt phân kênh giải mã địa chỉ, bảng trạng thái loại - Các lối vào cho phép IC chuyên dụng - Phân biệt mạch giải mã, mạch mã hóa - Phân biệt mạch giải mã địa với mạch giải mã đoạn sáng III CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Vẽ chọn địa nhị phân vào – sử dụng cổng AND (IC 7408) - Vẽ sơ đồ mạch điện: Thí nghiệm Kỹ thuật số - Thay đổi đầu vào, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: A1 A0 0 1 D0 D1 D2 D3 Vẽ mạch hợp kênh vào – sử dụng IC chuyên dụng 74151 - Vẽ sơ đồ mạch điện: Thí nghiệm Kỹ thuật số - Thay đổi đầu vào, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: E 0 0 0 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 Y5 Y6 Y Vẽ mạch phân kênh vào – sử dụng IC chuyên dụng 74138 - Vẽ sơ đồ mạch điện: - Thay đổi đầu vào, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: G1 G2A G2B 1 0 0 0 1Hz 0 0 0 0 0 C B A 0 0 1 1 0 1 0 1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y7 1 1 Thí nghiệm Kỹ thuật số Vẽ mạch giải mã đoạn sử dụng IC 7447 7448 - Vẽ sơ đồ mạch điện: C 0 0 1 1 0 Thay đổi đầu vào, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: Bảng trạng thái mạch giải mã đoạn dùng IC 7447 B A a b c d e f 0 1 1 0 1 1 0 C 0 0 1 1 0 Bảng trạng thái mạch giải mã đoạn dùng IC 7448 A a b c d e f 1 1 D 0 0 0 0 1 D 0 0 0 0 1 B 0 1 0 1 0 G G Vẽ mạch mã hóa ưu tiên sử dụng IC 74148 - Vẽ sơ đồ mạch điện: 10 Thí nghiệm Kỹ thuật số EI 0 0 0 0 D0 Thay đổi đầu vào, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 A1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 A0 1 1 1 BÀI 1C MÔ PHỎNG CÁC MẠCH TUẦN TỰ (Dùng LogicWorks.) I MỤC ĐÍCH - Hiểu đếm dùng loại IC thông dụng, mạch đếm nhị phân, mạch đếm tiến, đếm lùi - Hiểu biết ý nghĩa khái niệm CLOCK, đồng không đồng - Hiểu hoạt động ghi dịch II NỘI DUNG - Xây dựng đếm thuận, nghịch với mod đếm khác từ IC đếm - Xây dựng ghi dịch bit từ trigger D - Xây dựng đếm vòng, đếm vòng xoắn dùng IC 74164 Ôn tập lý thuyết: - Các kiến thức cần biết: khái niệm đếm, mod đếm, phân loại đếm, nguyên tắc chung để xây dựng đếm, ghi dịch ứng dụng - Tìm hiểu IC: 7492, 7493, 74192, 74390, 7474, 74164 Câu hỏi chuẩn bị: - Tín hiệu vào, đếm gì, dạng sóng? - Phân biệt đếm nhị phân nối tiếp song song 11 Thí nghiệm Kỹ thuật số - Phân biệt khác đếm nhị phân đếm BCD - Mạch ghi dịch gì? Các ứng dụng ghi dịch? III CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Xây dựng đếm mod: 6, 4, 3, 12 sử dụng IC 7492 - Vẽ sơ đồ đếm mod 6: - Tạo xung clock đầu vào cách bật tắt công tắc, quan sát hiển thị LED đoạn Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 4, tạo xung clock quan sát hiển thị LED đoạn: 12 Thí nghiệm Kỹ thuật số Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 3, tạo xung clock quan sát hiển thị LED đoạn: Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 12, tạo xung clock quan sát hiển thị LED: 13 Thí nghiệm Kỹ thuật số Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod 12 quan sát được: Xây dựng đếm mod: 16, 9, 12, 13 sử dụng IC 7493 - Vẽ sơ đồ đếm mod 16: Tạo xung clock, quan sát hiển thị LED đoạn Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod 16 quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 9, tạo xung clock quan sát hiển thị LED đoạn: 14 Thí nghiệm Kỹ thuật số Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 12, tạo xung clock quan sát hiển thị LED đoạn: Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod 12 quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 13, tạo xung clock quan sát hiển thị LED đoạn: Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod 13 quan sát được: 15 Thí nghiệm Kỹ thuật số Xây dựng đếm mod: 5, 4, 10, 40, 60, 100 sử dụng IC 74390 - Vẽ sơ đồ đếm mod mod 10: Tạo xung clock, quan sát hiển thị LED đoạn Vẽ đồ hình trạng thái đếm mod mod 10 quan sát được: - Vẽ sơ đồ đếm mod 4, tạo xung clock quan sát LED đoạn: 16 Thí nghiệm Kỹ thuật số - Vẽ sơ đồ đếm mod 100, tạo xung clock quan sát LED đoạn: - Vẽ sơ đồ đếm mod 40, tạo xung clock quan sát LED đoạn: 17 Thí nghiệm Kỹ thuật số Vẽ sơ đồ đếm mod 60, tạo xung clock quan sát LED đoạn: Xây dựng đếm thuận nghịch sử dụng IC 74192 - Bộ đếm thuận, mod 10, nạp giá trị ban đầu tùy ý: - Bộ đếm nghịch, mod 10, nạp giá trị ban đầu tùy ý: 18 Thí nghiệm Kỹ thuật số - Bộ đếm thuận, mod 5, thực đếm từ đến 7: - Bộ đếm nghịch, nạp giá trị ban đầu tùy ý : Xây dựng ghi dịch bit, vào nối tiếp, nối tiếp song song từ trigger D - Vẽ sơ đồ mạch điện: - Reset ghi dịch giá trị 0000 19 Thí nghiệm Kỹ thuật số - Nạp giá trị đầu vào D0 D1 D2 D3 = 1011, tạo xung clock, quan sát đầu hoàn thành bảng trạng thái: C D Q0 Q1 Q2 0 0 D3 = D2 = D1 = D0 = Xây dựng đếm vòng bit tự khởi động sử dụng IC 74164 - Sơ đồ mạch điện: - Q3 Mạch điện sử dụng IC 74164: 20 Thí nghiệm Kỹ thuật số Xây dựng đếm vòng xoắn bit tự khởi động sử dụng IC 74164 - Sơ đồ mạch điện: - M c h Mạch điện sử dụng IC 74164: IV BÁO CÁO THÍ NGHIỆM - Vẽ sơ đồ mạch điện - Nêu chức IC 21