Bao cao thi nghiệm kỹ THUẬT số

Các khối được sử dụng trên board mạch: AND/NAND, OR/NOR, XOR/XNOR, CLOCK, INPUT SIGNALSCác vi mạch được sử dụng thực hiện các khối trên: Dùng VOM đo nguồn cung cấp cho các vi mạch đo châ

Báo cáo thí nghiệm KỸ THUẬT SỐ Trang

2 Cấu tạo ngõ ra của cổng TTL 5

4 Khảo sát hoạt động của các Flip-Flop 9

BÀI 2 KHẢO SÁT HỆ TỔ HỢP VÀ HỆ TUẦN TỰ 11

BÀI 1 KHẢO SÁT CỔNG LOGIC VÀ FLIP-FLOP

Các khối được sử dụng trên board mạch: AND/NAND, OR/NOR, XOR/XNOR, CLOCK, INPUT SIGNALS

Các vi mạch được sử dụng thực hiện các khối trên:

Dùng VOM đo nguồn cung cấp cho các vi mạch (đo chân 14 và chân 16 của các IC), giá trị điện áp nguồn cung cấp là:

b Kiểm tra nguồn xung Clock và các tín hiệu Input A, B:

Thời gian không có xung: TOFF = 12 µs

Chu kỳ dao động: T = TON + T OFF = 22.1 µs

Điện áp đo được bằng VOM

Sử dụng các dây nối, các connector lần lượt cấp tín hiệu logic ‘0’ và ‘1’ cho các đầu vào A và B của các cổng logic AND Dùng các công tắc thay đổi mức logic ở các ngõ vào A, B Quan sát trạng thái đèn LED tại ngõ ra của cổng AND và dùng VOM đo điện áp ngõ ra tương ứng cho mỗi trườnghợp để kiểm tra lại bảng chân trị (bảng trạng thái) của cổng AND OR, NAND, NOR, XOR, XNOR Ứng với mỗi trường hợp của tổ hợp 2 biến A, B kết quả đo sau:

e Sử dụng cổng XOR và XNOR để đệm và đảo mức tín hiệu:

Khối XOR/XNOR

Trong đó: A đóng vai trò là ngõ vào điều khiển (control) và B đóng vai trò là ngõ vào dữ liệu (data).

Sử dụng 2 kênh của dao động ký để quan sát các tín hiệu sau:



Kênh 1 quan sát tín hiệu ngõ vào B



Kênh 2 quan sát tín hiệu ngõ ra X1

B không đổi khi A=1 : thời gian có xung X1 lớn hơn khi A=0

Lần lượt thay đổi vị trí của công tắc A để thay đổi mức logic của ngõ vào tín hiệu điều khiển A và quan sát các tín hiệu ngõ vào

dạng sóng quan sát được:



Khi ngõ vào điều khiển A = 1 thì: X1 = B



Khi ngõ vào điều khiển A = 0 thì: X1 = B

Không thể dùng cổng XOR / XNOR để đóng/mở tín hiệu dữ liệu được

Kết luận :

Chỉ có thể dung cổng NAND or NOR để đóng mở tín hiệu

2 Cấu tạo ngõ ra của cổng TTL

Các khối mạch được sử dụng: OPEN COLLECTOR, TRI-STATE OUTPUT.

a Đặc tính của cổng ĐẢO loại Schmitt Trigger (74LS14)

Chúng ta thử quan sát điện áp tại đầu ra của cổng ĐẢO khi đặt ở đầu vào một tín hiệu xung có tần số thấp và sườn của xung thay đổi rất chậm (sườn xung rất rộng), xét 2 trường hợp: cổng đảo loại chuẩn (standard) và cổng đảo loại Schmitt Dạng sóng quan sát được mô tả trên đồ thị sau đây:

R

õ ràng khi sử dụng cổng đảo Schmitt Trigger đối với các tín hiệu biến thiên chậm (tần số thấp) dạng sóng ngõ ra sẽ tốt hơn,loại bỏ được các nhiễu không mong muốn tác động vào mạch

Đặc tuyến truyền đạt của cổng ĐẢO loại Schmitt Trigger như sau:

Y

êu cầu của thí nghiệm

áp VUTP và VLTP

được đặc tuyến truyền đạt của vi mạch đảo 74LS14

Thực hiện mạch sau đây:

Trong đó V là nguồn điện áp được lấy từ khối

COMPARISON và có thể thay đổi giá trị điện áp bằng cách điều chỉnh trimmer POSITIVE SUPPLY trên đế cắm board mạch thí nghiệm (Base Unit).

b Khảo sát ngõ ra cực thu để hở

Mạch thí nghiệm sau (trên khối OPEN COLLECTOR):

: X1 và X2 không nối nhau

Các biểu thức logic của Y1, Y2 theo A và B

Kiểm tra lại các biểu thức logic của Y1 và Y2 bằng cách cho tín hiệu logic 0 và 1 vào A, B và dùng VOM đo điện áp ra tại Y

kiểm tra vào bảng sau:

Các kết quả trên là do nối X1 và X2 (lúc này Y1 = Y2)

Mạch logic trên thực hiện hàm chức năng NOR

Giải thích hoạt động của mạch ?

Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra lại các kết luận ở trên về hoạt động của ngõ ra 3 trạng thái:

B (Output Enable)

A (Input)

Y (Output) Trạng thái LED xanh Trạng thái LED đỏ

Mức tích cực của tín hiệu cho phép ngõ ra (B – Output enable) là mức logic: 1

4 Khảo sát hoạt động của các Flip-Flop

Bài thí nghiệm này nhằm mục đích kiểm tra lại hoạt động của các Flip Flop thông dụng (DFF, JKFF), sau đó thực hiện một số chuyển đổi qua lại giữa các loại FF, cuối cùng ứng dụng JKFF và DFF thực hiện các mạch chia tần số

Các khối mạch sử dụng: D-TYPE FLIP-FLOP và JK FLIP-FLOP.

a Khảo sát bảng trạng thái của các Flip Flop

b Dùng JKFF thực hiện chức năng của RSFF, TFF và DFF

Trong bài thí nghiệm này sinh viên sẽ được khảo sát một số mạch tổ hợp và mạch tuần tự đơn giản:

bit, bộ đếm không đồng bộ, bộ đếm đồng bộ, thanh ghi dịch 4 bít

Qua bài thí nghiệm sinh viên có thể hiểu được nguyên tắc hoạt động của một số mạch tổ hợp và mạch tuần tự đơn giản, làm quen với một số vi mạch

số TTL thường được sử dụng Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này, sinh viên có thể tự mình hệ thống hoá lại kiến thức đã tích luỹ trong giờ học lý thuyết, trên cơ sở đó vận dụng để thiết kế được những mạch ứng dụng phức tạp hơn

Để hoàn thành bài thí nghiệm này sinh viên cần nắm vững lý thuyết đã được học trong giáo trình Kỹ Thuật Số về các hệ tổ hợp và hệ tuần tự

1 Khảo sát mạch đếm không đồng bộ (đếm nối tiếp)

Khối mạch thực hiện: ASYNCHRONOUS RIPPLE COUNTER

a Khảo sát tác dụng của các ngõ vào CLR và PR:

Khối mạch thực hiện: SYNCHRONOUS COUNTER

Vi mạch TTL 74LS193 là bộ đếm đồng bộ thuận/nghịch 4 bít, với các ngõ vào dữ liệu cho phép nhập giá trị bắt đầu của bộ đếm (nội dung đếm)

BORROW cho đếm xuống).

a Hoạt động đếm lên:



Cấp nguồn cho mạch

Đưa ngõ vào LOAD xuống mức 0 và sử dụng các công tắc A, B, C, D để nhập dữ liệu ban đầu 0011 cho bộ đếm (D=0, C=0, B=1, A=1).

Trạng thái các ngõ ra của bộ đếm QD, QC, QB, QA lúc này bằng 0011

Chẳng hạn muốn làm trễ một khoảng thời gian là 10s chúng ta có thể cho bộ đếm bắt đầu đếm ngược (đếm xuống) từ giá trị thập phân

là 10 (1010 nhị phân) đến 0 (0000 nhị phân) với tần số xung nhịp ở ngõ vào DOWN là 1 Hz, tương ứng với chu kỳ xung nhịp là

đến giá trị 00002 nghĩa là đã đếm được 10 trạng thái và sẽ tương ứng 10 xung nhịp clock đã tác động ở ngõ vào với

ngõ ra BORROW sẽ chuyển từ mức logic ‘1’ xuống mức logic ‘0’, đây chính là dấu hiệu nhận biết khoảng thời gian

đầu tác động xung đếm ở đầu vào xung nhịp Tín hiệu xung mức 0 ở ngõ ra BORROW có thể được sử dụng để kích khởi cho một mạch điện tử nào

Vi mạch 74LS85 thực hiện so sánh 2 số nhị phân 4 bít A (A3A2A1A0) và B (B3B2B1B0) theo mã nhị phân 8421 về mặt độ lớn (4-BIT

MAGNITUDE COMPARATOR) Sơ đồ chân và bảng trạng thái mô tả hoạt động của vi mạch này được cho trên hình vẽ sau:

Giải thích bảng trạng thái của vi mạch 74LS85:

Sử dụng 2 khối mạch: Bộ đếm đồng bộ (74LS193) và Bộ so sánh 4 bít (74LS85) để thực hiện mạch đếm modulo M bất kỳ,

thích hợp của mạch so sánh (A>B hoặc A=B hoặc A<b< b="">) đến ngõ vào CLEAR của bộ đếm để xóa bộ đếm về 0000 khi đạt đến giá trị đếm M

đã được thiết lập bằng các công tắc A, B, C, D ở khối INPUT SIGNALS

4 Khảo sát thanh ghi dịch 4 bít (74LS194)

Khối mạch khảo sát: 4 BIT SHIFT REGISTER

Khối mạch này được thực hiện bằng vi mạch 74LS194, đây là thanh ghi dịch 4 bít cho phép dịch trái và dịch phải, có các ngõ vào dữ liệu nối tiếp, các ngõ vào dữ liệu song song đồng bộ Sơ đồ chân của vi mạch này được cho như sau:

Ý nghĩa của các chân tín hiệu:

S0 Chế độ hoạt động (MODE)

0 0 Giữ nguyên trạng thái ngõ ra

0 1 Dịch dữ liệu sang phải

1 0 Dịch dữ liệu sang trái

1 1 Nhập dữ liệu vào song song đồng bộ với clock

Phần thí nghiệm:

a Hoạt động dịch phải dữ liệu:

Xóa thanh ghi về 0000 (CLEAR=0)

b Hoạt động dịch trái dữ liệu:

Xóa thanh ghi về 0000 (CLEAR=0)

Khi tăng tần số lên quá 24Hz thì mắt ta mắt ta lại thấy 4 đèn như cùng sáng một lúc

Khối mạch thực hiện: 4 BIT ADDER

Khảo sát vi mạch cộng nhớ nhanh 4 bít 74LS283, đây là vi mạch cộng nhớ nhanh hay còn gọi là mạch cộng với số nhớ nhìn thấy trước (Fast Carry – Carry Look Ahead)

Sơ đồ bố trí trên board mạch thí nghiệm và sơ đồ khối của mạch cộng 4 bít nhớ nhanh:

Trong sơ đồ này chúng ta lưu ý rằng các ngõ vào A4, A3, A2, A1 của vi mạch được nối đến các ngõ vào tín hiệu D, C, B, A tại khối INPUT

SIGNALS; trong khi các ngõ vào B4, B3, B2, B1 của vi mạch được nối đến các ngõ ra QD, QC, QB, QA của bộ đếm đồng bộ

Bởi vậy để cộng 2 số nhị phân 4 bít A=A4A3A2A1 và B=B4B3B2B1 trước tiên chúng ta nhập số liệu cho B trước bằng cách sử dụng chế độ nhập sốliệu vào bộ đếm, sau đó chúng ta nhập tiếp số liệu cho A bằng cách sử dụng các công tắc A, B, C, D ở khối INPUT SIGNALS

Phần thí nghiệm: Thực hiện các phép toán cộng 2 số nhị phân 4 bít và hoàn thành bảng sau:

Giá trị đầu vào Kết quả phép toán

Ý nghĩa của ngõ vào C0 và ngõ ra C4