Meranie s logickými obvodmi: Rozdiel medzi revíziami

Aktuálna revízia z 08:44, 20. november 2024

Úlohy

Oboznámte sa s princípom zapájania obvodov na bezkontaktnom poli a preštudujte si zapojenie.
Zapojte podľa schémy č. 1 logický člen NAND a overte jeho funkciu.
Zapojte podľa schémy č. 2 kombinačný logický obvod, overte jeho funkciu a určte, ktorú logickú funkciu realizuje.
Navrhnite zapojenie preklápacieho obvodu R-S, zapojte a overte jeho funkciu.
Zapojte podľa schémy č. 3 binárne počítadlo a overte jeho funkciu.
Zmeňte zapojenie tak, aby ste dostali počítadlo 0-9.

Z celého merania je potrebné vypracovať za skupinu jeden referát. Ku každej úlohe bude uvedená schéma zapojenia, zoznam použitých súčiastok, zapojenie vývodov a namerané hodnoty - tabuľka alebo časový diagram.

1. Bezkontaktné prepojovacie pole

Bezkontaktné prepojovacie pole (breadboard) slúži na rýchle zapojenie jednoduchších obvodov bez potreby spájkovania. Vnútri v doštičke sa nachádzajú kontaktné pružinky, ktoré zabezpečia prepojenie medzi jednotlivými vývodmi. Prepojená je vždy jedna pätica kontaktov, okrem toho sú navzájom prepojené dlhé kontakty na okrajoch dosky určené na rozvod napájania (modré a červené). Napätie na tieto kontakty však musíte najprv priviesť!

Kontaktné pole je umiestnené na experimentálnej doske TTLogik (FEI STU), na ktorej je stabilizátor napájania +5V, vstupné obvody (prepínače, tlačidlo Pulz), výstupné (LED diódy, displej). Kompletné zapojenie dosky a popis všetkých vývodov nájdete v užívateľskej príručke.

TTLogik User Guide

2. Logický člen NAND

Na overenie vlastností použijeme dvojstupový logický člen NAND -- jeden zo štyroch, ktorý sa nachádza v obvode 74HCT00 výrobcu Texas Instruments (datasheet). Vyrába sa v rozličných typoch puzdra, my použijeme DIL so 14 vývodmi. Okrem samotného logického člena nesmiete zabudúť na pripojenie napájania Vcc (+5V) a GND (0V).

Po zapojení pripojte na vstupy tlačidlá S1 a S2, na výstup LED diódu D1. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.

74HCT00
A	B	Y

Obvod SN74HCT00N - datasheet

3. Analýza logického obvodu

Zapojte na skúšobnej doštičke obovod podľa nasledovnej schémy zapojenia. Nezabudúť na pripojenie napájania Vcc (+5V) a GND (0V).

Po zapojení pripojte na vstupy tlačidlá S1, S2 a S4, na výstup LED diódu D1. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky. Napíšte rovnicu realizovanej logickej funkcie pomocou UDNF alebo UKNF.

Tabuľka, ktorú treba vyplniť:

Funkcia
A	B	C	Y

Obvod SN74HCT00N - datasheet

4. Preklápací obvod R-S

Zostavte preklápací obvod R-S z dvoch dvojstupových logických členov NAND v obvode 74HCT00. Nezabudúť na pripojenie napájania Vcc (+5V) a GND (0V).

Po zapojení pripojte na vstupy tlačidlá S1 a S2, na výstupy LED diódy D1 a D2. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.

Tabuľka, ktorú treba vyplniť

R-S obvod
$Q_{n-1}$	$A$	$B$	$Q_{n}$	${\overline {Q_{n}}}$
0
0
0
0
1
1
1
1

Obvod SN74HCT00N - datasheet

5. Overenie činnosti binárneho počítadla

Zapojte na skúšobnej doštičke obovod binárneho počítadla ovládaného preklápacím obvodom podľa nasledovnej schémy zapojenia. Nezabudúť na pripojenie napájania Vcc (+5V) a GND (0V), pričom obvod 7493 má napájanie pripojené na iné vývody ako 7400 v predošlom meraní.

Po zapojení pripojte na vstup tlačidlo P, ktoré generuje jeden impulz. Na výstupy počítadla pripojte štyri LED diódy D1 - D8. Vyskúšajte činnosť obvodu a jeho funkciu popíšte časovým diagramom. Sledujte tiež stav na výstupoch na displeji.

Čo sa stane, ak namiesto tlačidla P použijete prepínač S1?

Obvod SN74HCT00N - datasheet
Obvod CD74HCT93E - datasheet (Texas Instruments)
Obvod 74HCT93 - datasheet (~~Philips~~ NxP Semiconductor)

6. Dekadické počítadlo (*)

Bonus: Porozmýšľajte, ako by ste upravili predošlé zapojenie tak, aby počitalo desiatkovo, t.j. od 0 po 9. Využiť sa na to dajú dva nulovacie vstupy R1 a R2 (Reset, platí ak R1 & R2 = H). Na oba vstupy privediete niektoré z výstupov, takže po dosiahnutí stavu 10 sa počítadlo vynuluje a začne od 0. Zapojenie aj overte a nakreslite schému upraveného zapojenia. Za správne a overené riešenie môžete získať body naviac.

Z celého merania je potrebné vypracovať za skupinu jeden referát, s uvedením mien všetkých autorov. Každý študent však odovzdá do Classroomu jednu verziu sám za seba. Ku každej úlohe bude uvedená schéma zapojenia, zoznam použitých súčiastok, zapojenie vývodov a namerané hodnoty - vo forme tabuľky alebo ako časový diagram.

@@ Riadok 27: / Riadok 27: @@
-* [https://senzor.robotika.sk TTLogik User Guide]
+* [[TTLogik|TTLogik User Guide]]
 &nbsp;<BR>
@@ Riadok 42: / Riadok 42: @@
 Po zapojení pripojte na vstupy tlačidlá S1 a S2, na výstup LED diódu D1. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.
+<center>
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema01.png|400px|left]]
+[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema01.png|400px]] [[Súbor:ZPOC-LAB-Schema01LBB.png|400px]]  [[Súbor:ZPOC-LAB-Simulacia01.png|300px]]
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Simulacia01.png|right]]
+</center>
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema01LBB.png|400px|center]]
 {| class="wikitable" border="1" style="max-width:15em; width:15em; border-color: black; border-style: solid 1px black;"
@@ Riadok 56: / Riadok 55: @@
 |style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | Y
 |-
-|style="border:1px solid red" |
+|style="border:1px solid black" |
 |style="border:1px solid black; height:30px; width:30px;" |
 |style="border:1px solid black; height:30px; width:30px;" |
@@ Riadok 72: / Riadok 71: @@
 |style="border:1px solid black; height:30px; width:30px;" |
 |}
@@ Riadok 96: / Riadok 93: @@
 a zapíšte výsledok do tabuľky. Napíšte rovnicu realizovanej logickej funkcie pomocou UDNF alebo UKNF.
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema02.png|600px|left]]
+<center>
+[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema02.png|600px]] [[Súbor:ZPOC-LAB-Schema02LBB.png|400px]]
+</center>
-{| class="wikitable"
+Tabuľka, ktorú treba vyplniť:
+{| class="wikitable" border="1" style="max-width:15em; width:15em; border-color: black; border-style: solid 1px black;"
 !colspan="4"|Funkcia
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" | A
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px; text-align:center;" | A
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" | B
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px; text-align:center;" | B
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" | C
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px; text-align:center;" | C
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" | Y
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px; text-align:center;" | Y
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
-|style="height:20px; width:30px; text-align:center;" |
+|style="border:1px solid black; height:20px; width:30px;" |
 |}
-UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.
 * Obvod [http://www.ti.com/lit/ds/scls062d/scls062d.pdf SN74HCT00N - datasheet]
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema02LBB.png|400px|center]]
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
 &nbsp;<BR>
 &nbsp;<BR>
@@ Riadok 162: / Riadok 166: @@
 Po zapojení pripojte na vstupy tlačidlá S1 a S2, na výstupy LED diódy D1 a D2. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema03.png|400px|left]]
+<center>
+          [[Súbor:ZPOC-LAB-Schema03.png|400px]] [[Súbor:ZPOC-LAB-Schema03LBB.png|400px]]
+</center>
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema03LBB.png|400px|right]]
+Tabuľka, ktorú treba vyplniť
-{| class="wikitable"
+{| class="wikitable" border="1" style="max-width:15em; width:15em; border-color: black; border-style: solid 1px black;"
 !colspan="3"|R-S obvod
 |-
-|style="height:30px; width:30px; text-align:center;" | Q(n-1)
+|style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | <math>Q_{n-1}</math>
-|style="height:30px; width:30px; text-align:center;" | A
+|style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | <math>A</math>
-|style="height:30px; width:30px; text-align:center;" | B
+|style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | <math>B</math>
-|style="height:30px; width:30px; text-align:center;" | Q(n)
+|style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | <math>Q_n</math>
-|style="height:30px; width:30px; text-align:center;" | /Q(n)
+|style="border:1px solid black; height:30px; width:30px; text-align:center;" | <math>\overline{Q_n}</math>
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 0
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 0
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 0
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 0
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 0
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 0
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 0
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 0
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 1
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 1
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 1
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 1
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 1
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 1
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |-
-|style="height:10px; width:30px;" | 1
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" | 1
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
-|style="height:10px; width:30px;" |
+|style="border:1px solid black; height:10px; width:30px;" |
 |}
@@ Riadok 235: / Riadok 241: @@
 &nbsp;<BR>
 &nbsp;<BR>
 == 5. Overenie činnosti binárneho počítadla ==
 Zapojte na skúšobnej doštičke obovod binárneho počítadla ovládaného preklápacím obvodom podľa nasledovnej schémy zapojenia. Nezabudúť na pripojenie napájania
-Vcc (+5V) a GND (0V), pričom obvody 7493 má napájanie pripojené na '''iné''' vývody ako 7400 v predošlom meraní.
+Vcc (+5V) a GND (0V), pričom obvod 7493 má napájanie pripojené na '''iné''' vývody ako 7400 v predošlom meraní.
 Po zapojení pripojte na vstup tlačidlo P, ktoré generuje jeden impulz. Na výstupy počítadla pripojte štyri LED diódy D1 - D8. Vyskúšajte činnosť obvodu a jeho funkciu popíšte časovým diagramom.
@@ Riadok 248: / Riadok 252: @@
 Čo sa stane, ak namiesto tlačidla P použijete prepínač S1?
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema06.png|660px|left]]
+<center>
+[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema06L.png|660px]] [[Súbor:ZPOC-LAB-Schema06LB.png|400px]]
-<!--
+</center>
-[[Súbor:ZPOC-LAB-Schema06LB.png|400px|right]]
--->
 * Obvod [http://www.ti.com/lit/ds/scls062d/scls062d.pdf SN74HCT00N - datasheet]
@@ Riadok 258: / Riadok 260: @@
 * Obvod [http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/15674/PHILIPS/74HCT93.html 74HCT93 - datasheet] (<S>Philips</S> NxP Semiconductor)
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
+&nbsp;<BR>
 &nbsp;<BR>
 &nbsp;<BR>
-== 6. Dekadické počítadlo ==
+== 6. Dekadické počítadlo (*) ==
-Porozmýšľajte, ako by ste upravili predošlé zapojenie tak, aby počitalo desiatkovo, t.j. od 0 po 9. Využiť sa na to dajú dva nulovacie vstupy
+Bonus: Porozmýšľajte, ako by ste upravili predošlé zapojenie tak, aby počitalo desiatkovo, t.j. od 0 po 9. Využiť sa na to dajú dva nulovacie vstupy
 R1 a R2 (Reset, platí ak R1 & R2 = H). Na oba vstupy privediete niektoré z výstupov, takže po dosiahnutí stavu 10 sa počítadlo vynuluje a začne od 0.
-Zapojenie aj overte a nakreslite schému upraveného zapojenia.
+Zapojenie aj overte a nakreslite schému upraveného zapojenia. Za správne a overené riešenie môžete získať body naviac.
@@ Riadok 272: / Riadok 278: @@
 &nbsp;<BR>
-Z celého merania je potrebné vypracovať za skupinu jeden referát, kotrý však odovzdá do Classroomu každý sám za seba. Ku každej úlohe bude uvedená '''schéma zapojenia''', '''zoznam použitých súčiastok''', z'''apojenie vývodov a namerané hodnoty''' - tabuľka alebo časový diagram.
+Z celého merania je potrebné vypracovať za skupinu jeden referát, s uvedením mien všetkých autorov. Každý študent však odovzdá do Classroomu jednu verziu sám za seba.
+Ku každej úlohe bude uvedená '''schéma zapojenia''', '''zoznam použitých súčiastok''', '''zapojenie vývodov a namerané hodnoty''' - vo forme tabuľky alebo ako časový diagram.
 [[Category: Základy počítačov]]