Meranie logických obvodov

Toto je starší, už neplatný návod na cvičenia. Od roku 2024 používame nový hardware. Aktuálny návod nájdete tu: Meranie s logickými obvodmi

Úlohy

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

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 PBMCUSLK (Freescale Semiconductors), na ktorej je stabilizátor napájania +5V a +3,3 V, menič +/- 15V, vstupné obvody (tlačidlá, prepínače, potenciometer), výstupné (LED diódy, displej) atď. Kompletné zapojenie dosky a popis všetkých vývodov nájdete v užívateľskej príručke.

• PBMCUSLK Product page
• PBMCUSLK Fact Sheet
• PBMCUSLK 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 PB1 a PB2, na výstup LED diódu LED1. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.

74HCT00
A	B	Y

UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.

• 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 PB1, PB2 a PB3, na výstup LED diódu LED1. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky. Napíšte rovnicu realizovanej logickej funkcie pomocou UDNF alebo UKNF.

Funkcia
A	B	C	Y

UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.

• 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 PB1 a PB2, na výstupy LED diódy LED1 a LED2. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky. Po skončení merania obvod nerozpájajte, ale pokračujte ďalšou úlohou.

R-S obvod
Q(n-1)	A	B	Q(n)	/Q(n)
0
0
0
0
1
1
1
1

UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.

• Obvod SN74HCT00N - datasheet

 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Analýza sekvenčného obvodu

V prípade, že máte málo času, je možné tento bod preskočiť.

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

Po zapojení pripojte na vstup tlačidlo PB1, na výstupy LED diódu LED1 a LED2. Vyskúšajte všetky kombinácie a zapíšte výsledok do tabuľky.

Funkcia
Q(n-1)	A	B	Q(n)	/Q(n)

UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.

• Obvod SN74HCT00N - datasheet

 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. 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 oba použité obvody majú napájanie pripojené na rozličné vývody.

Ako generátor impulzov je využitý preklápací obvod z 4. úlohy, takže ak ste ho nerozpojili, môžete ho využiť.

Po zapojení pripojte na vstup tlačidlo PB1, na výstupoch preklápacieho obvodu ponechajte LED diódy LED1 a LED2. Na výstupy počítadla pripojte štyri LED diódy LED5 - LED8. Vyskúšajte činnosť obvodu a jeho funkciu popíšte časovým diagramom.

UPOZORNENIE: Tlačidlá sú zapojené s tzv. obrátenou logikou, t.j. stlačené tlačidlo privedie na vstup log. 0, nestlačené tlačidlo je log. 1.

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

 
 

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, zapojenie vývodov a namerané hodnoty - tabuľka alebo časový diagram.