Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Legnicy Laboratorium Podstaw Elektroniki i Miernictwa Ćwiczenie nr 4 BADANIE BRAMEK LOGICZNYCH
A. Cel ćwiczenia. - Poznanie zasad logiki binarnej. Prawa algebry Boole a, prawa De Morgana. - Wyznaczenie tablic prawdy dla podstawowych bramek logicznych. - Poznanie sposobów przedstawiania funkcji logicznych za pomocą tablic prawdy, schematów logicznych, wyrażeń algebry Boole a. - Wykorzystanie praw algebry Boole a i map Karnaugha do minimalizacji funkcji logicznych - Poznanie metod tworzenia funkcji exclusive-or. - Poznanie działania układu sumatora niepełnego. - Poznanie działania układu komparatora binarnego. - Poznanie działania układu kontroli parzystości. B. Program ćwiczenia. a) Pomiar poziomów napięć odpowiadających w technice TTL wartościom logicznym. b) Wyznaczenie tablic prawdy dla podstawowych bramek logicznych. c) Bramka exclusive-or (ExOR) jest układem który porównuje dwa bity danych. Gdy bity są takie same na wyjściu bramki EOR ustawia się stan zera logicznego, a gdy się różnią na wyjściu bramki EOR ustawia się stan jedynki logicznej. Wykorzystując podstawowe funkcje logiczne funkcję EOR można zapisać Istnieje wiele form implementacji bramki EOR. W ćwiczeniu ograniczymy się do kilku z nich redukując jedną z form zaprezentowanych w równaniu powyżej. C. Część pomiarowa. Dla każdej z poniższych bramek podstawowych zmontować układ pomiarowy i ustawiając właściwe wartości sygnałów sterujących na wejściach dokonać odczytu poziomu napięcia na wyjściu i wypełnić tablice prawdy. Opisać realizowaną funkcję za pomocą równania algebry Boole a. 1. Bramka sumy logicznej LUB (OR) układ scalony 7432 A B SUMA OR2 Y1 we A we B wy Y1 we A we B wy Y1
2. Bramka negacji NIE (NOT) układ scalony 7404 NEGACJA E NOT Y3 we E wy Y3 we E wy Y3 0V 0 +5V 1 Wyr. algebry Boole a 3. Bramka sumy logicznej LUB (OR) i negacji NIE (NOT) układ scalony 7432+7404 Połączyć za pomocą przewodu wyjście bramki sumy oraz wejście negacji. we A we B wy Y3 we A we B wy Y3 4. Bramka zanegowanej sumy logicznej (NOR) układ scalony 7402 NEGACJA_SUMY F Y4 G NOR2 we F we G wy Y4 we F we G wy Y4 5. Bramka iloczynu logicznego ILOCZYN (AND) układ scalony 7408 C D ILOCZYN AND2 Y2 we C we D wy Y2 we C we D wy Y2
6. Bramka zanegowanego iloczynu logicznego (NAND) układ scalony 7400 NEGACJA_ILOCZYNU H Y5 I NAND2 we H we I wy Y5 we H we I wy Y5 7. Bramka zanegowanego iloczynu logicznego (NAND) układ scalony 7420 NEGACJA_ILOCZYNU4we J K L Y6 M NAND4 we J we K we L we M wy Y6 we H we I we L we M wy Y6 0V 0V +5V 0V 0V 0V 1 0 +5V +5V 0V 0V +5V +5V +5V 0V +5V +5V 8. Bramka zanegowanej sumy iloczynów (AND-OR-INVERT) układ scalony 7451 P Q R S 7451 AND_OR_I Y9 we P we Q we R we S wy Y9 we P we Q we R we S wy Y9 0V 0V +5V 0V 0V 0V 1 0 +5V 0V +5V +5V 0V 0V +5V +5V +5V 0V +5V +5V
9. Bramka z otwartym kolektorem +5V V W 7405_1 7405_2 X 7405_3 Y13 we V we W wy Y13 we V we W wy Y13 10. Realizacja bramki Exclusive-OR a) b) A B ~X X A B X
c) A B X d) A B X 11. Sumator i układ odejmujący. a) Pół-sumator X Y S C b) Niezupełny układ różnicy X Y D B 0
12. Układ porównujący binarnie słowa A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 1 0 13. Układ kontroli parzystości. B4 B3 B2 B1 B0 X 0 0 1 1 1 1 0 1 D. Wyposażenie. Sprzęt pomiarowy: Zestaw laboratoryjny ETS-5000...szt. 1 Zestaw laboratoryjny LT-1000...szt. 1 Cyfrowy miernik uniwersalny RD700...szt. 1 Akcesoria: Komplet przewodów...szt.
Prawa algebry Boole a Pytania kontrolne: 1. Scharakteryzować pojęcie sygnału analogowego i cyfrowego. 2. Dokonać klasyfikacji układów elektronicznych. 3. Jakie operacje należy wykonać aby przekształcić sygnał analogowy na odpowiadający mu sygnał cyfrowy? 4. Jakie poziomy napięć odpowiadają w technice TTL stanowi logicznego 0 i 1? Co to jest margines zakłóceń? 5. Narysować symbole podstawowych bramek logicznych oraz ich tabele prawdy. 6. Opisać zadany układ logiczny za pomocą wyrażenia algebry Boole a oraz tablicy prawdy. 7. Wyjaśnić działanie i narysować tablicę prawdy dla układu półsumatora i sumatora pełnego. 8. Jakie zastosowanie ma bramka Ex-OR? 9. W jaki sposób można za pomocą bramek NAND oraz NOR zrealizować podstawowe bramki logiczne (AND, OR, NOT)?