Wydział Fizyki UW CC=5V 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y

Podobne dokumenty
Ćwiczenie D2 Przerzutniki. Wydział Fizyki UW

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Ćwiczenie D1 Bramki. Wydział Fizyki UW

Cyfrowe układy scalone

Podstawowe układy cyfrowe

Cyfrowe układy scalone

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji LABORATORIUM.

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Laboratorium podstaw elektroniki

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

Wykład 3. Obwody cyfrowe. 22 maja 2018

Ćwiczenie MMLogic 002 Układy sekwencyjne cz. 2

Ćwiczenie 29 Temat: Układy koderów i dekoderów. Cel ćwiczenia

Rys. 2. Symbole dodatkowych bramek logicznych i ich tablice stanów.

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Architektura komputerów Wykład 2

Liczniki, rejestry lab. 07 Układy sekwencyjne cz. 1

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Ćw. 9 Przerzutniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Tab. 1 Tab. 2 t t+1 Q 2 Q 1 Q 0 Q 2 Q 1 Q 0

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Bramki logiczne Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

Arytmetyka liczb binarnych

1.2 Funktory z otwartym kolektorem (O.C)

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

LICZNIKI LABORATORIUM. Elektronika AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Ćwiczenie 25 Temat: Interfejs między bramkami logicznymi i kombinacyjne układy logiczne. Układ z bramkami NOR. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 28. Przy odejmowaniu z uzupełnieniem do 2 jest wytwarzane przeniesienie w postaci liczby 1 Połówkowy układ

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL

Odbiór i dekodowanie znaków ASCII za pomocą makiety cyfrowej. Znaki wysyłane przez komputer za pośrednictwem łącza RS-232.

Politechnika Wrocławska, Wydział PPT Laboratorium z Elektroniki i Elektrotechniki

Ćwiczenie 31 Temat: Analogowe układy multiplekserów i demultiplekserów. Układ jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU).

Układy kombinacyjne Y X 4 X 5. Rys. 1 Kombinacyjna funkcja logiczna.

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

WYKŁAD 8 Przerzutniki. Przerzutniki są inną niż bramki klasą urządzeń elektroniki cyfrowej. Są najprostszymi układami pamięciowymi.

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Układ elementarnej pamięci cyfrowej

Cel. Poznanie zasady działania i budowy liczników zliczających ustaloną liczbę impulsów. Poznanie kodów BCD, 8421 i Rys. 9.1.

Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu

Zadania do wykładu 1, Zapisz liczby binarne w kodzie dziesiętnym: ( ) 2 =( ) 10, ( ) 2 =( ) 10, (101001, 10110) 2 =( ) 10

Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

Inwerter logiczny. Ilustracja 1: Układ do symulacji inwertera (Inverter.sch)

Ćwiczenie 1 Program Electronics Workbench

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

Sprawdzenie poprawności podstawowych bramek logicznych: NOT, NAND, NOR

Temat 7. Dekodery, enkodery

Układy elektroniki cyfrowej - elementarz Tomasz Słupiński, Zakład Fizyki Ciała Stałego FUW

Architektura komputerów ćwiczenia Bramki logiczne. Układy kombinacyjne. Kanoniczna postać dysjunkcyjna i koniunkcyjna.

1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

Logika binarna. Prawo łączności mówimy, że operator binarny * na zbiorze S jest łączny gdy (x * y) * z = x * (y * z) dla każdego x, y, z S.

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

DOKUMENTACJA PROJEKTU

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

Ćwiczenie 6. Przerzutniki bistabilne (Flip-Flop) Cel

Ćwiczenie nr 1 Temat: Ćwiczenie wprowadzające w problematykę laboratorium.

ĆWICZENIE 7. Wprowadzenie do funkcji specjalnych sterownika LOGO!

Podstawowe informacje o przedmiocie (niezależne od cyklu) Podstawy elektroniki. Kod Erasmus Kod ISCED Język wykładowy

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

x x

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

LABORATORIUM. Technika Cyfrowa. Badanie Bramek Logicznych

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

Przetwarzanie AC i CA

Technika cyfrowa i mikroprocesorowa. Zaliczenie na ocenę. Zaliczenie na ocenę

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

4. Karta modułu Slave

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - synteza i minimalizacja funkcji logicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Systemy wbudowane. Uniwersytet Łódzki Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej. Witold Kozłowski

Instrukcja nr 9. Zegarek cyfrowy. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P. Dorosz Lab 9.1

A B. 12. Uprość funkcję F(abc) = (a + a'b + c + c')a

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

LICZNIKI. Liczniki asynchroniczne.

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 8 października 2018, M. A-B. Informatyka Stosowana Wykład 2 8 października 2018, M. A-B 1 / 41

Synteza układów kombinacyjnych metodą tablic Karnaugha - ćwiczenie 10

ALGORYTMY. 1. Podstawowe definicje Schemat blokowy

Przetworniki analogowo-cyfrowe

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki

Ćwiczenie 26. Temat: Układ z bramkami NAND i bramki AOI..

Transkrypt:

Wydział Fizyki UW Pracownia fizyczna i elektroniczna (w tym komputerowa) dla Inżynierii Nanostruktur (00-INZ7) oraz Energetyki i hemii Jądrowej (00-ENPRFIZELEK) Ćwiczenie D Projekt układu cyfrowego Streszczenie Końcowym zadaniem ćwiczeń z działu układy cyfrowe jest zaprojektowanie i zbudowanie dekodera liczb sprzężonego z licznikiem i wyświetlaczem. Projekt układu cyfrowego przygotowuje student i przedstawia asystentowi przed ćwiczeniami. Podstawowym elementem do budowy licznika będą przerzutniki D znajdujące się w układzie scalonym U77. Dekoder zbudowany zostanie na bazie bramek NND z układu scalonego U700. Efekty pracy licznika czterobitowego wyświetlać będziemy w kodzie ósemkowym na dwóch wyświetlaczach cyfrowych. Wstęp Należy zrealizować układ złożony z dekodera liczb sprzężonego z licznikiem i 7-segmentowymi wyświetlaczami cyfrowymi. Licznik budujemy dokładnie tak, jak na poprzednich ćwiczeniach (ćw. D "Przerzutniki") na bazie układu scalonego U77 przy użyciu makiety do obwodów cyfrowych i znajdujących się tam diod święcących oraz wyświetlaczy. V =5V 0 9 8 5 6 7 GND=0V Rys.. Układ scalony U700: bramki NND = = Do realizacji dekodera wykorzystywać będziemy wyłącznie bramki NND (układ scalony U700). ramki NND są jednymi z najprostszych technicznie układów cyfrowych. Ponadto zgodnie z twierdzeniem Sheffera NND (dysjunkcja = negacja koniunkcji, ) jest logiczną funkcją pełną, czyli przy pomocy NND można zbudować dowolną funkcję logiczną. Korzystamy przy tym z praw de Morgana pozwalających zamieniać alternatywę na koniunkcję (i na odwrót) oraz z faktu, że dysjunkcja dwóch tych samych zdań jest negacją P P = ~P.

Zadanie Każdy student wybiera na zajęciach poprzedzających (ćwiczenie D), w porozumieniu z asystentem jeden z poniższych dekoderów liczb -bitowych : ) podzielnych przez lub przez 5, 5 ) podzielnych przez lub przez 7, ) podzielnych przez lub przez 9, D) podzielnych przez lub przez, E) podzielnych przez lub przez, F) podzielnych przez lub przez 5, G) podzielnych przez lub przez 9, H) podzielnych przez lub przez 0, I) podzielnych przez lub przez, J) podzielnych przez lub przez, K) mniejszych od 8 lub podzielnych przez 5, 5 L) mniejszych od 8 lub podzielnych przez 6, M) mniejszych od 8 lub podzielnych przez 7. Dekoder powinien na wyjściu dawać, gdy wykryje, że liczba spełnia zadany warunek. Ograniczamy się do bramek NND. W ostatniej kolumnie podana jest minimalna liczba bramek NND potrzebnych do realizacji danej funkcji. Projekt należy przygotować przed zajęciami zgodnie z formatem zamieszczonym na ostatniej stronie instrukcji. Realizacja projektu Projekt rozpoczynamy od ogólnego opisu planowanego działania i narysowania schematu blokowego zawierającego licznik, dekoder i wyświetlacze. Następnie piszemy tabelkę prawdy dla dekodera. Potem zapisujemy funkcje logiczne wynikające z tabelki prawdy w postaci rachunku zdań. Następnie rozwijamy schemat blokowy na schemat logiczny realizowany na elementach NND (lub innych podanych w założeniach zadania) z zastosowaniem zasad minimalizacji. Układy w ćwiczeniach należy projektować tak, by do realizacji funkcji wykorzystać możliwie najmniejsza liczbę układów scalonych czyli doprowadzić funkcję do postaci minimalnej. Można uzyskać to metodą przekształceń algebraicznych. Warto pamiętać, że sumę (funkcję lub), dzięki prawom de Morgana, łatwo można zamienić na koniunkcję, a jeszcze łatwiej na funkcje NND. = ~(~ ~) = ~ ~ W szczególności na NNDy,, bardzo łatwo jest zamienić konstrukcję typu i-lub-i. D = ~(~( ) ~( D)) = ( ) ( D) Można też zminimalizować układy pamiętając, że negacja negacji zmiennej daje zmienną pierwotną. Projekt przekazujemy asystentowi do oceny przez zajęciami. systent sprawdza, czy w projekcie nie ma błędów i zatwierdza projekt do wykonania.

Przed przystąpieniem do budowania układu należy narysować projekt, z naniesieniem pozycji układów scalonych na makiecie i podaniem konkretnych numerów nóżek bramek wykorzystanych w połączeniach. Skomplikowany projekt uruchamiamy metoda podziału na bloki - uruchamiamy na przykład blok licznika, blok dekodera, potem łączymy bloki i uruchamiamy całość. Na koniec dobudowujemy dodatkowe funkcje pozwalające na wstępne ustawienie zadanych wartości (SET) lub wyzerowanie układu (RESET). Zaczynamy uruchamianie zbudowanego układu wykorzystując diody LED z makiety jako pomocnicze wyświetlacze stanów binarnych. W początkowej fazie uruchamiania wykorzystujemy generator pojedynczych impulsów z makiety. Następnie podłączamy generator zewnętrzny i obserwujemy przebiegi na oscyloskopie. Do badania stanów wybranych punktów w układzie, przydatna może okazać się sonda długi kabelek podłączony do diody święcącej. Przykład udujemy dekoder wykrywający liczbę bitową podzielną przez lub przez 5. Zakładamy, że liczba 0 jest podzielna przez dowolny czynnik. Dekoder na wyjściu daje, gdy wykryje, że liczba spełnia zadany warunek. Ograniczamy się do bramek NND. Tabela prawdy n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 6 0 7 0 ) Opis logiczny W zapisie binarnym podzielność przez oznacza, że najmłodszy bit jest równy zero, czyli mamy warunek ~. Do liczb podzielnych przez 5 zaliczymy 0 i 5, ale 0 już spełnia warunek podzielności przez, wiec nie musimy brać go pod uwagę. Pozostanie warunek n=5, który, bo 5 (0) = 0 () (patrz tabela prawdy). Zatem poszukiwany warunek zapiszemy jako logiczny zapiszemy: = ~ ~ ) Przekształcenia Korzystając z rozdzielności alternatywy, otrzymujemy: = (~ ~) (~ ) ~ = (~ ~) = (~ ~) = ~ ~ Korzystając z prawa de Morgana, otrzymujemy: = ~(~~ ~( ~)) = ~( ~( ~))

) Zapisujemy równanie przy pomocy funkcji NND, korzystając z prawa de Morgana, które mówi, że (P ) = ~(P ): = ~( ~), = ( ~), = ( ( )). 5) Rysujemy schemat na bramkach: Rys. ) Schemat dekodera wykrywający liczbę podzielną przez lub przez 5. W naszym układzie bedziemy mieli do dyspozycji wyjścia licznika dajace wartosci i ~. Zatem negacja nie bądzie konieczna. zamiast tego skorzystamy z wyjscia ~. licznik Rys. ) Dekoder wykrywający liczbę podzielną przez lub przez 5, podłączony do licznika.

Format projektu imię i nazwisko data i miejsce Projekt układu wykrywającego liczby podzielne przez n i m. Wstęp Schemat całego układu (licznik + dekoder + wyświetlacze i diody) Tabela prawdy n D 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.......... 0 5 Opis logiczny = M P Przekształcenia rachunku zdań dążące do optymalizacji funkcji zapisanej przy pomocy operatorów NND,. = n m k Schemat połączeń bramek dekodera licznik D Narysowane powyżej elementy można wyciąć i wkleić do programu graficznego, a następnie dorysować połączenia. Ważna uwaga. Na rysunku niektóre połączenia mogą się przecinać. Jeżeli na skrzyżowaniu jest kropka, to znaczy, że przewody są połączone, jeżeli nie ma kropki, to znaczy, że przewody przechodzą jeden nad drugim, nie łącząc się. Wersja KK VI 08 5