Systemy cyfrowe z podstawami elektroniki i miernictwa 1 Cel

Systemy cyfrowe z podstawami elektroniki i miernictwa
Wyższa Szkoła Zarządzania i Bankowości w Krakowie Informatyka II rok studia dzienne
Ćwiczenie nr 3: Bramka EX-OR i jej zastosowania.
1 Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie bramki TTL realizującej różnicę symetryczną oraz jej
zastosowania w budowie takich układów jak półsumatory, układy odejmujące,
komparatory i układy kontroli parzystości.
W ramach ćwiczenia przedstawione zostaną sposoby określania funkcji realizowanej
przez bramkę oraz będzie wykonany pomiar podstawowych parametrów bramki.
Na zakończenie ćwiczący spróbuj ą zaprojektować i zrealizować proste układy
w oparciu o bramkę NAND.
Ćwiczenie jest przeprowadzane z użyciem programu symulacyjnego MultiSim.
1.1 Wymagane wiadomości
Podstawowe pojęcia i tożsamości algebry Boole'a, prawa De Morgana, minimalizacja
funkcji logicznej z użyciem tabel Karnaugha.
Znajomość pojęć: półsumator, komparator cyfrowy.
Układy kontroli parzystości.
2 Wykonanie ćwiczenia
2.1 Sporządzenie tablicy stanów bramki EX-OR
Na podstawie pomiaru napięć na wejściach i wyjściach układu 7486 sporządzić tablicę
stanów bramki EX-OR. W tym celu należy zestawić układ pomiarowy jak na rysunku l.
Rys. 1 Układ pomiarowy do badania bramki EXOR
Generator słów skonfigurować tak jak pokazano na rysunku l. Uruchomić symulacje.
Na podstawie zapisu analizatora stanów logicznych sporządzić tabele prawdy dla
bramki. Wypełnić tabele w protokóle obserwacji i pomiarów.
Laboratorium systemów cyfrowych z podstawami elektroniki i miernictwa – WSZiB w Krakowie
2.2 Realizacja różnicy symetrycznej przy pomocy bramki NOR lub NAND
Na podstawie zapisu funkcji EXOR w postaci kanonicznej zaprojektować i sprawdzić
poprawność projektu układu realizującego funkcję EX-OR opierając się o :
a) bramki typu NAND (7400)
b) bramki typu NOR (7402).
Odpowiednie równania oraz schematy zbudowanych układów umieści w protokóle.
2.3 Półsumator
Półsumator jest układem o 2 wejściach i 2 wyjściach realizującym funkcję sumowania 2
liczb 1-bitowych. Na wejścia podaje się sumowane bity. Jedno z wyjść zwane S jest
wynikiem sumowania na bieżącej pozycji, a drugie z wyjść wyjściem przeniesienia C.
Zaproponować funkcję logiczne realizowane przez wyjścia S i C.
a) Zapisać w protokóle tablice prawdy dla obu wejść
Przeprowadzić minimalizacje obu funkcji. Zwrócić uwagę, czy nie da się zastosować do
realizacji funkcji bramki EXOR.
b) Zapisać w protokóle funkcje logiczne odpowiadające poszczególnym wyjściom S i C
układu.
c) Zrealizować układ w oparciu o różne rodzaje bramek Odpowiedni schemat umieścić
w protokóle.
2.4 Układ odejmujący
Zaprojektować układ realizujący odejmowanie 2 bitów.
Projektowany układ ma 2 wejścia – odejmowane bity, i 2 wyjścia – wynik
odejmowania R, oraz bit pożyczki B. Wynik binarnego odejmowania 0-1=1 i
ustawiony bit pożyczki B.
Jak w poprzednim punkcie :
a) sporządzić tabelę prawdy,
b) zapisać postać kanoniczną funkcji realizowanych przez wyjścia R i B
c) zaproponować realizację układu i sprawdzić jej poprawność.
Odpowiednie notatki umieścić w protokóle.
2.5 Komparator binarny
Komparator binarny jest układem porównującym 2 liczby binarne. W przypadku, gdy są
równe na wyjściu pojawia się stan aktywny. Zbudować układ, który realizuje
porównanie 2 jednobitowych liczb binarnych. Następnie zaprojektować układ
porównujący 2 bitowe liczby binarne.
Sprawdzić poprawność realizacji. Schemat umieścić w protokóle
W jaki sposób można rozszerzyć układ do n bitów
2
Laboratorium systemów cyfrowych z podstawami elektroniki i miernictwa – WSZiB w Krakowie
2.6 Układ kontroli parzystości
Zaprojektować układ generujący bit parzystości (funkcja parzystości to
jednoargumentowa funkcja przyjmująca wartość l gdy w postaci binarnej argumentu
występuje parzysta liczba cyfr 1) dla 4 bitowej liczby binarnej, oraz układ realizujący
funkcję odwrotną czyli sprawdzający poprawność odebranej liczby 4 bitowej na
podstawie bitu parzystości. Zaproponować układ realizujący tę funkcję, oraz sprawdzić
jego poprawność.
3 Wymagane sprawozdanie
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
a) wyniki pomiarów badanych układów,
b) notatki z przebiegu pac projektowych
c) wnioski i odpowiedzi na postawione pytania
4 Literatura
1. Głocki W: Układy cyfrowe. Wyd XI, WSiP Warszawa 2009, ISBN: 978-83-02-06242-1
2. Horowitz P:, Hill W.: Sztuka elektroniki. Wyd. IX, WKiŁ Warszawa 2009. ISBN: 97883-206-1128-1
3. Baranowski J., Kalinowski B.: Układy elektroniczne cz. III. Układy i systemy cyfrowe.
Wyd. 2, WNT, Warszawa 1998,
4. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. WNT, Warszawa 1996,
5. Ćwirko R., Rusek M., Marciniak W.: Układy scalone w pytaniach i odpowiedziach.
6. Sasal W.: Układy scalone serii UCA4/UCY74. Parametry i zastosowania. WKŁ
Warszawa 1985
7. Nührmann D.: Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz. Technika Cyfrowa.
3