modul kĩ thuật số 2006

modul kĩ thuật số 2006

Bài 1Các cổng logic and, nand, or, nor, not

A Mục đích yêu cầu :

1 khảo sát các cổng logic cơ bản:

• làm quen với các vi mạch cổng logic , cách tra cứ sơ dồ chân

• Đọc bản trạng thái ,cách kiểm tra các cổng logic

• Khảo sát các cổng logic cơ bản, cách tra cứu sơ đồ chân IC

• xác định điện áp của các cổng logic:

• giải thích nguyên lý làm việc của các mạch logíc tơng đơng

• vẽ đặc tuyến truyền đạt, xác định dãy điện áp của các mức logic của các cổng logic thuộc họ TTLvà CMOS

2 Thiết kết các mạch ứng dựng dùng các cổng logic

B Dụng cụ thực tập :

1 Bộ thí nghiệm vi mạch

2 Vi mạch 7400,7404,7408,7432,7402

C Câu hỏi huẩn bị trớc khi thực hành :

1 Hãy cho biết ký hiệu , phơng trình ,bảng trạng thái của cổng AND

2 Hãy cho biết ký hiệu, phơng trình, bảng trạng thái của cổng NAND

3 H·y cho biÕt ký hiÖu, ph¬ng tr×nh, b¶ng tr¹ng th¸i cña cæng OR

4 H·y cho biÕt ký hiÖu, ph¬ng tr×nh, b¶ng tr¹ng th¸i cña cæng NOR

5 H·y cho biÕt ký hiÖu, ph¬ng tr×nh, b¶ng tr¹ng th¸i cña cæng NOT

a> Kh¸i niÖm:

b>CÊp nguån +5V cho ch©n 14 vµ GND cho ch©n sè 7 cña IC7408 nh h×nh

A B B

A

A B B

A

V C C

3 , 9 K

Z = A B A

Out put Out put Out put Out put

0 1 0 1 d) Phơng pháp kiểm tra IC tốt -xấu

Số thứ tự

Tốt H g) Sơ đồ cấu trúc và các thông số kỹ thuật của IC:

2.Khảo sát Cổng NAND IC74LS00:

Chuyển các switch theo trình tự trong bảng trạng thái và ghi trạng thái của led.

0 1 0 1 f) Phơng pháp kiểm tra IC tốt - xấu

Số thứ tự các cổng logíc

Tốt H g) Sơ đồ cấu trúc và các thông số kỹ thuật của IC:

3 Khảo sát Cổng OR IC74LS32:

d) Kết nối mạch các nối vào INPUT vào các switch và các nối ra OUTPUTnối vào các Led theo đúng thứ tự nh hình vẽ

Chuyển các switch theo trình tự trong bảng trạng thái và ghi trạng thái của led.

0 1 0 1 f) Phơng pháp kiểm tra IC :

Tốt H g) Sơ đồ cấu trúc và các thông số kỹ thuật của IC

4.Kh¶o s¸t cæng NOR IC74LS02.

a> Kh¸i niÖm :

d> Kết nối mạch các nối vào INPUT vào các switch và các nối ra OUTPUTnối vào các Led theo đúng thứ tự nh hình vẽ

Chuyển các switch theo trình tự trong bảng trạng thái và ghi trạng thái của led.

0 1 0 1 f) Phơng pháp kiểm tra IC :

Tốt H g) Sơ đồ cấu trúc và các thông số kỹ thuật của IC:

I C 1 A

7 4 0 4

Y X

ChuyÓn c¸c switch theo tr×nh tù trong b¶ng tr¹ng th¸i vµ ghi tr¹ng th¸i cña led.

Hàm F NOT =

0 1 f) Phơng pháp kiểm tra IC :

g) Sơ đồ cấu trúc và các thông số kỹ thuật của IC:

Tốt H

Bài 2CáC MạCH LOGíC DãY (FLIP- FLOP) A.Mục đích yêu cầu :

1 khảo sát các hoạt động của các flip -flop cơ bản đồng bộ và không đồng bộ.

2 Giải thích nguyên lý hoạt động của các Flip - Flop.

I Câu hỏi chuẩn bị trớc khi thực hành:

1 FLIP- FLOP RS ký hiệu FF bảng trạng thái

2 FLIP - FLOP D ký hiệu FF bảng trạng thái

3 FLIP - FLOP JK ký hiệu FF bảng trạng thái

4 Cho biết chức năng của xung CLK trong các FF?

5 Hãy cho biết chức năng của các ngõ vào không đồng bộ của các FF?

II Một só cấu trúc thờng gặp của FF

1.FF RS cơ bản:

a>Khái niệm:

b>Cấp nguồn +5V cho chân 14 và nối GND cho chân 7 của IC74LS00

L E D 1

L E D 2

Q S

C P R

C P R

R

1

2

c> Đo điện áp các ngõ vào với chuyển mạch và ngõ ra để hở và ghi vào bảng:

R

C l k S 1 3

R

C l k S

d>Kiểm tra các Flip - Flop:

Kết nối mạch các ngõ vào đến các Swith và ngõ ra nối các LED theo đúng trình tự hình vẽ trên.

Chuyển các Swith theo đúng trình tự trong bảng trạng thái.

* Xét hai Flip - Flop A và B:

e) FLIP - FLOP A : Thiết lập các trạng thái ở ngõ vào của Flip - Flop A quan sát các trạng thái ở ngõ ra và điền vào bảng trạng thái:

f> FLIP FLOP B: ThiÕt lËp c¸c tr¹ng th¸i ë ngâ vµo cña Flip - Flop B quan s¸t c¸c tr¹ng th¸i ë ngâ ra vµ ®iÒn vµo b¶ng tr¹ng th¸i:

2 FLIP FLOP D:

a> Khái niệm:

Là mạch Flip Flop có 1 đầu vào dữ liệu điều khiển D và 2 đầu ra Q và Q.

b> Cấp nguồn +5V cho chân 16 và GND cho chân 8 của IC74LS74

L E D 1

L E D 2

Q D

d>Kiểm tra các Flip Flop:

Kết nối mạch các ngõ vào mạch đến các Swith và các ngõ ra nối LED theo đúng trình tự hình vẽ trên.

Chuyển các Swith theo đúng trình tự trong bảng trạng thái.

L E D 1

L E D 2

Q D

C P

F F D

Q

e>FLIP FLOP A : ThiÕt lËp c¸c tr¹ng th¸i ë ngâ vµocña Flip Flop A quan s¸t c¸c tr¹ng th¸i ë ngâ ra vµ ®iÒn vµo b¶ng tr¹ng

3.Mạch FF J-K:

a> Khái niệm:

b> cấp nguồn cho mạch kết nối sẵn IC7476 - 7473 nh hình vẽ, quan sát tên của các chốt.

LED1

LED2

J CLk K 1

3

2

IC1A

Q Q

3

2

IC1A

Q Q

c> Đo điện áp các ngõ vào/ ra để hở và ghi vào bảng:

trình tự hình vẽ trên.

Chuyển các Swith theo đúng trình tự trong bảng trạng thái.

e>FLIP FLOP A: Thiết lập các trạng thái ở ngõ vàocủa Flip Flop A quan sát các trạng thái ở ngõ ra và điền vào bảng trạng thái:

f>FLIP FLOP B: Thiết lập các trạng thái ở ngõ vàocủa Flip Flop B

quan sát các trạng thái ở ngõ ra và điền vào bảng trạng thái:

g>Nhận xét:

0 0 1 1

0 1 0 1 h> Kết luận và đánh dấu vào bảng để biết Flip Flop nào còn tốt và h:

Tốt H

4.Mạch điện ứng dụng của Flip - Flop :

1 2

c) Lắp mạch đếm xuống 2 bit : (Hình 1 2)

1 2 3 4

e) Lắp mạch đếm lên 4 bít:

Hãy thực hiện kết nối mạch nh (Hình 1 3)

f) Quan sát tín hiệu xung và tín hiệu ra trên 4 led lập bảng trạng thái

- Quan s¸t tÝn hiÖu xung vµ tÝn hiÖu ra trªn 4 led lËp b¶ng tr¹ng th¸i

- Từ mạch đếm lên 2bit hãy kết nối thêm một bít nh mạch trên (Hình 1 6).

- Quan sát tín hiệu xung và tín hiệu ra trên các led lập bảng trạng thái

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 d) Lắp mạch đếm lên 4 bit : Từ mạch đếm lên 3 bit hãy kết nối thêm một bit

nh hình vẽ (Hình 1 7)

- Quan s¸t tÝn hiÖu xung vµ tÝn hiÖu ra trªn 4 led lËp b¶ng tr¹ng th¸i

e) Lắp mạch đếm nhị phân Modul 10 dùng IC 74LS193.

Bài 3

A Mục đích yêu cầu :

1 Khảo sát thanh ghi dịch, thanh ghi dịch trái - phải.

2 Thiết kế các mạch ứng dụng dùng thanh ghi

2 Hãy cho biết chức năng của thanh ghi dịch ?

3 Một thanh ghi dịch có bao nhiêu loại tín hiệu vào ra?

4 Khi nào thì dữ liệu bị dịch đi?

5 Có bao nhiêu loại thanh ghi? Hãy liệt kê tên?

6 Hãy vẽ một thanh ghi dịch 3 bit sử dụng Flip Flop D?

B> Nội dung:

1.Thanh ghi dịch phải IC74164:

a> Tra cứu sơ đồ chân, sơ đồ logic, bảng trạn thái của IC 74164 và thực hiện các yêu cầu và điền vào bảng trạng thái:

C L K

C L R

3 4 5 6

8 9

C L K

C L R

3 4 5 6

8 9

Nèi ch©n 1 víi switch A

Nèi ch©n 8 víi CLK

Nèi ch©n 9 víi ®Çu

ra hµm Not Nèi ch©n 6 víi

- Quan s¸t tr¹ng th¸i ra cña led hiÓn thÞ ghi l¹i c¸c møc logÝc 0 - 1 t¬ng øng led s¸ng ( møc logÝc 1) led t¾t møc logÝc 0

CL

- H·y gi¶i thÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch:

7 H·y kÕt nèi m¹ch ghi dÞch hiÓn thÞ 16 led b»ng ph¬ng ph¸p nèi tiÕp hai IC

74LS164

Bài 4mạch đếm và giải mã hiển thị led

A.Mục đích yêu cầu

1.Hãy cho biết mã nhị phân 4 bit ABCD ? (điền vào bảng 1)

2.Hãy cho biết mã BCD ?(điền vào bảng 2)

3.Mã nhị phân 4 bit còn gọi là mã gí ?

4 Có bao nhiêu loại IC giải mã LED 7 đoạn ? hãy nêu tên

5.Có bao nhiêu loại LED 7 đoạn ? hãy nêu tên

6.Hãy vẽ và kí hiệu LED 7 đoạn làm thế nào để xác định LED 7 đoạn loại gì

D Các bớc thực hiện :

1 Khảo sát IC đếm 74LS90 :

a) Tra cứu sơ đồ cấu trúc chân , sơ đồ logíc , thông số kỹ thuật , bảng trạng thái của IC 74LS90 để thực hiện các yêu cầu sau :

1 Bộ giả mã BCD thành 7 đoạn LED hiển thị

a>Màn hình LED 7 thanh đợc sử dụng một cách phổ biến nhất, để hiển thị sáng các ký số thập phân từ 0 tới 9 và đôi khi các ký tự từ A tới F Cấu tạo màn hình

gồm 7 thanh LED độc lập nhau đợc bố trí nh trên hinh vẽ, với 2 loại điển hình: Loại anôt chung ( Khi tất cả 7 anôt của các diode LED nối chung vối nhau) và

loại Ktôt chung ( Khi 7 ktốt của chúng đấu chung nhau).

+Khi sử dụng anôt chung đợc nối tới 5V, một điện trở hạn chế dòng điện ở mức từ

5 mA tới 40mA cho mỗi đoạn LED, từ ktôt của mỗi đoạn xẽ nối tới đầu ra tơng ứng của bộ giải mã có mức tích cực thấp (mức 0), và cấu trúc loại hở cực colectơ

để chịu dòng hút lớn.

+Với loại có ktôt chung thì nhóm ktot chung đợc nối tới 0V, qua điện trở hạn dòng

tích cực cao của bộ đệm ( Mức 1) Khi thỏa mãn điều kiện của mức tích cực LED

xẽ phát sáng vì có dòng chảy qua và hiển thị vạch mà nó biểu diễn.

+Các IC giải mã trong trờng hợp dùng LED ktot chung không đợc nối trực tiếp tới các thanh LED vì đầu ra của TTL hay CMOS không đủ dòng phun cung cấp cho LED khi đó cần dao diện thờng là tranzitor BJT đệm giữa IC giải mã và thanh

LED ktôt nối chung.

+Các ký tự của các đoạn LED đợc ký hiệu lần lợt là a,b,c,d,e,f,g nh hình vẽ:

b> Sơ đồ chân IC 74247:

7 4 2 4 7

6 2 1 7

1 5

1 4

a b c d e f g 8

a

b

c

d e

f

g

c> Bộ giải mã BCD thành 7 đoạn có 4 đầu vào tín hiệu DCBA dạng mã BCD

các đầu vào điều khiển và các đầu vào thử LED.tơng ứng với mỗi tổ hợp mã vào BCD trong mời tổ hơp đầu tiên(biểu diễn các ký số từ 0 tới 9 trong hệ 2) Một

nhóm đầu ra sẽ đợc chuyển đến mức tích cực thấp và các đoạn LED ứng với các

vào đã tác động Bảng chân lý của bộ giải mã BCD thành 7 đoạn cho trên bảng

sau.

Khi xét từng hàm a,b f,g ta đợc hệ hàm ra sau khi đã tối thiểu là:

A C CA B

D

A B BA

C

A B C A C A B B

C.Câu hỏi chuẩn bị trớc khi thực hành:

1.Hãy cho biết bảng trạng thái-phơng trình-sơ đồ mạch dùng kênh 2 ngõ vào

2.Hãy cho biết bảng trạng thái-phơng trình-sơ đồ mạch dùng kênh 4 ngõ vào

3.Hãy cho biết bảng trạng thái-phơng trình-sơ đồ mạch dùng kênh 8 ngõ vào

1.Khảo sát IC 74151:

Bộ dồn kênh (Multiplexer MUX) Theo định nghĩa tổng quát là, một thiết bị tổ hợp

có khả năng chọn một trong các tín hiệu đặt tới đầu vào theo các địa chỉ của nó

đặt tới đầu ra duy nhất Bộ MUX số là mạch logic số tổ hợp chấp nhận cùng một lúc nhiều đầu vào ở dạng dữ liệu số, chọn ra một trong các dữ liệu này tại một thời

điểm xác định để chuyển đầu ra Nh vậy đầu ra của MUX chọn đầu vào dữ liệu là

do 1 đầu vào đặc biệt đợc gọi là đầu vào lựa chọn (Seclect S)

quyết định (hình vẽ) Nh vậy đầu vào X là một tín hiệu thể hiện địa chỉ đợc chọn một trong số đầu vào, với N đầu vào dữ liệu truy nhập đồng thời tới MUX cần tạo

ra các địa chỉ khác nhau bằng cách sử dụng n ký số nhị phân (n bit) tuân theo điều

b>Mạch điện bộ dồn kênh gồm 4 đầu vào (N = 4) cho trên hình vẽ mã địa chỉ

các tổ hợp S 0 , S 1 tác động tới 2 cổng điều khiển việc chọn, cổng thứ 3 dành bcho dữ

Ký hiệu logic của IC giải mã 8 đầu vào 74151

c> Mạch điện bộ dồn kênh 8 đầu vào (N = 8) kết cấu trong 1 chip IC 74151

cấm, không cho hoạt động)

M U X

7 4 H C 1 5 1 ( 2 )

1 5

1 4

1 1

1 0 9 7

1 3

1 2

2 1

6 5

W Y

7 4 1 5 1

b>B¶ng tr¹ng th¸i

1 5

1 4

1 1

1 0 9 7

1 3

1 2

2 1

6 5

W Y

e> kiÓm tra IC cßn tèt hay háng:

Tèt H