KỸ THUẬT SỐ

MỤC ĐÍCH  Tìm hiểu hoạt động của các cổng logic cơ bản AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR và mạch ra ba trạng thái lối ra tổng trở Z cao, sử dụng khi ngắt lối ra vi mạch logic với đường

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG

-KỸ THUẬT SỐ

Họ tên: Lớp:

MSSV: .

Năm học 2007-2008

NHA TRANG 5 - 2008

Trang 2

BÀI 1 CỔNG LOGIC CƠ BẢN

Chuẩn bị lý thuyết Báo cáo kết quả TN Kiểm tra Kết quả

PHẦN I : CÂU HỎI CHUẨN BỊ Ở NHÀ

Căn cứ vào kiến thức đã học ở các môn cấu kiện điện tử, điện tử cơ bản, kỹ thuật số nhằm mục đích hiểu kỹ trình tự thí nghiệm, kiểm chứng bằng thực nghiệm những kiến thức lý thuyết đã học sinh viên phải chuẩn bị trước ở nhà những kiến thức sau đây trước khi vào phòng thí nghiệm:

1 Nêu tên, ký hiệu và bảng chân lý của các cổng logic đã học sau:

AND OR NOT NAND

NOR XOR XNOR Cổng ra 3 trạng thái

2 Các tiêu chuẩn công nghệ của họ TTL và CMOS

3 Các tham số cơ bản của cổng logic

4 Các cổng logic thuộc nhóm các mạch số nào mà anh /chị được biết

Trang 3

PHẦN II : THỰC HIỆN

A MỤC ĐÍCH

 Tìm hiểu hoạt động của các cổng logic cơ bản AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR

và mạch ra ba trạng thái (lối ra tổng trở Z cao, sử dụng khi ngắt lối ra vi mạch logic với đường BUS dữ liệu hoặc tải ngoài)

 Tìm hiểu đặc trưng trễ của họ logic TTL và CMOS

B THIẾT BỊ SỬ DỤNG

 Thiết bị chính cho thực tập điện tử số DTS 21N

 Dao động ký hai tia

 Khối thí nghiệm DE-201N; 202N, 204N

 Phụ tùng: Dây cắm có chốt cắm hai rãnh

C CẤP NGUỒN VÀ NỐI DÂY

 Đặt khối cần thực tập lên thiết bị chính DTS-21

 Mạch chứa các mảng sơ đồ có sẵn các chốt cấp nguồn riêng Khi sử dụng mảng nào cấp riêng nguồn +5V cho nó và đất chung của hệ (GND)

Chú ý nối đúng giá trị và phân cực - Giáo viên kiểm tra mới được cắm nguồn điện.

D Các Bài thực tập

Cổng TTL với lối ra ba trạng thái ( 3-State Output Gate)

1 Các bước thực hiện

 Chọn sơ đồ D2-1 trong DE-202N

 Nối mạch (như hình 2D-1)

 Đặt các công tắc ứng với các gía trị theo bảng D2-1

 Đo điện thế ở đầu ra 4C cho các trường hợp tương ứng với lối vào E, A khác nhau:

x -là trạng thái bất kỳ

2 Nhận xét hoạt động của vi mạch, so sánh với cổng không đảo

\

Trang 4

BÀI 2 MẠCH TỔ HỢP 1

Chuẩn bị lý thuyết Báo cáo kết quả TN Kiểm tra Kết quả

1 Nêu trình tự các bước vẽ sơ đồ mạch logic từ một hàm logic đã cho ở dạng giải tích CTT?

2 Trình tự các bước bài toán phân tích mạch logic tổ hợp?

A MỤC ĐÍCH

 Tìm hiểu nguyên tắc biến đổi mã nhị phân thành các đường điều khiển riêng biệt

 Khảo sát loại vi mạch (TTL -74LS47) thực hiện trên sơ đồ D4-2, các LED chỉ thị ag trên khối D4-2 được bố trí thành dạng các segment của số thập phân

 Tìm hiểu nguyên tắc đổi mã từ số lớn các đường riêng thành mã có số các đường nhỏ

 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của bộ so sánh 4 bit và khả năng ứng dụng

 Thiết bị chính cho thực tập điện tử số DTS 21N

 Khối thí nghiệm DE-204N, DE-205N

Trang 5

D CÁC BÀI THỰC TẬP

1 Bộ giải mã ( Decoder)

1.1 Các bước thực hiện

 Cấp nguồn +5V cho mảng sơ đồ D4-1

 Khảo sát vi mạch giải mã 3 bit thành 8 đường điều khiển (74LS138) - Chú ý bộ giải mã cho

ra các đường điều khiển tác động ở mức thấp

 Nối mạch của sơ đồ D4-1 với các mạch của DTS - 21N như hình D4-1

 Đặt công tắc Logic LS14, LS15, LS16 và DS1, DS2, DS3 tương ứng với các trạng thái ghitrong bảng D4-1 (Chú ý đèn sáng là mức cao và ngược lại), và ghi lại kết quả

Trang 6

1.2 Kết luận tóm tắt về bộ giải mã đã khảo sát

2 Mạch giải mã BCD thành 7 vạch

 Cấp nguồn +5V cho mảng sơ đồ D4-2

 Đặt các công tắc Logíc tương ứng với các trạng thái ghi trong bảng D4-2 theo dõi trạng thái đèn LED chỉ thị (đèn sáng ứng với mức logic 1) Ghi kết quả vào bảng D4-2:

Bảng D4-2

Hình D4-2: Bộ giải mã BCD 7 đoạn

Trang 7

2.2 Kết luận tóm tắt về bộ giải mã đã khảo sát khi so sánh giá trị thập phân của mã vào với chỉ

số chỉ thị trên bộ LED.

3 Mạch mã hóa – Encoder (Bộ mã hóa 8 đường điều khiển thành 3 bit) 3.1 C¸c bíc thùc hiÖn  Cấp nguồn +5V cho mảng sơ đồ D4-3 và nối mạch như hình D4-3  Đặt các công tắc Logic tương ứng với các trạng thái ghi trong bảng D4-3, theo dõi trạng thái đèn LED chỉ thị (đèn sáng ứng với mức logic 1) Ghi kết quả vào bảng D4-3

B¶ng D4-3

Hình D4-3: Bộ mã hóa 3 bit dung vi mạch chuyên dụng 74148 / LS148

Trang 8

3.2 Kết luận tóm tắt về bộ mã hóa đã khảo sát Nêu tính chất ưu tiên trong bộ mã hóa

4 Mạch so sánh

 Cấp nguồn +5V cho mảng sơ đồ D4-3 và nối mạch như hình D4-3

 Đặt các công tắc LS9 ÷ LS16 theo bảng D5-1, xác định trạng thái lối ra theo chỉ thị đèn LED (đèn sáng ứng với mức logic 1) Ghi kết quả vào bảng D5-1

Bảng D5-1.

0

0 0

0 1

0 0

0

0 0

1 1

0 0

0 1

1 1

0

0 0

1 1

0 0

0 1

0 0

1 1

0 1

0

0 0

1 1

0 0

0 1

1 1

0

1 1

0 0

1 1

0 1

0 0

0

1 1

0 0

1 1

0 0

1 1

0 1

1 1

Hình D5-1a: Bộ so sánh 4 bit loại vi mạch

Trang 9

6 0

0

1 1

0 0

1 1

0 1

0

1 1

0 0

1 1

1 0

1 1

1

0 0

1 1

0 0

0 1

0 0

1

0 0

1 1

0 0

0 1

1 1

1

0 0

1 1

0 0

1 1

0 0

1 1

0 0

1

0 0

1 1

0 0

1 0

1 1

1

1 1

0 0

1 1

0 1

0 0

1

1 1

0 0

1 1

0 1

1 1

1

1 1

0 0

1 1

1 0

0 0

1

1 1

1 0

1 1

4.2 Nhận xét về hoạt động của mạch so sánh

Trang 10

BÀI 3 MẠCH TỔ HỢP 2

Ngày thực hành: Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị lý thuyết Báo cáo kết quả TN Kiểm tra Kết quả

1 Thế nào là một mạch hợp kênh, phân kênh?

2 Chức năng của 74LS157, 74LS155? Bảng trạng thái của 74LS157, 74LS155

A MỤC ĐÍCH

 Tìm hiểu việc nối kênh logic từ phía nhiều đường sang 1 đường (Chuyển từ song song sang nối tiếp) theo địa chỉ lựa chọn

 Tìm hiểu việc nối kênh từ phía ít đường sang phía nhiều đường(phân kênh) theo địa chỉ chọn lựa

 Tìm hiểu cách giảm bớt số đường dây nối giữa hai trạm truyền điiêù khiển, khi sử dụng các

bộ hợp kênh và phân kênh ở các đầu ra và vào của bộ truyền

B.THIẾT BỊ SỬ DỤNG

 Thiết bị chính cho thực tập điện tử số DTS-21N

 Khối thí nghiệm DE-206N

Trang 11

Chú ý nối đúng giá trị và phân cực- Giáo viên kiểm tra mới được cắm nguồn điện.

1 Bộ chuyển mạch hợp kênh

 Cấp nguồn +5V và nối mạch như hình D6-1

 Đặt các công tắc Logic tương ứng với các trạng thái ghi trong bảng D6-1, theo dõi kết quả trạng thái đèn LED ghi kết quả và bảng D6-1

Bảng 6-1

1.2 Nhận xét về các chân điều khiển và hoạt động của IC

Hình D6-1: Bộ hợp kênh 4 bit sử dụng vi mạch

Trang 13

Định nghĩa cho sơ đồ phân kênh 4 bit, 2 lối vào / 4 lối ra

3 Tạo đường bus truyền số liệu (BUSES) 3.1 Các bước thực hiện  Cấp điện thế +5V và nối mạch theo sơ đồ hình D6-5  Tạo trạng thái tuỳ ý cho các lối vào D0-D7 của bộ hợp kênh, lựa chọn địa chỉ A, B, C tương ứng cho cả 2 bộ hợp kênh và phân kênh, nhận xét kết quả truyền tài liệu đúng kênh vào và ra

 Tạo trạng thái tuỳ ý cho các lối vào D0-D7 của bộ hợp kênh, lựa chọn địa chỉ A, B, C khác nhau cho bộ hợp kênh và phân kênh, nhận xét tài liệu được truyền từ lối vào tới kênh lối ra lựa chọn

Hình D6-5: Sơ đồ tạo đường truyền Bus truyền số liệu

Trang 14

BÀI 4 BỘ ĐẾM

1 Phân biệt bộ đếm thuận, bộ đếm ngược?

2 Chức năng của 74LS74? Trạng thái Q, D , Q n+1

A MỤC ĐÍCH

 Tìm hiểu cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của sơ đồ đếm đôi (nhị phân - cơ số 2) xây dựng trên vi mạch trigger D

 Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của vi mạch đếm mười với mã BCD

 Tìm hiểu nguyên tắc xây dựng bộ đếm có số đếm đặt trước, khi sử dụng bộ so sánh

 Khối thí nghiệm DE-205N, DE-209N

Trang 15

 Nhấn PS2 để xó bộ đếm, nhấn PS1 / IN CK để tạo tín hiệu đưa vào bộ đếm.

 Mỗi lần nhấn PS1, xác định trạng thái lối ra QA-QD theo trạng thái các LED: LED sáng Q =

1, LED tắt Q = 0 Ghi kết quả vào bảng D9-1

 Tính giá trị thập phân tương ứng với số đếm nhị phân và so sánh với số lần nhấn PS1 tạoxung vào

Trang 16

 Máy phát xung CLOCK GENERTOR đặt ở tần số 10Hz Sử dụng lối ra TTL của máyphát xung cho thí nghiệm Nối máy phát xung tới lối vào IN/CK của sơ đồ D9-1 (thaycho công tắc PS1) Quan sát trạng thái bộ LED chỉ thị.

 Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký ở 2 V/cm, thời gian quét 0,1 ms/cm Chỉnh cho cả

2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dưới của màn dao động ký Sử dụng các nút điềuchỉnh vị trí để dịch tia theo chiều X và Y về vị trí dễ quan sát

 Tăng tần số máy phát lên 10kHz Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/CK Sử dụng kênh

2 dao động ký để quan sát tín hiệu ra tại QA, QB, QC, QD

 Vẽ giản đồ xung mô tả xung ra tại QA, QB, QC, QD theo xung vào

2 Bộ đếm mười (Thập phân)

 Cấp nguồn +5V và nối mạch theo sơ đồ hình D9-3

Hình D9-3: Bộ đếm mười

Trang 17

 Nhấn PS2 để xoá nội dung bộ đếm và xác lập trạng thái ban đầu.

 Nhấn PS1 / IN / CK để ghi số liệu vào bộ đếm

 Xác định trạng thái lối ra QA ( QD, LED sáng Q = 1, LED tắt Q = 0

 Ghi giá trị số trên LED 7 đoạn vào bảng D9-2



 So sánh giá trị mã nhị phân và mã thập phân thu được

 Máy phát xung CLOCK GENERTOR đặt ở tần số 10kHz Sử dụng lối ra TTL của máy phát xung cho thí nghiệm Nối máy phát xung tới lối vào IN/CK của sơ đồ D9-3 (thay cho công tắc PS1)

 Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký ở 2 V/cm, thời gian quét 0,1 ms/cm Chỉnh cho cả

2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dưới của màn dao động ký Sử dụng các nút điều chỉnh vị trí để dịch tia theo chiều X và Y về vị trí dễ quan sát

 Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/CK Sử dụng kênh 2 dao động ký để quan sát tín hiệu ra tại QA, QB, QC, QD

 Vẽ giản đồ xung mô tả xung ra tại QA, QB, QC, QD theo xung vào

Trang 18

3 Bộ đếm đặt trước số đếm chứa bộ so sánh hai số hạng

 Cấp nguồn +5V và nối mạch theo sơ đồ hình D5-1

 Đặt DS1 = 1, DS2 = 1 Đặt công tắc TS1 = 5 TS2 = 1, ghi lại giá trị đặt của TS1, TS2

 Nhấn PS2 để xoá nội dung bộ đếm và xác lập trạng thái ban đầu

 Nhấn PS1/ IN để ghi số liệu vào bộ đếm, theo dõi sự thay đổi số đếm tương ứng trên bộ chỉ thị LED 7 đoạn Ghi giá trị số đếm khi bộ đếm dừng lại cho dù có nhấn tạo xung CLK mà bộ đếm không tăng nữa So sánh giá trị này với giá trị số đặt trên TS1 và TS2

 Trên cơ sở nguyên tắc bộ so sánh đã khảo sát ở phần trên, giải thích nguyên tắc làm việc của

bộ đếm với đặt trước số đếm

 Đặt công tắc TS1, TS2 theo cặp số lựa chọn tùy ý, lặp lại thí nghiệm trên

 Có thể sử dụng máy phát xung STANDARD GEN/ DTS-21N – 1Hz OUT/TTL để tạo xung đếm thay cho PS1

Trang 19

Hình D5-3: Bộ đếm với số đệm đặt trước

Trang 20

BÀI 5 BỘ NHỚ RAM TĨNH VÀ EPROM

1 Tóm tắt đặc điểm, cấu tạo, cơ chế hoạt động (đọc/ghi ) của bộ nhớ ROM?

2 Tóm tắt đặc điểm, cấu tạo, cơ chế hoạt động ( đọc / ghi )của các loại bộ nhớ RAM?

3 Làm rõ các khái niệm dung lượng bộ nhớ, đường dữ liệu, đường địa chỉ, đường điều khiển CS, đường điều khiển OE

4 Làm rõ các khái niệm Bộ đệm bus, mạch chốt dữ liệu, mạch chốt địa chỉ?

Trang 21

PHẦN I : PHẦN THỰC HIỆN

A MỤC ĐÍCH

 Tìm hiểu việc nhập, xuất dữ liệu giữa RAM, EPROM và thiết bị ngoại vi

 Khối thí nghiệm DE-211N cho bài thực tâp về bộ nhớ

 Phụ tùng: dây có chốt cắm hai đầu

 Đặt khối thí nghiệm DE-211N lên thiết bị chính DTS-21N

 Sơ đồ DE-211N sử dụng điện áp chuẩn +5V cố định Khi sử dụng cần nối dây với chốt +5Vcủa bộ nguồn DC POWER SUPPLY của thiết bị DTS-21N

 Nối dây đất GND từ khối DE-211N với chốt GND của bộ nguồn DC POWER SUPPLY trênthiết bị chính DTS-21N

Chý ý nối đúng nguồn và phân cực

1 Chuyển số liệu từ ROM sang RAM và ra thiết bị ngoài

 Cấp điện thế +5V và nối mạch theo sơ đồ hình D11-1

 Đặt các công tắc điều khiển như trong bảng D11-1

DIR (74LS245) 0 Định chiều xuất dữ liệu từ ROM, RAM ra ngoài

Chú ý: đặt và thao tác đúng công tắc DS2 để cấm trường hợp cả RẶM và RAM cùng mở lối

ra và cùng xuất dữ liệu vào đường BUS (D0-D7) chung.

 Nối máy phát xung CLOCK GEN của DTS-21N với lối vào IN  IC1, với các chốt WR vàchốt CK  IC5 Nhờ vậy, với mỗi địa chỉ đọc ROM (IC1), bộ RAM (IC2) và thanh chốt(ỤC5) sẽ được điều khiển đồng bộ ghi tài liệu xuất từ ROM Tài liệu được ghi trong thanhchốt IC5 theo mỗi nhịp địa chỉ sẽ xuất ra ngoài và chỉ thị trên dãy LED

 Điều chỉnh tần số phát đủ thấp (<10Hz) để kịp theo dõi trạng thái thay đổi của lối ra

 Xác định mã lối ra được ghi theo mỗi địa chỉ của EPROM

Chú ý: Trong bảng D11-2 có đưa vào mã rút gọn cho 4 cột địa chỉ hoặc tài liệu kế tiếp nhau từ

thấp đến cao theo mã nhị phân.

A0 – A11 đặt theo bảng D11-2 để tạo địa chỉ

Trang 22

Hình D11-1: Bộ EPROM & RAM / Chuyển số liệu từ ROM  RAM & Thiết bị ngoại vi

Trang 24

2 Chuyển số liệu từ RAM ra thiết bị ngoại vi

Trong quá trình đọc số liệu từ ROM ra ngoại vi, số liệu được đồng thời ghi vào RAM Đểchuyển số liệu đã ghi trong RAM ra ngoài, cần:

 Không ngắt điện và thay đổi cấu hình chung đã nối để RAM vẫn giữ số liệu đã nhập Tínhiệu từ máy phát vẫn nối vào lối vào IN  IC1 và CK  IC5

 Rút chốt của đường WR khỏi lối vào IN (máy phát), cắm chốt này với chốt A/ TTL công tắcPS1 của thiết bị chính Động tác này cho phép dừng việc ghi từ ROM  RAM

 Gạt công tắc DS1 của thiết bị chính từ 0  1 để cấm ROM

 Gạt công tắc D21 của thiết bị chính từ 1  0 để mở lối ra RAM, cho phép chuyển số liệu đãghi trong RAM ra ngoài Số liệu này phải trùng với số liệu ghi trong ROM

 Tương ứng với mỗi địa chỉ cao (xem bảng D11-2), quan sát và ghi nhận trạng thái chuyển đổicủa dãy LED, xem xét sự tương ứng giữa trạng thái chỉ thị (số liệu ghi trong RAM) vớichương trình ghi trong ROM đã hiển thị lúc trước

3 Chuyển số liệu từ thiết bị ngoài vào RAM

 Nối dây theo của bảng mạch DE-211N theo hình D11-2

 Đặt các công tắc điều khiển như trong bảng D11-3

Bảng

D11-3

DIR (74LS245) 1 Định chiều xuất dữ liệu từ ngoài vào RAM

 Thực hiện các bước sau:

- Đặt địa chỉ cho RAM (đặt công tắc LS1-LS8 theo địa chỉ chọn) Ghi lại mã địa chỉ

- Đặt mã lối vào (đặt công tắc LS1-LS8 theo địa chỉ chọn) Ghi lại địa chỉ mã vào

- Nhấn PS2 để chốt số liệu từ ngoài vào thanh chốt IC6

- Nhấn PS2 (WR) để ghi mã ngoài từ thanh chốt IC6 vào RAM theo địa chỉ đã chọn

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	3,57 MB