Bài giảng Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) - Bài 4: Khảo sát và ứng dụng mạch số

Nội dung text: Bài giảng Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) - Bài 4: Khảo sát và ứng dụng mạch số

1. Khoa Cơ Khí Khảo sát và ứng dụng mạch số Bộ môn Cơ Điện Tử 1. Giới thiệu Cổng logic biểu diễn các chức năng logic cơ bản và là thành phần chủ yếu của mạch số tích hợp. Ngõ vào và ngõ ra của mạch tích hợp đều đại diện cho giá trị số Boolean hoặc số nhị phân, ví dụ như vol (chuẩn TTL sử dụng 0V cho mức 0 và +5V cho mức 1). Sự kết hợp giữa các cổng logic cơ bản như cổng AND, OR, NAND, NOR, NOT, và XOR tạo nên các mạch tổ hợp (mạch mà tín hiệu ngõ ra tại mỗi thời điểm chỉ phụ thuộc vào trị các tín hiệu ngõ vào ở thời điểm đó). Sự kết hợp của chúng còn có thể tạo nên các phần tử nhớ (Flip-Flip). Cùng với những phần tử nhớ này, sự kết hợp giữa các cổng logic còn có thể tạo thành mạch tuần tự (mạch mà tín hiệu ngõ ra không những phụ thuộc vào các tín hiệu ngõ vào mà còn phụ thuộc vào trang thái hiện tại của một số ngõ ra). Mục tiêu: Làm quen với bảng test board đa năng và các đặc điểm nhận dạng chung của IC số. Giới thiệu vài loại IC cơ bản: 7408, 7411, 7432, 7400, 7402, 7486. Thực thi mạch số tổ hợp. Thực thi mạch số tuần tự thông qua IC đếm 74193 và IC giải mã 7447 2. Thiết bị thực hành/thí nghiệm 2.1 Thành phần: - Bảng breadboard - Hộp linh kiện: IC 7408 7411 7432 7400 7402 7486 74193 7447 Led 7 đoạn Led & 220  Dây nối Số lượng 2 1 2 2 1 1 1 1 1 5 30 - Bộ nguồn 5V: Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 1
2. VCC 7408 VCC 7411 VCC 7432 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 GND GND GND VCC 7400 VCC 7402 VCC 7486 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 GND GND GND Đối với IC 74193: MR PL CPU CPD Mode H X X X Asynchronous reset L L X X Asynchronous preset L H H H No change L H  H Count up L H H  Count down IC 7447 và Led 7 đoạn Led 7 đoạn cần được chọn cho phù hợp với IC giải mã. Trong trường hợp của IC 7447, các ngõ ra a,b, , g là tích cực mức thấp, do đó Led cần được chọn theo kiểu cực Anode chung. c) Led: LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), là diode có khả năng phát ra ánh sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Led có hai chân với độ dài khác nhau: chân dài là cực dương (+), chân còn lại là cực âm hay GND. Khi có dòng phân cực thuận đi qua, Led sẽ phát sáng. Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 3
3. Yêu cầu: a) Viết biểu thức hàm F. b) Dùng bảng Karnaugh để đơn giản hàm F. c) Thực hiện mạch logic sử dụng cổng AND và OR (sử dụng cổng NAND thực hiện chức năng NOT). d) Chọn các IC thích hợp để nối mạch như đã thiết kế ở câu c. Sau đó, đưa tất cả các tổ hợp ngõ vào và quan sát ngõ ra. e) Thực hiện mạch logic chỉ sử dụng toàn cổng NAND sao cho số cổng là ít nhất. 3.2.4 Thực thi mạch tuần tự Thực hiện lần lượt theo các bước sau (như được minh họa trên hình vẽ) để thực hiện mạch đếm lên Mod 16: - Nối chân CPD của 74193 lên +5V. - Nối chân PL của 74193 lên +5V. - Nối chân MR của 74193 xuống GND. - Nối 4 ngõ ra của 74193 vào 4 ngõ vào của 7447 tương ứng. - Nối 7 ngõ ra của 7447 vào 7 ngõ vào của Led 7 đoạn tương ứng (nối tiếp qua 220 ). - Cấp nguồn cho IC 74193 và IC 7447. - Nối chân chung của Led 7 đoạn lên +5V. Yêu cầu: a) Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát giá trị trên Led 7 đoạn khi lần lượt đưa tín hiệu ngõ vào chân CPU xuống GND rồi lại nối lên +5V. b) Thay đổi sơ đồ đấu dây để mạch đếm xuống. c) Thay đổi trạng thái của chân MR và quan sát giá trị Led 7 đoạn. d) Thay đổi trạng thái của chân PL và quan sát giá trị Led 7 đoạn. e) Kết hợp các cổng logic để mạch đếm ở trên trở thành mạch đếm lên Mod 10. Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 5
4. 5. Tài liệu tham khảo [1] R.J. Tocci and N.S. Widmer, Digital Systems – Principle and Applications, 8th Edition, Prentice Hall, 2001 [2] Paul Scherz, Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill, 2000. Department of Mechatronic Engineering @FME-HCMUT 7