Bài giảng thực hành kỹ thuật xung số
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.89 MB, 78 trang )
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BÀI GIẢNG
THỰC HÀNH KỸ THUẬT XUNG SỐ
Ths. Đào Thị Mơ (chủ nhiệm)
Ths. Tống Thị Lan
Ths. Nguyễn Thị Thu Hà
Ths. Nguyễn Thị Bảo Thư
Ths. Nguyễn Thị Nga
Ths. Nguyễn Văn Nhương
Lưu hành nội bộ, năm 2019
1
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
MỤC LỤC Trang
01
Danh mục 06
11
BÀI 1: THỰC HÀNH CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 17
BÀI 2: THỰC HÀNH THIẾT KẾ CÁC MẠCH SỐ HỌC 27
BÀI 3: MẠCH TỔ HỢP 35
BÀI 4: THỰC HÀNH KẾT NỐI MẠCH DỒN KÊNH VÀ PHÂN KÊNH 45
BÀI 5 : THỰC HÀNH MẠCH GIẢI MÃ 50
BÀI 6 : THỰC HÀNH KẾT NỐI MẠCH TUẦN TỰ 65
BÀI 7 : THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM DÙNG IC 70
BÀI 8: CÁC THƠNG SỐ CỦA TÍN HIỆU XUNG
BÀI 9: MẠCH TÍCH PHÂN, VI PHÂN
BÀI 10: MẠCH XÉN VÀ MẠCH GHIM
BÀI 11: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG
2
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
BÀI 1:THỰC HÀNH CÁC CỔNG LOGIC
1.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Mô hình TH. Kỹ thuật số
Máy OSC
Các linh kiện điện tử
1.2. MỤC TIÊU
Sau khi học xong Sinh viên có khả năng :
- Ráp mạch và khảo sát nguyên lí hoạt động của các cổng logic số.
- Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic số.
- Nhận xét và giải thích được các kết quả đo.
1.3 NỘI DUNG
1. Khảo sát các cổng logic cơ bản
Kiểm tra mức logic đầu ra
a. Khảo sát các cổng logic: NOT, NO
Cổng 1 ngõ vào
X Y
0
1
X Y
0
1
b. Khảo sát các cổng logic: AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR
Cổng 2 ngõ vào
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
3
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
4
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
INPUT OUTPUT
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
.....................................................................
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
INPUT OUTPUT
Y
A B
0 0
0 1
1 0
1 1
Vẽ biểu đồ thời gian khi thay đổi mức logic đầu vào/tác động của dãy xung của các cổng
logic
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
5
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
2. Xây dựng các cổng logic tương đương từ các cổng logic khác.
a. Xây dựng cổng NAND, NOR từ cổng logic cơ bản
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
b. Vẽ biểu đồ thời gian của các mạch cổng NAND, NOR.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
6
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
3. Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic cơ bản
Bài 1: Cho F(A,B) = ∑(0,1,2)
Rút gọn và thực hiện hàm Boole bằng cổng logic cơ bản.
Bài 2: Cho F(A,B,C) = ∑(0,1,2,6)
Rút gọn và thực hiện hàm Boole bằng cổng logic cơ bản.
4. Làm báo cáo thực hành
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
7
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
BÀI 2:THỰC HÀNH KẾT NỐI CÁC MẠCH SỐ HỌC
2.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Mơ hình TH. Kỹ thuật số
Máy OSC
Các linh kiện điện tử
2.2. MỤC TIÊU
Sau khi học xong Sinh viên có khả năng :
- Ráp mạch và khảo sát nguyên lí hoạt động của các cổng logic số.
- Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic số.
- Nhận xét và giải thích được các kết quả đo.
3.3 NỘI DUNG
1. Khảo sát mạch cộng nhị phân
Kiểm tra mức logic đầu ra
Thiết kế một mạch tổ hợp thực hiện việc cộng 2 số nhị phân 1 bit có nhớ, còn gọi là mạch
cộng bán phần Haft – Adder (HA).
- Trước hết, xác định số ngõ vào –ra của mạch tổ hợp: Theo đề bài thì mạch có 2 ngõ vào là
2 số nhị phân và 2 ngõ ra là tổng 2 số nhị phân và số nhớ.
- Bảng giá trị:
AB S C
00 00
01 10
10 10
11 01
Trong đó S (Sum): tổng 2 số nhị phân, C (Carry): số nhớ
- Rút gọn ta được kết quả: S= A B ;C=AB
- Thực hiện mạch:
A
S
B
C
b. Mạch cộng toàn phần(Full-Adder)
Mạch cộng 2 số 1 bit có thành phần nhớ trước đó gọi là mạch cộng tồn phần Full-Adder
(FA).
8
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
An Bn Cn-1 Sn Cn
00 0 00 S n
00 1 10 C n
01 0 10
01 1 01
10 0 10
10 1 01
11 0 01
11 1 11
Sn Cn1 ( An Bn );Cn An Bn BnCn1 AnCn1
Sơ đồ mạch:
A n
B n
C n-1
Mạch cộng nhị phân 4 bit 74LS83 10 A1 S1 9
8 A2 S2 6
Ngõ vào: 3 A3 S3 2
A4-A1: Số nhị phân 4 bit 1 A4 S4 15
B4-B1: Số nhị phân 4 bit C4 14
C0: số nhớ 11 B1
7 B2
Ngõ ra: 4 B3
S4-S1: Tổng
C4: số nhớ 16 B4
13 C0
74LS83
2. Xây dựng mạch cộng nhị phân, mạch so sánh tương đương từ các cổng logic khác.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
9
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
3. Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic cơ bản
Bài 1: So sánh hai số nhị phân 1 bit
Bài 2: So sánh hai số nhị phân 2 bit
4. Làm báo cáo thực hành
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
10
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
11
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
BÀI 3: MẠCH TỔ HỢP
3.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Mơ hình TH. Kỹ thuật số
Máy OSC
Các linh kiện điện tử
3.2. MỤC TIÊU
Sau khi học xong Sinh viên có khả năng :
- Ráp mạch và khảo sát nguyên lí hoạt động của các cổng logic số.
- Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic số.
- Nhận xét và giải thích được các kết quả đo.
3.3 NỘI DUNG
1. Khảo sát mạch cộng nhị phân
Kiểm tra mức logic đầu ra
Thiết kế một mạch tổ hợp thực hiện việc cộng 2 số nhị phân 1 bit có nhớ, cịn gọi là mạch
cộng bán phần Haft – Adder (HA).
- Trước hết, xác định số ngõ vào –ra của mạch tổ hợp: Theo đề bài thì mạch có 2 ngõ vào là
2 số nhị phân và 2 ngõ ra là tổng 2 số nhị phân và số nhớ.
- Bảng giá trị:
AB S C
00 00
01 10
10 10
11 01
Trong đó S (Sum): tổng 2 số nhị phân, C (Carry): số nhớ
- Rút gọn ta được kết quả: S= A B ;C=AB
- Thực hiện mạch:
A
S
B
C
b. Mạch cộng toàn phần(Full-Adder)
Mạch cộng 2 số 1 bit có thành phần nhớ trước đó gọi là mạch cộng toàn phần Full-Adder
(FA).
12
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
An Bn Cn-1 Sn Cn
00 0 00 S n
00 1 10 C n
01 0 10
01 1 01
10 0 10
10 1 01
11 0 01
11 1 11
Sn Cn1 ( An Bn );Cn An Bn BnCn1 AnCn1
Sơ đồ mạch:
A n
B n
C n-1
Mạch cộng nhị phân 4 bit 74LS83
Ngõ vào: 10 A1 S1 9
A4-A1: Số nhị phân 4 bit 8 A2 S2 6
B4-B1: Số nhị phân 4 bit 3 A3 S3 2
C0: số nhớ 1 A4 S4 15
C4 14
Ngõ ra: 11 B1
S4-S1: Tổng 7 B2
C4: số nhớ 4 B3
16 B4
13 C0
2. Khảo sát mạch so sánh hai số nhị phân 74LS83
1. Thực hiện khảo sách mạch so sánh hai số nhị phân 1 bit
2. Thực hiện khảo sách mạch so sánh hai số nhị phân 2 bit
2. Xây dựng mạch cộng nhị phân, mạch so sánh tương đương từ các cổng logic khác.
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
13
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
3. Thực hiện hàm Boole bằng cổng logic cơ bản
Bài 1: So sánh hai số nhị phân 1 bit
Bài 2: So sánh hai số nhị phân 2 bit
4. Làm báo cáo thực hành
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
14
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
15
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
BÀI 4: THỰC HIỆN KẾT NỐI MẠCH DỒN KÊNH
4.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Mơ hình TH. Kỹ thuật số
Máy OSC
Các linh kiện điện tử
4.2. MỤC TIÊU
Sau khi học xong Sinh viên có khả năng :
- Ráp mạch và khảo sát nguyên lí hoạt động của hệ tổ hợp
- Thực hiện hàm Boole bằng hệ tổ hợp: mux, decoder
- Nhận xét và giải thích được các kết quả đo.
4.3 NỘI DUNG
1. MUX
a. Khảo sát bộ MUX
Khảo sát MUX 21
A X1 X0 Y
Khảo sát MUX 41
A B X3 X2 X1 X0 Y
Khảo sát MUX 81
A B C X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 Y
b. Thực hiện hàm Boole bằng MUX
Bài 1: Cho F(A,B) = ∑(0,1,2)
16
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
Thực hiện hàm Boole bằng MUX.
Bài 2: Cho F(A,B,C) = ∑(0,1,2,6)
Thực hiện hàm Boole bằng MUX.
2. DEMUX
Khảo sát DEMUX 12
A X Y1 Y0
Khảo sát MUX 41
A B X Y3 Y2 Y1 Y0
3. Hoàn thành báo cáo thực hành
17
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
BÀI 5: THỰC HIỆN MẠCH GIẢI MÃ
5.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Mơ hình TH. Kỹ thuật số
Máy OSC
Các linh kiện điện tử
5.2. MỤC TIÊU
Sau khi học xong Sinh viên có khả năng :
- Ráp mạch và khảo sát nguyên lí hoạt động của hệ tổ hợp
- Thực hiện hàm Boole bằng hệ tổ hợp: decoder
- Nhận xét và giải thích được các kết quả đo.
5.3 NỘI DUNG
1. DECODER
a. Khảo sát IC74138
- Nối lối vào B với công tắc logic LS7.
- Nối lối vào C (bit cao nhất) với công tắc logic LS8.
- Nối lối vào G1 (cho phép) với chốt TTL/công tắc logic DS3.
- Nối lối vào G2A (cho phép) với chối TTL/ công tắc logic DS1.
- Nối lối vào G2B (cho phép) với chốt TTL/ công tắc logic DS2.
- Lối ra ( Output) nối với LED của bộ chỉ thị logic (LOGIC INDICATORS) của
DTS-21
- Noái lối ra Y0 với LED8.
- Nối lối ra Y1 với led 9.
- Nối lối ra Y2 vôi Led9.
- Noái loái ra Y3 voái LED 11.
18
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
- Noái loái ra Y4 với LED 12.
- Nối lối ra Y5 với LED 13.
- Nối lối ra Y6 với LED 14.
- Nối lối ra Y7 với LED 15.
5V
6 LS6
5V
7 LS7
1 15 Y0 8
2A Y0 14 Y1
3B Y1 13 Y2 9
5V LS8 C Y2 12 Y3 10
8 Y3 11 Y4 11
6 12
4 G1 Y4 10 Y5
5 G2A Y5 9 13
5V G2B Y6 7 Y6 14
DS1
Y7 Y7 15
5V 74LS138
DS2
5V
DS3
Hình D3-1a. Bộ giải mã-Decoder dùng vi mạch chuyên dụng.
Đặt các công tắc logic LS6-8 và DS1-3 tương ứng với các trạng thái ghi trong bảng D3-
1. Theo dõi trạng thái đèn LED chỉ thị. Đèn LED sáng, chứng tỏ mức ra là cao (1), đèn
LED tắt là mức thấp (0). Ghi kết quả vào bảng D3-1.
Bảng D3-1
ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHIỂN LOÁI RA
DS3 DS1 DS2 LS8 LS7 LS6 LED15 LED14 LED13 LED12 LED11 LED10 LED9 LED 8
G1 G2A G2B C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
1 0 0 0 00
1 0 0 0 01
1 0 0 0 10
1 0 0 0 11
1 0 0 1 00
1 0 0 1 01
1 0 0 1 10
1 0 0 1 11
0 X X X XX
X 1 X X XX
X X 1 X XX
* X: giá trị tuỳ ý.
Kết luận tóm tắt về bộ giải mã đã khảo sát.
b. Khảo sát bộ chuyển mã BCD sang mã 7 đoàn
Lắp ghép bộ giải mã 7447 chỉ thị số đếm
19
Thực hành Kỹ thuật xung - số GV: Đào Thị Mơ
5V
A
5V VCC
B D3
5V 7 13 A DIODE
1 D0 A 12 B
C 2 D1 B 11 C
D 6 D2 C 10 D
D3 D9
5V E
E 15 F
3
5 LT F 14 G
RBI G
5V BI/RBO 4
LT
5V 74LS47
RBI
Hình D3-1b. Bộ giải mã BCD-7đoạn.
Chú ý: bộ giải mã cho ra đường điều khiển tác động ở mức thấp(0).
3.1. Nối mạch của sơ đồ hình D3-1b (IC2) với các mạch của DTS-21 như sau:
*Lối vào (INPUT): nối với bộ công tắc DATA&DEBOUNCE SWITCHES của DTS-21.
- Nối lối vào A ( bit thấp nhất) với công tắc logic LS1.
- Nối lối vào B với công tắc logic LS2.
20
