Ćwiczenie 2)
Układy kombinacyjne oparte na elektronicznych układach TTL
Cel ćwiczenia:
a) poznanie podstawowych elektronicznych układów (bramek) logicznych realizowanych w technice TTL na podstawie układów scalonych,
b) realizacja kombinacyjnych układów przełączających oparta na elementach syntezy funkcji logicznych (z minimalizacją metodą Karnaugha) i zasadach przekształcania (transformacji) tych układów do postaci NAND.
Zakres niezbędnych wiadomości teoretycznych:
a) dwuelementową algebrę Boole'a [12, 13],
b) podstawowe wiadomości o funkcjach logicznych, postać kanoniczną [12, 13],
c) definicję układu kombinacyjnego oraz zasady syntezy układów kombinacyjnych,
d) minimalizację funkcji logicznych metodą Karnaugha,
e) metody (umiejętności) przekształcania funkcji logicznych do określonego Systemu Funkcjonalnie Pełnego (SFP),
f) symbolikę i umiejętności rysowania schematów logicznych.
Opis stanowiska lab:
W ćwiczeniu wykorzystywać będziemy układy scalone, które zamontowane zostały w kostkach funkcjonalnych. Każda kostka funkcjonalna zaopatrzona jest w łącze wielostykowe umożliwiające włączenie jej w zaprojektowany układ logiczny bez lutowania. Na wierzchniej ścianie kostki narysowano symbol logiczny bramki oraz zamontowano gniazda wejścia i wyjścia bramki. Kostki funkcjonalne łączymy poprzez wielostykowy wtyk do dowolnego gniazda tablicy połączeń, która umożliwia zasilanie układów scalonych. Tablica łączeniowa połączona jest przewodami z zasilaczem stabilizowanym prądu stałego. Należy zwrócić uwagę na właściwą biegunowość połączenia (plus tablicy z plusem zasilacza) oraz wymaganą wartość napięcia + 5V (poziom 1). Realizacja układu logicznego polega na wykonaniu połączeń przewodowych między odpowiednimi gniazdami wejściowymi i wyjściowymi (na wierzchniej ścianie kostki funkcjonalnej) z wejściami i wyjściami innej kostki (bramki) według sporządzonego schematu logicznego. Poprawność połączeń (działanie układu) sprawdzamy za pomocą indykatora, którym jest kostka z zamontowanymi diodami świecącymi typu LED. Świecenie diody oznacza logiczną jedynkę. Ponieważ budowa układów scalonych UCY74 oparta jest na funkcji NAND, minimalna postać funkcji logicznej musi być przekształcona do postaci zawierającej tylko funktory NAND.
Uwaga. Należy bezwzględnie przestrzegać następujących zasad:
1) napięcie zasilania (z zasilacza) +5V,
2) połączenie tablicy połączeń z zasilaczem musi być zgodne z właściwą biegunowością tablicy.
Zmiana biegunowości oraz napięcie wyższe od +5V spowoduje uszkodzenie układów scalonych oraz diod świecących.
Przebieg ćwiczenia:
Zidentyfikować wskazaną kostkę funkcjonalną na podstawie symbolu,
Zrealizować prosty układ logiczny, opisany funkcją w postaci kanonicznej trzech lub czterech zmiennych.
- zastosować minimalizację metodą Karnaugha,
- sporządzić schemat logiczny,
- wykonać układ połączeń,
- sprawdzić działanie układu dla wszystkich możliwych kombinacji zmiennych.
- przekształcić otrzymaną minimalną postać funkcji logicznej do postaci zawierającej tylko funktory NAND,
c) wykonać układ przełączający, realizujący zadanie automatyzacji podane przez prowadzącego, w następujący sposób:
- napisać postać kanoniczną funkcji logicznej,
- dokonać minimalizacji metodą Karnaugha,
- sporządzić schemat logiczny,
- wykonać układ połączeń,
- sprawdzić działanie układu.
- dokonać transformacji na elementy NAND,
Uwaga. Włączenie napięcia zasilającego tablicę łączeniową może nastąpić dopiero po uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia.
Sprawozdanie:
Sprawozdanie powinno zawierać:
- opis zidentyfikowanych elementów, zawierający nazwę, symbol graficzny, równanie oraz tabelę wartości realizowanej funkcji logicznej,
- schemat logiczny, tabelę wartości, tabelę minimalizacyjną (Karnaugha) i przekształcenia zadanej funkcji logicznej,
- słowny opis zadania automatyzacji, równanie kanoniczne i tabelę wartości funkcji przełączającej, jej minimalizację metodą Karnaugha oraz przekształcenia i schemat logiczny funkcji,
- wnioski dotyczące zagadnień budowy i projektowania układów przełączających za pomocą elementów bezstykowych TTL.
Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki - laboratorium
Ćw. 2: Układy kombinacyjne oparte na elektronicznych układach TTL