LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH
Ćwiczenie 4
UKŁADY KOMBINACYJNE
Wprowadzenie
Tematem ćwiczenia jest badanie układów kombinacyjnych opartych na podstawowych bramkach logicznych, stosowanych w układach i systemach cyfrowych. Pierwsza część ćwiczenia polega na przygotowaniu projektu układu realizującego zadaną funkcję logiczną, natomiast druga część polega na praktycznym wykonaniu zaprojektowanego układu z wykorzystaniem zestawu UNILOG-2.
Do wykonania ćwiczenia potrzebne są następujące przyrządy pomocnicze:
Wchodzące w skład zestawu UNILOG-2 układy cyfrowe: UCY 7400, UCY 7402, UCY 7404, UCY 7410, UCY 7420, UCY 7486
Opis techniczny zestawu UNILOG-2
Zestaw elementów logicznych UNILOG-2 jest urządzeniem przenośnym. Obudowa wykonana w formie walizki zawiera pole operacyjne mieszczące 12 wymiennych modułów logicznych oraz 3 niewymienne panele techniczne: zasilacz, panel przełączników i wskaźników diodowych oraz panel generatora. Na rys. 1. pokazano płytę czołową zestawu.
Każdy moduł logiczny zawiera jeden układ scalony TTL lub C-MOS. Wyprowadzenia układu logicznego są połączone z końcówkami umieszczonymi na płycie czołowej modułu i wkomponowanymi w topografię wyprowadzeń układu naniesioną na tę płytę. W środku pola operacyjnego znajduje się listwa zasilająca, na której umieszczono końcówki ze stałym poziomem logicznym, oznaczone literą H, oraz końcówki zasilania - oznaczone symbolami +5 V i 0 V. Moduł logiczny jest zasilany poprzez połączenie końcówek na jego płycie, oznaczonych symbolami +5 V lub Ucc i 0 V lub GND, z odpowiednimi końcówkami na listwie zasilającej.
Wartościom logicznym 0 i 1 są w zestawie UNILOG-2 przyporządkowane poziomy logiczne. Dla 0 jest to niski poziom logiczny L (napięcie wejściowe od 0 V do +0,8 V oraz napięcie wyjściowe od 0 V do +0,4 V). Logicznej 1 odpowiada wysoki poziom logiczny H (napięcie wejściowe od +2,0 V do +5,0 V oraz napięcie wyjściowe od +2,4 V do +5,0 V).
Do budowy połączeń pomiędzy modułami logicznymi oraz między modułami i panelami technicznymi służą specjalne przewody połączeniowe o różnej długości wchodzące w skład zestawu. Wykonując połączenia należy zwracać uwagę, aby wyjścia bramek, przerzutników i innych układów logicznych były łączone tylko z wejściami układów logicznych. Połączenie wyjścia z wejściem lub wyjścia z zasilaniem +5V jest niedozwolone i może doprowadzić do zniszczenia układu scalonego.
Panel zasilacza umieszczony jest po lewej stronie pulpitu technicznego. Na płycie czołowej panelu znajduje się wyłącznik sieciowy MAINS. Zestaw zasilany jest napięciem przemiennym 230V, 50Hz. Włączenie zasilania zestawu sygnalizuje wskaźnik diodowy umieszczony nad przełącznikiem. Ponadto na panelu zasilacza umieszczone jest gniazdo PROBE 5V DC, przeznaczone do podłączenia analizatora sygnałów TTL typu PSL-1, stanowiącego wyposażenie dodatkowe zastawu.
Panel przełączników i wskaźników umieszczony jest w środkowej części zestawu UNILOG-2. Składa się on z dwóch części opisanych SWITCH REGISTER i DISPLAY REGISTER. W części oznaczonej SWITCH REGISTER znajduje się 8 przełączników dwustabilnych, przeznaczonych do ręcznego ustawiania poziomów logicznych, wykorzystywanych do sterowania badanych układów. Nad każdym przełącznikiem umieszczone są dwie związane z nim końcówki wyjściowe. Na końcówce górnej, oznaczonej symbolem „
” , występuje poziom L, jeżeli przełącznik jest zwolniony, oraz poziom H, jeżeli przełącznik jest wciśnięty. Na końcówce dolnej, oznaczonej symbolem „
”, występuje poziom H, jeśli przełącznik jest zwolniony, oraz poziom L, jeśli przełącznik jest wciśnięty.
W części oznaczonej DISPLAY REGISTER znajduje się 16 niezależnych wskaźników diodowych, służących do monitorowania stanów logicznych w różnych punktach badanych układów. Dioda emituje światło, jeżeli na odpowiadające jej wejście podany jest poziom logiczny H, nie emituje zaś światła, jeżeli na jej wejście został podany poziom logiczny L lub wejście jest nie podłączone.
Przebieg ćwiczenia
Polecenie do wykonania.
Zaprojektować i zbudować układ kombinacyjny o 4 wejściach i 2 wyjściach, realizujący funkcję logiczną zdefiniowaną w jednej z sześciu tablic. Właściwą tablicę wskazuje osoba prowadząca zajęcia.
Zadanie 1
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
y1 |
y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Zadanie 2
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
y1 |
y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Zadanie 3
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
y1 |
y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Zadanie 4
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
y1 |
y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Zadanie 5
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
y1 |
y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Literatura
Barski M., Jędruch W. - Układy cyfrowe i mikroprocesory, PG, Gdańsk 1985
Ćwirko R., Rusek M., Marciniak W. - Układy scalone w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa 1987
De Micheli G. - Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, Warszawa 1998
Gajewski P., Turczyński J. - Cyfrowe układy scalone CMOS, WKiŁ, Warszawa 1990
Głocki W. - Układy cyfrowe, WSZiP, Warszawa 2002
Górecki P. - Układy cyfrowe, pierwsze kroki, Wydawnictwo BTC, Warszawa 2004
Kalisz J. - Podstawy elektroniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa 2002
Łakomy M., Zabrodzki J. - Cyfrowe układy scalone CMOS, PWN, Warszawa 1991
Łakomy M., Zabrodzki J. - Cyfrowe układy scalone, PWN, Warszawa 1986
Łuba T., Zbierzchowski B. - Komputerowe projektowanie układów cyfrowych, WKił, Warszawa 2000
Łuba T. - Synteza układów logicznych, WSISiZ, Warszawa 2000
Łuba T., Zbierzchowski B. - Komputerowe projektowanie układów cyfrowych, WKiŁ, Warszawa 2000
Łuba T. (praca zbiorowa) - Synteza układów cyfrowych, WKiŁ , Warszawa 2003
Majewski W. - Moduły logiczne w syntezie układów cyfrowych, WKiŁ, Warszawa 1992
Pasierbiński J., Zbysiński P. - Układy programowalne w praktyce, WKiŁ, Warszawa 2004, wydanie drugie
Piecha J. - Elementy i układy cyfrowe, PWN, Warszawa 1990
Pieńkos J., Turczyński J. - Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKiŁ, Warszawa 1986
Sasal W. - Układy scalone serii UCA / UCY 74. Parametry i zastosowania, WKiŁ, Warszawa 1985
Skorupski A. - Podstawy techniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa 2001
Traczyk T. - Układy cyfrowe. Podstawy teoretyczne i metody syntezy, WNT, Warszawa 1986
Tyszer J., Mrugalski G. - Układy cyfrowe. Zbiór zadań z rozwiązaniami. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002
Wilkinson B. - Układy cyfrowe, WKiŁ, Warszawa 2000
Zbysiński P, Pasierbiński J. - Układy programowalne, pierwsze kroki, Wydawnictwo BTC, Warszawa 2002, wydanie drugie 2004
Zieliński B.- Układy mikroprocesorowe. Przykłady rozwiązań. Wydawnictwo Helion, 2002
8
Rys. 1. Płyta czołowa zestawu UNILOG-2