Laboratorium Podstaw Elektroniki

Nr ćwiczenia 6

Temat ćwiczenia: Elektronika Cyfrowa

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: Dr inż. Krzysztof Tomczuk

Wykonawcy Imię i Nazwisko:	Przemysław Wojciechowski, Karolina Żegiestowska, Paulina Kolago
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Czwartek TN, 11.15
Numer grupy ćwiczeniowej	D
Data oddania sprawozdania:
Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego zajęcia ............................................................

Adnotacje dotyczące wymaganych poprawek oraz daty otrzymania poprawionego sprawozdania

I Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było doświadczalne zbadanie działania przerzutnika (elementu pamięci) zbudowanego na elementach NOR i NAND. Na podstawie opisu słownego oraz tabelki podanej przez prowadzącego zajęcia mieliśmy zaprojektować układ logiczny i sprawdzić jego działanie. Do ćwiczenia używaliśmy urządzenia: UNILOG.

II Stanowisko badawcze

III Wyniki pomiarów

1. Na początku badaliśmy zasadę działania bramki NOR:

BRAMKA NOR
x1
0
1
0
1

Schemat:

b) Następnie zabraliśmy się za projektowanie elementu pamięci używając bramki NOR:

ELEMENT PAMIĘCI NOR
x1
x1
y1
y2

Schemat układu pomiarowego:

Obserwacje podczas eksperymentu:

• Przy obu załączonych x₁ i x₂ nic nie świeci

• Przy załączonym x₁ świeci y₁

• Przy załączonym x₂ świeci y₂

• Przy żadnym załączonym pamięta ostatni stan

c) Kolejnym eksperymentem który wykonywaliśmy było stworzenie wentylatora, który będzie się załączał, gdy przynajmniej 2 termometry dadzą sygnał przekroczenia maksymalnej temperatury:

Tabela działania układu:

WENTYLATOR
x1
0
1
0
0
1
0
1
1

Schemat układu pomiarowego:

d) Ostatnim eksperymentem, który wykonywaliśmy na zajęciach, było zaprojektowanie elementu pamięci, zbudowanego z bramek NAND. Podczas doświadczenia musieliśmy przekształcić bramki NOR na NAND. Wykonywaliśmy to w następujący sposób: robiliśmy sprzężenie na bramce NOR, dzięki czemu otrzymywaliśmy element NOT, z którego wysyłaliśmy sygnał na bramkę AND:

Schemat układu pomiarowego:

Tabelka układu:

IV WNIOSKI

W pierwszej części badaliśmy samą bramkę NOR, która jest negacją alternatywy czyli sumy logicznej i jak widać w tabelce daje wyniki zanegowane. Przy wygaszonych sygnałach x₁ i x₂ daje nam 1, a przy innych konfiguracjach otrzymujemy zawsze wartość 0.

W drugim etapie badaliśmy element pamięci (element sekwencyjny lub przerzutniki). W tych elementach wartość wyjścia zależy nie tylko od aktualnego, ale również od poprzedniego stanu wejść. Przerzutniki są wykorzystywane, gdy reakcja układu sterowania zależy od stanów poprzednich.

W następnym zadaniu musieliśmy stworzyć wentylator, który będzie się załączał gdy przynajmniej 2 termometry dadzą sygnał przekroczenia maksymalnej temperatury. Stworzony przez nas układ działał zgodnie z tabelką.

Ostatni układ, który badaliśmy, przy stanie wejść 00 pokazywał na wyjściu taki stan jaki był poprzednio. Pełnił on funkcję elementu pamięci. Metoda tworzenia sekwencyjnych układów sterowania logicznego, prezentowana na zajęciach, jest skuteczna w stosunku do układów prostych, mających jeden lub dwa elementy pamięci.

Układy oparte na elementach algebry Boole’a są, jak widać, nietrudne do wykonania. A także ceny samych elementów nie są drogie. LS27
(3x3-WEJŚCIOWE BRAMKI NOR DIP14)- kosztują 80 groszy
a LS10 (3 3-WEJŚCIOWE BRAMKI NAND DIP14) 60 groszy, więc jak można się domyślać własnoręczne stworzenie łatwego układu sterowania, choćby sterowania wentylatora, nie wymaga zbyt wiele czasu i pieniędzy.

Bramki NAND znalazły zastosowanie w pamięciach flash, wyparły one bramki NOR, ponieważ mają one krótszy czas zapisu i kasowania, większą gęstość upakowania danych, korzystniejszy stosunek kosztu do pojemności oraz dziesięciokrotnie większą trwałość. Jednak główną cechą pamięci tego typu jest sekwencyjny dostęp do danych. Ogranicza to zakres zastosowań tylko jako pamięć masowa, np. w kartach pamięci. Pierwszą kartą pamięci opartą o pamięć flash typu NAND, była karta SmartMedia. Później zaczęto ich używać także w innych typach kart pamięciowych, np. MultiMedia Card, Secure Digital, Memory Stick i xD Picture Card oraz w pamięciach USB (pendrive). Natomiast pamięć flash typu NOR umożliwia bezpośredni dostęp do każdej komórki pamięci, ale ma stosunkowo długie czasy zapisu i kasowania. Z tego względu nadaje się do przechowywania danych, które nie wymagają częstej aktualizacji, jak np. firmware ( komputery (BIOS), konsole do gier, telefony komórkowe, odtwarzacze DVD, nagrywarki/napędy CD/DVD, odtwarzacze MP3).