Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Podstawy Elektroniki
Wydział: EAIiE
Bramki logiczne
Data wykonania: 19.06.2012

Część teoretyczna

1. Bramka logiczna element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś zazwyczaj: układ scalony, choć podobne funkcje można zrealizować również za pomocą innych rozwiązań technicznych, np. hydrauliki czy pneumatyki), realizujący fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty (zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości, np. 0 lub 1.

Rodzaje bramek logicznych:

- NOT (negacja):

Jest to najprostsza bramka; jej zadaniem jest odwracanie (negowanie) sygnału wejściowego. Gdy na wejściu ustawimy sygnał "1" to na wyjściu otrzymamy "0", a gdy na wejściu ustawimy "0" to na wyjściu pojawi się "1".
Wejście bramki, wg przedstawionego wyżej symbolu graficznego znajduje się po lewej stronie; po prawej jest jej wyjście. Bramka ta zawsze ma tylko jedno wejście. Układ scalony zawierający bramki NOT to na przykład układ 7404. 

- AND (iloczyn):

Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny. Na wyjściu stan "1" występuje tylko i wyłącznie wtedy gdy na wszystkich wejściach bramki ustawiony jest również stan logiczny "1". Bramka ta posiada co najmniej dwa wejścia (u nas po lewej stronie) - może jednak posiadać ich więcej - teoretycznie nieskończenie wiele. W praktyce spotyka się bramki posiadające do 8 wejść. Natomiast wyjście wszystkie bramki mają tylko jedno. Bramki AND można znaleźć np. w układzie 7408. 

- OR (suma):

Jest to tzw. bramka sumy logicznej. W przypadku tej bramki wystarczy aby choć na jednym z jej wejść pojawił się stan "1" i wtedy na wyjściu również pojawi się jedynka logiczna "1". Odnośnie ilości możliwych wejść - jak wyżej. Bramki OR znajdują się między innymi w układzie 7432.

- NAND (iloczyn):

Bramka ta stanowi jakby połączenie bramki AND i NOT. Zero logiczne "0" na wyjściu jest ustawiane tylko wtedy gdy na obu wejściach jest jedynka logiczna "1". W pozostałych przypadkach na wyjściu zawsze jest stan "1". Widać więc, że jest ona dokładną odwrotnością bramki AND - porównaj tablice prawdy dla obu bramek. Również i ta bramka może mieć wiele wejść i tylko jedno wyjście. Bardzo popularnym układem scalonym jest układ 7400 zawierający cztery bramki NAND. 

- NOR (negacja sumy):

Bramka NOR jest odwrotnością bramki OR. Zero na wyjściu pojawia się zawsze wtedy, gdy choćby na jednym z wejść jest jedynka logiczna. Tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są ustawione w stan "0" na wyjściu pojawia się "1". Bramki te można znaleźć w układzie 7402. 

1. Tablica Karnauhga:

Jeden bajt może kodować stan wyświetlacza siedmiosegmentowego z kropką. Podłączenie poszczególnych segmentów do bitów jest dowolne ale standardem jest kodowanie gfedcba rzadziej abcdefg- dla wyświetlacza ze wspólną katodą stan wysoki (1) wywołuje świecenie segmentu, a stan niski (0) jego zgaszenie, w wyświetlaczach ze wspólną anodą odwrotnie. Produkowane są układy scalone przeznaczone do sterowania wyświetlaczami w tym i zawierające konwertery 4-bitowego kodu BCD na kody wyświetlacza siedmiosegmentowego

Część Symulacyjna

1. Projekt układu sterującego siedmiosegmentowym wyświetlaczem

1. Na wstępnie należy zbudować tablice prawdy dla trans kodera kodu BCD na kod 7- segmentowego wskaźnika

	we	wy
	x3	x2
0	0	0
1	0	0
2	0	0
3	0	0
4	0	1
5	0	1
6	0	1
7	0	1
8	1	0
9	1	0
10	1	0
11	1	0
12	1	1
13	1	1
14	1	1
15	1	1

1. W następnej kolejności należy zbudować na podstawie tabeli prawdy, tablice Karnaugha, dla wyjść a, b, c, d, e, f, g, dekodera, i na podstawie tych tabeli zminimalizować funkcje logiczną opisującą każde z wejść

1. Realizacja układu sterującego wyświetlaczem 7-segmentowym

1. Wnioski:

Podczas wykonywania ćwiczenia poznaliśmy podstawowe bramki logiczne, zaznajomiliśmy się z algebrą Boola. Nauczyliśmy się optymalizacji tabel prawdy to postaci tablicy Karnough która umożliwiła nam uproszczenie zapisu działania badanego układu cyfrowego. Badane układy symulowaliśmy się w programie DSCH2.