Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 1: Các cửa logic cơ bản (Basic Logic Gates)
Bµi 1: C¸c cöa logic c¬ b¶n
(Basic Logic Gates)
A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt
Mét cöa logic lµ mét m¹ch logic víi mét hay nhiÒu ®Çu vµo vµ mét ®Çu ra. Chóng
ta th−êng gÆp c¸c cöa sau ®©y :
1. Cöa §¶o (Inverter)
Mçi cöa ®¶o cã mét ®Çu vµo vµ mét ®Çu ra
B¶ng ch©n lý
x
0
1
Q
1
0
x
Q
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
=
x
2. Cöa §Öm (Buffer)
Hai cöa ®¶o ghÐp nèi tiÕp t¹o thµnh mét cöa ®Öm
B¶ng ch©n lý
x
Q
0
0
1
1
x
Q
=
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
=
x
3. Cöa Vµ (AND)
Cöa Vµ cã hai hoÆc nhiÒu ®Çu vµo.
-
-
Khi mäi ®Çu vµo ë møc 1 th× ®Çu ra ë møc 1.
NÕu mét trong nh÷ng ®Çu vµo ë møc 0 th× ®Çu ra sÏ ë møc 0.
D−íi ®©y lµ kÕt qu¶ viÕt cho mét cöa vµ hai ®Çu vµo.
3
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
Q
0
0
0
1
B¶ng ch©n lý
x
y
Q
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
=
x.y
4. Cöa Kh«ng Vµ (NAND)
Cöa Kh«ng Vµ cã hai hoÆc nhiÒu ®Çu vµo.
-
-
NÕu mét trong nh÷ng ®Çu vµo ë møc 0, ®Çu ra sÏ ë møc logic 1.
Khi mäi ®Çu vµo ë møc logic 1, ®Çu ra ë møc 0.
Cöa Kh«ng Vµ ®−îc coi nh− cöa Vµ ghÐp nèi tiÕp víi cöa §¶o.
B¶ng ch©n lý
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
Q
1
1
1
0
x
y
Q
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
=
x.y
5. Cöa HoÆc (OR)
Cöa HoÆc cã hai hoÆc nhiÒu ®Çu vµo.
-
-
NÕu bÊt kú mét ®Çu vµo nµo ë møc 1, ®Çu ra sÏ ë møc 1.
Khi mäi ®Çu vµo ë møc 0, ®Çu ra ë møc 0.
KÕt qu¶ cho mét cöa HoÆc hai ®Çu vµo nh− sau :
B¶ng ch©n lý
4
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
Q
0
1
1
1
x
y
Q
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
= x + y
6. Cöa Kh«ng HoÆc (NOR)
Cöa Kh«ng HoÆc ®−îc coi nh− mét tæ hîp cña cöa hoÆc vµ cöa ®¶o
ghÐp nèi tiÕp nhau.
-
-
BÊt kú mét ®Çu vµo nµo ë møc 1, ®Çu ra sÏ ë møc 0.
Khi mäi ®Çu vµo ë møc 0, ®Çu ra ë møc 1.
D−íi ®©y lµ kÕt qu¶ viÕt cho cöa Kh«ng HoÆc hai ®Çu vµo.
B¶ng ch©n lý
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
Q
1
0
0
0
x
y
Q
Ký hiÖu logic:
Hµm logic:
Q
= x + y
5
B. PhÇn thùc nghiÖm
1. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña cöa Kh«ng Vµ 2 lèi vµo
(2 - Input NAND Gate)
C¸c lo¹i NAND 2 lèi vµo: 74LS00, 74LS37, 74LS132, 4093, 4011
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
§Çu vµo
§Çu ra
Q
x
y
0
1
0
1
0V
0
0
1
1
X
Y
Q
74LS00
5V
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
02 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
Chó ý:
[ ]
( )
§−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn
Ký hiÖu phÝm t¾t
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c
logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q.
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo x, y th«ng qua c¸c logic switch, quan
s¸t gi¸ trÞ logic lèi ra Q vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý.
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
6
2. X©y dùng cöa ®¶o tõ cöa Kh«ng Vµ 2 lèi vµo
(2 - Input NAND)
C¸c lo¹i cöa ®¶o (Inverter): 74LS04, 4049
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
§Çu vµo x
§Çu ra Q
0
1
0
0V
X
1
Q
74LS00
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
01 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña logic switch.
H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo x th«ng qua logic switch, quan s¸t
gi¸ trÞ logic lèi ra Q vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
3. X©y dùng cöa Kh«ng Vµ 3 ®Çu vµo (3-In NAND) tõ cöa Kh«ng Vµ
2 ®Çu vµo (2-In NAND)
C¸c lo¹i NAND 3 lèi vµo: 74LS10, 4023
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
7
§Çu vµo
y
§Çu ra
Q
0V
0V
0V
x
z
x
y
z
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
7400-A 7400-B
Q
7400-C
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
03 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c
logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo x, y, z th«ng qua c¸c logic switch,
quan s¸t gi¸ trÞ logic lèi ra Q vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý.
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
4. X©y dùng cöa HoÆc 2 lèi vµo (2-In NOR) tõ cöa Kh«ng Vµ
2 ®Çu vµo (2-In NAND)
C¸c lo¹i NOR 2 lèi vµo: 74LS02, 4001
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
8
7400-A
7400-B
§Çu vµo
§Çu ra
Q
5V
0V
x
y
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
Q
7400-C
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
03 Cæng NAND 2 lèi vµo [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
02 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c
logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo x, y th«ng qua c¸c logic switch, quan
s¸t gi¸ trÞ logic lèi ra Q vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
5. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña Kh«ng Vµ 4 ®Çu vµo (4 - In NAND)
C¸c lo¹i NAND 4 lèi vµo: 74LS20, 4012
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
§Çu vµo
§Çu ra
Q
x
0
0
0
y
0
0
0
z
0
0
1
v
0
1
0
0V
0V
0V
0V
x
y
z
v
LED
.................
74LS20
1
1
1
1
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
9
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Cæng NAND 4 lèi vµo [Digital Basic/Gates/4-in NAND]
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch]
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display]
(s)
(9)
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c
logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra Q.
B−íc 3:
-
Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo x, y,z, v th«ng qua c¸c logic switch,
quan s¸t gi¸ trÞ logic lèi ra Q vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý
-
So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
6. X©y dùng cöa hoÆc 4 ®Çu vµo tõ cöa kh«ng vµ 2 ®Çu vµo vµ
kh«ng vµ 4 ®Çu vµo
H·y thiÕt kÕ m¹ch nh− h×nh vÏ sau:
0V
x
§Çu vµo
§Çu ra
Q
7400-A
7400-B
7400-C
y
0
0
0
z
0
0
1
v
0
1
0
x
0
0
0
0V
5V
y
Q
z
74LS20
.................
1
1
1
1
5V
5V
v
S
7400-D
TiÕn hµnh thÝ nghiÖm råi ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng ch©n lý
ViÕt hµm logic cho m¹ch nµy ë tr−êng hîp tæng qu¸t
Hµm logic: Q = ...................................
Cã nhËn xÐt g× khi S = 1? S = 0?
10
7. KiÓm tra kiÕn thøc.
a. Cho tr−íc b¶ng ch©n lý:
§Çu vµo
§Çu ra
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
ViÕt hµm logic vµ thiÕt kÕ m¹ch logic t−¬ng øng
ThiÕt kÕ m¹ch nµy trong tr−êng hîp chØ cã cöa kh«ng vµ 2 ®Çu vµo
(2-in NAND)
b. Chøng minh :
Q = xyz + xyz + xyz + xyz = xy + yz + xz
Tõ kÕt qu¶ rót gän h·y thiÕt kÕ m¹ch logic b»ng c¸c cöa kh«ng vµ (2 ®Çu
vµo vµ 3 ®Çu vµo).
M¹ch logic
x
y
z
Q
11
C. Phô lôc
Giíi thiÖu DataSheet c¸c h·ng s¶n xuÊt IC trªn thÕ giíi cña mét sè IC th«ng
dông sö dông trong bµi thùc hµnh.
1. NAND 2 lèi vµo
(2-input NAND gate)
Tªn IC: 74x00 (TTL)
2. NOR 2 lèi vµo
(2-input NOR gate)
4001 (CMOS)
Tªn IC: 74x02 (TTL)
12
3. NOT
Tªn IC: 74x04 (TTL)
(Hex Inverter)
4069 (CMOS)
4. AND 2 lèi vµo
(2-input AND gate)
4081 (CMOS)
Tªn IC: 74x08 (TTL)
13
5. OR 2 lèi vµo
(2-input AND gate)
4071 (CMOS)
Tªn IC: 74x32 (TTL)
14
12 trang
20920
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình thực tập Kỹ thuật số - Bài 1: Các cửa logic cơ bản (Basic Logic Gates)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuc_tap_ky_thuat_so_bai_1_cac_cua_logic_co_ban_b.pdf
