FL061

KHOA CƠ KHÍBỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Khảo sát và ứng dụng các cổng logic

1. Giới thiệu

Cổng logic biểu diễn các chức năng logic cơ bản và là thành phần chủ yếu của mạch số tích hợp.

Ngõ vào và ngõ ra của mạch tích hợp đều đại diện cho giá trị số Boolean hoặc số nhị phân, ví dụ

như vol (chuẩn TTL sử dụng 0V cho mức 0 và +5V cho mức 1). Cấu tạo các cổng logic khác

nhau sẽ có chức năng khác nhau: AND, OR, NAND, NOR (các cổng này có một hoặc nhiều ngõ

vào), NOT (một ngõ vào), XOR (hai ngõ vào). NOT, NAND và NOR được cấu tạo dựa trên các

transitor và các cổng khác được cấu tạo dựa trên tổ hợp các cổng cơ bản này. Các chức năng này

đều là chức năng tổ hợp logic, ngõ ra chỉ phụ thuộc ngõ vào và không có trạng thái trong.

Mục tiêu:

Làm quen với bảng test board đa năng và các đặc điểm nhận dạng chung của IC số.

Giới thiệu vài loại IC cơ bản: 7408, 7411, 7432, 7400, 7402, 7486.

Thực thi mạch số.

2. Thiết bị thực hành/thí nghiệm

2.1 Thành phần:

- Bảng breadboard

- Hộp linh kiện:

Linh kiện 7408 7411 7432 7400 7402 7486 Led Dây nốiSố lượng 2 1 2 4 1 1 5 30

- Bộ nguồn 5V

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 1

FL061

2.2 Sơ lược đặc tính thiết bị:

a) Breadboard (test board đa năng):

Breadboard là một dạng đế cắm nhiều lỗ, cho phép cắm các

linh kiện điện tử, IC và dây nối để tạo thành mạch điện tử mà

không cần hàn nối. Vì thế nên nó có thể được sử dụng lại và

giúp cho việc thiết kế một mạch điện tử thí nghiệm được dễ

dàng hơn.

Về cấu tạo breadboard gồm có hai phần chính:

Terminal strip: là vùng gắn các linh kiện điện tử.

Vùng này có 5 cột bên trái (A, B, C, D, E) và 5 cột bên phải

(F, G, H, I, J). Trong đó, cột E và cột F cách nhau khoảng 0.3

inch (khoảng cách giữa hai hàng chân IC) nên hai cột này

được ưu tiên để gắn IC. Với vùng này, mỗi hàng nối với nhau

như hình vẽ.

Bus strip: là vùng cung cấp nguồn cho các linh kiện

điện tử. Một bus strip có hai cột, mỗi cột được nối với nhau

như hình vẽ.

b) Các IC họ 74:

Các IC họ 74 thường có 14 chân, trong đó chân số 7 là chân

GND còn chân số 14 nối nguồn 5V. Các chân còn lại tùy theo

IC mà có chức năng khác nhau.

STT Linh kiện Đặc điểm

1 IC 7408 Là mạch tích hợp 4 cổng AND 2 ngõ vào

2 IC 7411 Là mạch tích hợp 3 cổng AND 3 ngõ vào

3 IC 7432 Là mạch tích hợp 4 cổng OR 2 ngõ vào

4 IC 7400 Là mạch tích hợp 4 cổng NAND 2 ngõ vào

5 IC 7402 Là mạch tích hợp 4 cổng NOR 2 ngõ vào

6 IC 7486 Là mạch tích hợp 4 cổng XOR 2 ngõ vào

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 2

FL061

c) Led:

LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), là diode có khả năng phát ra

ánh sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Led có hai chân với độ dài khác nhau:

chân dài là cực dương (+), chân còn lại là cực âm hay GND. Khi có dòng phân

cực thuận đi qua, Led sẽ phát sáng.

3. Nội dung thực hành, thí nghiệm

3.1 Thời lượng: 3 tiết cho mỗi nhóm sinh viên.

3.2 Nội dung thí nghiệm

3.2.1 Thí nghiệm về cổng AND

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 3

FL061

Thực hiện lần lượt theo các bước sau (như được minh họa trên hình vẽ):

- Nối tín hiệu +5V của nguồn lên dãy bus strip trên cùng của breadboard.

- Nối tín hiệu GND của nguồn lên dãy bus strip dưới cùng của breadboard.

- Gắn IC 7408 lên breadboard.

- Nối tương ứng chân 7, chân 14 của IC với GND và +5V.

- Đặt Led lên breadboard: cực dương của Led được nối chân số 3, cực âm nối GND.

- Nối chân số 1 và chân số 2 xuống mức thấp (GND).

Yêu cầu:

a) Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát đèn Led.

b) Nối 2 tín hiệu vào lên mức cao (+5V) và quan sát ngõ ra.

c) Đưa bất kỳ một ngõ vào xuống mức thấp và quan sát ngõ ra.

d) Để hở hai ngõ vào (không nối lên mức cao hoặc nối xuống mức thấp), quan sát đèn

Led. Rút ra được kết luận gì?

3.2.2 Thiết lập bảng chân trị

Lập lại các bước của bài trên cho các IC sau và thiết lập bảng chân trị cho cổng XOR:

Nhóm 1: 7411, 7486.

Nhóm 2: 7432, 7486.

Nhóm 3: 7400, 7486.

Nhóm 4: 7402, 7486.

3.2.3 Thực thi mạch logic

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 4

FL061

Cho hàm F(A, B, C) = (0, 1, 3, 4, 6, 7).

Yêu cầu:

a) Viết biểu thức hàm F.

b) Dùng bảng Karnaugh để đơn giản hàm F.

c) Thực hiện mạch logic sử dụng cổng AND và OR (sử dụng cổng NAND thực hiện chức

năng NOT).

d) Thực hiện mạch logic chỉ sử dụng toàn cổng NAND sao cho số cổng là ít nhất.

e) Chọn các IC thích hợp để nối mạch như đã thiết kế ở câu c. Sau đó, đưa tất cả các tổ

hợp ngõ vào và quan sát ngõ ra.

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 5

FL061

4. Kết quả thực hành, thí nghiệm:

4.1 Khi ngõ vào IC để hở như trong bài thí nghiệm này, thì ngõ vào được hiểu là mức:

Mức thấp Mức cao

4.2 Bảng chân trị của cổng XOR

Input 1 Input 2 Output

0 0

1 0

0 1

1 1

4.3 Biểu diễn hàm F khi sử dụng cổng NAND-NAND.

4.4 Đánh giá mạch logic đã được đấu dây:

Không chạy Chạy không hoàn chỉnh Chạy tốt

Ý kiến khác: ......................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

Họ và tên sinh viên:...............................................................MSSV:........................Nhóm:............

Ngày thực hành / thí nghiệm:.................................................Ký tên:................................................

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 6

FL061

5. Tài liệu tham khảo

[1] Introduction to Logic Design.

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 7