گزارش کار آزمایشگاه مدار های منطقی

تعاریف :

آی‌سی یا مدار مجتمع : عبارت است از مدار الکترونیکی کاملی که بصورت مجتمع در تراشه‌ای نیمه‌هادی گردآوری شده و در قالبی چند پایه قرار گرفته باشد .

مقاومت : بعنوان محدود کننده وبرای تقسیم جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد .

LED یا دیود نوری : دو پایه مثبت و منفی دارد و معمولاً پایه مثبت (آند) کمی بلندتر از پایه منفی (کاتد)  می‌باشد .

7-Segment : نمایشگر هفت قسمتی در واقع وسیله‌ای است که از قطعه فتوالکتریک مستقل مانند LED یا کریستال مایع تشکیل شده است . با فعّال کردن ترکیبات مختلفی از این قطعات می‌توان اعداد صفر تا 9 و حروف A تا F را نمایش داد.

آی‌سی 7400 : این آی‌سی شامل چهار گیت NAND دو ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود . در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها صفر باشد خروجی یک خواهد بود و اگر هر دو ورودی یک شوند خروجی صفر خواهد بود تأخیر انتشار این آی‌سی بطور متوسط برابر 10 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی               آن 12 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7402 : این آی‌سی شامل چهار گیت NOR دو ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود در هر گیت اکر یکی از ورودی‌ها یک شود خروجی آن صفر می‌شود و اگر هر دو ورودی صفر شوند ، خروجی آن یک می‌شود . تأخیر انتشار این آی‌سی بطور متوسط برابر 10 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی               آن 12 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7404 : این آی‌سی شامل شش گیت NOT می‌باشد . از تمام این شش Invert می‌توان بصورت جداگانه استفاده کرد . در هر گیت Invert اگر ورودی صفر باشد خروجی یک خواهد بود و اگر ورودی یک شود خروجی صفر خواهد بود . تأخیر انتشار این آی‌سی بطور متوسط برابر 10 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی آن 12 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7408 : این آی‌سی شامل چهار گیت AND دو ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یا هر دو ورودی صفر باشد خروجی صفر خواهد بود و اگر هر دو ورودی یک شوند خروجی یک خواهد بود . تأخیر انتشار این آی‌سی بطور متوسط برابر 15 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی آن 16 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7410 : این آی‌سی شامل سه گیت NAND سه ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها صفر شود خروجی یک خواهد شد و اگر تمامی ورودی‌ها یک شوند خروجی خروجی صفر خواهد بود.

آی‌سی 7411 : این آی‌سی شامل سه گیت AND سه ورودی می‌باشد که از هر کدام این آی‌سی‌ها می‌توان بصورت مستقل استفاده کرد . در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یا بیشتر از یکی از آنها صفر باشد خروجی صفر می‌شود در صورتی که ورودی‌ها یک باشند ، خروجی یک می‌شود .

آی‌سی 7420 : این آی‌سی شامل دو گیت NAND چهار ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود . در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها صفر باشد ، خروجی یک خواهد شد و اگر تمامی ورودی‌ها یک شوند ، خروجی صفر خواهد شد .

آی‌سی 7421 : این آی‌سی شامل دو گیت AND چهار ورودی است که هر کدام از گیت‌ها می‌تواند مستقل از دیگری استفاده شود برای هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یا بیشتر از یکی از ورودی‌ها صفر باشد خروجی صفر است ، درصورتی که هر چهار ورودی یک باشند خروجی یک می‌شود .

آی‌سی 7427 : این آی‌سی شامل سه گیت NOR سه ورودی است هر کدام از گیت‌ها می‌تواند مستقل از بقیه استفاده شود برای هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یا بیشتر از یک ورودی یک باشد خروجی صفر می‌شود در صورتی که هر سه ورودی صفر باشند خروجی یک می‌شود .

آی‌سی 7430 : این آی‌سی شامل یک گیت NAND هت ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بکار می‌رود . در این گیت اگر یکی از ورودی‌ها صفر باشد ، خروجی یک خواهد شد و اگر تمامی ورودی‌ها یک شوند ، خروجی صفر خواهد بود . تأخیر انتشار این آی‌سی بطور نمونه برابر با 10 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی آن 2 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7432 : این آی‌سی شامل چهار گیت OR دو ورودی می‌باشد که در منطق مثبت بصورت جداگانه از آنها استفاده می‌شود در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یا هر دو ورودی یک باشد خروجی یک خواهد بود و اگر هر دو ورودی صفر شوند خروجی صفر خواهد بود. تأخیر انتشار این آی‌سی بطور متوسط برابر 12 نانو ثانیه بوده و متوسط جریان مصرفی       آن 19 میلی آمپر می‌باشد .

آی‌سی 7486 : این آی‌سی شامل چهار گیت EX-OR می‌باشد که در منطق مثبت بطور جداگانه می‌توان از آنها استفاده کرد . در هر گیت اگر یکی از ورودی‌ها یک باشد ولی هر دو یک نباشند ، خروجی یک می‌شود . ولی اگر هر دو ورودی یک یا صفر باشند خروجی صفر خواهد شد . از این گیت‌ها می‌توان بعنوان مقایسه کننده استفاده کرد به اینصورت که اگر هر دو ورودی برابر باشند خروجی صفر بوده و اگر ورودی‌ها متفاوت باشند . خروجی یک خواهد شد .

جلسه اول

هدف از آزمایش : آشنایی با گیت‌ NAND .

وسائل لازم :

منبع تغذیه

LED یا دیود نوری

مقاومت

آی‌سی 7404

آی‌سی 7408

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین

شرح آزمایش :

با استفاده از وسائل موجود مدار زیر را طراحی می‌کنیم .

ابتدا دو آی‌سی را روی پایه قرار می‌دهیم و با استفاده از سیم‌ها ارتباط‌هایی که در شکل فوق مشخص است را برقرار می‌کنیم سپس مقاومت وLED را روی پایه قرار می‌دهیم . بعد از اتمام کار پایه شماره 7 هر کدام از آی‌سی‌ها را به قسمت منفی منبع تغذیه و پایه شماره 14 را به قطب مثبت وصل می‌کنیم و با راهنمائی استاد منبع تغذیه را روشن می‌کنیم اگر مدار را درست بسته باشیم LED  روشن خواهد شد .

سپس همین مدار را در حالیکه از 3 ورودی آی‌سی 7408 استفاده کنیم طراحی می‌کنیم برای این کار از دو گیت AND ، آی‌سی 7408 استفاده می‌کنیم . در این روش نیز مثل حالت قبلی تمام اتصالات را مطابق شکل زیر انجام می‌دهیم و مدار را آزمایش می‌کنیم . در این حالت اگر هر کدام از ورودی‌های آی‌سی 7408 منفی کنیمLED ‌ خاموش خواهد شد .

جلسه دوم

هدف از آزمایش : آشنایی با گیت‌های OR و NOT .

وسائل لازم :

منبع تغذیه

LED یا دیود نوری

مقاومت

آی‌سی 7404

آی‌سی 7432

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین

شرح آزمایش :

با استفاده از وسائل موجود مدار زیر را طراحی می‌کنیم . ابتدا دو آی‌سی را روی پایه قرار می‌دهیم و با استفاده از سیم‌ها ارتباط‌هایی که در شکل فوق مشخص است را برقرار می‌کنیم سپس مقاومت وLED را روی پایه قرار می‌دهیم . بعد از اتمام کار پایه شماره 7 هر کدام از آی‌سی‌ها را به قسمت منفی منبع تغذیه و پایه شماره 14 را به قطب مثبت وصل می‌کنیم و با راهنمائی استاد منبع تغذیه را روشن می‌کنیم اگر مدار را درست بسته باشیم LED  روشن خواهد شد .

سپس همین مدار را در حالیکه از 3 ورودی آی‌سی 7432 استفاده کنیم طراحی می‌کنیم برای این کار از دو گیت OR ، آی‌سی 7432 استفاده می‌کنیم . در این روش نیز مثل حالت قبلی تمام اتصالات را مطابق شکل زیر انجام می‌دهیم و مدار را آزمایش می‌کنیم . در این حالت اگر هر سه ورودی‌ آی‌سی 7432 را منفی کنیمLED ‌ خاموش خواهد شد .

حال می‌خواهیم با استفاده از دو گیت OR و NOT گیت AND بسازیم ، برای انجام این کار نیاز به دو آی‌سی 7432 و 7404 داریم که از 6 گیت آی‌سی 7404 ، 3 گیت آن مورد استفاده قرار می گیرد و بترتیب زیر عمل می‌کنیم :

هر دو ورودی گیت OR را NOT می‌کنیم

خروجی گیت OR را NOT می‌کنیم

با انجام دو مرحله فوق گیت AND حاصل می‌شود و مدار شکل زیر بدست می‌آید :

جلسه سوم

هدف از آزمایش : آشنایی با گیت‌ NAND .

وسائل لازم :

منبع تغذیه

LED یا دیود نوری

مقاومت

آی‌سی 7400

آی‌سی 7420

آی‌سی 7404

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین

شرح آزمایش :

با استفاده از گیت NAND یک گیت NOT درست کنید .

با استفاده از گیت NAND یک گیت OR درست کنید .

« الف»

« ب»

با استفاده از گیت NAND یک گیت XOR درست کنید .

طرح یک قفل دیجیتال که فقط برای ورودی‌های A=1 ، B=0 ، C=1 و       D=0 ، LED1 روشن خواهد شد و برای بقیه حالات A,B,C,D ، LED2 روشن خواهد شد .

با استفاده از وسائل موجود مدار زیر را طراحی می‌کنیم . ابتدا هر چهار آی‌سی را روی پایه قرار می‌دهیم و با استفاده از سیم‌ها ارتباط‌هایی که در شکل فوق مشخص است را برقرار می‌کنیم سپس مقاومت‌ها وLED ها را روی پایه قرار می‌دهیم . بعد از اتمام کار پایه شماره 7 هر کدام از آی‌سی‌ها را به قسمت منفی منبع تغذیه و پایه شماره 14 را به قطب مثبت وصل می‌کنیم و با راهنمائی استاد منبع تغذیه را روشن می‌کنیم اگر مدار را درست بسته باشیم با صفر کردن ورودی‌های B و C LED1  روشن خواهد شد . در غیر اینصورت برای سایر ورودی‌ها LED2 روشن خواهد شد .

جلسه چهارم

هدف از آزمایش : آشنایی با فلیپ‌فلاپ RS

وسائل لازم :

منبع تغذیه

LED یا دیود نوری

مقاومت

آی‌سی 7400

آی‌سی 7404

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین

شرح آزمایش :

مدار شکل زیر یک فلیپ‌فلاپ RS ساده با گیت‌های NAND می‌باشد ؛ پس از بستن مدار جدول درستی آن را بدست می‌آوریم .

توجه : LED1=Q   و LED2=Q

طرح یک جمع کننده که LED1 نتیجه و LED2 رقم نقلی را نمایش می‌دهند با استفاده از وسائل موجود مدار زیر را طراحی می‌کنیم و جدول درستی را برای آن تکمیل می‌کنیم .

توجه : LED1=S   و LED2=C

جلسه پنجم

هدف از آزمایش : طراحی گیت OR بااستفاده از گیت NAND .

وسائل لازم :

منبع تغذیه

LED یا دیود نوری

مقاومت

آی‌سی 7400

آی‌سی 7404

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین

شرح آزمایش :

با توجه به شکل زیر مدار را طراحی می‌کنیم و سپس جدول درستی آن را برای انواع حالات ورودی می‌نویسیم .

بعد از تکمیل کردن جدول درستی به سؤالات زیر می‌توانیم پاسخ دهیم .

سؤالات :

فرمول بدست آوردن Y را بزبان جبر‌بول بنویسید :

Y=A+B

با توجه به جدول صحت مدار می‌توانید بنویسید که این مدار بجای کدام گیت عمل می‌کند ؟

با توجه به جدول صحت مدار مشاهده می‌شود که این جدول همان جدول صحت گیت OR می‌باشد .

دو گیت NAND دو ورودی بجای کدام گیت عمل می‌کنند ؟

بجای گیت NOT عمل می‌کنند .

جلسه ششم

هدف از آزمایش : آشنایی با 7-Segment .

وسائل لازم :

منبع تغذیه

7-Segment

مقاومت

آی‌سی 7408

آی‌سی 7404

Board یا پایه مدار

سیم و سیم‌چین