Bölüm 1 Temel Lojik Kap õ Deneyleri - munzur.edu.tr · 1-2 Bölüm 1 Temel Lojik Kap õ Deneyleri DENEY 1-1 Lojik ve Anahtarlara Giri ú DENEY øN AMACI 1. Dijital ve analog sinyal

1-2

Bölüm 1 Temel Lojik Kapõ Deneyleri

DENEY 1-1 Lojik ve Anahtarlara Giri

DENEY N AMACI

1. Dijital ve analog sinyal fonksiyonlarõnõn nasõl oldu unu anlamak.

2. Anahtar ve lojik arasõndaki ili kiyi anlamak.

GENEL B LG LER

Günlük hayatõmõzõn her anõnda meydana gelmekte olan iki tür olay vardõr: Sürekli "Analog" olaylar ve sürekli olmayan "Dijital" olaylar. Bu bölümde her iki kavrama da de inilecektir. Analog Sistem Analog sistemde matematiksel nicelikler, kendisiyle do ru orantõlõ kesin de erlerle ifade edilir. Örne in, arabalardaki hõz göstergeleri hõzõ, ibrenin kesin bir açõ de eriyle sürekli olarak hareket etmesiyle gösterir. Hõz veya "giri " de i tikçe arabanõn hõzõna ba lõ olarak gösterge ibresinin açõsõ da de i ir ve her iki de i me de süreklidir. Gerçekten de analog sistem bir “Sürekli De i en Gösterim” dir. Dijital Sistem Dijital sistemde nicelikler, sürekli ve nicelikle orantõlõ de erlerden ziyade belirli dilimlere kar õlõk gelen sayõlarla veya simgelerle ifade edilir. Örne in, dijital saatler saniyeleri, dakikalarõ saatleri ve tarihleri bir saniyelik dilimlerle gösterir. Aslõnda art arda gelen iki saniye arasõnda sonsuz bölme olmasõna ra men, saniyeler arasõnda sürekli bir de i me yoktur. Örne in bir dijital saatte saniyenin de eri ya birdir ya da ikidir. kisinin arasõnda bir de er bulunmaz. Belki, kronometreli saatlerle saniyenin yüzde biri mertebesinde sayõm yapõlabilmektedir; fakat bu durum 0.001 ile 0.002 saniyeleri arasõnda sonsuz sayõda bölmenin bulundu u gerçe ini de i tirmez.

1-3

Kesin bir de eri ifade etmek için sonsuz sayõda rakamõn kullanõlmasõ mümkün olmadõ õ için ço u zaman yakla õk bir de er kullanõlõr. Örne in daire çevresi çarpanõ “ ”, 3.14159 ile 3.1416 arasõnda bir de ere sahiptir. Bu günün ileri teknolojisiyle bile “ ” nin kesin de eri bilinememektedir. Bu yüzden bu de er genellikle virgülden sonraki dört basamak alõnarak 3.1416 olarak kabul edilir. Dijital sistemlerde çõkõ lar ve de i meler, önceden belirlenmi dilimlerle meydana gelir. Bu dilimlerin ara de erleri yoktur. Bu yüzden bu durum “Sürekli Olmayan De i meler” olarak adlandõrõlõr. Analog ve dijital sistemlerin ikisi de kendilerine özgü avantajlara sahiptir. Analog sistemler kolayca ayarlanõr, ucuzdur, hõzlõdõr ve gerçek de eri tam olarak yansõtõr. Dijital sistemlerse fiziksel artlardan veya maddelerin karakteristik farklarõndan kolayca etkilenmez. ki sistemin ortaya koydu u avantajlarõ birle tirmek için, “Analog-Dijital Çevirici”

ve “Dijital-Analog Çevirici” kullanõlõr. Ancak bu cihazlarõ kullanmadan önce çe itli dijital sistemlerin anla õlmasõ gerekmektedir. Nicelikleri belirtmek için ço unlukla en büyük rakamõ 9 olan ve 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 rakamlarõnõ kullanan 10 tabanõndaki sayõ sistemi kullanõlõr. ki tabanõndaki sayõ sisteminde sadece 0 ve 1 durumlarõ bulunmaktadõr.

A a õdaki örnek, ki tabanõndaki bir sayõnõn on tabanõna nasõl dönü türülece ini gösterir.

1 0 1 0 1 1 =1×25

+ 1×23

+ 1×21

+ 1×20

= 32 + 8 + 2 + 1

25 2

4 2

3 2

2 2

1 2

0 = 43

ki tabanõ ve on tabanõ arasõndaki dönü ümü kolayla tõrmak için sekiz

tabanõndaki sayõ sistemi bulunmu tur. sekiz tabanõndaki sayõ sistemindeki en büyük rakam, iki tabanõnda 111 sayõsõna e it olan 7 rakamõdõr. ki tabanõndaki bir sayõyõ sekiz tabanõna dönü türmek için iki tabanõndaki sayõ

sol taraftan ba lanarak üçlü gruplara ayrõlõr. Örne in iki tabanõnda verilen 1010101 sayõsõ sekiz tabanõnda 125 sayõsõna e ittir. Bilgisayarlarda on altõ tabanõndaki sayõ sistemi kullanõlmaktadõr. Bu sayõ sistemindeki en büyük rakam 15’tir. Oysa on tabanõndaki en büyük rakam 9’dur. Bu yüzden on altõ tabanõndaki sayõ sisteminde kullanõlan rakamlar 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F dir.

1-4

16=24 oldu u için iki tabanõndaki bir sayõyõ on altõ tabanõna dönü türmek istenirse iki tabanõndaki sayõ sol taraftan ba lanarak dörtlü gruplara ayrõlõr. Örne in:

ki, sekiz ve on altõ tabanõndaki sayõ sistemlerinden en az kullanõlanõ sekiz tabanõndaki sayõ sistemidir. On altõ tabanõndaki sayõlar sonlarõna eklenen “H” harfiyle belirtilirken, iki tabanõndaki sayõlarõ belirtmek için sayõlarõn sonlarõna “B” harfi eklenir. ki ve on altõ tabanlarõ arasõndaki dönü üm: 101111011.1111010111 = 17B.F5CH Ondalõk ayõrõcõ merkez olarak seçilerek iki tabanõndaki sayõ sola do ru dörtlü gruplara ayrõlõr. Aynõ i lem ondalõk ayõrõcõnõn sa õ için de tekrarlanõr. Sayõnõn en sonuna gerekti i kadar "0" eklenerek dönü üm yapõlõr:

1 0 1 1 1 1 0 1 1.1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 7 11=B 15=F 5 12=C

On tabanõndaki sayõyõ iki tabanõna dönü türmek için on tabanõndaki sayõ öncelikle sekiz tabanõna dönü türülür. Örne in, on tabanõnda verilen 86 sayõsõnõn sekiz tabanõna dönü ümü:

8 8 6 8 1 0 kalan 6, buradan 80 : 6 1 kalan 2, buradan 81 : 2 82 : 1

ve 8 610= 1268 1268 = 001010110B (B : 2 tabanõnda)

Örnek 2: On tabanõndaki 12.65 sayõsõnõn iki tabanõna dönü ümü

Sayõnõn ondalõk içermesi durumunda dönü üm iki adõmda gerçeklenir. Ondalõk de erin dönü ümü: Ondalõk de er a a õda gösterildi i gibi 8 ile

çarpõlõr. Bu çarpmalarõn sonucunda üretilen tam sayõlar sekiz tabanõndaki ondalõk sayõyõ verir.

1-5

Anahtarlarõn “1” ve “0” olmak üzere ayõrt edici iki durumu vardõr. Bu durumlarõn her biri bir lojik durum çõkõ õnõ temsil eder. ekil 1-1(a)'daki devre bu prensibi do rulamaktadõr.

ekil 1-1(a)’da, Anahtar 1 konumundayken, LED2 yanar (ON). Anahtar 2 konumundayken, LED1 yanar (ON). Anahtar 0 konumundayken, hem LED1 hem de LED2 yanar (ON). Anahtar loji i iki ya da üç duruma sahip olabilir: “1”; “0” ve ”X” veya "açõk". Dijital i lemleri izah etmek için röleler kullanõlabilir. Röle, giri gerilimi çalõ ma gerilimine ula õnca tetiklenir, giri gerilimi salõverme geriliminin altõna dü erse çalõ mayõ bõrakõr.

KULLANILACAK ELEMANLAR

1. KL-31001 Dijital Lojik Lab 2. KL-33001 Modülü 3. Multimetre

1-6

DENEY N YAPILI I

1. ekil 1-1 (b)'de gösterilen devreyi olu turmak için ekil 1-1 (a)'ya göre

ba lantõ klipslerini yerle tirin.

ekil 1-1(a) ekil 1-1(b)

2. Z1 noktasõnõ, KL-31001’in üzerindeki Ayarlanabilir Güç Kayna õna ba layõn.

Çõkõ gerilimini ayarlayõp, Z2 noktasõndaki minimum ve maksimum gerilimi

ölçün.

3. Çõkõ gerilimini ayarlayõp LED (CR2)’i gözlemleyin.

4. Devreyi ekil1-1(c)’ye göre yeniden kurun. Anahtar a, b, c konumlarõndayken

LED’in durumlarõnõ kaydedin.

ekil 1-1(c)

MUNZUR ÜNİVERSİTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

MANTIK DEVRELERİ LABORATUVARI

DENEY NO: 2

LOJİK KAPILAR VE KOMBİNASYONAL LOJİK DEVRELER

Deneyin Amacı :

Bu deneyde Boolean cebirinde kullanılan operatörlerin (mantık kapıları ) tanınması,

boolean cebirindeki eşitliklerin mantıksal kapılar ile gerçekleştirilmesi, kombinasyonal lojik

devre tasarımı ve fonksiyon denklemlerininin oluşturulması incelenecektir. Ayrıca Min.

Terimlerin toplamı veya Max.Terimlerin çarpımı şeklinde oluşturulmuş fonksiyon

denklemlerinin NAND veya NOR bağlaçları ile gerçekleştirilmesine ait uygulamalar

yapılacaktır.

Ön bilgi:

Boolean Cebiri sadece iki durumda bulunabilen değişkenlerle çalışan matematiğin bir

dalıdır. Bu cebir yapısı itibariyle iki tabanlı sayı sistemini kullanmaya uygundur (iki tabanlı

sayı sistemindeki rakamların 0 veya 1 durumlarında bulunabileceğini hatırlayınız.)

Elektronikte de de iki durumlu rakamlarla ifade edilebilen ikili sayı sisteminin uygulaması

oldukça basittir.

Boolean değişkenleri durum değişkenleri olarak ta bilinir. Bu tip değişkenler sadece

iki durumda bulunabilirler. Durumlar doğru veya yanlış olarak bilinir. Bu şekildeki mantıksal

değişkenler 1 veya 0, HI (HIGH) veya LO (LOW), ON veya OFF , TRUE veya FALSE,

olarak ifade edilir.

Boolean cebrinin temel operatörleri VE (AND), VEYA (OR) ,DEĞİL (NOT)

bağlaçlarıdır. Bunlardan türeyen NAND ( VE DEĞİL), NOR (VEYA DEĞİL) vb. bağlaçlarda

kullanılır. Sadece Lojik çarpım ve lojik toplama işlemlernin yapıldığı Boolen Cebrin’de

değişkenler belirli kurallara göre bağlaçlar ile bağlanarak Fonksiyon denklemleri elde edilir.

Doğruluk tabloları Boolean değişkenlerin aralarındaki ilişkinin tarif edilmesini için

önemli bir ifade şeklidir. Bir doğruluk tablosu bütün bağımsız değişkenleri ve bağımlı

değişkenleri ve onların mümkün olan bütün durum kombinasyonlarını listeler. Bağımsız

değişkenler doğruluk tablosunun sol tarafının üstünde listelenir. Doğruluk tablosunun en üst

sağ tarafında da bağımlı değişkenler (çıkış büyüklükleri) vardır. Doğruluk tablosunun

sütunları Boolean değişkenleri ile birleştirilmiş mümkün olan bütün durumları gösterir.

Fonksiyon denklemleri ise doğruluk tablosunun boolean cebrindeki ifade tarzıdır.

Aşağıdaki tablonun değerlendirilmesi ve boolean cebrinin kural ve teoremlerinin hatırlanması

öğrencinin sorumluluğundadır. (Tablo ve, veya, özel veya işlemlerini gösterir.)

A B F G H I J K

0 0 0 0 1 1 1 0

0 1 1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 0 1

1 1 1 1 0 0 1 0

Fonksiyon

denklemleri F A B

G A B H A B I A B

J AOB K=AOB




Kombinasyonel lojik devreler tasarlanmadan ve gerçekleştirilmeden önce, aşağıdaki

bilgiler göz önüne alınmalıdır.

1. Lojik kapıların doğruluk tabloları

2. Boolean fonksiyonu

3. Karnaugh Diyagramı

4. De Morgan Teoremi

Günümüzde çok özel devreler hariç genellikle devre gerçekleştirmede TTL ve CMOS

familyasını entegre devreler kullanılmaktadır.

Deney 1.1. Not Kapısı Ve Doğruluk Tablosunun Elde Edilmesi

KL-26001 Modülü ile aşağıdaki devreyi kurunuz ve doğruluk tablosunu oluşturunuz.

Deney 1.2. And Kapısı Ve Doğruluk Tablosunun Elde Edilmesi


Deney 1.3. Or Kapısı Ve Doğruluk Tablosunun Elde Edilmesi


1 2

lojik

indicator 1lojik

indicator 2

PB-1

LI3LS1

LS2

LI1 LI2

74LS08

LI3LS1

LS2

LI1 LI2

74LS32




Deney 1.4 . Nand Kapısı Ve Doğruluk Tablosunun Elde Edilmesi


Deney 1.5. Nor Kapısı Ve Doğruluk Tablosunun Elde Edilmesi


LI3LS1

LS2

LI1 LI2

74LS00

LI3LS1

LS2

LI1 LI2

74LS02




DENEY 3

ORTA ÖLÇEKLİ ENTEGRE DEVRELER VE UYGULAMALARI

Deneyin Amacı

1- MSI (Medium Scale İntegrated Circuit-Orta Ölçekli Entegre Devre) devrelerin tanınması,

özelliklerinin sınanması

2- MSI devreleri ile uygulamalar yapılması

Ön Bilgi

Orta ölçekli entegre devreler, içerisinde yaklaşık 9-100 eleman bulundurulabilen , çok

amaçlı kullanılabilen sayısal entegre devrelerdir. Entegre içerisindeki kapı yoğunluğu SSI

devrelere göre daha fazla olduğundan genellikle CMOS teknolojisiyle üretilirler.

Genel maksatlı kullanılabilen MSI entegrelere örnek; Decoder, Encoder, Multiplexer,

Demultiplexer, Shift-Register, ROM, PLA vb. gösterilebilir.

Bunlardan multiplexer ve demultiplexerler esas fonksiyonları dışında kombinasyonal

lojik devre gerçekleştirme uygulamalarında da sıkça kullanırlar.

Hazırlık Soruları

Deney föyü dışında displayler, multiplexerler, demultiplexerler, decoderler, encoderler ve

bunlarla ilgili uygulamalar araştırılıp çalışılacaktır.

ROM ve PLA’lar hakkında bilgi edinilecektir.

Deneye gelinmeden önce her öğrenci farklı olacak biçimde yukarıda çalışılan elemanlarla

ilgili uygulaması deney raporunda verilmek üzere birer problem çalışacaktır.

DENEYİN YAPILIŞI

Deney.1 – DECODERLER ( KOD ÇÖZÜCÜLER )

Deneyin Amacı :

Bu deneyde MSI devrelerinin çalışması ve 4:10 decoderler ile uygulamalar yapılacaktır. Bu

devre sık sık BCD-Desimal decoder olarak kullanılır. Aynı zamanda 3:8 decoder ve 2:4

decoderler gibi dörtten daha az binary giriş sayısı için decoder olarak kullanılabilir. KL-33004

modülünün c bloğundaki U10 (7442) tümdevresi; 4 bitlik ikilik sayıların, onluk sistemdeki

karşılıklarının gösterilmesini sağlayan bir entegredir.

1- Bağlantı devresi Şekil-1 ‘de gösterilmiştir. Deney setinde KL-33004 için gerekli bağlantılar

aşağıdaki şekilde girişlerin anahtarlar üzerinden bağlanması ve çıkışlara da LED ‘lerin

bağlanması ile gerçekleştirilir.Vcc’ yi +5V’a bağlayın.




Şekil.1 : BCD/DEC decoder

2- A1, B1, C1, D1 girişlerini çevirmeli anahtarlardan birinin SW0,SW1,SW2,SW3 BCD

çıkışlarına, 0~9 çıkışlarını L0~L9 lojik göstergelerine bağlayın.

3- Veri anahtarlarını Tablo 1’e göre ayarlayarak A, B, C, D girişlerindeki gerilimleri

multimetre ile ölçün. Girişlerde gerilimin bulunması yüksek seviye durumunu (“1”),

gerilimin bulunmaması ise düşük seviye durumunu (“0”) göstermektedir. L0~L9’daki çıkış

durumlarını gözlemleyin.

Tablo 1’deki giriş ve çıkış durumlarını kaydedin.

Tablo.1




Deney.2 - DECODER/SÜRÜCÜLER

Bu deneyde KL-33005 modülünün b bloğundaki U5 (7448) tümdevresinin kullanımı

araştırılacaktır. Aynı zamanda yedi parçalı displaylerin kullanımı hakkında çalışma yapılacaktır.

Basit displaylerin gerçekleştirilmesi çalışılacaktır. Deney adımları aşağıdaki gibidir.

Şekil.2 :BCD/7 parçalı decoder

1- KL-33005 modülünün b bloğundaki U5 (7448) tümdevresinin D, C, B, A girişlerini

SW3, SW2, SW1, SW0 veri anahtarlarına bağlayın. 7448 tümdevresi bir BCD’den-7

parçalı gösterge kod çözücü/sürücüdür. ”RB1” girişini DIP 1.0 lojik anahtarına,

“B1/RB0”’i L0 lojik göstergesine, “LT” girişini ise DIP 1.1 lojik anahtarına bağlayıp DIP

1.0 ve DIP 1.1 anahtarlarını yüksek seviye durumuna getirin.

2- 7448 tümdevresinin a,b,c,..,g çıkışlarını 7 göstergeli displayin a,b,c,..,g çıkışlarına

bağlayın. Tablo 2’deki giriş sırasını takip ederek 7 parçalı göstergenin çıkışlarını

kaydedin.

3- DIP 1.1 lojik anahtarını düşük seviye konumuna getirip 2. adımı tekrarlayın. Elde

ettiğiniz çıkışlar 2. adımdaki çıkışlardan farklı mı?

4- DIP 1.0 lojik anahtarını düsük seviye konumuna, DIP 1.1 lojik anahtarını ise yüksek

seviye konumuna getirip 2. adımı tekrarlayın. Elde ettiğiniz çıkışları 2.adımdaki çıkışlarla

DCBA=0000~1001 arasında karşılaştırın. Fark var mı?




Tablo.2

Deney.3 – ENCODERLER ( KODLAYICILAR )

Bu deneyin amacı encoderleri araştırmaktır. Burada KL-33005 block a 42 encoder

çalışılacaktır. Bu tip encoder aynı zamanda dörtlük encoder olarak bilinir. Dörtlük bir tuş

takımını çözmek veya 4x2 dönüştürme yapmak için kullanılabilir. Deneyin yapılışı aşağıdaki

gibidir.

1- Bağlantı klipslerini Şekil-3’e göre yerleştiriniz.

2- Devrenin bağlantı şeması Şekil-3 ‘de gösterilmiştir. Bu 4x2 encoderdir.

Şekil-3 : Dört-İki uçlu encoder




3- Vcc’yi +5V’a bağlayın.

4- A~D girişlerini SW0~SW3 veri anahtarlarına, F8, F9 çıkışlarını L0, L1 lojik göstergelerine

bağlayın.

5- D, C, B, A için Tablo-3’deki giriş sırasını takip ederek çıkışları kaydedin.

Tablo-3

6- A ile A1 arasındaki bağlantı klipsini kaldırarak Şekil-4’te gösterildiği gibi A1 ve F1 arasına

yerleştirin. Diğer bütün bağlantılar aynı kalacaktır. Tablo-4’deki giriş sırasını takip ederek

çıkışları kaydedin.




Şekil-4

Tablo-4

7- Tablo-3 ile Tablo-4’deki çıkış durumlarını karşılaştırın. Aradaki fark nedir?

Deney.4 – DİGİTAL MULTİPLEXERLER ( SAYISAL ÇOĞULLAYICI )

Bu deneyde digital multiplexerler çalışılacaktır. KL-33006 modülünün e bloğu 2:1 veri

seçici/multiplexer çalışılacaktır. Bir multiplexer paralel seri dönüştürme için veya bir veri seçici

olarak kullanılabilir. Bir multiplexer lojik fonksiyonları gerçekleştirmek için de kullanılabilir.

Aşağıdaki deneyde iki-bir uçlu multiplexerin çalışması öğrenilecektir. Deneyin yapılışı aşağıdaki

gibidir.

1- Deneyin bu bölümünde KL-33006 modülünün e bloğu 2:1 veri seçici olarak kullanılacaktır.




Şekil.5 : Basit bir multiplexer

2- A, B girişlerini SW0, SW1 veri anahtarlarına, C seçme girişini SW2 veri anahtarına, F3

çıkısını L0 lojik göstergesine bağlayın.

3- Tablo-5’teki giriş katarını takip ederek F3 çıkısının durumlarını kaydedin. Girişlerden

hangisi (A mı B mi?) çıkısı belirlemektedir?

Tablo-5

Raporda İstenenler :

Deneyde yaptıklarınızı, deneyde aldığınız sonuçları, bu sonuçların değerlendirilmesini

ve dikkatinizi çeken noktaları yazınız.

Deneyde kullandığınız devrelerin doğruluk tablolarını çıkarınız.

Decoder ile display arasındaki bağlantı şemasını çizerek açıklayınız.

Daha önce bilgi edindiğiniz elemanlar hakkında özetleyici bilgi veriniz.

Documents

Bölüm 1 Temel Lojik Kap õ Deneyleri - munzur.edu.tr · 1-2 Bölüm 1 Temel Lojik Kap õ Deneyleri DENEY 1-1 Lojik ve Anahtarlara Giri ú DENEY øN AMACI 1. Dijital ve analog sinyal