Podstawy Automatyki Lab - 2010 - CW2

Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki – laboratorium
Ćw. 2:
Układy kombinacyjne oparte na elektronicznych układach TTL
Ćwiczenie 2)
Układy kombinacyjne oparte na elektronicznych układach TTL
Cel ćwiczenia:
a) poznanie podstawowych elektronicznych układów (bramek) logicznych realizowanych w technice
TTL na podstawie układów scalonych,
b) realizacja kombinacyjnych układów przełączających oparta na elementach syntezy funkcji
logicznych (z minimalizacją metodą Karnaugha) i zasadach przekształcania (transformacji) tych
układów do postaci NAND.
Zakres niezbędnych wiadomości teoretycznych:
a) dwuelementową algebrę Boole'a [12, 13],
b) podstawowe wiadomości o funkcjach logicznych, postać kanoniczną [12, 13],
c) definicję układu kombinacyjnego oraz zasady syntezy układów kombinacyjnych,
d) minimalizację funkcji logicznych metodą Karnaugha,
e) metody (umiejętności) przekształcania funkcji logicznych do określonego Systemu Funkcjonalnie
Pełnego (SFP),
f) symbolikę i umiejętności rysowania schematów logicznych.
Opis stanowiska lab:
W ćwiczeniu wykorzystywać będziemy układy scalone, które zamontowane zostały w kostkach
funkcjonalnych. KaŜda kostka funkcjonalna zaopatrzona jest w łącze wielostykowe umoŜliwiające
włączenie jej w zaprojektowany układ logiczny bez lutowania. Na wierzchniej ścianie kostki
narysowano symbol logiczny bramki oraz zamontowano gniazda wejścia i wyjścia bramki. Kostki
funkcjonalne łączymy poprzez wielostykowy wtyk do dowolnego gniazda tablicy połączeń, która
umoŜliwia zasilanie układów scalonych. Tablica łączeniowa połączona jest przewodami z zasilaczem
stabilizowanym prądu stałego. NaleŜy zwrócić uwagę na właściwą biegunowość połączenia (plus
tablicy z plusem zasilacza) oraz wymaganą wartość napięcia + 5V (poziom 1). Realizacja układu
logicznego polega na wykonaniu połączeń przewodowych między odpowiednimi gniazdami
wejściowymi i wyjściowymi (na wierzchniej ścianie kostki funkcjonalnej) z wejściami i wyjściami
innej kostki (bramki) według sporządzonego schematu logicznego. Poprawność połączeń (działanie
układu) sprawdzamy za pomocą indykatora, którym jest kostka z zamontowanymi diodami
świecącymi typu LED. Świecenie diody oznacza logiczną jedynkę. PoniewaŜ budowa układów
scalonych UCY74 oparta jest na funkcji NAND, minimalna postać funkcji logicznej musi być
przekształcona do postaci zawierającej tylko funktory NAND.
Uwaga. NaleŜy bezwzględnie przestrzegać następujących zasad:
1) napięcie zasilania (z zasilacza) +5V,
2) połączenie tablicy połączeń z zasilaczem musi być zgodne z właściwą biegunowością tablicy.
Zmiana biegunowości oraz napięcie wyŜsze od +5V spowoduje uszkodzenie układów scalonych
oraz diod świecących.
Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki – laboratorium
Ćw. 2:
Układy kombinacyjne oparte na elektronicznych układach TTL
Przebieg ćwiczenia:
a) Zidentyfikować wskazaną kostkę funkcjonalną na podstawie symbolu,
b) Zrealizować prosty układ logiczny, opisany funkcją w postaci kanonicznej trzech lub czterech
zmiennych.
– zastosować minimalizację metodą Karnaugha,
– sporządzić schemat logiczny,
– wykonać układ połączeń,
– sprawdzić działanie układu dla wszystkich moŜliwych kombinacji zmiennych.
– przekształcić otrzymaną minimalną postać funkcji logicznej do postaci zawierającej tylko
funktory NAND,
c) wykonać układ przełączający, realizujący zadanie automatyzacji podane przez prowadzącego, w
następujący sposób:
– napisać postać kanoniczną funkcji logicznej,
– dokonać minimalizacji metodą Karnaugha,
– sporządzić schemat logiczny,
– wykonać układ połączeń,
– sprawdzić działanie układu.
– dokonać transformacji na elementy NAND,
Uwaga. Włączenie napięcia zasilającego tablicę łączeniową moŜe nastąpić dopiero po uzyskaniu
zgody prowadzącego zajęcia.
Sprawozdanie:
Sprawozdanie powinno zawierać:
– opis zidentyfikowanych elementów, zawierający nazwę, symbol graficzny, równanie oraz tabelę
wartości realizowanej funkcji logicznej,
– schemat logiczny, tabelę wartości, tabelę minimalizacyjną (Karnaugha) i przekształcenia zadanej
funkcji logicznej,
– słowny opis zadania automatyzacji, równanie kanoniczne i tabelę wartości funkcji przełączającej, jej
minimalizację metodą Karnaugha oraz przekształcenia i schemat logiczny funkcji,
– wnioski dotyczące zagadnień budowy i projektowania układów przełączających za pomocą
elementów bezstykowych TTL.