實驗八 數位邏輯 實驗大綱 : 一 邏輯訓練器的介紹簡介 二 LED 的電路操作 三 了解基本邏輯閘的應用邏輯閘的應用 (ND,OR,NOT,NND,NOR,) 四 邏輯閘的組合應用 ( 數個連接起來做應用, 卡諾圖訓練 ) 實驗原理 : 一 邏輯訓練器的介紹 OFF ON 7 6 5 4 3 2 POWER U-3 STRIGHT HEDER HI :RED LO:NO DISPLY +V -V +5V -5V Min Max Min Max ~ +5V D POWER ~ -5V 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 7 2 3 ITS LED DISPLYS D2 D D D D 2 D ITS LED DISPLYS KΩ 2 3 4 KΩ POTENTIOMETER 5 6 FREQUENY 7 4 5 6 OUTPUT 麵包板放置處. N 2. N 3. NN 4. NN 2 3 Min Max MPLITUDE TTL MODE SPEKER 4 X X X XK XK RNGE FUNTION FUNTION GENERTOR SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 ITS DT SWITHES SW SW P P PULSE SWITHES 圖
二 LED 的電路操作 LED 的基本原理 () 逆向偏壓 : 逆向偏壓時,P 型中的多數載子 ( 電洞 ),N 型中的多數載子 ( 電子 ), 受到空乏區的位能障壁 無法產生電流 無法發光 (2) 順向偏壓 : 順向偏壓時, 電子和電洞移動通過 PN 接面的空乏區 可以產生電流 電子電洞對在空乏區附近結合 發射出光子 (3) E =h/λ 電子伏特 (ev);e =24/λ(nm)=.24/λ(μm) ;h: 普朗克常數 三 了解基本邏輯閘的應用邏輯閘的應用 (ND,OR,NOT,NND,NOR,) () ND: 及閘 (ND Gate); 當任何一個輸入端為邏輯 時, 輸出端必為邏輯, 僅在輸入端全部為邏輯 時, 輸出端才會為邏輯 (2) OR: 或閘 (OR Gate); 當任何一個輸入端為邏輯 時, 輸出端必為邏輯, 僅在輸入端全部為邏輯 時, 輸出端才會為邏輯 (3) NOT: 反閘 (NOT Gate); 輸出端的狀態永遠與輸入端相反 (4) XOR: 互斥或閘 (Exclusive-OR Gate); 逢輸入 的個數為奇數時, 輸出為, 否則輸出為 (5) NND: 反及閘 (NND Gate) 的功能相當於及閘的輸出端加一個反閘, 當任何一個輸入端為邏輯 時, 輸出端必為邏輯, 僅在輸入端全部為邏輯 時, 輸出端才會為邏輯 (6) NOR: 反或閘 (NOR Gate) 的功能相當於或閘的輸出端加一個反閘, 當任何一個輸入端為邏輯 時, 輸出端必為邏輯, 僅在輸入端全部為邏輯 時, 輸出端才會為邏輯 四 邏輯閘的組合應用 ( 數個連接起來做應用, 卡諾圖訓練 ) () 組合電路 (ombinational ircuits) 是由許多邏輯閘所組成, 它的輸出值直接由輸入訊號決定, 通常可用布林函數來表示組合電路 (2) 方塊圖 Inputs 組合電路 m Onputs 圖 2 (3) 包含 n 個輸入變數, 方框中的邏輯閘及 m 個輸出變數 其實每個輸出變數就代表一個布 林函數, 這種輸入與輸出的關係, 我們可用真值表完全描述出
實驗項目及步驟 : 設備 : 邏輯訓練器 材料 : 名 稱 規 格 數 量 ND 74 2 OR 2 NOT 744 XOR 746 NND 74 NOR 742 電阻 電阻 5 邏輯訓練器 LED 項目一 : 基本邏輯閘的應用 步驟 : () 把 LED 照圖接起來看是否亮起, 先用 Ω R f 圖 3 (2) 把 LED 照圖接起來看是否亮起, 再用 5Ω, 比較前一個的亮暗 項目二 : 基本邏輯閘的應用 ( 一 ):4Pin I 腳位的認識及接腳圖 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 4
( 二 ):ND-74 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 5 表 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 5: 將 I 第 3 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 和 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 ( 三 ):OR- V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 6 表 2 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 5: 將 I 第 3 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 和 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 2
( 四 ):NOT-744 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 7 表 3 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 3 ( 五 ):XOR-746 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 表 4 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 5: 將 I 第 3 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 和 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 4
( 六 ):NND-74 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 表 5 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 5: 將 I 第 3 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 和 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 5 ( 七 ):NOR-742 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 圖 表 6 () : 將 I 第 4 隻腳接到 D POWER 的 +5V 2: 將 I 第 7 隻腳接到 D POWER 的 3: 將 I 第 2 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 4: 將 I 第 3 隻腳接到 ITS DT SWITHES 的 SW 5: 將 I 第 隻腳接到 ITS LED DISPLYS 的 7 (2) 切換 SW 和 SW 看 LED 的變化, 亮為 暗為, 填入真值表表 6
項目三 : 邏輯閘的組合應用 ( 數個連接起來做應用, 卡諾圖訓練 ) 單數組 SOP, 雙數組 POS SOP (Sum Of Product, 積之和 ), 顧名思義就是把所有的變數先 ND 起來, 再以 OR 連接 舉兩個例子 : 圖 V 4 3 2 V 4 3 2 V 4 3 2 2 3 4 5 6 7 744 2 3 4 5 6 7 74 2 3 4 5 6 7 (SW) (SW) (SW2) Q
74 74 74 圖 2 (SW) (SW) (SW2) Q POS (Product Of Sum, 和之積 ), 顧名思義就是把所有的變數先 OR 起來, 再以 ND 連接 舉兩個例子 : ( )( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )( )( ) 744 74 744 74 744 74 圖 3 (SW) (SW) (SW2) Q
+ + + ( )( )( ) 圖 4 (SW) (SW) (SW2) Q 問題與討論 : 一 卡諾圖和真值表有何不同? 二 SOP 與 POS 有何不同?