LOJĠK KAPILAR ĠÇĠN BĠR EĞĠTĠM ARACI AN EDUCATIONAL TOOL FOR LOGIC GATES

Transkript

1 LOJĠK KAPILAR ĠÇĠN BĠR EĞĠTĠM ARACI AN EDUCATIONAL TOOL FOR LOGIC GATES ġerif Fatih AKKAĞIT, M.E.B. Elazığ Palu Mesleki ve Teknik Eğitim Merkezi Ahmet TEKĠN, Fırat Üniversitesi Eğitim Fakültesi Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Anabilimdalı Abstract: In some of the Vocational Schools electricity,electronic and computer departments course curriculums, there are some courses logic circuit elements and logic elements. In most of the fields which include electricity-electronic and computer Technologies, there are courses which aim to teach logic elements, and different approaches to implement logic designs with these elements. But as the labaratory facilities are limited and there aren t enough materials, the issue remains incomprehensible.this effects the students and their attitudes towards the courses negatively. In this study,in order to overcome those drawbacks, an education material has been developed by using Labview software. By means of this education material, the topics became much easier, visionary interfaces were designed and an effective communication was developed with the students. And, Or, Not have chosen as the sample application patterns. Keywords: Educational tool, Logic gates Özet: Endüstri meslek liselerinin elektrik, elektronik ve bilgisayar bölümlerindeki bazı derslerin içeriğinde lojik devre elemanları ve lojik devreler bulunmaktadır. Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Teknolojileri nin içinde bulunduğu pek çok alanda, lojik elemanları ve devreleri tanıtan ve bu elemanlarla lojik tasarımlar yapabilmeyi amaçlayan bu dersler de, gerek malzeme gerek laboratuar imkânlarının kısıtlı olmasından dolayı kavramlar soyut kalmaktadır. Bu da öğrencileri zorlamakta, öğrencilerin derse karģı tutumunu olumsuz yönde etkilemektedir. Bu çalıģmada, bu sıkıntıları ortadan kaldırmak amacıyla Labview yazılımı kullanılarak bir eğitim aracı geliģtirilmiģtir. Bu eğitim aracı ile konular somutlaģtırılmıģ, görsel ara yüzler tasarlanmıģ ve öğrenciler ile etkileģim sağlanmıģtır. Örnek uygulama olarak Ve (And), Veya (Or), Değil (Not) kapıları seçilmiģtir. Anahtar Kelimeler: Eğitim Aracı, Lojik Kapılar 1. GĠRĠġ BaĢta Elektrik-Elektronik Teknolojileri olmak üzere, Bilgisayar Teknolojileri nin de içinde bulunduğu pek çok alanda, lojik mantığının kavratılmaya baģlandığı, sayı sistemleri ve bu sistemlerin birbirine dönüģtürülmesi aģamasında, öğrenciler anlamada büyük zorluk çekmektedirler. Daha çok geleneksel yöntemlerle anlatılan bu derslerde, kavramların soyut kalması en büyük problemdir. Temel kavramları öğrenmede güçlük çeken öğrenciler, daha sonrasında temel lojik devrelerin kurulması, lojik entegrelerin çıkıģ kontrollerini yapması, toplayıcı devrelerini doğru kurması ve çıkıģları elde etmesi, flipflop devrelerinin kurulması ve yine farklı lojik entegrelerin doğru olarak kullanması sürecinde, daha da zorlanmaktadır. Öğrencilerin derse karģı ilgi ve tutumunu arttırmak için bu kavramların somutlaģtırılması gerekmektedir. Literatüre baktığımızda, Khairurrija ve arkadaģları mikrodenetleyiciler, LED ler, Hyper Terminaller, 7 segmentli göstergeler kullanılarak tasarlanan su sıcaklığını ölçen ve bunu kullanıcıya gösteren eğitim aracını 15 hafta boyunca öğrencilere uygulanmıģ ve olumlu sonuçlar almıģtır (Rijal, 2007). Azaklar ve Korkmaz (2008), geliģtirdiği uzaktan eriģimli eğitim aracı ile öğrencinin çeģitli ölçümler yapabilmesine yardımcı olmuģtur. See (2006) ise yaptığı çalıģmada, Mekatronik Mühendisliği öğrencilerine, 13 hafta boyunca sinyal iģleme, hareket kontrolü, giriģ- çıkıģ görme gibi konularda Labview yazılımı ile geliģtirilen arayüzler uygulanarak olumlu sonuçlar almıģtır. Ayrıca Chen vd (2008) robot kontrolü ile ilgili çalıģmalar yaparak literatürde yerini almıģtır. Labview yazılımının programlamaya getirdiği kolaylıkla beraber veri toplama için sağladığı tümleģik devreler sayesinde, çok hassas ölçümler, pratik Ģekilde gerçekleģtirilebilmektedir. Bu

2 özelliğinden dolayı, 2000 li yılların baģından itibaren hem endüstriyel alanlarda hem de bazı eğitim kurumlarında yaygınlaģmaya baģlamıģtır (Ünsaçar ve EĢme, 2009). Bu çalıģmada literatürde yapılan çalıģmalar göz önüne alınarak, yukarıda bahsedilen eksikliklerin giderilmesi amacıyla Labview yazılımı kullanılarak lojik kapılar için bir eğitim aracı geliģtirilmiģtir. Bu eğitim aracı kullanımı kolay, görsel arayüzlere sahip, öğrencilerle etkileģimde bulunan bir yapıya sahiptir. Örnek uygulama olarak Ve (And), Veya (Or), Değil (Not) kapıları seçilmiģtir. 2.LOJĠK KAPILAR Dijital devrelerde genellikle lojik 0 yanlıģı, lojik 1 ise doğruyu gösterir. Lojik kapılardan en temel olanları Ve (And), Veya (Or), Değil (Not) kapılarıdır. Bu üç temel kapıyı kullanarak çeģitli lojik devreler tasarlanabilmektedir Ve (And) Kapısı Mantıksal olarak, çarpma iģlemine denk gelir. Ġki giriģ ve tek çıkıģa sahip, sadece bir tek Ve (And) kapısından oluģan lojik devrenin doğruluk tablosu Tablo 1 de, Ve (And) kapısının devre sembolü ise ġekil 1 de verilmiģtir. A (GiriĢ-1) B(GiriĢ-2) C=A.B(ÇıkıĢ) Tablo 1: Ve (And) Kapısı Doğruluk Tablosu ġekil 1: Ve (And) Kapısı Devre Sembolü Ve (And) kapısında dikkat edilmesi gereken en önemli nokta çıkıģın, sadece tüm giriģlerin 1 olması durumunda, 1 olduğudur Veya (Or) Kapısı Mantıksal olarak, toplama iģlemine denk gelir. Ġki giriģ ve tek çıkıģa sahip, sadece bir tek Veya (Or) kapısından oluģan lojik devrenin doğruluk tablosu Tablo 2 de Veya (Or) kapısının devre sembolü ise ġekil 2 de verilmiģtir. A (GiriĢ-1) B (GiriĢ-2) C=A+B (ÇıkıĢ) Tablo 2: Veya (Or) Kapısı Doğruluk Tablosu ġekil 2: Veya (Or) Kapısı Devre Sembolü Veya (Or) kapısında giriģlerden sadece birinin 1 olması, çıkıģın 1 olması için yeterlidir.

3 2.3.Değil (Not) Kapısı GiriĢ sinyalini tersine çevirir. Bu özelliğinden dolayı çevirici veya invertör adı da verilir. Değil (Not) kapısının doğruluk tablosu Tablo 3 de, devre sembolü ise ġekil 3 de verilmiģtir. A (GiriĢ) C (ÇıkıĢ) Tablo 3: Değil (Not) Kapısı Doğruluk Tablosu ġekil 3: Değil (Not) Kapısı Devre Sembolü 3.GELĠġTĠRĠLEN EĞĠTĠM ARACI Lojik devrelerin temeli olan Ve (And), Veya (Or), Değil (Not) kapılarının çalıģması ile ilgili eğitim aracı geliģtirilmiģtir. ġekil 4 te ara yüzü verilen eğitim aracında; giriģ olarak iki adet anahtar, anahtarların durumunu gösteren iki adet LED, bir Ve (And) kapısı ve çıkıģ durumunu gösteren bir adet LED kullanılmıģtır. Devrenin yan tarafında basit bir Ve (And) kapısının doğruluk tablosu verilmiģtir. Bu tasarımda giriģ olarak kullanılan A ve B anahtarlarının açık olma durumunda, anahtarların sol tarafındaki LED ler yanmaktadır. Aynı Ģekilde ÇıkıĢ fonksiyonunda, giriģler yorumlanıp, elde edilen sonuçlar çıkıģ LED inde gösterilmektedir. ġekil 4: Ve (And) kapısı Front Panel Görünümü ġekil 5 te ise ġekil 4 te verilen örnek devrenin, Block Diagram bağlantıları gösterilmiģtir. Labview programının bir özelliği olarak Front Panele eklediğimiz her elemanın, Block Diagram da ki karģılığı otomatik olarak eklenmektedir. Kullanıcının yapacağı tek Ģey, doğru bir bağlantı Ģeklini oluģturmaktır.

4 ġekil 5: Ve (And) Kapısı Block Diagram Görünümü ġekil 6 da ara yüzü verilen eğitim aracında; giriģ olarak iki adet anahtar, anahtarların durumunu gösteren iki adet LED, bir OR kapısı ve çıkıģ durumunu gösteren bir adet LED kullanılmıģtır. Devrenin yan tarafında basit bir Veya (Or) kapısının doğruluk tablosu verilmiģtir. Bu tasarımda giriģ olarak kullanılan A ve B anahtarlarının açık olma durumunda, sol taraflarındaki LED ler yanmaktadır. Aynı Ģekilde ÇıkıĢ fonksiyonunun değerinin bir olması durumunda, çıkıģ fonksiyonunun sağ tarafındaki LED yanmaktadır. ġekil 6: Veya (Or) Kapısı Front Panel Görünümü ġekil 7 de ara yüzü verilen eğitim aracında; giriģ olarak üç adet anahtar, anahtarların durumunu gösteren üç adet LED, bir Veya (Or) kapısı, bir Ve (And) kapısı ve çıkıģ durumunu gösteren bir adet LED kullanılmıģtır. Devrenin yan tarafında doğruluk tablosu verilmiģtir. Bu tasarımda giriģ olarak kullanılan A, B ve C anahtarlarının açık olma durumunda, sol taraflarındaki LED ler yanmaktadır. Aynı Ģekilde ÇıkıĢ fonksiyonunda, giriģler yorumlanıp, elde edilen sonuçlar çıkıģ LED inde gösterilmektedir.

5 ġekil 7: Ve (And) Kapısı ve Veya (Or) Kapısı Front Panel Görünümü 5. SONUÇLAR Bu çalıģmada Labview yazılımı kullanılarak lojik devre elemanlarının çalıģmasını kavratan bir eğitim aracı geliģtirilmiģtir. Bu eğitim aracı ile soyut olan kavramlar, somutlaģtırılmıģtır. Gelecek çalıģmada bu eğitim aracı öğrencilere sunulacak, öğrencilerden gelen dönütlerle daha aktif hale getirilecektir. Ayrıca diğer lojik devre elemanları kullanılarak eğitim aracı geniģletilecektir. 6. KAYNAKLAR Azaklar, S., Korkmaz, H., A Remotely Accessible and Configurable Electronics Laboratory Implementation by Using LabVIEW, Wiley Periodicals, Inc. Comput Appl Eng Educ, No: /cae.20276,2008 Chen, C.H., Hsiung, C.L., Ying C.L., Wei, C.H. H., Local-Loop Based Robot Action Control Module Using Independent Microprocessors, Wiley Periodicals, Inc. Comput Appl Eng Educ, No: NSC E ,2008. Rijal, K., Munir, M., M., SUHENDI A., THAHA H., Budiman, M. An AT89S52 Microcontroller-Based Single Board Computer for Teaching an Instrumentation System Course, Wiley, Periodicals, Inc. Comput Appl Eng Educ No:15, 166_173, 2007 See,A., Challenging Computer-Based Projects for a Mechatronics Course: Teaching and Learning Through Projects Employing Virtual Instrumentation, Wiley Periodicals, Inc. Comput Appl Eng Educ, No:14,222_242, Ünsaçar, F. ve EĢme, E. (2009), Grafik Programlama Dili Labview. Ankara: Sıhhıye