İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü 00223 - Mantık Devreleri Tasarımı Laboratuar Föyleri Numara: Ad Soyad: Arş. Grv. Bilal ŞENOL
Devre Kurma Alanı Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 1 BREADBOARD Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi breadboard üzerinde dikey oluklar (5 erli gruplar) ayrı ayrı birbirine bağlıdır. Aynı şekilde yatay oluklar da birbirine bağlanmıştır. Kırmızı çizgi ile gösterilen oluklar genellikle devreye güç vermek için kullanılır. Mavi oluklar ise genellikle topraklama oluklarıdır. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi entegre, breadboard alanının ortasına yerleştirilmiştir. Bu şekilde, entegre bacaklarının kısa devre olması engellenir. Dönem boyunca laboratuar derslerinde yapılacak deneylerde kullanılacak entegreler ve açıklamaları aşağıda verilmiştir. 7414-6 adet "tek giriş tek çıkış INVERT" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2", "3-4", "5-6", "9-8", "11-10" ve "13-12" bacakları birer INVERT kapısı olarak çalışacaktır yani 1 numaralı bacağa lojik 1 verildiğinde 2 numaralı bacaktan lojik 0 alınacaktır. Güç (Power) Olukları Toprak (Ground) Olukları 7408-4 adet "iki giriş tek çıkış AND" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2-3", "4-5-6", "10-9-8" ve "13-12-11" bacakları birer AND kapısı olarak çalışacaktır yani entegre aşağıdaki tabloda verildiği gibi çalışacaktır. 7408 entegresi çalışma tablosu Giriş (1) Giriş (2) Çıkış (3) 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 2 7400-4 adet "iki giriş tek çıkış NAND" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2-3", "4-5-6", "10-9-8" ve "13-12-11" bacakları birer NAND kapısı olarak çalışacaktır yani entegre aşağıdaki tabloda verildiği gibi çalışacaktır. 7400 entegresi çalışma tablosu Giriş (1) Giriş (2) Çıkış (3) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 7432-4 adet "iki giriş tek çıkış OR" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2-3", "4-5-6", "10-9-8" ve "13-12-11" bacakları birer OR kapısı olarak çalışacaktır yani entegre aşağıdaki tabloda verildiği gibi çalışacaktır. 7432 entegresi çalışma tablosu Giriş (1) Giriş (2) Çıkış (3) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 7402-4 adet "iki giriş tek çıkış NOR" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "3-2-1", "6-5-4", "8-9-10" ve "11-12-13" bacakları birer NOR kapısı olarak çalışacaktır yani entegre aşağıdaki tabloda verildiği gibi çalışacaktır. 7402 entegresi çalışma tablosu Giriş (2) Giriş (3) Çıkış (1) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 3 7486-4 adet "iki giriş tek çıkış EXOR" kapısı içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 14 numaralı bacağa +5V ve 7 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2-3", "4-5-6", "10-9-8" ve "13-12-11" bacakları birer EXOR kapısı olarak çalışacaktır yani entegre aşağıdaki tabloda verildiği gibi çalışacaktır. 7486 entegresi çalışma tablosu Giriş (1) Giriş (2) Çıkış (3) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 7485 - "4 bit karşılaştırıcı" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 16 numaralı bacağa +5V ve 8 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "15-13-12-10" bacakları 4 bitlik A sayısının ve "1-14-11-9" bacakları 4 bitlik B sayısının giriş bacakları olacaktır. A ve B sayıları girildikten sonra A B olduğu durumda 5 numaralı çıkış, A B olduğu durumda 6 numaralı çıkış ve A B olduğu durumda 7 numaralı çıkış lojik 1 olacaktır. 4 bitlik A ve B sayıları aşağıda verildiği gibidir. A A3 A2 A1 A0 B B3B 2B1 B0 7483 - "4 bit tam toplayıcı" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 5 numaralı bacağa +5V ve 12 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-3-8-10" bacakları 4 bitlik A sayısının ve "16-4-7-11" bacakları 4 bitlik B sayısının giriş bacakları olacaktır. A ve B sayıları girildikten sonra toplama işleminin sonucu "15-2-6-9" nolu çıkışlarda görülecektir. Toplama işleminde bir elde olması durumunda 14 numaralı çıkış lojik 1 olacaktır. 4 bitlik A ve B sayıları aşağıda verildiği gibidir. A A4 A3 A2 A1 B B4B3 B2B1
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 4 74151 - "8x1 multiplexer" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 16 numaralı bacağa +5V ve 8 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "11-10-9" numaralı bacaklar bit seçme, "4-3-2-1-15-14-13-12" numaralı bacaklar giriş bitleri ve "5-6" numaralı bacaklar ise çıkış bitleri olacaktır. Multiplexer devresinde seçme bitleri ile seçilen giriş biti çıkışa aktarılır. 5 numaralı bacakta seçilen giriş biti aynen görülürken 6 numaralı bacakta seçilen giriş bitinin tersi görülür. 74138 - "3x8 demultiplexer" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 16 numaralı bacağa +5V ve 8 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-2-3" numaralı bacaklar bit seçme, "15-14-13-12-11-10-9-7" numaralı bacaklar çıkış bitleri ve "4-5-6" numaralı bacaklar ise izin verme bacakları olacaktır. Demultiplexer devresinde seçme bitleri ile seçilen çıkış biti aktif olur. 7447 - "7 segment display sürücü" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 16 numaralı bacağa +5V ve 8 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "6-2-1-7" numaralı bacaklar 4 bit sayı girişi, "13-12-11-10-9-15-14" numaralı bacaklar 7 segment display bağlantı bitleri olacaktır. Bu devrede 4 bit sayı girişi bitlerinden girilen sayı displayde görüntülenecektir. Girilecek 4 bitlik sayı DCBA şeklinde olmalıdır. 7493 - "4 bit binary sayıcı" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 5 numaralı bacağa +5V ve 10 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-14" numaralı bacaklar clock giriş bitleri, "12-9-8-11" numaralı bacaklar 4 bitlik sayı çıkış bitleri olacaktır.
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 5 7473-2 adet "J-K Flip Flop" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 4 numaralı bacağa +5V ve 11 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra yandaki şekilde görülen "1-5" numaralı bacaklar clock giriş bitleri, "14-3-7-10" numaralı bacaklar J-K girişleri, "12-13-9-8" numaralı bacaklar çıkış bitleri ve "2-6" numaralı bacaklar clear bitleri olacaktır. 555 - "Zamanlayıcı" içerir. Yandaki şekilde görüldüğü gibi bu entegrenin çalışması için öncelikle 8 numaralı bacağa +5V ve 1 numaralı bacağa 0V verilmelidir. Bu bağlantılar sağlandıktan sonra entegre clock sinyali üretiminde kullanılacaktır. Deneylerde Kullanılacak Bazı Elektronik Elemanlar: Direnç - Akım sınırlayıcı elemandır ve yönü yoktur. Direncin değeri üzerindeki renkler ile belirlenebilir. Kapasitör - Depolayıcı elemandır. Uzun bacak +, kısa bacak - kutupludur. Kapasitörün değeri üzerinde yazmaktadır.
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 6 LED - Bir çeşit diyottur ve ışık veren elemandır. Uzun bacak +, kısa bacak - kutupludur. Deney Sırasında Dikkat Edilmesi Gereken Durumlar: Vcc ve GND bağlantılarının doğru yapıldığından emin olunuz. Entegrenin Vcc biti ile güç kaynağı arasına 330Ω değerinde direnç takınız. Bu şekilde entegrenin yanması önlenecektir. Kullanacağınız güç kaynağında kırmızı renkli uç +5V'u, siyah renkli uç ise 0V'u simgelemektedir. Devreyi tamamlamadan devreye güç vermeyiniz. LED kullanılacak devrelerde LED'in + kutbundan önce mutlaka küçük değerli bir direnç kullanılmalıdır. Örnek Bir Devre Şeması Vcc GND
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 7 Deney 1: Mantık kapılarının entegreler ile denenmesi ve universal kapılar kullanılarak diğer kapıların oluşturulması. Malzemeler: - 7400, 7402, 7408, 7414, 7432, 7486 entegreleri - 330 ohm direnç ve LED a) 7400 NAND, 7408 AND, 7402 NOR, 7414 INVERT, 7432 OR ve 7486 EXOR entegrelerini kullanarak NAND, AND, NOR, INVERT, OR ve EXOR kapılarının doğruluk tablolarını çıkarınız. Daha sonra EXOR kapısının çıkışına INVERT kapısını bağlayarak EXNOR kapısını oluşturunuz ve doğruluk tablosunu yazınız. AND OR INVERT A B F A B F A F NAND NOR EXOR EXNOR A B F A B F A B F A B F b) NAND kapısını kullanarak INVERT, AND ve OR kapılarını oluşturunuz. Oluşturulan kapıların çıkışlarına LED bağlayarak deneyi test ediniz. Puan:
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 8 Deney 2: Toplayıcı ve karşılaştırıcı devrelerinin çalıştırılması. Malzemeler: - 7483, 7485 entegreleri - 330 ohm direnç ve LED a) 7483 4 bit tam toplayıcı entegresini gerekli bağlantıları yaparak çalıştırınız. A ve B, 4 bitlik binary sayılardır. 7483 entegresini kullanarak aşağıdaki işlemlerin sonucunu bulunuz. A 1010 A 1100 A 1111 B + 1111 B + 0101 B + 1111 C - - - - - C - - - - - C - - - - - b) 7485 4 bit karşılaştırıcı entegresini gerekli bağlantıları yaparak çalıştırınız. A ve B, 4 bitlik binary sayılardır. 7485 entegresini kullanarak aşağıdaki sayıları karşılaştırınız. A 1010 A 1100 B 1111 B 0101 Puan:
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 9 Deney 3: Demultiplexer ve multiplexer devrelerinin çalıştırılması. Malzemeler: - 74138 ve 74151 entegreleri - 330 ohm direnç ve LED a) 74138 3x8 demux entegresini gerekli bağlantıları yaparak çalıştırınız ve çalışma mantığını anlatınız. b) 74151 8x1 mux entegresini gerekli bağlantıları yaparak çalıştırınız ve çalışma mantığını anlatınız. Puan:
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 10 Deney 4: 7447 ile 7 segment display sürülmesi. Malzemeler: - 7447 entegresi - 7 segment display - 330 ohm direnç a) 7447 7 segment display sürücü girişine 4 bitlik binary sayılar vererek çıkıştaki display üzerinden verilen sayıyı okuyunuz. Puan:
Arş. Grv. Bilal ŞENOL - Mantık Devreleri Laboratuarı 11 Deney 5: JK Flip Flop (7473), display sürücü (7447) ve NAND (7400) ile 0-9 ileri sayıcı tasarımı. Malzemeler: - 7473, 7447 ve 7400 entegreleri, 7 segment display, dirençler ve sinyal jeneratörü Puan: