4.1 Ön Çalışması Deney çalışmasında yapılacak uygulamaların benzetimlerini yaparak, sonuçlarını ön çalışma raporu olarak hazırlayınız. 4.2 Deneyin Amacı MSI lojik elemanları yardımıyla kombinasyonel lojik devrelerden ENCODER ve DECODER devrelerin gerçekleştirilerek çalışmalarının incelenmesi. 4.3 Ön Bilgiler Bilindiği gibi dijital sistemlerde devreler, kombinasyonel (combinational) ya da ardışık (sequential) devreler şeklinde kurulmuş olabilirler. Kombinasyonel devreler lojik kapılardan oluşurlar ve herhangi bir andaki çıkışları o andaki girişlerinin durumlarına bağlıdır. Bir kombinasyonel devrenin çıkışı, girişin bir önceki durumunu etkilemez. Kombinasyonel devre, Boolean fonksiyonları yardımıyla mantıksal olarak tanımlanmış sadece bir özel işlemi yerine getiren devredir. Ardışık devreler ise lojik kapıların yanı sıra depolama elemanlarını (flip-flop) da kapsarlar. Buna bağlı olarak ardışık devrenin çıkışları, depolama elemanlarının durumuna ve harici girişlerine bağlıdır. Bir kombinasyonel devre, girişler ve bu girişlere bağlı çıkışlardan oluşur. Kombinasyonel devrenin çıkışlarında, girişlerine herhangi bir anda uygulanacak bilgiye göre o anda devrenin kuruluş amacına uygun şekilde bilgiler elde edilecektir. Bu deney çalışmasında kombinasyonel lojik devrelerden decoder incelenecektir. ve encoder devreleri 4.3.1 Kod çözücü (decoders) Decoder, N giriş hattından oluşan binary giriş bilgisini 2 N çıkış hattına çevirebilen kombinasyonel devredir. Decoderlar Şekil 4.1 de görüldüğü gibi, yapı olarak N binary giriş hattını M çıkış hattına çevirdiklerinden dolayı NxM ya da N-M decoder olarak adlandırılırlar. Burada M=2 N ilişkisi söz konusudur. Şekil 4.1 NxM Decoder ın genel görünüşü 18
Genel olarak decoderlar IC paketler içerisinde 2x4, 3x8, 4x10, 4x16 şeklinde düzenlenmiş olarak bulunurlar. Şekil 4.2 ve Tablo 4.1 de 2x4 decoder devresi ve doğruluk tablosu görülmektedir. Şekil 4.2 de görüldüğü gibi decoder devre A ve B girişlerine ve bu girişlerin kombinasyonuna bağlı olarak dört çıkışa sahiptir. Şekil 4.2 2x4 Decoder devresi Tablo 4.1 2x4 Decoder doğruluk tablosu GİRİŞLER ÇIKIŞLAR E A B D0 D1 D2 D3 0 X X 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 Girişe uygulanacak bilginin her kombinasyonunda çıkışlardan sadece birinde lojik 1 seviye görülecek, diğer çıkışlar ise lojik 0 seviyeye sahip olacaklardır. Şekil 4.1 de görüldüğü gibi, NxM decoder devresi giriş ve çıkış hatlarından başka bir de ENABLE girişine sahiptir. Eğer NxM decoder devresi gerekli olan ENABLE sinyaline sahip değilse (ENABLE=0) decoder devre yapması gereken işlemi yerine getiremez ve devre pasif durumdadır. Uygun ENABLE sinyali uygulandığında (ENABLE=1) decoder devre aktif durumdadır ve normal çalışma işlemlerini yerine getirir. Ayrıca ENABLE girişi birden çok decoder devrelerinin bulunduğu dijital devrelerde, uygun bir seçici lojik devre yardımıyla istenilen decoderli devrenin seçilmesinde kullanılabilir. Şekil 4.3 de ENABLE girişli 3x8 decoder devresi ve doğruluk tablosu görülmektedir. Değişik kapasitelerde decoder devreleri IC paketlerinde mevcut olduğu gibi (2x4, 3x8, 4x10, 4x16) birkaç decoder yardımıyla daha büyük kapasitelerde decoder devreler oluşturulabilir. Örnek olarak 4x16 decoder devre elde edebilmek için 3x8 decoderlardan faydalanılabilir. Şekil 4.4 de görüldüğü gibi 4 bitlik bir binary kodun A0, A1 ve A2 hatları her iki decoder ın x, y ve z girişlerine uygulanır. A3, hattı ise birinci decoder ın ENABLE girişine direk olarak bağlanır. 4 bitlik binary kod 16 değişik kombinasyona sahiptir. A3=0 olduğu sürece birinci decoder aktif durumda olacak, ikinci decoder uygun ENABLE sinyaline sahip olmadığından dolayı pasif durumda olacaktır. A3=1 olduğunda ise ikinci decoder aktif duruma geçecektir. 19
Şekil 4.3 3x8 Decoder devresi Tablo 4.2 3x8 Decoder devresi doğruluk tablosu GİRİŞLER ÇIKIŞLAR E X Y Z D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 20
Şekil 4.4 3x8 Decoder yardımıyla 4x16 decoder devrenin kurulması 4.3.2 Kodlayıcılar (encoders) Encoder bir decoderin tersi işlem yapan kombinasyonel bir lojik devredir. Bir encoder devre 2 N giriş hattına ve N çıkış hattına sahiptir. Çıkış hatlarından 2 N değişken giriş için binary kodlar üretir. Girişler M ve çıkışlar N olarak adlandırıldığında MxN ya da M-N encoder olarak tanımlanabilir. Şekil 4.5 MxN Encoder in genel görünüşü 21
Şekil 4.6 ve Tablo 3.3 den da görüleceği gibi encoder devresi 8 girişe ve bu girişlere karşılık binary olarak üretilecek kodların elde edileceği üç çıkışa sahiptir. Girişe 2 8 =256 mümkün olabilecek durum uygulanabilmesine karşılık bunların sadece doğruluk tablosunda görüldüğü gibi 8 giriş değişkeni giriş olarak kabul edilecek ve bu girişlere karşılık binary kodlar üretecektir. Bu işlem bir anlamda decimal girişin binary forma dönüştürülmesi olarak da adlandırabilir (decoder devrede ise binary giriş büyüklüğünün decimal forma dönüştürülmesi söz konusudur). Şekil 4.6 da görülen encoder devresi IC paketler halinde mevcut değildir. IC paketler halinde elde edilebilecek bir encoder devresi öncelikli çevrim yapan encoder (priority encoder) olarak adlandırılır. Bunun anlamı şudur; encoder a giriş olarak uygulanan her hattın bir öncelik sırası vardır. Buna göre girişlerden biri en yüksek öncelikli giriş (D7) ve bir diğeri en düşük öncelikli giriştir (D0). Örnek olarak bu girişlerden en yüksek öncelikli girişe karşılık bir binary kod üretecektir. Burada D5 girişi D2 ye göre daha öncelikli giriştir ve çıkışta 101 binary kodu üretilecektir. 74148 böyle bir encoder a örnektir. Şekil 4.6 Encoder devresi 22
Tablo 4.3 Encoder devresi doğruluk tablosu GİRİŞLER ÇIKIŞLAR D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 X Y Z 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 4.4 Deneyde Kullanılacak Cihazlar ve Devre Elemanları CADET Masterlab deney seti 1 adet AVO Metre 1 adet 74138 1 adet 74139 1 adet 74148 1 adet 270 ohm direnç Bağlantı kabloları 4.5 Deney Çalışması 1. 74139 IC paketi içerisinde bulunan iki adet 2x4 decoder yardımı ile 3x8 decoder devresini gerçekleştiriniz. 2. 74148 IC paketi ile 8x3 encoder devresini kurup çalıştırınız. 3. Enable girişi olan 2x4 decoder i NOR kapıları ile gerçekleştiriniz. 4. 2x4 decoder paketleri yardımıyla 4x16 decoder devresini gerçekleştiriniz. 4.6 Deney İle İlgili Sorular 1. 3x8 decoder paketleri yardımıyla 5x32 decoder devresini gerçekleştiriniz. 2. Öncelikli çevrim yapan encoder veya decoder mantığı hakkında bilgi veriniz. 3. 74148 IC paketi 8x3 öncelikli çevrim yapan bir encoder dır. 74148 ve lojik kapılar yardımı ile 10x4 encoder devresini gerçekleştiriniz. 23
4.7 Katalog Bilgileri 1. 74LS138 Katalog bilgisi 2. 74LS139 Katalog bilgisi 3. 74LS148 Katalog bilgisi 24