1 Practicum mmlogic



Dovnload 73.74 Kb.
Datum20.08.2016
Grootte73.74 Kb.

1

Practicum MMLogic






Inleiding

MMLogic is een computerprogramma waarmee digitale schakelingen kunnen worden gesimuleerd op het scherm.


Wanneer je MMLogic start verschijnt het onderstaande venster:

Met behulp van de werkbalk Palette maak je de verschillende schakelingen. Mocht de werkbalk niet op het scherm staan, klik dan op de knop Toggle Palette
Wanneer de schakeling klaar is kun je deze testen door op de knop Run simulation te klikken. De simulatie kan gestopt worden door op de knop Stop simulation te klikken.



1. Run simulation

2. Stop simulation

3. Pause simulation

4. Reset simulation

5. Step simulation

Logische operaties



De AND-poort



1. a. Maak de schakeling van de AND-poort.

Uit de werkblak Palette heb je de volgende componenten nodig:







Selector

Selecteren van een component



AND

AND-poort



Switch

Schakelaar of drukknop



LED

Light Emitting Diode (zuinig lampje)



Wire

Draad om twee componenten te verbinden



Text

Blokje om tekst toe te voegen aan het ontwerp

Door met de rechtermuisknop op een component te klikken verschijnt een snelmenu. Met behulp van de keuze Properties… kun je de eigenschappen van de component wijzigen.




A

B

A and B

0

0

..

0

1

..

1

0

..

1

1

..

b. Test de schakeling, neem de waarheidstabel over in een Word-document en vul kolom A and B in.



Zet vanaf nu alle andere antwoorden ook in dit Word-document!
De OR-poort

2. a. Maak de schakeling voor de OR-poort. Uit de werkblak Palette heb je de volgende extra component nodig:







OR

OR-poort



A

B

A or B

0

0

..

0

1

..

1

0

..

1

1

..
b. Neem in je antwoorden, de volledig ingevude waarheidstabel over van deze poort:
De NOT-poort

3. a. Maak de schakeling voor de NOT-poort. Uit de werkblak Palette heb je de volgende extra component nodig: (inverter)










NOT

NOT-poort





























A

Not A

0

..

1

..

b. Neem in je antwoorden, de waarheidstabel over van deze poort:


De XOR-poort

4. a. Maak de schakeling voor de XOR-poort. Uit de werkblak Palette heb je de volgende extra component nodig:







XOR

XOR-poort



A

B

A x-or B

0

0

..

0

1

..

1

0

..

1

1

..
b. Neem in je antwoorden, de waarheidstabel over van deze poort:

5. a. Maak onderstaande schakeling. Test de schakeling.

b. Vul de waarheidstabel in en bewaar deze.


A

B

C

X

0

0

0

..

0

0

1

..

0

1

0

..

0

1

1

..

1

0

0

..

1

0

1

..

1

1

0

..

1

1

1

..




6. a. Beredeneer !!


In welke situaties zal de LED gaan branden. Maak zelf een waarheidstabel en vul hem vooraf helemaal in.


b. Maak deze schakeling en controleer of je redenering klopte.

Chips

In de praktijk kom je geen losse poorten tegen, maar zijn ze geïntegreerd in een chip. Chips of IC’s (geïntegreerde circuits) bestaan uit een stukje silicium waarop enkele poorten zijn aangebracht. Ze worden gemonteerd in een plastic of keramische behuizing. Langs de rand bevinden zich rijen pinnen, waarmee de chip wordt bevestigd op een printkaart.

In de afbeelding hieronder zie je een schematisch ontwerp van een chip met vier AND-poorten. Iedere AND-poort heeft twee pinnen voor de input en een pin voor de output. Daarnaast heeft de chip een pin voor de voeding (Vcc) en een pin voor de aarde (GND), die door alle poorten worden gebruikt. De inkeping bij pin 1 zit er om de oriëntatie aan te geven.

Chips worden in vier klassen verdeeld op grond van het aantal poorten dat ze bevatten:

SSI-chips (Small Scale Integrated): 1 tot 10 poorten


MSI-chips (Medium Scale Integrated): 10 tot 100 poorten
LSI-chips (Large Scale Integrated): 100 tot 100.000 poorten
VLSI-chips (Very Large Scale Integrated): meer dan 100.000 poorten
In het volgende deel van het practicum zul je het ontwerp van twee relatief eenvoudige chips bekijken: de vergelijker en de opteller.

Vergelijker

De vergelijker, die hier getekend is, vergelijkt twee invoerwaarden A en B elk met een lengte van 4 bits. Wanneer beiden gelijk zijn zal de LED gaan branden (een 1) en anders niet (een 0).



De basispoort voor deze schakeling is de XOR, die een 0 als uitvoer geeft als de invoer gelijk is en een als 1 als ze ongelijk zijn. Als twee waarden gelijk zijn, dan leveren alle vier de XOR-poorten een 0. Deze vier signalen worden met OR-poorten gecombineerd. Als het resultaat van die combinatie 0 is dan zijn de invoerwaarden gelijk, anders niet. Door als laatste poort een NOT te gebruiken wordt het resultaat omgekeerd: is het resultaat een 1 (de LED brandt) dan zijn de waarden gelijk.


7. a. Maak deze schakeling en controleer of zij correct werkt.

b. Aan de hand van dit ontwerp zou je een vergelijkerchip kunnen maken.
Hoeveel pinnen heeft deze chip nodig?
In de volgende schakeling worden de drie OR-poorten en de NOT vervangen door een NOR-poort (NOT-OR-poort) met vier ingangen. Een NOR-poort met vier ingangen maak je door de Properties van een OR-poort te wijzigen (zie afbeelding hiernaast).

Daarnaast worden de switches vervangen door twee keypads en worden de waarden getoond op twee 7 segment LED’s.







Keypad

Hexadecimaal toetsenbord



7 segment LED

Display voor getallen



8. a. Maak deze schakeling en controleer of zij correct werkt.
Denk eraan om de juiste uitgangen en ingangen met elkaar te verbinden.

b. Waaraan zie je het verschil tussen een OR-poort en een NOR-poort?

c. Bouw een schakeling van een NOR-poort met 2 ingangen A en B. Vul de waarheidtabel van deze NOR-poort. Bedenk hoe een NOR-poort met 4 inputs werkt.

d. Bouw een schakeling van een NAND-poort met 2 ingangen A en B.

Vul de waarheidstabel van de NAND-poort (NOT-AND) in.

Opteller

Een computer, die geen gehele getallen kan optellen, is ondenkbaar. Daarom vormt een schakeling voor het uitvoeren van optellingen het hart van iedere CPU.




De half adder

Kijk eerst naar het optellen van 1-bits getallen:
0 + 0 = 00

0 + 1 = 01

1 + 0 = 01

1 + 1 = 10


Je zou het ook in een waarheidstabel kunnen zetten:


A

B

Tweetallen

Eenheden

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

Als je goed kijkt zie je dat onder de tweetallen het rijtje staan dat hetzelfde is als de output van een and-poort geeft en onder de eenheden staat het rijtje van de xor poort. Daar kunnen we handig gebruik van maken in onze 1-bits opteller:



9. a. Maak de schakeling voor de half adder.

b. Test de schakeling, en controleer of de tabel klopt.


Deze schakeling wordt een half-adder (to add) genoemd. Met een half adder kun je alleen 1-bits getallen bj elkaar optellen. Bij het optellen van grotere getallen krijg je een probleem van de overdracht. Dit wordt hieronder uitgelegd.
De full adder

De half adder is geschikt om twee 1-bits getallen op te tellen en volstaat ook om de meest rechtse bit van twee grotere getallen op te tellen. Voor het optellen van de andere bits heb je per positie een full adder (volledige opteller) nodig, omdat er sprake is van overdracht van een bit (“1 onthouden”).


Voorbeeld:

Wanneer je de onderstaande optelling wilt doen gaat dat als volgt:


01 Eerst tel je de eenheden op ( 0 opschrijven, 1 doorgeven naar tweetallen)

+ 11 Dan tel je de tweetallen op ( 1+0+1 geeft 0 opschrijven en 1 doorgeven naar de viertallen.

100
Je krijgt dus een overdracht van de eentallen naar de tweetallen en van de tweetallen naar de viertallen.

Met één half adder kun je eenheden bij elkaar optellen. Voor het optellen van de tweetallen moet je eerst de tweetallen bij elkaar optellen en bij de uitkomst daarvan de overdracht. Dit kun je doen door twee half adders achter elkaar te zetten:

10. a. Maak de schakeling voor de full adder.

b. Test de schakeling en vul onderstaande waarheidstabel in, in je Word document:



A

(tweetallen)



B

(tweetallen)



Overdracht

eenheden


Som


Overdracht

tweetallen



0

0

0

..

..

0

0

1

..

..

0

1

0

..

..

0

1

1

..

..

1

0

0

..

..

1

0

1

..

..

1

1

0

..

..

1

1

1

..

..



De twee-bits opteller

We zullen als voorbeeld een twee-bits opteller bekijken. Voor het meest rechtse bit (de eenheden) heb je een half adder nodig. Voor het tweede bit (de tweetallen) een full adder.



11 a. Maak de schakeling voor de twee-bits opteller.

b. Test de schakeling aan de hand van de volgende optellingen:
1+2 dus binair 0 1 + 1 0
2+2
1+3
3+2
3+3
De drie-bits opteller

Om twee drie-bits getallen op te tellen maak je een schakeling met een half adder voor het meest rechtse bit (de eenheden) en twee full adders voor de overige twee bits (de tweetallen en de viertallen).


12 a. Maak de schakeling voor de drie-bits opteller.

b. Test de schakeling aan de hand van de volgende optellingen:

2+3
3+3


1+6
4+2
6+5
7+7
Voor iedere bit dat de invoergetallen groter worden, moet er aan de schakeling een full adder worden toegevoegd. Dit soort schakelingen wordt dan ook geïmplementeerd in een chip.
Tenslotte zullen we de switches vervangen door twee keypads en de invoerwaarden en de uitvoerwaarde tonen op drie 7 segment LED’s.

13 a. Maak de nieuwe schakeling voor de drie-bits opteller.

b. Test de schakeling aan de hand van de volgende optellingen:

2+3
3+3


1+6
4+2
6+5
7+7

Lever je uitwerkingen op de afgesproken tijden in bij je docent.







De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina