Laboration

Hittills i kursen har vi lärt oss skriva booleska uttryck från grindnät, och rita upp grindnät från booleska uttryck. Dessutom har vi lärt oss att skapa och tolka sanningstabeller. Nu när vi har tränat på teoretiska uppgifter, ska vi testa kunskaperna i praktiken med laboration.

Innehåll

• Teori
  • Integrerade kretsar (IC)
  • Breadboard
  • Arduino
  • Knappar
  • Koppling
• Laborationsuppgifter

Teori

Integrerade kretsar (IC)

En av de billigaste sätten att få logiska grindar i verkligheten är genom integrerade kretsar. Varje litet chip innehåller flera logiska grindar, där de olika “benen” är antingen in- eller utsignaler. Se nedan för hur de är internt kopplade.

Observera att skåran i form av en halvcirkel har betydelse. Med hjälp av den kan man se om man håller IC:n på rätt håll.

Namn / serie	Funktion	Bild
74HC32	OR
74LS08	AND
74AC04	NOT

Breadboard

Hur ska man koppla upp allting nu? Med hjälp av en breadboard (kopplingsdäck)!

En breadboard innehåller en massa hål där man kan trycka in dupont/jumper-kablar (de klassiska färgglada sladdarna). Inuti breadboarden är den ihopkopplad så här:

Standarden är att trycka fast IC:n i mitten av breadboarden, och dra sladd från plus-rälsen till dess VCC och från minus-rälsen till dess GND.

De integrerade kretsarna passar perfekt i mitten av en breadboard, med sju av sina ben på ena sidan, och sju på andra sidan.

Arduino

Slutligen, för att ge ström till kretsen använder vi oss av en Arduino Nano. Vi kommer inte programmera den.

Arduinon kommer att ge ström till de integrerade kretsarna genom sina 5V och GND-pinnar. Ni kommer också koppla slutliga utsignalen $y$ till pin A0 på Arduinon för att se resultatet.

Knappar

Knapparna som vi använder i laborationen kan kännas lite förvirrande, för de har faktiskt fyra ben. Det skulle kanske kännas mer logiskt om de bara hade två ben, och när man tryckte så kopplas de två benen ihop.

Sättet som dessa fyrbenta knappar fungerar är enligt kopplingsschemat i bilden ovan. Normal sätt är ben A och D ihopkopplade med varandra, och likaså B och C. Det är endast när man trycker på knappen som en brygga sluts i mitten, så då är plötsligt alla fyra ben ihopkopplade i en H-form.

I laborationen ska ni skapa insignaler genom att koppla in knappar enligt bilden nedan. Själva signalen från knappen får ni från ben C.

Förklaring av bilden:

• A kopplas till VCC
• B kopplas genom en resistor (>1kΩ) till GND
• C kopplas till valfri ingång på IC-kretsen, här kommer själva utsignalen
• D kopplas inte.

Koppling

Ni kommer använda dupont/jumper-kablar för att koppla samman punkter på breadboarden. De fungerar helt enkelt genom att trycka ned sladdens ände i ett hål, och sedan andra änden i ett annat hål som man vill sammankoppla.

En bra sak att göra, om det är möjligt, är att färgkoda. Sladdar som är direktkopplade till VCC brukar vara röda, och sladdar som är diretkopplade till GND brukar vara svarta. Om man någonsin kopplar ihop två röda och svarta sladdar så borde man bli livrädd :)

Laborationsuppgifter

I uppgifterna nedan ska ni koppla upp en krets som implementerar en viss logisk funktion.

Ni ska använda er av de integrerade kretsarna, en breadboard och en Arduino Nano.

Utsignalen $y$ ska kopplas till pin A0 på Arduinon, och kommer då lysa upp den inbygga LED-lampan (ofta benämnd L) på Arduinon när den är hög.

1. Koppla upp en krets som realiserar $$y=a$$
2. Koppla upp en krets som realiserar $$y=ab+c$$
3. Koppla upp en krets som realiserar $$y=a^{\prime }b+a{b}^{\prime }$$
4. Koppla upp en krets som realiserar

   

5. Koppla upp en krets som realiserar

   a	b	y
   0	0	1
   0	1	0
   1	0	0
   1	1	1