Κανόνες του Εργαστηρίου Ψηφιακών Συστημάτων Βαθμολογία του Εργαστηρίου Υλικά και εξοπλισμός που θα χρησιμοποιηθούν σωστός τρόπος χειρισμού τους και προβλήματα που μπορεί να συναντηθούν Επιπλέον συμβουλές 1
Ο φοιτητής που δήλωσε το εργαστηριακό μάθημα θα πρέπει να βρίσκεται στο χώρο του εργαστηρίου τουλάχιστον 10 λεπτά πριν την έναρξη της εργαστηριακής ομάδας που δήλωσε στην αρχή του εξαμήνου. Μετά την ώρα έναρξης του μαθήματος δεν επιτρέπεται η είσοδος στο εργαστήριο για οποιοδήποτε λόγο. Δεν επιτρέπονται ποτά (νερό, αναψυκτικά, καφές, αλκοόλ) καθώς και κάθε είδους φαγώσιμο. Μετά το τέλος της εργαστηριακής άσκησης, ο φοιτητής θα πρέπει να αποσυνδέει με προσοχή όλα τα υλικά που χρησιμοποίησε και να τα αφήνει τακτοποιημένα, όπως ακριβώς τα παρέλαβε. Ομάδα Ώρες 1 08:15 09:55 2 10:05 11:45 3 11:50 13:30 4 13:40 15:00 5 15:00 16:40 6 16:50 18:30 Ο τελικός βαθμός του εργαστηρίου, ο οποίος θα καθορίσει το κατά πόσο ο φοιτητής θα περάσει το μάθημα, δίνεται από τον ακόλουθο τύπο: 2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 2
2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 Στο τέλος κάθε εργαστηρίου, ο φοιτητής θα παραδίδει το φύλλο απαντήσεων της εργαστηριακής άσκησης συμπληρωμένο. Το φύλλο αυτό θα αξιολογείται και θα βαθμολογείται από 0 10. Ο βαθμός της κάθε εργαστηριακής άσκησης εξαρτάται: Από τα αποτελέσματα της άσκησης (εάν και κατά πόσο είναι σωστά τα αποτελέσματα) Από το κατά πόσο το κύκλωμα λειτούργησε στο εργαστήριο (εάν πήρε υπογραφή από τον εργαστηριακό συνεργάτη) Από την εμφάνιση του γραπτού (κακογραμμένα και πρόχειρα γραπτά θα λαμβάνουν πολύ μικρότερο βαθμό) Από την προφορική εξέταση που θα γίνεται στο φοιτητή κατά τη διάρκεια ελέγχου λειτουργίας του κυκλώματος. Ο φοιτητής θα πρέπει να μπορεί να απαντήσει σε θεωρητικές ερωτήσεις όπως: τι κάνει το κύκλωμα που κατασκεύασε, σε ποιες αρχές λειτουργίας βασίζεται, τι θα γίνει αν αλλάξουν κάποια στοιχεία του κυκλώματος, ποια τα χαρακτηριστικά των επιμέρους τμημάτων του κυκλώματος κ.τ.λ. 2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 Στο τέλος κάθε εργαστηρίου, ο φοιτητής θα παραδίδει το φύλλο απαντήσεων της εργαστηριακής άσκησης συμπληρωμένο. Κανένας φοιτητής δε θα γίνεται δεκτός στο εργαστήριο εάν δεν έχει ήδη συμπληρωμένο από το σπίτι το φυλλάδιο. Στο εργαστήριο θα παίρνονται μόνο μετρήσεις οι οποίες θα επιβεβαιώνουν τα θεωρητικά αποτελέσματα που έχουν ήδη υπολογιστεί. Για να μην κόβονται φύλλα από το βιβλίο του εργαστηρίου όλα τα φυλλάδια θα Για να μην κόβονται φύλλα από το βιβλίο του εργαστηρίου, όλα τα φυλλάδια θα υπάρχουν σε ηλεκτρονική μορφή στο eclass του μαθήματος. Οι φοιτητές θα πρέπει να εκτυπώνουν τα φυλλάδια αυτά, και να συμπληρώνουν σε αυτά τις απαντήσεις του εργαστηρίου. Τα φυλλάδια αυτά θα παραδίδονται στο τέλος κάθε εργαστηρίου. 3
2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 Στο τέλος της χρονιάς και πριν από την τελική εξέταση, θα υπολογίζεται ο μέσος όρος του βαθμού των εργαστηριακών ασκήσεων που συγκέντρωσε ο φοιτητής. Ο μέσος αυτός όρος θα χρησιμοποιείται στον τύπο του τελικού βαθμού. Για να έχει δικαίωμα ο φοιτητής να λάβει μέρος στην τελική εξέταση του εργαστηρίου, θα πρέπει να έχει παρακολουθήσει επιτυχώς το 80% των εργαστηριακών ασκήσεων που θα πραγματοποιηθούν. 2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου, θα πραγματοποιηθούν 5 τεστ των 15 λεπτών. Τα τεστ αυτά θα αποτελούνται από ερωτήσεις ή ασκήσεις ανάλογης δυσκολίας και πολυπλοκότητας με αυτές των εργαστηριακών ασκήσεων. Κάθε τεστ θα βαθμολογείται από 0 10. Στο τέλος της χρονιάς και πριν από την τελική εξέταση, θα υπολογίζεται ο μέσος όρος του βαθμού τεστ που συγκέντρωσε ο φοιτητής. Ο μέσος αυτός όρος θα χρησιμοποιείται στον τύπο του τελικού βαθμού. Για να έχει δικαίωμα ο φοιτητής να λάβει μέρος στην τελική εξέταση του εργαστηρίου, θα πρέπει να έχει μέσο όρο στα τεστ μεγαλύτερο ή ίσο του 5. Σε περίπτωση που ο φοιτητής έχει συγκεντρώσει μέσο όρο μικρότερο του 5, τότε δεν έχει δικαίωμα συμμετοχής στην τελική εξέταση και δε μπορεί να περάσει επιτυχώς το εργαστήριο. 4
2 Μέσος όρος Εργαστηρίων + 3 Μέσος όρος Τεστ + 5 Τελική Εξέταση Τελικός Βαθμός = 10 Στο τέλος του εξαμήνου θα πραγματοποιηθεί η τελική εξέταση του εργαστηρίου, η οποία θα περιλαμβάνει θεωρητικό και εργαστηριακό μέρος. Στο θεωρητικό μέρος ο φοιτητής θα καλείται να επιλύσει μια άσκηση ανάλογης δυσκολίας και πολυπλοκότητας με αυτή των εργαστηριακών ασκήσεων που ήδη έλυσε στη διάρκεια του εξαμήνου. Στο πρακτικό μέρος ο φοιτητής θα πρέπει να κατασκευάσει το κύκλωμα αυτό. Οβαθμόςπουθαλάβειοφοιτητήςστηντελική θα ο τελική εξέταση, θα χρησιμοποιηθεί στον τύπο του τελικού βαθμού. 5
Περιοχή μέτρησης Ρύθμιση τάσης / ρεύματος Τρόπος ρύθμισης τάσης: ο διακόπτης πρέπει να είναι ΠΑΝΤΑ στο ΙΙ (στη μέση) Ένδειξη OVER CURR Βραχυκύκλωμα Διακόπτης ON / OFF Γείωση Τροφοδοσία Αν ανάψει αυτή η ένδειξη, τότε έχει προκύψει βραχυκύκλωμα στο κύκλωμά σας. Πρέπει ΑΜΕΣΩΣ να σβήσετε το τροφοδοτικό και να ψάξετε που βρίσκεται το σφάλμα. Τις περισσότερες φορές πρόκειται για λάθος συνδεσμολογία. Επιλογή Τάσης / Ρεύματος ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Πρέπει ΠΑΝΤΑ να βρίσκεται στο VOLTAGE!! Διαφορετικά μπορεί να δώσετε ισχυρό ρεύμα στο κύκλωμα και να καταστρέψετε τα υλικά! Γραμμή τροφοδοσίας (όλα τα σημεία είναι βραχυκυκλωμένα) Αρκεί να συνδέσουμε σε κάποιο σημείο των δύο γραμμών την τροφοδοσία και τη γείωση, και αυτές θα μεταφερθούν σε όλα τα σημεία των 2 γραμμών Γραμμή γείωσης (όλα τα σημεία είναι βραχυκυκλωμένα) 6
Δύο παρόμοιες μορφές στοιχείων διακοπτών Ο καθένας έχει επάνω του 4 ανεξάρτητους διακόπτες και 4 LEDs. Προσοχή! Τα LEDs είναι για να δείχνουν την κατάσταση του διακόπτη (ON/OFF). Δεν είναι για να βλέπουμε την έξοδο του κυκλώματος (ορισμένοι τα μπερδεύουν με τα LEDs εξόδου) Δεν είναι ανάγκη να χρησιμοποιήσουμε και τους 4 διακόπτες. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όσους χρειαζόμαστε. Τους διακόπτες τους χρησιμοποιούμε για να δίνουμε ψηφιακές εισόδους 0 ή 1 στα κυκλώματά μας Α Β C D Αν μας ζητηθεί η να κατασκευάσουμε π.χ. ένα κύκλωμα με 4 εισόδους (Α,Β,C,D), τότε μπορούμε να θεωρήσουμε ότι κάθε έναν από τους διακόπτες ως μια είσοδο του κυκλώματος ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Το εξαρτήματα των διακοπτών χρειάζονται τροφοδοσία και γείωση για να λειτουργήσουν Πολλοί φοιτητές κάνουν το λάθος να μην δίνουν τροφοδοσία ή γείωση, με αποτέλεσμα να μη λειτουργούν οι διακόπτες και το κύκλωμά τους να μη δέχεται εισόδους Την τροφοδοσία και τη γείωση του εξαρτήματος διακοπτών τις συνδέουμε στο + και στο αντίστοιχα 7
Τα LEDs τα χρησιμοποιούμε για να βλέπουμε την έξοδο του κυκλώματός μας. Στα ψηφιακά ηλεκτρονικά, τόσο η είσοδοι όσο και οι έξοδοι είναι λογικές καταστάσεις: 0 ή 1 (0V ή 5V), τις οποίες τις αντιστοιχίζουμε στο «αναμμένο» ή «σβησμένο» LED ΠΡΟΣΟΧΗ! Τα LED είναι ένας γρήγορος τρόπος ελέγχου της εξόδου του κυκλώματος, όχι όμως και 100% αξιόπιστος! Η τάση του λογικού 1 στα στοιχεία TTL κυμαίνεται από 5 2.7V και του λογικού 0 από 0 0.5V. Αν το κύκλωμά σας βγάζει τάση μεταξύ 2.7 0.5V, τότε υπάρχει σφάλμα: δεν είναι ούτε λογικό 1 ούτε λογικό 0, αλλά μια απροσδιόριστη κατάσταση Σε περίπτωση απροσδιόριστης κατάστασης μεταξύ 1.8 2.7V, το LED μπορεί να ανάψει, οπότε να μετρηθεί λανθασμένα ως λογικό 1 στην έξοδο Ο μόνος 100% αξιόπιστος τρόπος ελέγχου της εξόδου του κυκλώματος είναι η χρήση του βολτόμετρου Για να λειτουργήσουν τα LED, πρέπει να προηγείται μια αντίσταση για τον περιορισμό του ρεύματος που θα τα διαρρέει. + ΠΡΟΣΟΧΗ! Η αντίσταση πρέπει να προηγείται του LED! 8
Έξοδος κυκλώματος Γείωση Υπάρχουν στοιχεία που αντί για 1 LED έχουν πάνω τους 4 διαφορετικά LEDs. Αυτά μας δίνουν τη δυνατότητα να ελέγχουμε 4 διαφορετικές εξόδους του κυκλώματός μας Ισχύουν ακριβώς οι ίδιοι κανόνες συνδεσμολογίας με το μονό LED 9
Χρησιμοποιούμε χοντρά καλώδια για τη σύνδεση από το τροφοδοτικό στις γραμμές γείωσης και τροφοδοσίας της τράπεζας συνδέσεων, και λεπτά καλώδια για όλες τις άλλες συνδέσεις Προσπαθούμε να τηρούμε τον κανόνα των χρωμάτων, γιατί μειώνει τις πιθανότητες σφάλματος στα πολύπλοκα κυκλώματα: Τροφοδοσίες = Κόκκινο Γειώσεις = Μαύρο Οι βραχυκυκλωτήρες είναι στοιχεία τα οποία συνδέουν αγώγιμα τα διάφορα σημεία της τράπεζας συνδέσεων, στα οποία κουμπώνουν τα υπόλοιπα εξαρτήματα Έ 2 δ έ ί ύ δ θ ύ Έχουν 2 υποδοχές στις οποίες μπορούν να συνδεθούν καλώδια ή οι ακροδέκτες του πολύμετρου 10
Όλα τα ολοκληρωμένα χρειάζονται τροφοδοσία και γείωση για να λειτουργήσουν Στα περισσότερα ολοκληρωμένα λ η γείωση είναι στον 7 ο ακροδέκτη και η τροφοδοσία στον 14 ο. Πρέπει όμως ΠΑΝΤΑ να συμβουλεύεστε το διάγραμμα των ολοκληρωμένων στο τέλος του βιβλίου σας Τα ολοκληρωμένα που θα χρησιμοποιήσετε στο εργαστήριο έχουν ονόματα αριθμών πάνω τους π.χ. 74xx02 Τα δύο τελευταία αριθμητικά ψηφία (π.χ. το 02) είναι αυτά που καθορίζουν ποιο ακριβώς είναι το ολοκληρωμένο λ Αν υπάρχουν ενδιάμεσα γράμματα μεταξύ του 74 και της κατάληξης, τότε αυτά δείχνουν το είδος της τεχνολογίας του ολοκληρωμένου π.χ. 74LS02 11
Το πολύμετρο το χρησιμοποιούμε για να ελέγξουμε τις τάσεις σε διάφορα σημεία του κυκλώματός μας Ο σωστός τρόπος μέτρησης είναι ο εξής: Τοποθετούμε το μαύρο ακροδέκτη του πολύμετρου ΣΤΑΘΕΡΑ στη γείωση. Μετακινούμε τον κόκκινο ακροδέκτη στα σημεία που θέλουμε για να μετρήσουμε την τάση τους ΣΩΣΤΟ (Είναι σταθερό) ΛΑΘΟΣ!!! (Δεν είναι σταθερό) Ο μαύρος ακροδέκτης είναι σταθερός και μετακινούμε τον κόκκινο ακροδέκτη στα σημεία που θέλουμε για να μετρήσουμε την τάση τους 12
Πριν ξεκινήσετε οποιαδήποτε δραστηριότητα για την κατασκευή κυκλώματος, πρέπει οπωσδήποτε να έχετε μπροστά σας το τοπογραφικό διάγραμμα του κάθε ολοκληρωμένου Πολλά σφάλματα προκύπτουν από τη λανθασμένη συνδεσμολογία των ακροδεκτών κάποιου ολοκληρωμένου Στο τέλος του βιβλίου των εργαστηρίων παρατίθεται κατάλογος με τα διαγράμματα όλων των ολοκληρωμένων που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε. Όταν κατασκευάζετε κάποιο κύκλωμα, η σελίδα αυτή του βιβλίου σας πρέπει να είναι ΠΑΝΤΑ ανοιχτή δίπλα σας! Έτσι θα γνωρίζετε ακριβώς ποια είναι η λειτουργία κάθε ακροδέκτη του ολοκληρωμένου 13
Πριν ξεκινήσετε την κατασκευή κυκλώματος πρέπει ΠΑΝΤΑ να ελέγχετε ΟΛΑ τα υλικά σας Ένα χαλασμένο ολοκληρωμένο μπορεί να σας οδηγήσει στο να σπαταλήσετε πολύτιμο χρόνο μέχρι να βρείτε τη βλάβη του κυκλώματος Τη διαδικασία ελέγχου πρέπει να την υιοθετήσετε και εκτός του εργαστηρίου, αφού ελαττωματικά υλικά υπάρχει πιθανότητα να αγοράσετε και από τον ίδιο τον προμηθευτή Έστω ότι επιθυμείτε να ελέγξετε το ολοκληρωμένο 74xx08 (4 πύλες AND) Θα πρέπει να συνδέσετε στο ολοκληρωμένο την τροφοδοσία και τη γείωση Πρέπει να συνδέσετε το εξάρτημα των 4 διακοπτών (ούτως ή άλλως το χρειάζεστε για το υπόλοιπο κύκλωμα) Θα πρέπει για κάθε πύλη που θα χρησιμοποιήσετε, να συνδέσετε στις εισόδους της από 1 διακόπτη (ώστε να μπορείτε να δίνετε λογικό 1 ή 0 ) Συνδέστε το πολύμετρο στην έξοδο κάθε πύλης Δίνοντας διάφορους συνδυασμούς εισόδων, ελέγξτε εάν στην έξοδο λαμβάνετε την αναμενόμενη τάση (λογικό 1 ή λογικό 0 ) ανάλογα με τον πίνακα αληθείας της πύλης AND: Λογικό ΚΑΙ Α Β OUT 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Έχουμε 1 στην έξοδο, μόνο όταν ΚΑΙ το Α ΚΑΙ το Β είναι 1 OR: Λογικό ή Α Β OUT 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Έχουμε 1 στην έξοδο, όταν το Α ή το Β είναι 1 ΝΟΤ: αντιστροφή ΙΝ OUT 0 1 1 0 Παίρνουμε πάντα το αντίστροφο 14