การทดลองที่ 2.2

การทดลองที่ 2.2 ( การสร้างลอจิกเกตพื้นฐานโดยใช้ไอซี 74HCT00 )

วัตถุประสงค์ในการทดลอง

     1. เข้าใจและเรียนรู้เกี่ยวกับลอจิกเกตพื้นฐาน

     2. ฝึกการต่อวงจรโดยใช้โดยใช้ไอซีลอจิกเกต 74HCT00 บนเบรดบอร์ด

     3. สามารถสร้างลอจิกเกตพื้นฐานได้ เช่น OR AND NOR โดยใช้ลอจิกเกต NAND ในไอซี 74HCT00

     4. ฝึกการต่อวงจรปุ่มกดแบบและวงจรไดโอดเปล่งแสง เพื่อใช้เป็น input และ output ของลอกจิกเกตที่สร้างขึ้น

รายการอุปกรณ์

     1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
     2. ไอซี 74HCT00 1 ตัว
     3. ปุ่มกดแบบสี่ขา 2 ตัว
     4. ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม. 1 ตัว
     5. ตัวต้านทาน 10kΩ 2 ตัว
     6. ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω 1 ตัว
     7. สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
     8. แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน 1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

     1. ออกแบบและวาดผังวงจร สำหรับสร้างลอจิกเกตที่มีอินพุตสองขาและเอาต์พุตหนึ่งขา โดยใช้ไอซี 74HCT00 เพียงตัวเดียวเท่านั้น โดยแบ่งเป็นสามกรณี ได้แก่ AND OR และ NOR พร้อมวงจรปุ่มกด
ที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Up จำนวน 2 ชุด (SW1 และ SW2) สำหรับขาอินพุตทั้งสองของ
ลอจิกเกต และวงจรไดโอดเปล่งแสง (LED1) พร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω เพื่อใช้แสดง
สถานะสำหรับเอาต์พุต

การออกแบบและวาดวงจรสำหรับสร้างลอจิกเกต โดยใช้โปรแกรม Fritzing

          1. วงจร AND

           2. วงจร OR

    
          3. วงจร NOR

      2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต AND และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

การต่อวงจร AND ขณะทำการทดลอง

     3. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.1

     4. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด

     5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต OR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ
SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

การต่อวงจร OR ขณะทำการทดลอง

     6. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.2

     7. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด

     8. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต NOR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และ SW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต

การต่อวงจร NOR ขณะทำการทดลอง

     9. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.3

ผลการทดลอง 

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง ( ติด / ดับ)
0	0	ดับ
0	1	ดับ
1	0	ดับ
1	1	ติด

ตารางที่ 2.2.1: ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต AND

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง ( ติด / ดับ)
0	0	ดับ
0	1	ติด
1	0	ติด
1	1	ติด

  ตารางที่ 2.2.2: ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต OR

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง ( ติด / ดับ)
0	0	ติด
0	1	ดับ
1	0	ดับ
1	1	ดับ

ตารางที่ 2.2.3: ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต NOR

คำถามท้ายการทดลอง

1. จากผลการทดลองต่อวงจรสำหรับสร้างลอจิกเกต AND OR และ NOR ตามลำดับ เป็นไปตามตาราง
ค่าความจริงสำหรับลอจิกเกตดังกล่าวหรือไม่ จงอธิบาย 
ตอบ : เป็นไปตามตาราง เพราะว่า อินพุตของลอจิกเกตก็คือ ตัวแปรบูลีน และเอาต์พุตก็คือ ค่าที่
ได้จากฟังก์ชันบูลีน ซึ่งค่าที่ได้ออกมาจากการทดลองขึ้นอยู่กับอินพุทที่เราใส่เข้าไปทำให้ออกมาตรงตามตารางค่าความจริง

2. เมื่อต่อวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Down (แทน Pull-Up) เพื่อสร้างสัญญาณอินพุต
ให้ลอจิกเกต จะให้ผลแตกต่างจากที่ได้ทดลองไปหรือไม่ จงอธิบาย
ตอบ :  ต่างกัน เพราะว่า การต่อแบบ Pull-Up ลอจิกเมื่อยังไม่กดปุ่ม เป็น 1 นั่นคือไฟติดและกดปุ่มลอจิกเป็น 0 คือไฟดับ แต่การต่อแบบ Pull-Down เมื่อยังไม่กดปุ่มลอจิกที่ได้เป็น 0 คือไฟดับและ เมื่อกดปุ่มลอจิกเป็น 1 ซึ่งเมื่อเราใส่อินพุทเข้าไปจะทำให้ผลการทดลองแตกต่างกันนั่นเอง

3. ถ้าจะสร้างวงจรตรรกะตามฟังก์ชันบูลีน โดยใช้ไอซี 74HCT00 เท่านั้น ซี 74HCT00 เท่านั้น

จะต้องออกแบบอย่างไร (ให้วาดรูปผังวงจร)
ตอบ :