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1. 실험 목표
1.1. 2진수 또는 BCD(binary coded decimal) 수를 10진수로 변환
2진수 또는 BCD(binary coded decimal) 수를 10진수로 변환하는 것이다. 10진수 체계에서는 양(量)을 표현하기 위해 0부터 9까지의 10개의 숫자 기호를 사용한다. 따라서 이는 10기수 체계가 된다. 이 체계에서는 각 위치의 숫자에 대해 가중치를 주어 9보다 큰 양을 나타낸다. 10기수 수 체계는 각 열이 그와 연관된 값을 가지기 때문에 가중치 체계(weighted system)가 된다. 디지털 시스템은 양을 표현하기 위해서 두 가지의 상태를 사용하기 때문에 사실상 2진법이 된다. 2진수 체계에서는 기수가 2이며 단지 0과 1만을 사용한다. 2진수 또한 가중치 체계이며 각 열의 값은 바로 오른쪽 열의 값에 두 배가 된다. 2진수에는 단지 두 개의 숫자만 있기 때문에 큰 수를 2진수로 표현하면 긴 0과 1의 숫자 열을 필요로 한다. 이러한 수들을 단순화하기 위해서 간단한 방법으로 2진수와 연관된 다른 체계가 종종 사용된다. 이러한 숫자 체계로서 8진수, 16진수, BCD가 있다. BCD체계는 각가의 10진 숫자를 표현하기 위해서 4개의 2진 비트를 사용한다. 이 체계는 10기수로부터 기계가 이해할 수 있는 코드로 즉시 변환이 가능하기 때문에 매우 편리한 코드이긴 하지만, 비트가 낭비되는 단점이 있다. 4비트 2진수부터 0부터 15까지의 수를 표현할 수 있으나 BCD에서는 단지 0부터 9까지 만을 사용하여 표현한다. 10부터 15까지의 2진수 표현은 BCD에서는 사용되지 않는다.
1.2. BCD 수를 디코딩하고 7-세그먼트로 표시해주는 디지털 시스템 구성
BCD 수를 디코딩하고 7-세그먼트로 표시해주는 디지털 시스템을 구성한다. BCD(binary coded decimal) 코드는 각 자릿수의 10진수를 각각 4비트의 2진수로 표현한 코드이다. BCD 코드를 10진수로 변환하는 과정에서는 BCD 값을 7447A BCD-10진 디코더를 통해 7-세그먼트 디스플레이에 나타낼 수 있다.
7447A 디코더는 4비트의 BCD 입력을 받아 7-세그먼트 디스플레이의 각 세그먼트를 제어하여 해당 숫자를 표시한다. 디코더는 BCD 입력에 따라 각 세그먼트를 ON/OFF하여 세그먼트 조합으로 숫자를 나타낸다. 이를 통해 BCD 수를 10진수로 변환하고 7-세그먼트 디스플레이에 표시하는 디지털 시스템을 구성할 수 있다.
회로에는 4개의 DIP 스위치를 사용하여 4비트 BCD 입력을 인가할 수 있다. 7447A 디코더의 출력은 각 세그먼트에 연결된 MAN72 7-세그먼트 디스플레이로 연결된다. 7-세그먼트 디스플레이는 각 세그먼트에 연결된 LED를 통해 숫자를 나타낸다. 이 과정에서 각 세그먼트에 연결된 330Ω 전류 제한 저항은 LED의 과전류를 방지한다.
이와 같이 BCD 코드를 10진수로 변환하고 7-세그먼트 디스플레이로 표시하는 디지털 시스템을 구성할 수 있다. 이를 통해 BCD 코드의 특성과 디코더, 세그먼트 디스플레이의 동작 원리를 이해할 수 있다. 또한 회로 설계 및 구현 과정에서 전자 부품의 특성과 회로 연결 방법 등을 학습할 수 있다.
1.3. 모의실험용으로 결함을 만들어 놓은 회로의 고장 진단
실험 순서 5에서는 실험 보고서의 표 3-2에 제시된 다양한 결함을 발생시켜 회로의 출력에 미치는 영향을 관찰하였다.
첫 번째 고장은 C 입력 LED의 개방이었다. 이 경우 2진수로 표현된 입력 중 C에 해당되는 비트가 1인 0100, 0101, 0110, 0111 등의 경우 숫자가 나타나지 않는 현상이 관찰되었다. C 입력 LED의 개방으로 인해 C 입력이 제대로 인식되지...
