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1. 서론
1.1. 스톱워치 설계 과정
스톱워치 설계 과정은 논리회로 및 기초전자전기실험 교과에서 학습한 지식을 활용하여 스톱워치를 설계하는 과정이다. 각각의 부품과 기능을 올바르게 설계하고 실험에서 성공적으로 구현하는 것이 중요하다. 스톱워치는 스위치부, 카운터부, 디스플레이부, 그리고 추가 기능으로 구분할 수 있다.
스위치부는 Start/Stop 스위치와 Reset 스위치로 구성된다. Start/Stop 스위치는 스톱워치의 시작과 정지를 제어하며, Debouncing 회로를 추가할 수 있다. Reset 스위치는 스톱워치의 값을 초기화하고 정지시킨다.
카운터부는 동기식 10진 카운터와 6진 카운터로 구성된다. 10진 카운터의 경우 9에서 0으로 넘어갈 때 Carry 신호를 발생시켜 다음 자리의 카운터에 전달한다. 카운터와 7-segment decoder, 7-segment display를 연결하여 시간을 표시한다.
디스플레이부는 초 단위 두 자리와 소수점 아래 두 자리를 표현한다. 카운터의 결과값을 7-segment decoder와 7-segment display에 연결하여 시간을 표시한다.
추가 기능으로는 LAP 기능과 알람 기능이 있다. LAP 기능은 스톱워치의 현재 시간을 기록하는 기능이며, D Flip-Flop을 이용하여 구현한다. 알람 기능은 설정한 시간과 실제 시간을 XNOR 게이트로 비교하여 일치하면 LED로 알리는 기능이다.
1.2. 기초전자전기실험 과목 소개
기초전자전기실험은 전자공학을 전공하는 학생들에게 필수적으로 이수해야 하는 실험 과목이다. 이 과목에서는 논리회로와 기초전자회로에 대한 실습을 통해 이론 수업에서 배운 내용을 실제로 구현하고 확인할 수 있다. 특히 스톱워치 설계 실험은 이 과목의 주요 실험 중 하나로, 논리회로와 기초전자회로의 이해도를 높이고 실험 설계 능력을 기를 수 있는 기회를 제공한다. 스톱워치 설계 실험에서는 스위치부, 카운터부, 디스플레이부 등 스톱워치의 주요 구성 요소를 직접 설계하고 구현해봄으로써 전자회로 설계 능력을 향상시킬 수 있다. 또한 LAP 기능과 알람 기능과 같은 추가 기능 설계를 통해 창의성과 문제 해결 능력을 기를 수 있다. 이처럼 기초전자전기실험 과목은 이론 지식을 실제 회로 구현으로 연결시키는 데 도움을 주며, 학생들의 실험 설계 및 문제 해결 능력 향상에 기여할 수 있다.
1.3. 실험 목표 및 실험 설계의 중요성
실험 목표와 실험 설계는 실험의 성공적인 수행을 위해 매우 중요하다. 실험 목표를 명확히 설정하면 실험의 방향성과 수행 방법을 효과적으로 정립할 수 있다. 또한 실험 설계는 실험 과정에서 예상되는 문제점을 미리 파악하고 이를 해결할 수 있는 방안을 마련하도록 해준다. 스톱워치 설계 실험의 경우, 실험 목표를 정확히 설정하고 실험 과정을 체계적으로 설계하는 것이 매우 중요하다. 실험 목표에 따라 스톱워치의 주요 기능과 구성요소를 정의하고, 각 부분의 설계 방향을 명확히 해야 한다. 또한 스톱워치 회로 구성 시 발생할 수 있는 문제점들을 ...
