본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목표
실험 목표는 주입된 '동전'의 양을 기준으로 하여 '연필'과 '거스름돈'을 지급하는 논리 회로의 설계와 구성이다. 또한 실험 회로와 결과에 대한 보고서 작성도 실험 목표에 포함된다.
이를 통해 학생들은 간단한 조합 논리회로가 아닌 복잡한 구조의 디지털 논리 회로를 설계하고 구현할 수 있는 능력을 기를 수 있다. 특히 동전 자판기와 같은 순차회로 설계 경험을 통해 메모리를 포함하는 회로의 설계 방법을 배울 수 있다.
이번 실험에서는 모델-2 연필 자판기의 조합 논리 회로 부분을 설계하고 구현하는 것이 주된 목표이다. 진리표 작성, 카르노 맵 활용, 간략화된 논리식 도출 등의 과정을 통해 복잡한 다중 출력 회로를 효과적으로 설계할 수 있는 능력을 기를 수 있다.
1.2. 실험 개요
실험 개요는 다음과 같다. 대부분의 디지털 논리 회로는 간단한 조합 논리회로보다는 복잡한 구조를 가지고 있으며, 연속되는 사건들에 대해 응답하는 능력을 요구한다. 예를 들어, 동전 자판기는 주입된 동전의 양을 '기억'하여 제품 가격과 비교해야 한다. 동전의 양이 제품가격보다 크거나 같을 때, 자판기는 제품과 거스름돈을 지급한다. 이는 순차형 기계의 예가 되는데, 조합형 기계와의 중요한 차이점은 메모리가 존재한다는 것이다. 이와 같이 메모리를 포함하는 회로들이 순차회로이다. 분석을 목적으로 하는 순차 회로는 메모리장치와 조합장치로 나눌 수 있다. 동전자판기는 실제로 순차부분과 조합부분 모두를 포함하고 있다. 이번 실험에서는 단순히 조합 논리에 대해서만 다루며, 다중 출력을 갖는 동전 자판기의 조합 논리 회로 부분에 대한 설계를 완성한다. 출력은 한 개의 제품과 여러 개의 거스름 동전으로 구성된다. 자판기 기계의 조합논리 회로 부분을 설계하기 위해 각 출력의 개별적 카르노 맵이 필요하다. 때로는 여러 출력 중 하나에 대해 요구되는 논리가 다른 출력의 방정식에 나타날 수 있고, 이 논리가 전체 회로를 단순화 시킬 수 있다는 점을 명심해야 한다.
1.3. 실험 순서
새로운 모델-2 연필자판기에 대한 논리를 설계하고 테스트 해야 한다. 즉, 새로운 자판기의 조합 논리 부분을 설계하고 출력으로 LED를 사용하여 동작 확인을 위해 설계를 테스트하는 것이다. 그런 후에 설계와 테스트 결과를 요약하여 보고서를 작성해야 한다. 문제에서는 새로운 모델-2 연필 자판기에 대한 조합 논리 설계와 테스트, 그리고 보고서 작성을 요구하고 있다. 구체적으로 연필 가격이 물가 상승으로 인해 15센트로 변경되었고, 자판기는 니켈(5센트) 한 개, 다임(10센트) 두 개, 쿼터(25센트) 한 개 또는 이들의 조합을 입력으로 받을 수 있도록 설계된다. 또한 자판기에 니켈 세 개를 넣는 경우는 생각하지 않기로 한다. 조합 논리에서는 N, D1, D2, Q의 네 개의 입력 스위치로 표현되며, 첫 번째 다임 스위치(D2)는 항상 켜져 있다. 모델-1 설계와 마찬가지로 불가능한 동전 조합이 존재하며, 출력은 연필(P), 니켈 거스름돈(NC), 첫 번째 다임 거스름돈(DC1), 두 번째 다음 거스름돈(DC2)의 네 개이다. 설계 시에는 IC를 최대 2개까지만 사용해야 한다. 이와 같이 새로운 모델-2 연필 자판기 설계와 테스트, 그리고 보고서 작성이 실험의 주요 순서이다.
2. 모델-1 연필 자판기
2.1. 모델-1 연필 자판기 개요
모델-1 연필 자판기 개요는 다음과 같다.
대부분의 디지털 논리 회로는 단순한 조합 논리회로보다 복잡한 구조를 가지고 있으며, 연속되는 사건들에 대해 응답하는 능력을 요구한다. 예를 들어, 동전 자판기는 주입된 동전의 양을 '기억'하여 제품 가격과 비교해야 한다. 동전의 양이 제품가격보다 크거나 같을 때, 자판기는 제품과 거스름돈을 지급한다. 이는 순차형 기계의 예가 되는데, 조합형 기계와의 중요한 차이점은 메모리가 존재한다는 것이다. 이와 같이 메모리를 포함하는 회로들이 순차회로이다.
모델-1 연필 자판기는 가능한 모든 동전입력을 보여주는 진리표를 채움으로써 설계되었다. N1과 N2로 표기된 두 개의 니켈용 스위치와 D로 표기된 한 개의 다임용 스위치가 존재한다. 모델-1 자판기 기계에서 두 개의 니켈용 스위치들은 서로 위 아래로 위치하고 있어 순차 논리의 기계적인 형태를 이루고 있다. 주입된 니켈 동전이 먼저 첫 번째 니켈 스위치(N1)로 주입되어 쌓여야 그 다음의 니켈 동전이 두 번째...
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