N
1
X
X
1
0
X
X
L3 ON
1
X
X
1
1
X
X
L3 OFF
1
X
X
X
X
0
0
L4 OFF
1
X
X
X
X
0
1
L4 ON
1
X
X
X
X
1
0
L4 ON
1
X
X
X
X
1
1
L4 OFF
2) 진리표
3) 설계방법
- L1과 L2는 SW의 ON/OFF 만으로 점등 가능하게 설계.
- L3와 L4는 이론에서 보았듯이 XOR gate를 사용하여 두 스위치에 입력되는 신호가 다를 때만 켜지게 설계.
- 또한 XOR gate를 NAND gate만으로 또는 NOR gate만으로 설계.
5. 실험 재료
1. Bread board, Power supply
2. 74LS00 2개, 74LS02 3개, 74LS04 1개
3. 저항(240Ω) 24개
4. LED 12개, DIP switch 3개
6. 실험 결과
① XOR gate로 설계
→ XOR gate가 4개 들어있는 74LS04 IC를 이용하여 전등제어 시스템을 설계하였다. Main Switch를 Dip Switch 첫 번째로 하고, 전등 L1, L2, L3 (a, b), L4 (a, b)을 제어하기 위해 7개의 Switch 만을 필요로 하기 때문에 8번째 Switch는 사용하지 않았다. L1과 L2는 각각 두 번째, 세 번째 Switch로 ON/OFF가 가능하고, L3의 (a), (b)는 XOR gate를 사용하여 같은 신호 입력 시 전등이 OFF되고, 두 신호가 각기 다르게 입력될 때 ON 이 되는 것을 확인하였다. 또한 (a)에 1이 입력될 때 (b)에는 0을 입력시키기 위해 저항을 통해 GND에 연결하였다. L4의 (a), (b)는 L3과 같은 방법으로 설계를 하였으며, Main Switch는 모든 전등을 동시에 ON시킬 수는 없었지만, 모든 전등을 동시에 OFF하거나, Main Switch가 켜지지 않으면 모든 전등을 동작 시킬 수 없음을 실험을 통해 확인하였다.
② NOR gates 만으로 설계
→ NAND gate가 들어있는 74LS00 IC를 이용하여 전등제어 시스템을 설계하였으며, XOR gate만을 이용한 실험과 같은 결과가 나오는 것을 볼 수 있었다.
③ NAND gates 만으로 설계
→ NOR gate 가 들어있는 72LS02 IC를 이용하여 전등제어시스템을 설계하였으며, 결과는 앞의 두 실험과 동일하게 동작되는 것을 확인하였다.
7. 결론 및 고찰
전등 제어 시스템의 설계조건에서 전등 L1과 L2는 단지 Switch의 ON/OFF를 통해서 전등제어를 손쉽게 할 수 있었다. 또한 전압강하를 위해서 저항을 이용하여 GND에 연결 시켰다. L3과 L4의 전등을 제어하기 위해서는 두 가지 방법이 필요했다. 두 신호가 다르게 입력이 될 경우 ON이 되고, 같은 신호가 입력될 경우 OFF가 되도록 하기 위해서 처음에 XOR gate 만을 이용하여 설계하였고, 이를 각각 NAND gate, NOR gate만으로 바꾸어 설계하였다. 주의해야할 사항은, 두 신호를 다르게 입력시켜야 하는 경우 즉, 한 신호가 Switch의 ON에 의해서 1이 입력될 때, 다른 입력 값은 0이 되어야 하는데, 이러한 경우를 위해서 저항을 통해 GND에 연결해서 0이 입력되도록 하였다.
설계에 있어서 중요한 부분이 최소소자의 수, 최소비용임을 고려하면, XOR gate만을 이용한 설계에서는 IC 1개로 설계가 가능하였지만, NAND 와 NOR gate만을 이용한 설계에서는 IC가 각각 2개와 3개가 사용되었다. 그러므로 이번실험에서는 XOR gate만을 이용한 설계가 가장 적당하다고 생각한다. 앞으로의 실험에서도 신중히 생각하여 부품의 활용도를 높여 설계를 하고 실험을 하도록 해야겠다.