Digital Systems and Applications

Description

1 Introduction to CRO 1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.3 Working principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Block diagram of CRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.1 Cathode ray tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.2 De ection System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.3 Time base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.4 Vertical and Horizontal ampliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.5 Delay line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.6 Trigger circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.7 Power supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 De ection Sensitivity of a CRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Applications of CRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.1 Study of Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.2 Measurement of Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.3 Measurement of Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4.4 Measurement of time period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.5 Measurement of Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.6 Measurement of Phase dierence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5 Comparison between CRO and DSO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.7 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.8 Conceptual and short answer questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.9 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2 Integrated circuits 17
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Basic IC terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Advantages and drawbacks of IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.1 Advantages of ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.2 Drawbacks of ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4 Scales of Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5 Classication of ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5.1 Classication of ics On the basis of Number of possible operating states . 20
2.5.2 Classication of ICs on the basis of Construction

2.5.3 Classication of ICs on the basis usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.5.4 Classication of ICs based on device Geometries . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.7 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3 Digital circuits 27
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2 Dierence between Analog and Digital Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2.1 Number system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.2 Binary Coded Decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 Decimal to Binary Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4 Binary to Decimal Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.5 Binary to Gray code conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6 The logic gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.7 NOT Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.7.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.7.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.7.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.8 AND Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.8.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.9 OR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.9.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.10 XOR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.10.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.10.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.10.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.11 NAND Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.11.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.11.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.11.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.12 NOR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.12.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.12.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.12.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.13 XNOR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.13.1 Realisation using diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.13.2 Realisation using transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.13.3 Realization using Diodes and Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.14 NAND gate as Universal Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.14.1 AND gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.14.2 NOT gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.14.3 OR gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.14.4 NOR gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.14.5 XOR gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.14.6 XNOR gate using NAND gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.15 NOR gate as Universal Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.15.1 OR gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.15.2 AND gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.15.3 XOR gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.15.4 NAND gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.15.5 XNOR gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.15.6 NOT gate using NOR gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.16 Parity in digital electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.16.1 Logic family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.17 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.18 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.19 Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.20 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4 Boolean Algebra 49
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2 De Morgan’s Theorems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3 Boolean Laws: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4 Simplication of Logic Circuit using Boolean Algebra . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4.1 Boolean expression for logic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4.2 Simplication of the logic expression using laws of Boolean algebra . . . . 51
4.4.3 Logic circuit for Boolean expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.5 Fundamental Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.6 Fundamental sums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7 Idea of Minterms and Maxterms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7.1 Minterms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7.2 Maxterms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.7.3 Designer Truth tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.8 Forms of expression of a Boolean expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.8.1 Canonical forms: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.8.2 Standard forms: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.9 Conversion of a Truth table into Equivalent Logic Circuit . . . . . . . . . . . . . 57
4.9.1 Using Sum of Products Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.9.2 Using Product of Sums Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.9.3 Karnaugh Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.9.4 Summary of Steps to solve expression using K-map with the SOP method 62
4.9.5 Summary of Steps to solve expression using K-map with the POS method 63
4.10 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.11 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.12 Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.13 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5 Data Processing circuits 69
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 Multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2.1 Circuit symbol, schematic and working . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2.2 Working of a multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.2.3 Construction of higher order multiplexers

5.2.4 Uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3 De-multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.1 Circuit symbol, schematic and working . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.2 Working of a Demultiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.3.3 Construction of higher order Demultiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.4 Decoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.4.1 Types and uses of decoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.4.2 Construction and working of decoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.5 Encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.5.1 Types and uses of encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.5.2 Construction and working of encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.7 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.8 Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.9 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

6 Arithmetic Circuits 81
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.2 Binary Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.3 Subtraction: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.3.1 Subtraction by 1’s complement: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.3.2 Subtraction by 2’s complement: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.4 Adders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.4.1 Half Adders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.4.2 Full Adders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.4.3 Subtractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.4.4 Half Subtractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
6.4.5 Full Subtractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
6.5 4-bit binary Adder/Subtractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.7 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.8 Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.9 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7 Sequential Circuits 91
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.1.1 Dierence between combinational circuits and sequential circuits . . . . . 91
7.1.2 Types of sequential circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.1.3 Examples of sequential circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.2 Flip ops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.3 RS Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.3.1 Realisation with NOR gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.3.2 Realisation with NAND gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
7.3.3 RS ip op with NAND gates: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
7.3.4 Clocked RS ip op . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.4 D Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
7.5 Triggering of Sequential circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.5.1 Edge Triggered Sequential circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.5.2 Level Triggered Sequential circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

7.6 JK Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.6.1 Race-around conditions in JK Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.7 Preset and Clear Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.8 Master Slave JK Flip-Flop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.9 Dierence between Latch and Flip op . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.10 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.11 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.12 Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.13 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

8 Timers 105
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.2 block diagram and applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.2.1 Action of the voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.2.2 Action of the comparators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.2.3 Action of the Flip op . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.2.4 Action of the output stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.2.5 Action of the discharge transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.3 Use of IC 555 as Astable multivibrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.4 Use of IC 555 as Monostable multivibrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.5 Use of IC 555 as Bistable multivibrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
8.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.7 Numerical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.8 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

9 Shift registers 111
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.1.1 Methods of shifting data in shift registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.1.2 Types of Shift registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.2 Serial-in-Serial-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.2.1 Circuit Design of SISO Shift Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.2.2 Working of SISO shift register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.2.3 Types of SISO shift registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
9.2.4 Uses of SISO shift register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
9.3 Serial-in-Parallel-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.3.1 Circuit Design of SIPO Shift Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.3.2 Working of SIPO shift register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.3.3 SIPO shift register types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.3.4 SIPO shift register uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.4 Parallel-in-Serial-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.4.1 Circuit Design of PISO Shift Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
9.4.2 Working of teh PISO register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
9.4.3 PISO shift register uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
9.5 Parallel-in-Parallel-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
9.6 Bidirectional Shift registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
9.7 Uses of Shift registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.8 Universal shift register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.9 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.10 Numerical Examples . . . . . . . .

9.11 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
10 Counters 123
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
10.2 Synchronous and Asynchronous counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
10.3 Ring Counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
10.3.1 Ring counter and SISO shift register: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
10.3.2 Construction and Working . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
10.3.3 Ring counter types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
10.4 Decade Counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
10.5 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
10.6 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

11 Computer Organization 129
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
11.2 Input Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
11.2.1 keying devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
11.2.2 Pointing devices: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
11.2.3 Scanning devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
11.3 Output devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
11.3.1 Monitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
11.3.2 2D Printer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
11.4 Data storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
11.5 Computer memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
11.6 RAM and ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
11.6.1 RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
11.6.2 ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
11.6.3 Dierence between RAM and ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
11.7 Memory organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
11.8 Memory addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
11.8.1 Types of memory addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
11.9 Memory Interfacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
11.10Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
11.11Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
11.12Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

12 Intel 8085 Microprocessor Architecture 141
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
12.1.1 Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
12.2 Main features of 8085 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
12.3 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
12.4 Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
12.4.1 Buses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
12.4.2 ALU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
12.4.3 Registers and Internal memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
12.4.4 Stack memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
12.4.5 Timing and control circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
12.5 Pinout diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
12.5.1 Control and Status Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

12.5.2 Power Supply and Clock Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
12.5.3 Interrupts and Peripheral Initiated Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
12.5.4 Reset Signals: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
12.5.5 DMA Signals: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
12.5.6 Serial I/O Ports: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
12.6 Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
12.7 Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

13 Introduction to Assembly language Programming 149
13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
13.1.1 Advantages of Assembly language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
13.1.2 Disadvantages of Assembly language programming . . . . . . . . . . . . . 149
13.1.3 Dierence between High level language and Assembly language . . . . . . 150
13.1.4 Instruction set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
13.1.5 Classication of instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
13.2 1 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
13.2.1 Features of 1 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
13.2.2 Examples of 1 byte instructions for 8085 microprocessor . . . . . . . . . 152
13.3 2 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
13.3.1 Features of 2 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
13.3.2 Examples of 2 byte instructions for 8085 microprocessor . . . . . . . . . 152
13.4 3 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
13.4.1 Features of 3 byte instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
13.4.2 Examples of 3 byte instructions for 8085 microprocessor . . . . . . . . . 153
13.5 Instruction set summary of 8085 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
13.6 Software tools for Assembly language programming . . . . . . . . . . . . . . . . 154
13.6.1 Assembler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
13.6.2 Linker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
13.6.3 Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
13.7 Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
13.8 Assembly language terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
13.9 Usefulness of Assembly language programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
13.10Instruction set and Processor architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
13.11Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
13.12Conceptual questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
13.13Answers to Multiple choice questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158