Logika hekke: alles wat jy moet weet

die logiese hekke is die basis van digitale elektronika. Om hierdie rede is hulle baie belangrik, en as jy met hulle wil begin werk, moet jy weet wat hulle is, hoe hulle saamgestel is en hul funksie. Jy kan dus die reeks skyfies wat in die mark bestaan ​​wat hierdie tipe deure het, gebruik sodat jy jou eie projekte kan begin maak wat met hierdie logika werk.

Hierdie deure, gekombineer met ander Elektroniese komponente, en selfs met borde soos Arduino, hulle kan baie speel aan makers gee soos jy self kan sien.

Wat is logiese hekke?

die logiese hekke hulle is fundamentele elemente van digitale logika vir die implementering van digitale elektroniese stroombane. Hierdie hekke verskaf lae (0) of hoë (1) spanningseine by hul uitset, afhangende van die toestand van hul insette. Hulle het gewoonlik een uitgang en twee ingange, maar daar kan deure met meer as 2 ingange wees. Daarbenewens is daar eienaardighede soos die omkeerhek of NIE, dit het net een inset en een uitset.

Danksy hierdie Boole-insette en uitsette wat jy kan kry elementêre binêre logika bewerkings, soos optelling, vermenigvuldiging, ontkenning, ens.

Hoe word dit geïmplementeer?

Logika hekke kan nie net op een manier geïmplementeer word nie. Trouens, dit is hoekom daar verskillende is logiese families. Elkeen van hierdie families sal die hek op een manier implementeer deur verskillende elektroniese komponente te gebruik.

Por ejemploAs TTL vir die skyfie gebruik word, sal die hekke uit bipolêre transistors bestaan, terwyl die CMOS-logika uitsluitlik op MOSFET-transistors gebaseer is. Benewens hierdie twee families, wat gewoonlik die gewildste is, is daar ook ander soos BiCMOS (kombineer bipolêre en CMOS transistors), RTL (weerstande en bipolêre transistors), DTL (diodes en transistors), ECL, IIL, ens.

Daar is nie een gesin veel beter as 'n ander nie, dit sal afhang van die toepassing. Maar nietemin, CMOS Dit is een van die mees gebruikte in gevorderde stroombane, soos SVE, MCU, GPU, geheue, ens. Vir ander eenvoudiger stroombane is dit ook algemeen om die TTL te vind.

aansoeke

Die toepassings van hierdie logiese hekke is eindeloos. Met hierdie noodsaaklike "stene" kan jy bou menigte digitale stroombane. Van 'n eenvoudige opteller, tot 'n komplekse SVE, deur baie ander stroombane wat jy jou kan voorstel. Trouens, baie van die stelsels wat jy elke dag gebruik, soos jou rekenaar, jou TV, selfoon, ens., het miljarde logiese hekke.

Un praktiese voorbeeld van toepassing van logiese hekke sou hierdie eenvoudige opteller wees wat jy in die prent hierbo kan sien. Dit is 'n baie eenvoudige stroombaan wat in staat is om twee bisse (A en B) in sy insette by te voeg om die somresultaat te gee, en ook die Carry, dit wil sê wat jy wegneem ... Jy kan die resultate sien wat dit sou gee in die volgende tabel:

As jy na hierdie tabel kyk, as jy 0 + 0 in binêre optel, gee dit jou 0, as jy 1 + 0 optel is dit 1, maar as jy 1 + 1 byvoeg, sal dit 2 gee, wat in binêre stelsel ooreenstem met 10.

Tipes logiese hekke

Soos vir die tipes logiese hekke, jy het 'n goeie aantal van hulle, hoewel die volgende die meeste gebruik word (met hul waarheidstabelle):

• Buffer (Ja): dit staan ​​bekend as buffer of direkte hek, aangesien sy uitset dieselfde toestand as sy inset sal hê. Alhoewel dit nutteloos kan lyk, word dit in baie logiese stroombane dikwels as 'n stroomversterker of as 'n spanningvolger gebruik.

• NIE (omskakelaar): is die logiese ontkenning (¬ o '), dit wil sê, dit keer die bis by sy uitset om.

• EN (Y): hierdie ander hek voer 'n produkfunksie (·) van die binêre bisse van sy invoer uit. Dit wil sê, dit sal wees soos om A en B te vermenigvuldig. Daarom, enigiets met nul is nul, dit sal slegs een aan sy uitset gee as beide insette 1 is. Vandaar sy naam 1 EN 1.

• GOUD): hierdie ander hek voer 'n logiese optelbewerking (+) uit. Dit wil sê, óf een van sy uitsette OF die ander, OF albei moet by 1 wees vir sy uitset om 1 te wees. Wanneer albei 0 is, is die uitset ook 0.

• XOR (of eksklusief): Hierdie eksklusiewe OF voer die Boole-funksie A'B + AB ' uit, en sy simbool is . In hierdie geval, as sy twee insette gelyk is, is die uitset 0. As hulle verskillend is, sal dit 1 wees.

• NAND (Y ontken): is die ontkende logiese produk, dit wil sê die inverse van die EN. Dit is soos om 'n NOT op die EN-uitset te gebruik om die uitsetbissies om te keer. Daarom is die resultate:

• NOR (Of ontken): die ontkende logiese som, of wat dieselfde is, 'n OF met sy ontkende uitset, wat lei tot die inverse van die OF.

• XNOR (eksklusiewe NOR): dit is soos om die binêre komplement op 'n XOR-hek toe te pas. Dit wil sê, voer die AB + A'B 'operasie uit. A maal B gevoeg by A maal B geweier. Daarom sal die uitsette soos dié van die omgekeerde XOR wees:

Beide NOR en NAND is twee van die interessantste hekke, aangesien hulle bekend staan ​​as universele logiese hekke. Dit wil sê, jy kan stroombane net daarmee maak om enige ander tipe logiese hek voor te stel. Dit is belangrik, want as jy skyfies met hierdie deure koop, kan jy al die funksies hê. Byvoorbeeld, as die twee insette van 'n NOR oorbrug is of 'n NEN is gelykstaande aan 'n NIE. Jy het meer ekwivalente hier:

Funksies: electronics-tutorials.ws

Te Raai ek aanOm meer te wete te kom, Google 'n eenvoudige stroombaan met enige hekke. En om uit te vind wat dit doen, doen 'n soort "reverse engineering", volg die lyne van die insette en uitsette en sien die status van elke lyn volgens die insette wat aan die uitset gegee word.

Por ejemploAs jy na die prent hierbo kyk, die ekwivalensiediagram van 'n OF met NEN-hekke, sal jy sien dat dit uit twee NEN-hekke bestaan ​​met hul uitset oorbrug en beide uitsette gaan na 'n ander NEN-hekke. Hou die volgende in gedagte:

• As jy na die NAND-waarheidstabel gaan, sal jy sien dat wanneer sy twee insette 0 is, die uitset 1 is, en wanneer sy twee insette 1 is, is die uitset 0.
• Soos hulle oorbrug word, as die invoer 1 is (een voer albei in), is die resultaat 0. En wanneer die invoer 0 is (albei nul), sal die uitset 1 wees, wat gelykstaande is aan 'n NIE.
• Daarom het ons twee NIE's vir bisse A en B. By hul uitset sal ons dus A 'en B' hê.
• Daardie twee ontkennings gaan in die laaste NAND, wat 'n omgekeerde logiese produk van daardie twee bisse sal uitvoer.
• Volgens die wette van logika is dit gelykstaande aan die direkte som, dit wil sê A + B. Daarom sal die finale resultaat wees asof dit 'n OF ...

Logic Gate Chip Series - Waar om te koop

In winkels gespesialiseerde in elektronika kan jy koop goedkoop skyfies met logiese hekke om in jou projekte te begin gebruik. Hierdie skyfies is nie 'n enkele logiese hek nie, maar hulle laat jou toe om verskeie van hulle te hê sodat jy hul insette en uitsette kan koppel soos jy nodig het. Byvoorbeeld, in die diagram in die prent hierbo kan jy 'n tipiese pinout van 'n DIP-skyfie met 4 NAND-hekke sien. Daarbenewens het dit ook twee penne vir krag (Vcc en GND).

Hier is 'n paar koopaanbevelings:

• DealMux - 40 Series Logic Gate (TTL) 74 Chips Kit.
• Huaban: 30-skyfie-stel met universele NAND-hekke.
• Zebulon: 120 CMOS-skyfiestel.

Ander bronne

Om meer te wete te kom oor hoe om hierdie hekke te implementeer en hoe om stroombane daarmee te begin skep, kan jy van hierdie gebruik maak Nog 'n hulpbron wat beveel ek aan:

• SimulIDE sagteware om die werking van hierdie stroombane met hekke te kan simuleer. Dit is gratis, oopbron en kruisplatform.
• Aanlyn binêre sakrekenaar (Jy kan ook jou bedryfstelsel se sakrekenaar in binêre modus gebruik).
• .
• Digital Logic Circuits Book: van ontwerp tot eksperiment.

Digitale logika met Arduino

Ander hulpbron wat het jy in jou hande as jy reeds het n bord Arduino UNO in jou hande is gebruik Arduino IDE om sketse te skep wat hierdie logiese funksies simuleer om byvoorbeeld die resultaat op 'n meer visuele manier te sien met 'n LED wat die uitset van die deur simuleer. Byvoorbeeld, om 'n LED op pen 7 te plaas en 8 en 9 as insette A en B te gebruik:

int pinOut = 7;
int pinA = 8;
int pinB = 9;

void setup()
{
pinMode(pinOut, OUTPUT);
pinMode(pinA, INPUT);
pinMode(pinB, INPUT);
}
void loop()
{
boolean pinAState = digitalRead(pinA);
boolean pinBState = digitalRead(pinB);
boolean pinOutState;
//AND
pinOutState =pinAState & pinBState;
digitalWrite(pinOut, pinOutState);
}

Hier is 'n EN (&) funksie gebruik, soos jy kan sien, maar jy kan daardie reël kode onder die // EN reël vervang met ander om te gebruik ander logiese funksies:

//OR
pinOutState = pinAState | pinBState;

//NOT
pinOutState = !pinAState;

//XOR
pinOutState = pinAState ^ pinBState;

//NAND
pinOutState = !(pinAState & pinBState);

//NOR
pinOutState = !(pinAState | pinBState);

//XNOR
pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);