Лас- лагічныя вароты з'яўляюцца асновай лічбавай электронікі. Па гэтай прычыне яны вельмі важныя, і калі вы хочаце пачаць з імі працаваць, вы павінны ведаць, што яны сабой уяўляюць, як яны ўбудаваныя і якія функцыі. Такім чынам, вы можаце выкарыстоўваць серыю чыпаў, якія існуюць на рынку, якія маюць гэты тып дзвярэй, каб вы маглі пачаць ствараць уласныя праекты, якія працуюць з гэтай логікай.
Гэтыя дзверы ў спалучэнні з іншымі Электронныя кампаненты, і нават з талеркамі як Arduino, яны могуць даць шмат гульні стваральнікам як вы можаце пераканацца самі.
Індэкс
Што такое лагічныя вароты?
Лас- лагічныя вароты яны з'яўляюцца фундаментальнымі элементамі лічбавай логікі для рэалізацыі лічбавых электронных схем. Гэтыя вароты забяспечваюць сігналы нізкага (0) або высокага (1) напружання на сваім выхадзе ў залежнасці ад стану іх уваходаў. Як правіла, яны маюць адзін выхад і два ўваходы, але могуць быць і больш чым 2 ўваходы. Акрамя таго, існуюць такія асаблівасці, як інвертуючы вароты або НЕ, ён мае толькі адзін ўваход і адзін выхад.
Дзякуючы гэтым булевым уваходам і выхадам вы можаце атрымаць элементарныя бінарныя лагічныя аперацыі, напрыклад, складанне, множанне, адмаўленне і г.д.
Як яны рэалізуюцца?
-
- Шлюз NAND у TTL
-
- Шлюз NAND у CMOS
Лагічныя вароты могуць быць рэалізаваны не толькі адным спосабам. Насамрэч таму і бываюць розныя лагічныя сем'і. Кожнае з гэтых сямействаў будзе рэалізаваць вароты адным спосабам, выкарыстоўваючы розныя электронныя кампаненты.
Па EJEMPLOКалі для чыпа выкарыстоўваецца TTL, вароты будуць складацца з біпалярных транзістараў, у той час як логіка CMOS заснавана выключна на транзістарах MOSFET. У дадатак да гэтых двух сямействаў, якія звычайна з'яўляюцца найбольш папулярнымі, ёсць і іншыя, такія як BiCMOS (спалучае біпалярныя і CMOS транзістары), RTL (рэзістары і біпалярныя транзістары), DTL (дыёды і транзістары), ECL, IIL і г.д.
Няма адной сям'і значна лепшай за іншую, гэта будзе залежаць ад прымянення. Але тым не менш, CMOS Гэта адна з самых выкарыстоўваюцца ў перадавых схемах, такіх як CPU, MCU, GPU, памяць і г.д. Для іншых больш простых схем таксама звычайна знаходзіць TTL.
прыкладанняў
Прымяненне гэтых лагічных варотаў бясконцае. З дапамогай гэтых неабходных «цаглін» можна будаваць мноства лічбавых схем. Ад простага суматора да складанага CPU, праз мноства іншых схем, якія вы можаце сабе ўявіць. На самай справе, многія сістэмы, якімі вы карыстаецеся кожны дзень, напрыклад, ваш ПК, тэлевізар, мабільны тэлефон і г.д., маюць мільярды лагічных шлюзаў.
Un практычны прыклад прымянення лагічных варотаў будзе гэты просты суматор, які вы можаце ўбачыць на малюнку вышэй. Гэта вельмі простая схема, якая здольная дадаць два біта (A і B) да сваіх уваходаў, каб даць вынік Sum, а таксама Carry, гэта значыць тое, што вы забіраеце ... Вы можаце ўбачыць вынікі. дайце ў наступнай табліцы:
| A | B | Сума | Праводзіць | Двайковы вынік |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Калі вы паглядзіце на гэтую табліцу, калі вы дадаеце 0 + 0 у бінарнай сістэме, вы атрымаеце 0, калі вы дадасце 1 + 0, гэта будзе 1, але калі вы дадасце 1 + 1, атрымаецца 2, што ў двайковай сістэме адпавядае 10.
Віды лагічных варотаў
Што ж тычыцца тыпы лагічных варот, у вас іх вялікая колькасць, хоць найбольш выкарыстоўваюцца наступныя (з іх табліцамі ісціннасці):
- Буфер (Так): ён вядомы як буфер або прамы шлюз, так як яго выхад будзе мець той жа стан, што і яго ўваход. Нягледзячы на тое, што гэта можа здацца бескарысным, у многіх лагічных схемах ён часта выкарыстоўваецца ў якасці ўзмацняльніка току або перадатчыка напружання.
| Уваход | Саліда |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- НЕ (інвертар): з'яўляецца лагічным адмаўленнем (¬ o '), гэта значыць, ён інвертуе біт на сваім выхадзе.
| Уваход | Саліда |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- І (Y): гэты іншы шлюз выконвае функцыю здабытку (·) двайковых біт свайго ўваходу. Гэта было б як памнажэнне A і B. Такім чынам, усё, што на нуль роўна нулю, гэта дасць адзінку толькі тады, калі абодва ўваходы роўныя 1. Адсюль і назва 1 І 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- ЗОЛАТА): гэты іншы шлюз выконвае аперацыю лагічнага складання (+). Гэта значыць, або адзін з яго выхадаў, АБО іншы, АБО абодва павінны быць у 1, каб яго выхад быў роўны 1. Калі абодва роўныя 0, выхад таксама роўны 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR (або эксклюзіў): Гэта выключнае АБО выконвае лагічную функцыю A'B + AB ', і яго сімвал з'яўляецца . У гэтым выпадку, калі два яго ўваходы роўныя, выхад роўны 0. Калі яны розныя, то гэта будзе 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NAND (Y адмоўлена): з'яўляецца адмоўным лагічным творам, гэта значыць зваротным І. Гэта як выкарыстанне NOT на выхадзе І для інвертавання выхадных бітаў. Такім чынам, вынікі такія:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- НІ (Або адмоўлена): адмоўная лагічная сума, або тое ж самае, АБО з адмоўным выхадам, што прыводзіць да зваротнага АБО.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- XNOR (эксклюзіўны NOR): гэта як прымяненне двайковага дапаўнення да брамы XOR. Гэта значыць выканаць аперацыю AB + A'B '. A раз B дададзена да A раз B адмоўлена. Такім чынам, выхады будуць падобнымі да перавернутага XOR:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
І NOR, і NAND - два найбольш цікавыя вароты, бо яны вядомыя як універсальныя лагічныя вароты. Гэта значыць, вы можаце ствараць схемы толькі з імі для прадстаўлення любога іншага тыпу лагічных варот. Гэта важна, так як калі вы купляеце чыпсы з гэтымі дзвярыма, вы можаце мець усе функцыі. Напрыклад, калі два ўваходы NOR з'яўляюцца мостам або NAND эквівалентны NOT. У вас ёсць больш эквівалентаў тут:
Функцыі: electronics-tutorials.ws
Te раюКаб даведацца больш, у Google простая схема з любымі варотамі. І каб даведацца, што ён робіць, зрабіце своеасаблівы «адваротны інжынірынг», прасачыце за радкамі ўваходаў і выхадаў і паглядзіце стан кожнай радкі ў адпаведнасці з уваходамі, пададзенымі на выхад.
Па EJEMPLOКалі вы паглядзіце на малюнак вышэй, дыяграму эквівалентнасці АБО з варотамі NAND, вы ўбачыце, што яна складаецца з двух варотаў NAND з перамыканнем выхаду, і абодва выхады ідуць да іншага NAND. Майце на ўвазе наступнае:
- Калі вы перайдзіце да табліцы ісціны NAND, вы ўбачыце, што калі два ўваходы роўныя 0, выхад роўны 1, а калі два ўваходы роўныя 1, выхад роўны 0.
- Паколькі яны перамыкаюцца, калі ўваход роўны 1 (адзін уводзіць абодва), вынік роўны 0. А калі ўваход роўны 0 (абодва нуля), выхад будзе роўны 1, што эквівалентна НЕ.
- Такім чынам, у нас ёсць два НЕ для бітаў A і B. Такім чынам, на іх выхадзе мы будзем мець A 'і B'.
- Гэтыя два адмаўлення ўваходзяць у апошнюю NAND, якая будзе выконваць адваротны лагічны прадукт гэтых двух бітаў.
- Згодна з законамі логікі, гэта прыраўноўваецца да прамой суме, гэта значыць A + B. Такім чынам, канчатковы вынік будзе такім, як быццам гэта АБО ...
Серыя мікрасхем Logic Gate - дзе купіць
-
- DIP мікрасхема лагічнага затвора
-
- Ўнутраная схема чыпа
У крамах, якія спецыялізуюцца на электроніцы, можна купіць танныя чыпсы з лагічнымі варотамі, каб пачаць выкарыстоўваць у сваіх праектах. Гэтыя мікрасхемы не з'яўляюцца адным лагічным варотам, але яны дазваляюць мець некалькі з іх, каб вы маглі звязваць іх ўваходы і выхады, як вам трэба. Напрыклад, на схеме на малюнку вышэй вы можаце ўбачыць тыповую распиновку DIP-чыпа з 4 варотамі NAND. Акрамя таго, ён таксама мае два кантакты для харчавання (Vcc і GND).
Вось некалькі рэкамендацыі па куплі:
- DealMux - 40 чыпаў 74-й серыі (TTL)..
- Huaban: камплект з 30 чыпаў з універсальнымі варотамі NAND.
- Zebulon: камплект мікрасхем CMOS 120.
іншыя рэсурсы
Каб даведацца больш пра тое, як рэалізаваць гэтыя вароты і як пачаць ствараць з імі схемы, вы можаце скарыстацца гэтымі адрозненне рэцыдыву што я рэкамендую:
- Праграмнае забеспячэнне SimulIDE каб мець магчымасць мадэляваць працу гэтых схем з варотамі. Гэта бясплатна, з адкрытым зыходным кодам і кросплатформеннае.
- Онлайн бінарны калькулятар (Вы таксама можаце выкарыстоўваць калькулятар вашай аперацыйнай сістэмы ў двайковым рэжыме).
- .
- Кніга лічбавых лагічных схем: ад праектавання да эксперыменту.
Лічбавая логіка з Arduino
Іншы рэсурс што ў вас у руках, калі ўжо ёсць талерка Arduino UNO у вашых руках выкарыстоўваць Arduino IDE для стварэння эскізаў якія мадэлююць гэтыя лагічныя функцыі, каб, напрыклад, убачыць вынік у больш наглядным выглядзе з дапамогай святлодыёда, які імітуе выхад дзвярэй. Напрыклад, паставіць святлодыёд на кантакт 7 і выкарыстоўваць 8 і 9 у якасці уваходаў A і B:
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);
}
Тут была выкарыстана функцыя І (&), як вы можаце бачыць, але вы можаце замяніць гэты радок кода пад радком // І іншымі для выкарыстання іншыя лагічныя функцыі:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);
Будзьце першым, каб каментаваць