на логическите порти са в основата на цифровата електроника. Поради тази причина те са много важни и ако искате да започнете да работите с тях, трябва да знаете какви са те, как са съставени и тяхната функция. Така че можете да използвате серията чипове, които съществуват на пазара, които имат този тип врати, за да можете да започнете да създавате свои собствени проекти, работещи с тази логика.
Тези врати, комбинирани с др Електронни компоненти, а дори и с чинии като Arduino, те могат да дадат много игра на създателите както можете да видите сами.
Какво представляват логическите порти?
на логически порти те са основни елементи на цифровата логика за изпълнение на цифрови електронни схеми. Тези порти осигуряват сигнали с ниско (0) или високо (1) напрежение на изхода си в зависимост от състоянието на техните входове. Те обикновено имат един изход и два входа, но може да има врати с повече от 2 входа. Освен това има особености като инвертираща врата или НЕ, има само един вход и един изход.
Благодарение на тези булеви входове и изходи можете да получите елементарни двоични логически операции, като събиране, умножение, отрицание и др.
Как се прилагат?
-
- NAND порта в TTL
-
- NAND порта в CMOS
Логическите порти не могат да се реализират само по един начин. Всъщност затова има различни логически семейства. Всяко от тези семейства ще реализира портата по един начин, използвайки различни електронни компоненти.
Por ejemploАко TTL се използва за чипа, портите ще бъдат съставени от биполярни транзистори, докато CMOS логиката се основава единствено на MOSFET транзистори. В допълнение към тези две семейства, които обикновено са най-популярни, има и други като BiCMOS (комбинира биполярни и CMOS транзистори), RTL (резистори и биполярни транзистори), DTL (диоди и транзистори), ECL, IIL и т.н.
Няма едно семейство много по-добро от друго, това ще зависи от приложението. Но въпреки това, CMOS Той е един от най-използваните в напреднали схеми, като CPU, MCU, GPU, памет и т.н. За други по-прости схеми също е обичайно да се намери TTL.
приложения
Приложенията на тези логически порти са безкрайни. С тези основни "тухли" можете да строите множество цифрови схеми. От обикновен суматор, до сложен процесор, през много други схеми, които можете да си представите. Всъщност много от системите, които използвате всеки ден, като вашия компютър, телевизор, мобилен телефон и т.н., имат милиарди логически порти.
Un практически пример на прилагането на логически порти би бил този прост суматор, който можете да видите на изображението по-горе. Това е много проста схема, която може да добави два бита (A и B) към своите входове, за да даде резултата Sum, а също и Carry, тоест това, което отнемате ... Можете да видите резултатите, които ще дай в следната таблица:
| A | B | Сума | Нося | Двоичен резултат |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Ако погледнете тази таблица, ако добавите 0 + 0 в двоична система, ще получите 0, ако добавите 1 + 0, това е 1, но ако добавите 1 + 1, ще получите 2, което в двоична система съответства на 10.
Видове логически порти
Що се отнася до видове логически портиИмате голям брой от тях, въпреки че най-използваните са следните (с техните таблици за истинност):
- Буфер (Да): той е известен като буфер или директен гейт, тъй като неговият изход ще има същото състояние като неговия вход. Въпреки че може да изглежда безполезен, в много логически схеми той често се използва като токов усилвател или като последовател на напрежението.
| влизане | Изход |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- НЕ (инвертор): е логическото отрицание (¬ o '), тоест инвертира бита на своя изход.
| влизане | Изход |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- И (Y): този друг гейт изпълнява функция на продукт (·) на двоичните битове на своя вход. Тоест би било като умножаването на A и B. Следователно, всичко по нула е нула, то би дало единица на изхода си само ако и двата входа са 1. Оттук и името му 1 И 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- ЗЛАТО): тази друга порта изпълнява операция за логическо събиране (+). Тоест, или единият от неговите изходи ИЛИ другият, ИЛИ и двата трябва да са на 1, за да бъде изходът му 1. Когато и двата са 0, изходът също е 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR (или изключително): Това изключително ИЛИ изпълнява булевата функция A'B + AB ' и неговият символ е
. В този случай, ако двата му входа са равни, изходът е 0. Ако са различни, тогава ще бъде 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NAND (Y отказано): е отрицателното логическо произведение, тоест обратното на И. Това е като да използвате НЕ на изхода И за инвертиране на изходните битове. Следователно резултатите са:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NOR (Или отказано): отрицаната логическа сума, или каквото е същото, ИЛИ с нейния отрицателен изход, което води до обратното на ИЛИ.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- XNOR (изключително NOR): това е като прилагане на двоично допълнение към порта XOR. Тоест извършете операцията AB + A'B. A по B добавено към A по B отказано. Следователно изходите ще бъдат като тези на обърнато XOR:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
И NOR, и NAND са две от най-интересните порти, тъй като са известни като универсални логически порти. Тоест можете да правите схеми само с тях, които да представят всеки друг тип логически порти. Това е важно, тъй като ако купувате чипове с тези врати, можете да имате всички функции. Например, ако двата входа на NOR са свързани с мост или NAND е еквивалентно на NOT. Тук имате още еквиваленти:
Функции: electronics-tutorials.ws
Te съветвамЗа да научите повече, Google проста схема с всякакви порти. И за да разберете какво прави, направете един вид "обратно инженерство", следете редовете на входовете и изходите и вижте състоянието на всеки ред според входовете, дадени на изхода.
Por ejemploАко погледнете изображението по-горе, диаграмата на еквивалентност на ИЛИ с NAND порти, ще видите, че се състои от две NAND порти с мостов изход и двата изхода отиват към друг NAND. Имайте предвид следното:
- Ако отидете в таблицата на истинността на NAND, ще видите, че когато двата й входа са 0, изходът е 1, а когато двата му входа са 1, изходът е 0.
- Тъй като те са свързани, ако входът е 1 (един влиза и в двете), резултатът е 0. И когато входът е 0 (и двете нула), изходът ще бъде 1, което е еквивалентно на НЕ.
- Следователно имаме две NOT за битове A и B. Следователно на техния изход ще имаме A 'и B'.
- Тези две отрицания влизат в последния NAND, който ще изпълни обратно логическо произведение на тези два бита.
- Според законите на логиката това се равнява на пряката сума, тоест A + B. Следователно крайният резултат ще бъде все едно е ИЛИ ...
Серия чипове Logic Gate - Къде да купя
-
- DIP чип с логически вход
-
- Вътрешна схема на чипа
В специализирани магазини за електроника можете купувайте евтини чипове с логически порти, които да започнете да използвате във вашите проекти. Тези чипове не са единична логическа порта, но ви позволяват да имате няколко от тях, за да можете да свържете техните входове и изходи, както ви е необходимо. Например, в диаграмата на изображението по-горе можете да видите типична изводка на DIP чип с 4 NAND порта. В допълнение, той също има два щифта за захранване (Vcc и GND).
Ето някои препоръки за покупка:
- Няма намерени продукти.
- Huaban: комплект от 30 чипа с универсални NAND порти.
- Zebulon: 120 CMOS чип комплект.
Други ресурси
За да научите повече за това как да приложите тези порти и как да започнете да създавате вериги с тях, можете да използвате тези Друг ресурс какво препоръчвам:
- Софтуер SimulIDE за да може да се симулира работата на тези вериги с порти. Той е безплатен, с отворен код и кросплатформен.
- Онлайн двоичен калкулатор (Можете също да използвате калкулатора на вашата операционна система в двоичен режим).
- Няма намерени продукти.
- Книга за цифрови логически схеми: от дизайн до експеримент.
Цифрова логика с Arduino
Друг ресурс какво имате в ръцете си, ако вече имате чиния Arduino UNO в ръцете ти е използвайте Arduino IDE за създаване на скици които симулират тези логически функции, за да видите например резултата по по-визуален начин с LED, който симулира изхода на вратата. Например, поставяне на светодиод на щифт 7 и използване на 8 и 9 като входове A и 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);
}
Тук е използвана функция И (&), както можете да видите, но можете да замените този ред код под реда // И с други, които да използвате други логически функции:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);