Ƙofofin dabaru: duk abin da kuke buƙatar sani

da dabaru kofofin su ne tushen dijital lantarki. Don haka, suna da mahimmanci, kuma idan kuna son fara aiki tare da su, ya kamata ku san menene su, yadda aka kafa su, da aikinsu. Don haka za ku iya amfani da jerin kwakwalwan kwamfuta da ke cikin kasuwa waɗanda ke da irin wannan kofofin don ku iya fara yin ayyukan ku na aiki tare da wannan ma'ana.

Wadannan kofofin, hade da wasu Kayan lantarki, har ma da faranti irin su Arduino, suna iya ba da wasa mai yawa ga masu yin kamar yadda kuke gani da kanku.

Menene kofofin dabaru?

da ƙofar hankali su ne muhimman abubuwa na dabaru na dijital don aiwatar da da'irori na lantarki na dijital. Waɗannan ƙofofin suna ba da ƙananan sigina na wuta (0) ko babba (1) a kayan aikin su dangane da yanayin abubuwan shigar su. Gabaɗaya suna da fita ɗaya da kofofin shiga biyu, amma ana iya samun kofofi masu kofofi sama da 2. Bugu da kari, akwai abubuwan da suka dace kamar kofa mai jujjuya ko A'A, tana da shigarwa daya ne kawai da fitarwa daya.

Godiya ga waɗannan abubuwan shigarwar Boolean da abubuwan da za ku iya samu na farko binary dabaru ayyuka, kamar ƙari, ninkawa, rashin ƙarfi, da sauransu.

Ta yaya ake aiwatar da su?

Ƙofofin dabaru ba za a iya aiwatar da su ta hanya ɗaya kawai ba. A gaskiya, shi ya sa akwai daban-daban iyalai masu ma'ana. Kowane ɗayan waɗannan iyalai za su aiwatar da ƙofar ta hanya ɗaya, ta amfani da kayan aikin lantarki daban-daban.

de amfaniIdan ana amfani da TTL don guntu, ƙofofin za su kasance da transistor bipolar, yayin da ma'anar CMOS ta dogara ne kawai akan transistor MOSFET. Bayan wadannan iyalai guda biyu, wadanda galibi suka fi shahara, akwai kuma wasu irin su BiCMOS (hade bipolar da CMOS transistor), RTL (resistors da bipolar transistor), DTL (diodes da transistor), ECL, IIL, da sauransu.

Babu wani iyali da ya fi wani, zai dogara ne akan aikace-aikacen. Amma duk da haka, CMOS Yana daya daga cikin mafi yawan amfani da su a cikin ci-gaba da da'irori, kamar CPU, MCU, GPU, memory, da dai sauransu. Ga sauran mafi sauƙi da'irori shi ma abu ne gama gari nemo TTL.

Aplicaciones

Aikace-aikacen waɗannan ƙofofin dabaru ba su da iyaka. Tare da waɗannan mahimman "tubalin" za ku iya ginawa yawan da'irori na dijital. Daga ƙararrawa mai sauƙi, zuwa hadadden CPU, ta wasu da'irori da yawa waɗanda zaku iya tunanin. A zahiri, yawancin tsarin da kuke amfani da su kowace rana, kamar PC ɗinku, TV ɗinku, wayar hannu, da sauransu, suna da biliyoyin kofofin dabaru.

Un m misali na aikace-aikace na dabaru kofofin zai zama wannan sauki adder cewa za ka iya gani a cikin hoton da ke sama. Da’ira ce mai sauqi qwarai, wacce ke iya qara bibiyu (A da B) a cikin abubuwan da ke cikinta don bayar da sakamakon Sum, da kuma xauka, wato abin da ka xauka... Za ka ga sakamakon da zai yi. bayar a cikin tebur mai zuwa:

Idan ka kalli wannan tebur din, idan ka kara 0 + 0 a binary zai baka 0, idan ka kara 1 + 0 shine 1, amma idan ka kara 1 + 1 zai ba da 2, wanda a tsarin binary yayi daidai da 10.

Nau'in ƙofofin dabaru

Amma ga nau'ikan ƙofofin dabaru, Kuna da adadi mai kyau daga gare su, kodayake mafi yawan amfani da su sune kamar haka (tare da tebur na gaskiya):

• Buffer (Ee): ana kiransa da buffer ko kai tsaye gate, tunda abin da zai fitar zai kasance daidai da yanayin shigarsa. Ko da yake yana iya zama kamar ba shi da amfani, a yawancin da'irori na dabaru ana amfani da shi azaman amplifier na yanzu ko azaman mai bin wutar lantarki.

• BA (inverter): ita ce rashin fahimta ta hankali (¬ o'), wato, tana jujjuya abin da aka fitar a wajen fitar da shi.

• DA (Y): wannan wata ƙofar tana yin aikin samfur (·) na binaryar abubuwan shigarta. Wato zai zama kamar ninka A da B. Don haka duk wani abu da sifili bai zama sifili ba, zai ba da guda ɗaya ne kawai ga abin da yake fitarwa idan duka abubuwan da aka haɗa su 1. Don haka sunansa 1 AND 1.

• GOLD): wannan wata kofa tana yin aikin ƙari na hankali (+). Wato ko dai daya daga cikin abubuwan da yake fitarwa KO daya, KO duka biyun dole ne su kasance a 1 don fitar da shi ya zama 1. Idan duka biyun sun kasance 0, abin da ake fitarwa ya zama 0.

• XOR (ko keɓantacce): Wannan keɓantacce KO yana yin aikin Boolean A'B + AB', kuma alamar sa ita ce

  . A wannan yanayin, idan abubuwan shigarsa guda biyu daidai suke, abin da ake fitarwa shine 0. Idan sun bambanta, to zai zama 1.

• NAND (Y ƙi): shine samfurin ma'ana wanda aka soke, wato, sabanin DA. Yana kama da yin amfani da NOT akan fitarwar DA don juyar da abubuwan fitarwa. Don haka, sakamakon shine:

• BA (Ko an hana): jimlar ma'ana da aka soke, ko menene iri ɗaya, OR tare da abin da ba a iya gani ba, yana haifar da juzu'i na OR.

• XNOR (keɓaɓɓen NOR): kamar amfani da binary complement zuwa ƙofar XOR. Wato yin aikin AB + A'B. Sau B da aka ƙara zuwa A sau B an musanta. Don haka, abubuwan da aka fitar za su kasance kamar na XOR da aka juya:

Dukansu NOR da NAND ƙofofin biyu ne masu ban sha'awa, tunda ana kiran su duniya dabaru ƙofofin. Wato, zaku iya yin kewayawa tare da su kawai don wakiltar kowane nau'in ƙofar dabaru. Wannan yana da mahimmanci, tun da idan kun sayi kwakwalwan kwamfuta tare da waɗannan kofofin, za ku iya samun duk ayyukan. Misali, idan abubuwan shigar guda biyu na NOR sun kasance gada ko NAND yayi daidai da BA. Kuna da ƙarin kwatankwacinsu anan:

Ayyuka: electronics-tutorials.ws

Te Ina ba da shawaraDon ƙarin koyo, Google mai sauƙin kewayawa tare da kowace kofa. Kuma don gano abin da yake yi, yi wani nau'i na "reverse engineering", bi layukan abubuwan da aka haɗa da abubuwan da aka fitar da kuma duba matsayin kowane layi bisa ga abubuwan da aka ba da kayan aiki.

de amfaniIdan ka kalli hoton da ke sama, daidai gwargwado na OR tare da kofofin NAND, za ka ga cewa ya ƙunshi kofofin NAND guda biyu tare da gadar kayan aikin su kuma duka abubuwan da aka fitar suna zuwa wani NAND. A kiyaye abubuwan da ke biyo baya:

• Idan ka je teburin gaskiya na NAND, za ka ga cewa idan abubuwan shigarsa guda biyu sun kasance 0 za a sami 1, yayin da abubuwan shigarsa guda biyu suka zama 1 za a sami 0.
• Kamar yadda aka gada, idan abin shigar ya kasance 1 (daya ya shiga duka biyun), sakamakon zai zama 0. Idan kuma abin da aka shigar ya zama 0 (duka sifili), abin da za a samu zai zama 1, wanda yayi daidai da BA.
• Saboda haka, muna da biyu NOTs ga ragowa A da B. A cikin fitarwa za mu saboda haka za mu sami A 'da B'.
• Waɗancan ɓangarorin biyu sun shiga cikin NAND na ƙarshe, wanda zai aiwatar da samfurin ma'ana mai juzu'i na waɗannan rago biyun.
• Dangane da ka'idodin dabaru, wannan yana daidai da jimlar kai tsaye, wato, A + B. Don haka, sakamakon ƙarshe zai zama kamar OR ...

Jerin Ƙofar Logic Gate - Inda za a Sayi

A cikin shaguna na musamman na kayan lantarki za ku iya saya arha kwakwalwan kwamfuta tare da ƙofofin dabaru don fara amfani da su a cikin ayyukanku. Waɗannan kwakwalwan kwamfuta ba ƙofa ba ce guda ɗaya ba, amma suna ba ku damar samun da yawa daga cikinsu ta yadda zaku iya haɗa abubuwan shigarsu da abubuwan da kuke buƙata. Misali, a cikin hoton da ke sama zaku iya ganin nau'in nau'in guntu na DIP tare da kofofin NAND guda 4. Hakanan yana da fil biyu don iko (Vcc da GND).

Ga wasu sayan shawarwari:

• Babu kayayyakin samu..
• Huaban: Kit ɗin guntu 30 tare da ƙofofin NAND na duniya.
• Zabulon: 120 CMOS guntu kayan aiki.

Sauran albarkatu

Don ƙarin koyo game da yadda ake aiwatar da waɗannan ƙofofin da yadda ake fara ƙirƙirar kewayawa da su, kuna iya amfani da waɗannan. Wani albarkatun me nake ba da shawara:

• SimulIDE software don samun damar kwaikwayi ayyukan wadannan da'irori da ƙofofi. Yana da kyauta, buɗaɗɗen tushe, da dandamalin giciye.
• Kalkuleta na binary na kan layi (Zaka iya amfani da kalkuleta na tsarin aiki a yanayin binary).
• Babu kayayyakin samu..
• Digital Logic Circles Book: daga ƙira zuwa gwaji.

Dabarun dijital tare da Arduino

Sauran albarkatun me kake da shi a hannunka idan kana da kwano Arduino UNO a hannun ku ne yi amfani da Arduino IDE don ƙirƙirar zane-zane wanda ke kwaikwayi waɗannan ayyukan tunani don, alal misali, ganin sakamakon ta hanyar da ta fi gani tare da LED wanda ke kwatanta fitowar kofa. Misali, sanya LED akan fil 7 da amfani da 8 da 9 azaman abubuwan shigar A da 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);
}

Anan an yi amfani da aikin AND (&), kamar yadda kuke gani, amma kuna iya maye gurbin layin lambar a ƙarƙashin // AND layin tare da wasu don amfani da su. sauran dabaru ayyuka:

//OR
pinOutState = pinAState | pinBState;

//NOT
pinOutState = !pinAState;

//XOR
pinOutState = pinAState ^ pinBState;

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

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

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