Тхе логичке капије су основа дигиталне електронике. Из тог разлога су веома важни, и ако желите да почнете да радите са њима, требало би да знате шта су, како су конституисани и која функција. Дакле, можете користити серију чипова који постоје на тржишту који имају ову врсту врата, тако да можете почети да правите сопствене пројекте који раде са овом логиком.
Ова врата, у комбинацији са другим Електронске компоненте, па чак и са плочама попут Ардуино, они могу дати пуно игре креаторима као што видите и сами.
Шта су логичке капије?
Тхе логичка врата они су фундаментални елементи дигиталне логике за имплементацију дигиталних електронских кола. Ове капије обезбеђују сигнале ниског (0) или високог (1) напона на свом излазу у зависности од стања њихових улаза. Обично имају један излаз и два улаза, али могу бити врата са више од 2 улаза. Поред тога, постоје посебности као што су инвертна капија или НЕ, она има само један улаз и један излаз.
Захваљујући овим логичким улазима и излазима можете добити елементарне бинарне логичке операције, као што су сабирање, множење, негација итд.
Како се спроводе?
-
- НАНД капија у ТТЛ-у
-
- НАНД капија у ЦМОС-у
Логичке капије се не могу имплементирати само на један начин. У ствари, зато постоје различити логичке породице. Свака од ових породица ће имплементирати капију на један начин, користећи различите електронске компоненте.
По ејемплоАко се ТТЛ користи за чип, капије ће бити састављене од биполарних транзистора, док се ЦМОС логика заснива искључиво на МОСФЕТ транзисторима. Поред ове две породице, које су обично најпопуларније, постоје и друге као што су БиЦМОС (комбинује биполарне и ЦМОС транзистори), РТЛ (отпорници и биполарни транзистори), ДТЛ (диоде и транзистори), ЕЦЛ, ИИЛ итд.
Не постоји једна породица много боља од друге, зависиће од апликације. Али ипак, ЦМОС Један је од најчешће коришћених у напредним колима, као што су ЦПУ, МЦУ, ГПУ, меморија итд. За друга једноставнија кола такође је уобичајено пронаћи ТТЛ.
апликације
Примене ових логичких капија су бескрајне. Са овим основним "циглама" можете градити мноштво дигиталних кола. Од једноставног сабирача, до сложеног ЦПУ-а, преко многих других кола које можете замислити. У ствари, многи системи које користите сваки дан, као што су ваш рачунар, ваш ТВ, мобилни, итд., имају милијарде логичких капија.
Un практични пример примене логичких капија био би овај једноставан сабирач који можете видети на слици изнад. То је врло једноставно коло, које је способно да дода два бита (А и Б) у своје улазе да би дало резултат Збира, а такође и Царри, односно оно што одузмете ... Можете видети резултате које би дати у следећој табели:
| A | B | Сума | Носити | Бинарни резултат |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Ако погледате ову табелу, ако додате 0 + 0 у бинарном систему добијате 0, ако додате 1 + 0 то је 1, али ако додате 1 + 1 даће се 2, што у бинарном систему одговара 10.
Врсте логичких капија
Што се тиче врсте логичких капија, имате добар број њих, иако су најчешће коришћени следећи (са њиховим табелама истинитости):
- Бафер (Да): познат је као бафер или директна капија, пошто ће његов излаз имати исто стање као и његов улаз. Иако може изгледати бескорисно, у многим логичким колима се често користи као струјни појачивач или као следбеник напона.
| Улаз | Излаз |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- НЕ (инвертер): је логичка негација (¬ о '), то јест, инвертује бит на свом излазу.
| Улаз | Излаз |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- И (И): ова друга капија обавља функцију производа (·) бинарних битова свог улаза. То јест, то би било као множење А и Б. Према томе, било шта са нулом је нула, дало би јединицу свом излазу само ако су оба улаза 1. Отуда његово име 1 И 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- ЗЛАТО): ова друга капија изводи операцију логичког сабирања (+). То јест, или један од његових излаза ИЛИ други, ИЛИ оба морају бити на 1 да би његов излаз био 1. Када су оба 0, излаз је такође 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- КСОР (или ексклузивно): Ово ексклузивно ОР врши Булову функцију А'Б + АБ ', а његов симбол је
. У овом случају, ако су његова два улаза једнака, излаз је 0. Ако су различити, онда ће бити 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- НАНД (И негирано): је негирани логички производ, односно инверз од И. То је као да користите НОТ на излазу И за инвертовање излазних битова. Дакле, резултати су:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- НОР (или одбијено): негирани логички збир, или оно што је исто, ОР са његовим негираним излазом, што резултира инверзним ОР.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- КСНОР (ексклузивно НОР): то је као да примените бинарни комплемент на КСОР капију. То јест, извршите операцију АБ + А'Б. А пута Б додато на А пута Б одбијено. Према томе, излази ће бити као код обрнутог КСОР:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
И НОР и НАНД су две најинтересантније капије, пошто су познате као универзалне логичке капије. То јест, можете направити кола само са њима која представљају било коју другу врсту логичких капија. Ово је важно, јер ако купите чипове са овим вратима, можете имати све функције. На пример, ако су два улаза НОР-а премошћена или је НАНД еквивалентно НОР-у. Овде имате више еквивалената:
Функције: елецтроницс-туториалс.вс
Te ја саветујемДа бисте сазнали више, Гуглајте једноставно коло са било којим капијама. А да бисте сазнали шта ради, урадите неку врсту „обрнутог инжењеринга“, пратите линије улаза и излаза и видите статус сваке линије према улазима датим излазу.
По ејемплоАко погледате горњу слику, дијаграм еквиваленције ИЛИ са НАНД капијама, видећете да се састоји од две НАНД капије са премошћеним излазом и оба излаза иду на други НАНД. Имајте на уму следеће:
- Ако одете на НАНД табелу истине, видећете да када су њена два улаза 0, излаз је 1, а када су њена два улаза 1, излаз је 0.
- Пошто су премошћени, ако је улаз 1 (један улази у оба), резултат је 0. А када је улаз 0 (оба нула), излаз ће бити 1, што је еквивалентно НЕ.
- Дакле, имамо два НОТ-а за битове А и Б. На њиховом излазу ћемо стога имати А 'и Б'.
- Те две негације иду у последњи НАНД, који ће извести инверзни логички производ та два бита.
- Према законима логике, ово је једнако директном збиру, то јест А + Б. Дакле, коначни резултат ће бити као да је ОР ...
Логиц Гате Цхип серија - Где купити
-
- ДИП чип логичке капије
-
- Унутрашњи дијаграм чипа
У продавницама специјализованим за електронику можете купити јефтин чипс са логичким капијама које ћете почети да користите у својим пројектима. Ови чипови нису једна логичка капија, али вам омогућавају да имате неколико њих тако да можете повезати њихове улазе и излазе по потреби. На пример, на дијаграму на слици изнад можете видети типичан пиноут ДИП чипа са 4 НАНД капије. Поред тога, има и два пина за напајање (Вцц и ГНД).
Ево неких препоруке за куповину:
- Није пронађен ниједан производ..
- Хуабан: комплет од 30 чипова са универзалним НАНД капијама.
- Зебулон: 120 ЦМОС чип кит.
Остали ресурси
Да бисте сазнали више о томе како да имплементирате ове капије и како да почнете да креирате кола са њима, можете користити ове Други ресурси шта препоручујем:
- СимулИДЕ софтвер да би могли да симулирају рад ових кола са капијама. Бесплатан је, отвореног кода и више платформи.
- Онлине бинарни калкулатор (Можете да користите и калкулатор свог оперативног система у бинарном режиму).
- Није пронађен ниједан производ..
- Књига дигиталних логичких кола: од дизајна до експеримента.
Дигитална логика са Ардуином
Други ресурс шта имаш у рукама ако већ имаш тањир Arduino UNO у вашим рукама је користите Ардуино ИДЕ за креирање скица који симулирају ове логичке функције да би, на пример, видели резултат на визуелнији начин са ЛЕД диодом која симулира излаз врата. На пример, стављање ЛЕД диоде на пин 7 и коришћење 8 и 9 као улаза А и Б:
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);
}
Овде је коришћена АНД (&) функција, као што видите, али можете да замените ту линију кода испод // И линије са другим за употребу друге логичке функције:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);