Bináris számológép: 11 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Áttekintés:

A logikai kapu legelső felfedezése óta a 20. században az ilyen elektronika folyamatosan fejlődött, és mára az egyik legegyszerűbb, ugyanakkor alapvetően fontos elektronikai alkatrész sokféle alkalmazásban. A bináris számológép több bitet is felvehet bemenetként, és kiszámíthatja az összegzést és kivonást különböző logikai kapuk segítségével

Célkitűzés:

A Boole -logika, a kapuk és az elektronika alapvető ötleteinek bemutatása. Megismerni a logikai kapukat és a bináris rendszereket. Két 4 bites szám összegzésének és kivonásának kiszámítása

Célközönség:

Hobbi, lelkes középiskolások, főiskolai vagy egyetemi hallgatók.

Kellékek

Használt összetevők*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2 bemenetű ÉS kapuk PID: 7243

4 x 4070 Quad 2 bemenetű XOR kapuk PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2 bemenetű VAGY kapuk PID: 7250

2 x 74LS04 hatszög inverteres kapu PID: 7241

1 x BreadBoard PID: 10700

22 AWG, tömör magvezetékek PID: 224900

8 x ¼w 1k ellenállás PID: 9190

8 x ¼w 560 ellenállás PID: 91447 (nem szükséges, ha elegendő 1k ellenállás van)

4 x DIP kapcsoló PID: 367

1 x 5V 1A hálózati adapter Cen+ PID: 1453 (*nagyobb áramerősség vagy közép - mindkettő használható)

5 x LED 5 mm, sárga PID: 551 (a szín nem releváns)

5 x LED 5 mm, zöld PID: 550 (a szín nem releváns)

1 x 2,1 mm -es csatlakozó két terminálhoz PID: 210272 (#210286 helyettesíthető)

4 x 8 tűs IC aljzat PID: 2563

Választható:

Digitális multiméter PID: 10924

Csavarhúzó PID: 102240

Csipesz, szöghegy PID: 1096

Fogó, PID: 10457 (erősen ajánlott)

*A fent felsorolt számok Lee Lee Electronic Components termékazonosítójának felelnek meg

1. lépés: A tápegység (összeadó) beállítása

*Mi az összeadó ???

Mivel az egész áramkört egy hordós jack tápegységgel fogjuk táplálni, el kell különítenünk a pozitív és a földelést. Vegye figyelembe, hogy a középső pozitív tápegységgel dolgozunk (+ belül és kívül -), ezért a + pozitívnak (ebben az esetben PIROS) és - földeltnek (fekete) kell lennie.

Csatlakoztassa a főáramkört a függőleges sínekhez. Annak érdekében, hogy az IC -chipek könnyen táplálhatók legyenek, anélkül, hogy mindenhová vezetnének.

2. lépés: A DIP kapcsoló (összeadó) beállítása

A 8-tűs IC-foglalat tetejére két négyállású dip-kapcsolót helyeznek, hogy biztosítsák a tábla szilárd fogását, majd a tápegység alá helyezik. A kapcsoló másik oldalán tetszőleges értékű ellenállásokat fogunk elhelyezni* (1k -t és két 560 -at használtam sorban)

3. lépés: Mire valók ezek az ellenállások ???

A beállításoktól függően ezeket „felhúzó” vagy „lehúzó” ellenállásoknak nevezik.

Ezeket az ellenállásokat valami úszó hatás miatt használjuk.

A jobb felső sarokban lévő képhez hasonlóan, ha a kapcsoló zárva van, az áram gond nélkül áramlik. Ha azonban a kapcsolót kinyitjuk, fogalmunk sincs arról, hogy a bemenet rendelkezik -e elegendő feszültséggel az állapot meghatározásához, és ezt a hatást úszó hatásnak nevezzük. A logikai állapotokat két feszültségszint képviseli, amelyek bármelyik feszültsége egy szint alatt van, és logikai 0, és minden feszültség egy másik szint felett logikának tekinthető 1, de a csap maga nem tudja megmondani, hogy a bemeneti logika 1 vagy 0 a statika miatt vagy a környező zajok.

Az úszó hatás elkerülése érdekében felfelé vagy lefelé irányuló ellenállásokat használunk, mint a bal oldali ábra.

4. lépés: A logikai kapuk beállítása (összeadó)

Helyezze be az XOR, AND, OR, XOR és AND kapukat (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 és 74LS08). A logikai chipek aktiválásához csatlakoztassa az egyes chipek 14 -es tüskéjét a pozitív sínhez, és a 7 -es csapot a földi sínhez.

5. lépés: huzalozza be a logikai kapukat (összeadó)

A sematikus és megfelelő adatlap alapján kösse be a kapukat ennek megfelelően. Fontos megjegyezni, hogy a legelső bemeneti hordozó bit nulla, így egyszerűen földelhető.

Mivel 4 bites ADDER-t készítünk, a kimeneti hordozás következetesen a másik FULL ADDER bemeneti hordozójához kerül, amíg el nem jutunk az utolsó egységhez.

*Ne feledje, hogy a VAGY kapun lévő 8. tűn lévő kiegészítő LED az utolsó CARRY bitet jelenti. Csak akkor világít, ha két 4 bites szám összegzése már nem ábrázolható 4 bittel

6. lépés: Állítsa be a kimenet (összeadó) LED -jeit

Az első FULL ADDER kimeneti bitje közvetlenül az eredményül kapott LSB (Least Significant Bit) lesz.

A második FULL ADDER kimeneti bitje a kapott bit jobb oldalán lévő második bithez kapcsolódik, és így tovább.

*Ellentétben a szokásos ¼ wattos ellenállásokkal, amelyeket lehúzunk, a LED-ek polarizált komponensek, és az elektronáramlás iránya számít (mivel diódák). Ezért fontos meggyőződni arról, hogy a csatlakoztatandó LED hosszabb lábát a tápellátáshoz, a rövidebbet pedig a földhöz csatlakoztatjuk.

Végül az utolsó CARRY bit a VAGY -kapu 8 -as érintkezőjéhez van csatlakoztatva. Ez az MSB (Most Significant Bit) hordozását jelenti, és lehetővé teszi számunkra bármely két 4 bites bináris szám kiszámítását.

(csak akkor világít, ha a számított kimenet binárisan meghaladja az 1111 -et)

7. lépés: A tápegység beállítása (kivonó)

*Mi az a kivonó

Ugyanaz a tápegység használható a SUBTRACTOR bekapcsolására.

8. lépés: Állítsa be a DIP kapcsolót

Ugyanaz, mint az Adder.

9. lépés: A logikai kapuk beállítása (kivonó)

Bár hasonló megközelítés követhető, a kivonók megkövetelik a NOT kapu használatát, mielőtt betáplálnák az ÉS kaput. Így ebben az esetben a XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT és AND -t helyeztem el (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 és 74LS08).

A szabványos méretű, 63 lyukú kenyérlap korlátozása miatt az ÉS felül van csatlakoztatva.

Ahogy az ADDER esetében is, a chipek aktiválásához csatlakoztassa a logikai chipek 14 -es tüskéjét a pozitív sínhez, a 7 -es csapot pedig a földhöz.

10. lépés: huzalozza be a logikai kapukat (kivonó)

A sematikus és megfelelő adatlap alapján kösse be a kapukat ennek megfelelően. Fontos megjegyezni, hogy a legelső bemeneti kölcsönbites nulla, így egyszerűen földelhető.

Mivel 4 bites SUBTRACTOR-t készítünk, a kimeneti kölcsön következetesen a másik SUBTRACTOR bemeneti kölcsönébe kerül, amíg el nem jutunk az utolsó egységhez.

*Ne feledje, hogy a VAGY kapun lévő 8. tüske további LED -je az utolsó kölcsönzési bit. Csak akkor világít, ha két 4 bites szám kivonása a negatív számot jelenti.

11. lépés: Állítsa be a kimenet LED -jeit

Az első SUBTRACTOR kimeneti bitje közvetlenül az eredményül kapott LSB (Least Significant Bit) lesz.

A második SUBTRACTOR kimeneti bitje a kimenet jobb oldalán lévő második bithez kapcsolódik, és így tovább.

Végül az utolsó BORROW bit csatlakozik a VAGY kapu 8. tüskéjéhez. Ami a KÖLCSÖNT jelzi a menüend MSB -jének. Ez a LED csak akkor világít, ha a Subtrahend nagyobb, mint a Minuend. Mivel binárisan számolunk, a negatív előjel nem létezik; így a negatív számot 2 -es pozitív formája kiegészítéseként kell kiszámítani. Ily módon bármelyik 4 bites szám kivonható.