L portat logjike janë baza e elektronikës dixhitale. Për këtë arsye, ato janë shumë të rëndësishme, dhe nëse doni të filloni të punoni me ta, duhet të dini se cilat janë, si janë krijuar dhe funksionin e tyre. Kështu që ju mund të përdorni serinë e çipave që ekzistojnë në treg që kanë këtë lloj dyersh në mënyrë që të filloni të bëni projektet tuaja duke punuar me këtë logjikë.
Këto dyer, të kombinuara me të tjera Komponentët elektronikë, madje edhe me pjata si Arduino, ata mund t'u japin shumë lojë krijuesve siç mund ta shihni vetë.
Cilat janë portat logjike?
L portat logjike ato janë elemente themelore të logjikës dixhitale për zbatimin e qarqeve elektronike dixhitale. Këto porta ofrojnë sinjale të tensionit të ulët (0) ose të lartë (1) në daljen e tyre në varësi të gjendjes së hyrjeve të tyre. Në përgjithësi ato kanë një dalje dhe dy hyrje, por mund të ketë dyer me më shumë se 2 hyrje. Përveç kësaj, ka veçori të tilla si porta përmbysëse ose JO, ajo ka vetëm një hyrje dhe një dalje.
Falë këtyre hyrjeve dhe daljeve Boolean ju mund të merrni operacionet elementare logjike binare, si mbledhje, shumëzim, mohim etj.
Si zbatohen ato?
-
- Porta NAND në TTL
-
- Porta NAND në CMOS
Portat logjike jo vetëm që mund të zbatohen në një mënyrë. Në fakt, kjo është arsyeja pse ka të ndryshme familjet logjike. Secila prej këtyre familjeve do ta zbatojë portën në një mënyrë, duke përdorur komponentë të ndryshëm elektronikë.
Por EjemploNëse përdoret TTL për çipin, portat do të përbëhen nga transistorë bipolarë, ndërsa logjika CMOS bazohet vetëm në transistorët MOSFET. Përveç këtyre dy familjeve, që zakonisht janë më të njohurat, ka edhe të tjera si BiCMOS (kombinon transistorë bipolarë dhe CMOS), RTL (rezistorë dhe transistorë bipolarë), DTL (dioda dhe transistorë), ECL, IIL, etj.
Nuk ka një familje shumë më të mirë se një tjetër, kjo do të varet nga aplikimi. Por megjithatë, CMOS Është një nga më të përdorurit në qarqet e avancuara, si CPU, MCU, GPU, memorie etj. Për qarqe të tjera më të thjeshta është gjithashtu e zakonshme të gjendet TTL.
aplikimet
Aplikimet e këtyre portave logjike janë të pafundme. Me këto "tulla" thelbësore mund të ndërtoni një mori qarqesh dixhitale. Nga një grumbullues i thjeshtë, në një CPU kompleks, përmes shumë qarqeve të tjera që mund të imagjinoni. Në fakt, shumë nga sistemet që përdorni çdo ditë, si p.sh. kompjuteri juaj, televizori, celulari, etj., kanë miliarda porta logjike.
Un shembull praktik e aplikimit të portave logjike do të ishte ky grumbullues i thjeshtë që mund ta shihni në imazhin e mësipërm. Është një qark shumë i thjeshtë, i cili është i aftë të shtojë dy bit (A dhe B) në hyrjet e tij për të dhënë rezultatin Sum, dhe gjithashtu Carry, domethënë atë që ju hiqni ... Ju mund të shihni rezultatet që do të jepni në tabelën e mëposhtme:
| A | B | Shumë | Mbaj | Rezultati binar |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Nëse shikoni këtë tabelë, nëse shtoni 0 + 0 në binar ju jep 0, nëse shtoni 1 + 0 është 1, por nëse shtoni 1 + 1 do të jepte 2, që në sistemin binar korrespondon me 10.
Llojet e portave logjike
Sa për llojet e portave logjike, ju keni një numër të mirë të tyre, megjithëse më të përdorurat janë këto (me tabelat e tyre të së vërtetës):
- Buffer (Po): njihet si buffer ose porta direkte, pasi dalja e saj do të ketë të njëjtën gjendje si inputi i saj. Edhe pse mund të duket e padobishme, në shumë qarqe logjike shpesh përdoret si përforcues i rrymës ose si përcjellës i tensionit.
| hyrje | Dalje |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- JO (inverter): është mohimi logjik (¬ o '), dmth e përmbys bitin në daljen e tij.
| hyrje | Dalje |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- DHE (Y): kjo portë tjetër kryen një funksion produkti (·) të biteve binare të hyrjes së saj. Do të thotë, do të ishte sikur të shumëzosh A dhe B. Prandaj, çdo gjë me zero është zero, ajo do t'i jepte vetëm një daljes së saj nëse të dy hyrjet janë 1. Prandaj emri i saj 1 DHE 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- flori): kjo portë tjetër kryen një operacion të mbledhjes logjike (+). Kjo do të thotë, ose njëri prej daljeve të tij OSE tjetri, OSE të dyja duhet të jenë në 1 që dalja e tij të jetë 1. Kur të dyja janë 0, dalja është gjithashtu 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR (ose ekskluzive): Ky OR ekskluziv kryen funksionin Boolean A'B + AB ', dhe simboli i tij është . Në këtë rast, nëse dy hyrjet e tij janë të barabarta, dalja është 0. Nëse janë të ndryshme, atëherë do të jetë 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NAND (Y mohuar): është produkti logjik i mohuar, pra anasjellta e DHE-së. Është si të përdorësh një NOT në daljen AND për të përmbysur bitet e daljes. Prandaj, rezultatet janë:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- JO (ose mohuar): shuma logjike e mohuar, ose çfarë është e njëjtë, një OR me daljen e tij të mohuar, duke rezultuar në inversin e OR-së.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- XNOR (NOR ekskluzive): është si aplikimi i plotësimit binar në një portë XOR. Kjo do të thotë, kryeni operacionin AB + A'B '. A herë B i shtohet A herë B e mohuar. Prandaj, daljet do të jenë si ato të XOR-it të përmbysur:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Të dy NOR dhe NAND janë dy nga portat më interesante, pasi ato njihen si porta logjike universale. Kjo do të thotë, ju mund të bëni qarqe vetëm me to për të përfaqësuar çdo lloj porte logjike. Kjo është e rëndësishme, pasi nëse blini patate të skuqura me këto dyer, mund të keni të gjitha funksionet. Për shembull, nëse dy hyrjet e një NOR janë të lidhura ose një NAND është ekuivalent me një NOT. Ju keni më shumë ekuivalente këtu:
Funksionet: electronics-tutorials.ws
Te KëshillojPër të mësuar më shumë, Google një qark të thjeshtë me çdo portë. Dhe për të zbuluar se çfarë bën, bëni një lloj "inxhinierie të kundërt", ndiqni linjat e hyrjeve dhe daljeve dhe shikoni statusin e secilës linjë sipas inputeve të dhëna në dalje.
Por EjemploNëse shikoni imazhin e mësipërm, diagramin ekuivalent të një OR me porta NAND, do të shihni se ai përbëhet nga dy porta NAND me daljen e tyre të urë dhe të dy daljet shkojnë në një tjetër NAND. Mbani parasysh sa vijon:
- Nëse shkoni te tabela e së vërtetës NAND, do të shihni se kur dy hyrjet e tij janë 0, dalja është 1, dhe kur dy hyrjet e saj janë 1, dalja është 0.
- Ndërsa ato janë të lidhura, nëse hyrja është 1 (njëra fut të dyja), rezultati është 0. Dhe kur hyrja është 0 (të dyja zero), dalja do të jetë 1, që është ekuivalente me një NOT.
- Prandaj, ne kemi dy NOT për bitet A dhe B. Në daljen e tyre do të kemi A 'dhe B'.
- Këto dy mohime shkojnë në NAND-in e fundit, i cili do të kryejë një produkt logjik të anasjelltë të këtyre dy biteve.
- Sipas ligjeve të logjikës, kjo barazohet me shumën e drejtpërdrejtë, domethënë A + B. Prandaj, rezultati përfundimtar do të jetë sikur të ishte një OSE ...
Seria e çipave Logic Gate - Ku të blini
-
- Çipi DIP i portës logjike
-
- Diagrami i brendshëm i çipit
Në dyqanet e specializuara në elektronikë mundeni blini patate të skuqura të lira me porta logjike për të filluar përdorimin në projektet tuaja. Këto çipa nuk janë një portë e vetme logjike, por ju lejojnë të keni disa prej tyre në mënyrë që të mund të lidhni hyrjet dhe daljet e tyre sipas nevojës. Për shembull, në diagramin në figurën e mësipërme mund të shihni një pikë tipike të një çipi DIP me 4 porta NAND. Përveç kësaj, ai gjithashtu ka dy kunja për energji (Vcc dhe GND).
Këtu janë disa rekomandimet e blerjes:
- Nuk u gjet asnjë produkt..
- Huaban: Komplet me 30 çipa me porta universale NAND.
- Zebulon: Kompleti i çipit 120 CMOS.
Burime të tjera
Për të mësuar më shumë se si të zbatoni këto porta dhe si të filloni të krijoni qarqe me to, mund t'i përdorni këto Një tjetër burim çfarë ju rekomandoj:
- Softueri SimulIDE të jetë në gjendje të simulojë funksionimin e këtyre qarqeve me porta. Është falas, me burim të hapur dhe ndër-platformë.
- Llogaritësi binar në internet (Mund të përdorni edhe kalkulatorin e sistemit tuaj operativ në modalitetin binar).
- Nuk u gjet asnjë produkt..
- Libri i qarqeve logjike dixhitale: nga dizajni në eksperiment.
Logjika dixhitale me Arduino
Burim tjetër çfarë keni në duar nëse e keni tashmë nje pjate Arduino UNO në duart tuaja është përdorni Arduino IDE për të krijuar skica që simulojnë këto funksione logjike, për shembull, për të parë rezultatin në një mënyrë më vizuale me një LED që simulon daljen e derës. Për shembull, vendosja e një LED në pinin 7 dhe përdorimi i 8 dhe 9 si hyrje A dhe 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);
}
Një funksion AND (&) është përdorur këtu, siç mund ta shihni, por ju mund ta zëvendësoni atë linjë kodi nën rreshtin // AND me të tjera për t'u përdorur funksione të tjera logjike:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);