Binaarilaskin: 11 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Yleiskatsaus:

Logiikkaportin ensimmäisestä keksinnöstä lähtien 1900 -luvulla tällaisen elektroniikan jatkuva kehitys on tapahtunut ja se on nyt yksi yksinkertaisimmista mutta olennaisesti tärkeistä elektronisista komponenteista monissa eri sovelluksissa. Binaarinen laskin voi ottaa useita bittejä syötteeksi ja laskea yhteenlaskun ja vähennyksen käyttämällä erilaisia logiikkaportteja

Tavoite:

Tarjoamaan perusideoita Boolen logiikasta, porteista ja elektroniikasta. Oppia tuntemaan logiikkaportit ja binaarijärjestelmät. Kahden 4-bittisen luvun summauksen ja vähennyksen laskeminen

Kohdeyleisö:

Harrastaja, innostunut lukiolainen, korkeakoulu- tai yliopisto-opiskelija.

Tarvikkeet

Käytetyt komponentit*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2-tulo AND-portit PID: 7243

4 x 4070 Quad 2-tuloa XOR-portit PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2-tuloa TAI portit PID: 7250

2 x 74LS04 Hex Inverter -portit PID: 7241

1 x BreadBoard PID: 10700

22 AWG, kiinteät johtimet PID: 224900

8 x ¼w 1k vastukset PID: 9190

8 x ¼w 560 vastus PID: 91447 (ei tarvita, jos 1k vastuksia on riittävästi)

4 x DIP -kytkin PID: 367

1 x 5V 1A virtalähde Cen+ PID: 1453 (*suurempi ampeeri tai keskikohta - voidaan käyttää molempia)

5 x LED 5 mm, keltainen PID: 551 (värillä ei ole väliä)

5 x LED 5 mm, vihreä PID: 550 (värillä ei ole väliä)

1 x 2,1 mm: n liitin kahteen liittimeen PID: 210272 (#210286 voi korvata)

4 x 8-nastainen IC-kanta PID: 2563

Valinnainen:

Digitaalinen yleismittari PID: 10924

Ruuvimeisseli PID: 102240

Pinsetti, kulmavinkki PID: 1096

Pihdit, PID: 10457 (suosittelemme)

*Kaikki yllä luetellut numerot vastaavat Leen elektronisten komponenttien tuotetunnusta

Vaihe 1: Määritä virtalähde (lisäys)

*Mikä on summaaja ???

Koska aiomme käyttää koko piiriä virtapistokkeella, meidän on erotettava positiivinen ja maadoitus. Huomaa, että työskentelemme keskellä positiivisen virtalähteen kanssa (+ sisällä ja ulkona), joten +: n on oltava positiivinen (tässä tapauksessa PUNAINEN) ja - on oltava maadoitettu (musta).

Liitä päävirtakisko jokaiseen pystysuoraan kiskoon. Joten IC -siruja voidaan helposti käyttää ilman johtoja kaikkialle.

Vaihe 2: Määritä DIP -kytkin (lisäys)

Kaksi 4-asentoista dip-kytkintä asetetaan 8-nastaisen IC-pistorasian päälle, jotta varmistetaan levyn luja ote, ja se asetetaan sitten sähkökiskon alle. Kytkimen toiselle puolelle aiomme sijoittaa mielivaltaisia arvovastauksia* (käytin 1k ja kaksi 560 sarjassa)

Vaihe 3: Mitä nämä vastukset ovat ???

Niitä kutsutaan “Pull-Up”-tai “Pull-Down” -vastuksiksi asetuksesta riippuen.

Käytämme näitä vastuksia "kelluvan vaikutuksen" takia.

Kuten kuvan oikeassa yläkulmassa, kun kytkin on kiinni, virta kulkee ilman ongelmia. Kuitenkin, jos kytkin avataan, meillä ei ole aavistustakaan kertoa, onko tulolla riittävä jännite tilan määrittämiseksi, ja tätä vaikutusta kutsutaan "kelluvaksi tehosteeksi". Logiikkatiloja edustavat kaksi jännitetasoa, joiden jännite on alle yhden tason, pidetään logiikkana 0, ja mikä tahansa jännite, joka on toisen tason yläpuolella, katsotaan logiikaksi 1, mutta nasta itse ei voi erottaa, onko tulologiikka 1 tai 0 staattisuuden vuoksi tai ympäröivää ääntä.

Kelluvan vaikutuksen estämiseksi käytämme ylös- tai alasvastuksia, kuten vasemmalla oleva kaavio.

Vaihe 4: Määritä logiikkaportit (lisäys)

Aseta XOR-, AND-, OR-, XOR- ja AND -portit (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 ja 74LS08). Aktivoi logiikkapiirit yhdistämällä kunkin sirun nasta 14 positiiviseen kiskoon ja nasta 7 maadoituskiskoon.

Vaihe 5: Johda logiikkaportit (lisäys)

Johda portit kaavion ja asianmukaisen tietolomakkeen perusteella. On tärkeää huomata, että ensimmäinen tulon siirtobitti on nolla, joten se voidaan yksinkertaisesti maadoittaa.

Koska teemme 4-bittistä ADDERia, ulostulon siirto syötetään johdonmukaisesti toisen FULL ADDER -laitteen tulonsiirtoon, kunnes saavutamme viimeisen yksikön.

*Huomaa, että TAI -portin nastan 8 lisämerkkivalo edustaa viimeistä CARRY -bittiä. Se syttyy vasta, kun kahden 4-bittisen numeron summaa ei voi enää esittää 4-bittisinä

Vaihe 6: Aseta ulostulon (lisäys) LEDit

Ensimmäisen FULL ADDER -laitteen lähtöbitti kytketään suoraan tuloksena olevan lähdön LSB: ksi (Least Significant Bit).

Toisen FULL ADDERin lähtöbitti kytketään toiseen bittiin tuloksena olevan ulostulon oikealta puolelta ja niin edelleen.

*Toisin kuin tavalliset ¼ wattiset vastukset, joita käytämme vetämiseen, LEDit ovat polarisoituja komponentteja ja elektronivirtojen suunta on tärkeä (koska ne ovat diodeja). Siksi on tärkeää varmistaa, että liitämme kytkettävän LEDin pidemmän jalan virtalähteeseen ja lyhyemmän maahan.

Lopuksi viimeinen CARRY -bitti on kytketty OR -portin nastaan 8. Mikä edustaa MSB: n (Most Significant Bit) siirtoa ja antaa meille mahdollisuuden laskea kaikki kaksi 4-bittistä binäärilukua.

(se syttyy vain, jos laskettu lähtö ylittää 1111 binäärinä)

Vaihe 7: Aseta virtalähde (vähennyslaite)

*Mikä on alihankkija

Samaa virtalähdettä voidaan käyttää SUBTRACTOR: in virran kytkemiseen.

Vaihe 8: Asenna DIP -kytkin

Sama kuin Adder.

Vaihe 9: Määritä logiikkaportit (vähennyslasku)

Vaikka samanlaista lähestymistapaa voidaan noudattaa, vähennyslaskut edellyttävät NOT -portin käyttöä, ennen kuin se syöttää AND -porttiin. Näin ollen tässä tapauksessa olen sijoittanut XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT ja AND (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 ja 74LS08).

63 reiän pituisen vakiokokoisen leipälevyn rajoituksen vuoksi AND on kytketty päälle.

Kuten teimme ADDERin kohdalla, kytke loogisten sirujen tappi 14 positiiviseen kiskoon ja nasta 7 maahan aktivoidaksesi sirut.

Vaihe 10: Langata logiikkaportit (vähennyslaite)

Johda portit kaavion ja asianmukaisen tietolomakkeen perusteella. On tärkeää huomata, että ensimmäinen syöttölainabitti on nolla, joten se voidaan yksinkertaisesti maadoittaa.

Koska teemme 4-bittistä SUBTRACTORIA, lähtölaina syötetään johdonmukaisesti toisen ALBTRAKTORIN syöttölainaan, kunnes saavutamme viimeisen yksikön.

*Huomaa, että TAI -portin nastan 8 lisämerkkivalo edustaa viimeistä lainausbittiä. Se syttyy vain, kun kahden 4-bittisen luvun vähennys on negatiivinen luku.

Vaihe 11: Määritä lähdön LEDit

Ensimmäisen SUBTRACTORin lähtöbitti kytketään suoraan tuloksena olevan lähdön LSB: ksi (Least Significant Bit).

Toisen SUBTRACTORin lähtöbitti kytketään toiseen bittiin tuloksena olevan ulostulon oikealta puolelta ja niin edelleen.

Lopuksi BORROW -bitti on kytketty OR -portin nastaan 8. Mikä edustaa lainaa minuendin MSB: lle. Tämä LED -valo syttyy vain, jos Subtrahend on suurempi kuin Minuend. Koska laskemme binäärinä, negatiivista merkkiä ei ole olemassa; siten negatiivinen luku lasketaan 2: n positiivisen muodon täydennykseksi. Tällä tavalla voidaan vähentää minkä tahansa kahden 4-bittisen numeron vähennys.