Binarni kalkulator: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Pregled:

Od prvog izuma logičke kapije u 20. stoljeću, dolazi do stalnog razvoja takve elektronike i ona je sada jedna od najjednostavnijih, ali fundamentalno važnih elektroničkih komponenti u mnogim različitim aplikacijama. Binarni kalkulator će moći uzeti više bitova kao ulaz i izračunati zbrajanje i oduzimanje koristeći različite logičke kapije

Cilj:

Dati osnovne ideje o Booleovoj logici, kapijama i elektronici. Upoznavanje s korištenjem logičkih vrata i binarnih sistema. Za izračunavanje zbrajanja i oduzimanja dva 4-bitna broja

Ciljana publika:

Hobisti, entuzijastični srednjoškolci, studenti ili studenti.

Supplies

Korištene komponente*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2 ulaza I kapije PID: 7243

4 x 4070 XOR kapije sa 2 ulaza sa 4 ulaza PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2 ulaza ILI vrata PID: 7250

2 x 74LS04 Šesterokutna vrata pretvarača PID: 7241

1 x BreadBoard PID: 10700

22 AWG, Pune žice PID: 224900

8 x ¼w 1k otpornici PID: 9190

8 x ¼w 560 otpornik PID: 91447 (nije potrebno ako ima dovoljno 1k otpornika)

4 x DIP prekidač PID: 367

1 x 5V 1A adapter za napajanje Cen+ PID: 1453 (*veća amperaža ili centar - mogu se koristiti oba)

5 x LED 5 mm, žuto PID: 551 (boja nije bitna)

5 x LED 5 mm, zelena PID: 550 (boja nije bitna)

1 x 2,1 mm utičnica na dva priključka PID: 210272 (#210286 može se zamijeniti)

4 x 8-pinska IC utičnica PID: 2563

Opciono:

Digitalni multimetar PID: 10924

Odvijač PID: 102240

Pinceta, kutni vrh PID: 1096

Klešte, PID: 10457 (toplo se preporučuje)

*Svi gore navedeni brojevi odgovaraju ID -u proizvoda Lee's Electronic Components

Korak 1: Postavite izvor napajanja (Sabiranje)

*Šta je Adder ???

Budući da ćemo napajati cijeli krug napajanjem s bačvastom utičnicom, morat ćemo odvojiti pozitivni i uzemljeni dio. Imajte na umu da radimo sa središnjim pozitivnim napajanjem (+ iznutra i - izvana), stoga + mora izaći kao pozitivno (u ovom slučaju CRVENO) i - mora biti uzemljeno (crno).

Priključite glavnu razvodnu šinu na svaku od okomitih šina. Tako da se IC čipovi mogu lako napajati bez žica koje idu svuda.

Korak 2: Postavite DIP prekidač (sabirač)

Dva 4-poziciona preklopna prekidača postavljena su na 8-polnu IC utičnicu kako bi se osiguralo čvrsto držanje ploče, a zatim se stavljaju ispod razvodnika. S druge strane prekidača postavit ćemo otpornike proizvoljne vrijednosti* (koristio sam 1k i dva 560 u seriji)

Korak 3: Čemu služe ovi otpornici ???

Ovisno o postavkama, nazivaju se "Pull-Up" ili "Pull-Down" otpornici.

Koristimo ove otpornike zbog nečega što se zove "Plutajući efekt".

Kao na slici u gornjem desnom kutu, kada je prekidač zatvoren, struja teče bez problema. Međutim, ako je prekidač otvoren, nemamo pojma reći da li ulaz ima dovoljno napona za određivanje stanja, a ovaj efekt se naziva "Floating Effect". Logička stanja predstavljena su s dva naponska nivoa sa bilo kojim naponom ispod jednog nivoa koji se smatra logikom 0, i bilo kojim naponom iznad drugog nivoa koji se smatra logikom 1, ali sam pin ne može odrediti je li ulazna logika 1 ili 0 zbog statike ili okolne buke.

Da bismo spriječili plutajući efekt, koristimo pull-up ili down otpornike poput dijagrama s lijeve strane.

Korak 4: Postavite logička vrata (Sabiranje)

Postavite vrata XOR, AND, OR, XOR i AND (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 i 74LS08). Spojite iglu 14 svakog čipa na pozitivnu vodilicu, a iglu 7 na uzemljenu šinu kako biste aktivirali logičke čipove.

Korak 5: Ožičite logička vrata (sabiranje)

Na osnovu shematskog i odgovarajućeg lista sa podacima, ožičite kapije u skladu s tim. Važno je napomenuti da je prvi ulazni bit za prijenos nula, pa se jednostavno može uzemljiti.

Budući da pravimo 4-bitni ADDER, izlazni prijenos će se dosljedno dovoditi na ulazni prijenos drugog FULL ADDER-a sve dok ne dođemo do posljednje jedinice.

*Imajte na umu da dodatna LED dioda na pinu 8 na vratima OR predstavlja zadnji bit CARRY. Osvijetlit će se samo kada se zbir dva 4-bitna broja više ne može predstavljati 4-bitnim

Korak 6: Postavite LED diode za izlaz (sabiranje)

Izlazni bit iz prvog FULL ADDER -a bit će direktno spojen kao LSB (najmanje bitan bit) rezultirajućeg izlaza.

Izlazni bit iz drugog FULL ADDER -a bit će spojen na drugi bit s desne strane rezultirajućeg izlaza i tako dalje.

*Za razliku od standardnih otpornika od ¼ vata koje koristimo za povlačenje, LED diode su polarizirane komponente i smjer protoka elektrona je bitan (jer su diode). Stoga je važno osigurati da duži dio LED diode spojimo na napajanje, a kraći na tlo.

Konačno, posljednji bit CARRY spojen je na pin 8 OR ulaza. Što predstavlja prijenos iz MSB-a (Najznačajniji bit) i omogućit će nam izračunavanje bilo koja dva 4-bitna binarna broja.

(svijetlit će samo ako izračunati izlaz premašuje 1111 u binarnom obliku)

Korak 7: Postavite napajanje (oduzimač)

*Šta je oduzimač

Isti izvor napajanja može se koristiti za napajanje ODUZIMAČA.

Korak 8: Postavite DIP prekidač

Isto kao Adder.

Korak 9: Postavite logička vrata (oduzimač)

Iako se može slijediti sličan pristup, oduzimači zahtijevaju da se NOT gate koristi prije nego što se dovede do AND vrata. Tako sam u ovom slučaju postavio XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT i AND (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 i 74LS08).

Zbog ograničenja matične ploče standardne veličine koja ima dužinu od 63 rupe, AND je spojen na vrhu.

Kao što smo učinili za ADDER, spojite iglu 14 logičkih čipova na pozitivnu šinu, a iglu 7 na masu kako biste aktivirali čipove.

Korak 10: Ožičite logička vrata (oduzimač)

Na osnovu shematskog i odgovarajućeg lista sa podacima, ožičite kapije u skladu s tim. Važno je napomenuti da je prvi ulazni bit pozajmice nula, pa se jednostavno može uzemljiti.

Budući da izrađujemo 4-bitni ODUZIMAČ, izlazna pozajmica će se dosljedno dovoditi na ulaznu posudbu drugog SUBTRAKTORA dok ne dođemo do posljednje jedinice.

*Imajte na umu da dodatna LED dioda na pinu 8 na vratima ILI predstavlja zadnji bit pozajmice. Osvijetlit će se samo ako oduzimanje dva 4-bitna broja predstavlja negativan broj.

Korak 11: Postavite LED diode za izlaz

Izlazni bit iz prvog SUBTRACTOR -a bit će direktno spojen kao LSB (najmanje značajan bit) rezultirajućeg izlaza.

Izlazni bit iz drugog SUBTRACTOR -a bit će spojen na drugi bit s desne strane rezultirajućeg izlaza i tako dalje.

Konačno, posljednji BORROW bit je spojen na pin 8 OR vrata. Što predstavlja pozajmicu MSB -u minunda. Ova LED dioda uključuje se samo ako je Subtrahend veći od Minuenda. Budući da računamo u binarnom obliku, negativni predznak ne postoji; stoga će se negativni broj izračunati u kompletu 2 njegova pozitivnog oblika. Na ovaj način se može izvršiti oduzimanje bilo koja dva 4-bitna broja.