Binarni kalkulator: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Pregled:

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

Cilj:

Dati temeljne ideje o Booleovoj logici, vratima i elektronici. Upoznati se s korištenjem logičkih vrata i binarnih sustava. Za izračunavanje zbrajanja i oduzimanja dva 4-bitna broja

Ciljna publika:

Hobist, entuzijastični srednjoškolci, studenti ili studenti.

Pribor

Korištene komponente*:

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

4 x 4070 XOR vrata sa dva 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 otpornika 1k)

4 x DIP prekidač PID: 367

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

5 x LED 5 mm, žuta 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

Izborno:

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 (zbrajač)

*Što je Adder ???

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

Spojite glavnu razvodnu šinu na svaku od okomitih tračnica. Tako da se IC čipovi mogu lako napajati bez žica koje idu posvuda.

Korak 2: Postavite DIP prekidač (zbrajač)

Dva 4-pozicijska 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 nizu)

Korak 3: Čemu služe ti otpornici ???

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

Mi koristimo ove otpornike zbog nečega što se zove "Floating Effect".

Poput slike u gornjem desnom kutu, kada je prekidač zatvoren, struja teče bez problema. Međutim, ako je prekidač otvoren, nemamo ideju reći ima li ulaz dovoljno napona za određivanje stanja, a taj se efekt naziva "Plutajući efekt". Logička stanja predstavljena su s dvije razine napona sa bilo kojim naponom ispod jedne razine koji se smatra logikom 0, i bilo kojim naponom iznad druge razine koji se smatra logikom 1, ali sam pin ne može odrediti je li ulazna logika 1 ili 0 zbog statike ili okolne zvukove.

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

Korak 4: Postavite logička vrata (Adder)

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 temelju shematskog i odgovarajućeg podatkovnog lista, ožičite vrata prema tome. Važno je napomenuti da je prvi ulazni bit za prijenos nula, pa se jednostavno može uzemljiti.

Budući da izrađujemo 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 na pinu 8 na vratima ILI predstavlja zadnji bit CARRY. Zasvijetlit će tek kad se zbroj 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 izravno spojen kao LSB (najmanje značajan 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, a smjer protoka elektrona važan (jer su diode). Stoga je važno osigurati da duži dio LED diode spojimo na napajanje, a kraći na tlo.

Na kraju, posljednji bit CARRY spojen je na pin 8 vrata ILI. 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 izvor napajanja (oduzimač)

*Što 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 vrata koriste prije nego što se dovede do vrata AND. 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 duljine 63 rupe, AND je spojen na vrh.

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

Korak 10: Ožičite logička vrata (oduzimač)

Na temelju shematskog i odgovarajućeg podatkovnog lista, ožičite vrata prema tome. Važno je primijetiti da je prvi ulazni posuđeni bit nula, pa se jednostavno može uzemljiti.

Budući da izrađujemo 4-bitni ODUZIMAČ, izlazni zajam dosljedno će se dovoditi na ulazni zajam drugog ODUZIMAČA sve dok ne dođemo do posljednje jedinice.

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

Korak 11: Postavite LED diode za izlaz

Izlazni bit iz prvog SUBTRACTOR -a izravno će se spojiti 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.

Na kraju, posljednji BORROW bit spojen je na pin 8 vrata ILI. Što predstavlja POZAJMINU MSB -u minuenda. 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 taj način se može izvršiti oduzimanje bilo koja dva 4-bitna broja.