İkili Hesap Makinesi: 11 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

genel bakış:

20. yüzyılda mantık kapısının ilk icadından bu yana, bu tür elektroniklerin sürekli gelişimi gerçekleşti ve şimdi birçok farklı uygulamada en basit ama temelde önemli elektronik bileşenlerden biri. İkili Hesap Makinesi, girdi olarak birden fazla bit alabilecek ve çeşitli mantık geçitlerini kullanarak toplama ve çıkarma işlemlerini hesaplayabilecektir.

Amaç:

Boole mantığı, kapılar ve elektroniğin temel fikirlerini sağlamak. Mantık kapıları ve ikili sistemlerin kullanımına aşinalık kazandırmak. 4 bitlik iki sayının toplamını ve çıkarılmasını hesaplamak için

Hedef kitle:

Hobi, Hevesli Liseliler, Kolej veya Üniversite öğrencileri.

Gereçler

Kullanılan Bileşenler*:

4 x 74LS08 TTL Dörtlü 2 girişli VE kapıları PID:7243

4 x 4070 Dörtlü 2 girişli XOR kapısı PID:7221

4 x 74LS32 Dörtlü 2 girişli VEYA kapıları PID:7250

2 x 74LS04 Altıgen İnvertör kapısı PID: 7241

1 x BreadBoard PID: 10700

22 AWG, Tek Çekirdekli Teller PID: 224900

8 x ¼w 1k Direnç PID: 9190

8 x ¼w 560 Direnç PID: 91447 (yeterli 1k direnç varsa gerekli değildir)

4 x DIP Anahtarı PID: 367

1 x 5V 1A Güç Adaptörü Cen+ PID:1453 (*Daha Yüksek Amper veya Merkez – ikisi de kullanılabilir)

5 x LED 5mm, Sarı PID: 551 (Renk önemli değil)

5 x LED 5mm, Yeşil PID: 550 (Renk önemli değil)

1 x 2.1mm Jack - İki Terminale PID:210272 (#210286 değiştirilebilir)

4 x 8-pin IC Soketi PID: 2563

İsteğe bağlı:

Dijital Multimetre PID: 10924

Tornavida PID: 102240

Cımbız, Açı Ucu PID: 1096

Pense, PID: 10457 (Kesinlikle Tavsiye Edilir)

*Yukarıda listelenen tüm numaralar Lee's Electronic Components'ın ürün kimliğine karşılık gelir.

Adım 1: Güç Kaynağını Ayarlayın (Toplayıcı)

*Toplayıcı nedir???

Bir varil jakı güç kaynağı kullanarak tüm devreye güç vereceğimiz için, artıyı ve toprağı ayırmamız gerekecek. Merkez pozitif güç kaynağı (+ iç & - dış) ile çalıştığımıza dikkat edin, bu nedenle + pozitif olarak çıkmalıdır (bu durumda KIRMIZI) ve – topraklanmalıdır (Siyah).

Ana güç rayını dikey rayların her birine bağlayın. Böylece IC yongaları, her yere giden kablolar olmadan kolayca çalıştırılabilir.

Adım 2: DIP Anahtarını (Toplayıcı) Ayarlayın

Kartın sağlam bir şekilde kavranmasını sağlamak için 8 pinli IC soketinin üstüne iki adet 4 konumlu dip anahtar yerleştirilir ve ardından güç rayının altına yerleştirilir. Anahtarın diğer tarafına isteğe bağlı değer dirençleri* yerleştireceğiz (seri olarak 1k ve iki 560 kullandım)

Adım 3: Bu Dirençler Ne İçindir???

Kuruluma bağlı olarak “Pull-Up” veya “Pull-Down” dirençleri olarak adlandırılırlar.

Bu dirençleri "Yüzer Etki" adı verilen bir şey nedeniyle kullanıyoruz.

Sağ üstteki resimde olduğu gibi şalter kapalıyken akım sorunsuz akar. Ancak, anahtar açılırsa, girişin durumu belirlemek için yeterli gerilime sahip olup olmadığını söyleyemeyiz ve bu etkiye “Yüzme Etkisi” denir. Mantık durumları, mantık 0 olarak kabul edilen bir seviyenin altındaki herhangi bir voltaj ve mantık 1 olarak kabul edilen başka bir seviyenin üzerindeki herhangi bir voltaj ile iki voltaj seviyesi ile temsil edilir, ancak pinin kendisi, statik nedeniyle giriş mantığının 1 veya 0 olup olmadığını söyleyemez. veya çevredeki sesler.

Yüzer etkiyi önlemek için soldaki şemada olduğu gibi yukarı veya aşağı çekme dirençleri kullanıyoruz.

Adım 4: Mantık Kapılarını Ayarlayın (Toplayıcı)

XOR, AND, OR, XOR ve AND kapılarını sırasıyla yerleştirin (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 ve 74LS08). Mantık çiplerini etkinleştirmek için her çipin pimini 14 pozitif raya ve pim 7'yi toprak rayına bağlayın.

Adım 5: Mantık Kapılarını (Toplayıcı) bağlayın

Şematik ve uygun veri sayfasına göre kapıları buna göre kablolayın. İlk giriş taşıma bitinin sıfır olduğuna dikkat etmek önemlidir, bu nedenle basitçe topraklanabilir.

4 bitlik bir TOPLAYICI yaptığımız için, son birime ulaşana kadar çıkış taşıması diğer TAM TOPLAYICI'nın giriş taşımasına sürekli olarak beslenecektir.

*OR kapısındaki pim 8'deki ek LED'in son TAŞIMA bitini temsil ettiğini unutmayın. Yalnızca iki 4 bitlik sayının toplamı artık 4 bit ile temsil edilemediğinde yanar.

Adım 6: Çıkış (Toplayıcı) için LED'leri Ayarlayın

İlk TAM EKLEYİCİ'den gelen çıkış biti, elde edilen çıkışın LSB'si (En Az Önemli Bit) olarak doğrudan bağlanacaktır.

İkinci FULL ADDER'den gelen çıkış biti, elde edilen çıkışın sağından ikinci bite bağlanır ve bu böyle devam eder.

*Aşağı çekmek için kullandığımız standart ¼ watt dirençlerin aksine, LED'ler polarize bileşendir ve elektron akış yönü önemlidir (çünkü bunlar diyotlardır). Bu nedenle, bağlanacak LED'in uzun ayağını güce, kısa ayağını toprağa bağladığımızdan emin olmak önemlidir.

Son olarak, son CARRY biti VEYA geçidinin 8 pinine bağlanır. Bu, MSB'den (En Önemli Bit) taşımayı temsil eder ve herhangi iki 4 bitlik ikili sayıyı hesaplamamıza izin verir.

(yalnızca hesaplanan çıktı ikili olarak 1111'i aşarsa yanar)

Adım 7: Güç Kaynağını Ayarlayın (Çıkarıcı)

*Çıkarıcı nedir

SUBTRACTOR'u çalıştırmak için aynı güç kaynağı kullanılabilir.

8. Adım: DIP Anahtarını Kurun

Adder ile aynı.

Adım 9: Mantık Kapılarını Ayarlayın (Çıkarıcı)

Benzer bir yaklaşım izlenebilse de, çıkarıcılar, AND geçidine beslenmeden önce bir NOT geçidinin kullanılmasını gerektirir. Böylece, bu durumda, XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT ve AND'i sırasıyla (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 ve 74LS08) yerleştirdim.

63 delik uzunluğundaki standart boyutlu breadboard sınırlaması nedeniyle, AND üste bağlanır.

ADDER için yaptığımız gibi, çipleri etkinleştirmek için mantık yongalarının pim 14'ünü pozitif raya ve pim 7'yi toprağa bağlayın.

Adım 10: Mantık Kapılarını Bağlayın (Çıkarıcı)

Şematik ve uygun veri sayfasına göre kapıları buna göre kablolayın. İlk giriş ödünç bitinin sıfır olduğuna dikkat etmek önemlidir, bu nedenle basitçe topraklanabilir.

4 bitlik bir SUBTRACTOR yaptığımız için, son birime ulaşana kadar çıktı ödünç alma sürekli olarak diğer SUBTRACTOR'un girdi ödünç alma işlemine beslenecektir.

*OR kapısındaki pim 8'deki ek LED'in son ödünç alma bitini temsil ettiğini unutmayın. Yalnızca iki 4 bitlik sayının çıkarılması negatif sayıyı temsil ettiğinde yanar.

Adım 11: Çıkış için LED'leri Ayarlayın

İlk SUBTRACTOR'dan gelen çıkış biti, elde edilen çıkışın LSB'si (Least Significant Bit) olarak doğrudan bağlanacaktır.

İkinci SUBTRACTOR'dan gelen çıktı biti, elde edilen çıktının sağından ikinci bite bağlanır ve bu böyle devam eder.

Son olarak, son BORROW biti VEYA geçidinin 8 pinine bağlanır. Bu, minuend'in MSB'sine BORÇ'u temsil eder. Bu LED yalnızca, Çıkarılan, Minuend'den büyükse yanar. İkili olarak hesapladığımız için eksi işareti yok; bu nedenle, negatif sayı, pozitif biçiminin 2'ye tümleyeni olarak hesaplanacaktır. Bu şekilde herhangi iki 4 bitlik sayının çıkarılması yapılabilir.