Binær kalkulator: 11 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Oversikt:

Siden den aller første oppfinnelsen av logikkporten på 1900 -tallet har den konstante utviklingen av slik elektronikk funnet sted, og den er nå en av de enkleste, men fundamentalt viktige elektroniske komponentene i mange forskjellige applikasjoner. Den binære kalkulatoren vil kunne ta flere biter som input og beregne summeringen og subtraksjonen ved hjelp av forskjellige logiske porter

Objektiv:

Å gi grunnleggende ideer om boolsk logikk, porter og elektronikk. For å bli kjent med bruk av logiske porter og binære systemer. For å beregne summering og subtraksjon av to 4-bits tall

Målgruppe:

Hobbyist, entusiastiske videregående studenter, høyskoler eller universitetsstudenter.

Rekvisita

Komponenter som brukes*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2-inngang OG porter PID: 7243

4 x 4070 Quad 2-inngangs XOR-porter PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2-input ELLER porter PID: 7250

2 x 74LS04 sekskant inverter porter PID: 7241

1 x BreadBoard PID: 10700

22 AWG, Solid Core Wires PID: 224900

8 x ¼w 1k motstander PID: 9190

8 x ¼w 560 motstand PID: 91447 (ikke nødvendig hvis det er nok 1k motstander)

4 x DIP -bryter PID: 367

1 x 5V 1A strømadapter Cen+ PID: 1453 (*Høyere strømstyrke eller senter - kan begge brukes)

5 x LED 5 mm, gul PID: 551 (farge er irrelevant)

5 x LED 5 mm, grønn PID: 550 (farge er irrelevant)

1 x 2,1 mm jack til to terminaler PID: 210272 (#210286 kan erstatte)

4 x 8-pinners IC Socket PID: 2563

Valgfri:

Digitalt multimeter PID: 10924

Skrutrekker PID: 102240

Pincett, vinkelspiss PID: 1096

Tang, PID: 10457 (sterkt anbefalt)

*Alle tallene ovenfor samsvarer med Lee's Electronic Components 'produkt -ID

Trinn 1: Sett opp strømforsyningen (Adder)

*Hva er en Adder ???

Siden vi kommer til å drive hele kretsen med en tønnekontakt, må vi skille det positive og jordet. Vær oppmerksom på at vi jobber med den midtre positive strømforsyningen (+ innvendig og - utvendig), derfor må + komme ut som positiv (i dette tilfellet RØD) og - må slipes (svart).

Koble hovedskinnen til hver av de vertikale skinnene. Slik at IC -brikkene enkelt kan drives uten at ledninger går overalt.

Trinn 2: Sett opp DIP -bryteren (Adder)

To 4-stillings dip-brytere er plassert på toppen av 8-pinners IC-kontakten for å sikre et godt grep på brettet, og det plasseres deretter under kraftskinnen. På den andre siden av bryteren skal vi plassere vilkårlige verdi -motstander* (jeg brukte 1k og to 560 i serie)

Trinn 3: Hva er disse motstandene til ???

De kalles "Pull-Up" eller "Pull-Down" motstander avhengig av oppsettet.

Vi bruker disse motstandene på grunn av noe som kalles "flytende effekt".

Som bildet øverst til høyre, når bryteren er lukket, flyter strømmen uten problemer. Imidlertid, hvis bryteren åpnes, aner vi ikke om inngangen har nok spenninger til å bestemme tilstanden, og denne effekten kalles "flytende effekt". Logikktilstandene representeres av to spenningsnivåer med hvilken som helst spenning under ett nivå som betraktes som en logisk 0, og enhver spenning over et annet nivå som betraktes som logikk 1, men selve pinnen kan ikke se om inngangslogikken er 1 eller 0 på grunn av statikken eller omgivende lyder.

For å forhindre den flytende effekten bruker vi opp- eller nedmotstander som diagrammet til venstre.

Trinn 4: Sett opp logikkportene (Adder)

Plasser XOR, AND, OR, XOR og AND portene (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 og 74LS08). Koble pinnen 14 på hver brikke til den positive skinnen og pinnen 7 til bakkeskinnen for å aktivere logikkbrikkene.

Trinn 5: Koble til de logiske portene (Adder)

Basert på det skjematiske og passende databladet, led portene deretter. Det er viktig å legge merke til at den aller første input -bærebiten er null, og dermed kan den ganske enkelt jordes.

Fordi vi lager en 4-bits ADDER, vil output-bæringen konsekvent mates til input-bæringen til den andre FULL ADDER til vi kommer til den siste enheten.

*Vær oppmerksom på at den ekstra LED -en på pinne 8 på OR -porten representerer den siste CARRY -biten. Den lyser bare når summeringen av to 4-bits tall ikke lenger kan representeres med 4-bits

Trinn 6: Sett opp lysdiodene for utgang (Adder)

Utgangsbiten fra den første FULL ADDER blir direkte koblet til LSB (minst signifikant bit) for den resulterende utgangen.

Utgangsbiten fra den andre FULL ADDER blir koblet til den andre biten fra høyre for den resulterende utgangen, og så videre.

*I motsetning til standard ¼ watt motstander vi bruker til å trekke ned, er lysdiodene polariserte komponenter og retningen til elektronstrømmer har betydning (fordi de er dioder). Derfor er det viktig å forsikre oss om at vi kobler det lengre beinet på LED -en som skal kobles til strømmen og den kortere til bakken.

Til slutt er den siste CARRY -biten koblet til pin 8 på OR -porten. Som representerer overføringen fra MSB (mest signifikante bit), og det vil tillate oss å beregne to 4-biters binære tall.

(den lyser bare hvis den beregnede utgangen overstiger 1111 i binær)

Trinn 7: Sett opp strømforsyningen (Subtractor)

*Hva er en Subtractor

Den samme strømforsyningen kan brukes til å slå på SUBTRAKTØREN.

Trinn 8: Sett opp DIP -bryteren

Samme som Adder.

Trinn 9: Sett opp de logiske portene (Subtractor)

Selv om en lignende tilnærming kan følges, krever subtraktorer at en NOT -port skal brukes før den mates til AND -porten. I dette tilfellet har jeg således plassert henholdsvis XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT og AND (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 og 74LS08).

På grunn av begrensningen til standardbrettbrettet med en lengde på 63 hull, er AND koblet på toppen.

Som vi gjorde for ADDER, koble pinnen 14 til logikkbrikkene til den positive skinnen og pinnen 7 til bakken for å aktivere sjetongene.

Trinn 10: Koble til de logiske portene (Subtractor)

Basert på det skjematiske og passende databladet, led portene deretter. Det er viktig å legge merke til at den aller første input -låne -biten er null, så den kan ganske enkelt jordes.

Fordi vi lager en 4-bits SUBTRAKTOR, vil utgående lånet konsekvent bli matet til inngangslånet til den andre SUBTRAKTOREN til vi kommer til den siste enheten.

*Vær oppmerksom på at den ekstra LED -en på pinne 8 på OR -porten representerer den siste lånebiten. Det vil bare lyse når subtraksjonen av to 4-bits tall representerer det negative tallet.

Trinn 11: Sett opp lysdiodene for utgangen

Utgangsbiten fra den første SUBTRAKTOREN blir direkte koblet til LSB (minst signifikant bit) for den resulterende utgangen.

Utgangsbiten fra den andre SUBTRAKTOREN blir koblet til den andre biten fra høyre for den resulterende utgangen, og så videre.

Til slutt er den siste BORROW -biten koblet til pin 8 på OR -porten. Som representerer LÅNEN til MSB i minuend. Denne LED -lampen er bare slått på hvis Subtrahend er større enn Minuend. Siden vi beregner i binær, eksisterer ikke det negative tegnet; dermed vil det negative tallet bli beregnet i 2s komplement av sin positive form. På denne måten kan subtraksjonen av to 4-bits tall utføres.