Étape 5: des Circuits logiques
Les circuits ici seront très simples, mais il faudra un grand nombre de voies N et P-ch MOSFET discret ou circuits intégrés logiques. Logique ICs sont bon marché et faciles à trouver (essayez ce lien pour l’IC 4001) ou ce lien pour l’IC 7402, qui sont les deux portes NOR quad, alors il ne sera pas trop difficile.
Les circuits sont venus Forrest Mims livre projets de logique numérique : classeur II. Voici un lien pour le PDF de RadioShack ou Amazon.com pour achat. (Remarque, je vous recommandons d’obtenir électronique de base : Transistors et Circuits intégrés : classeur j’ai aussi bien, aussi de Forrest Mims. Amazon.com ou PDF)
Quelques points à retenir lorsque vous travaillez avec des circuits intégrés logiques :
- Veillez à éviter toute accumulation statique ou la décharge pour éviter d’endommager les puces.
- Chaque puce dispose d’un axe commun pour + V et une broche GND commune. Ceux-ci ne sont pas indiqués sur les schémas, mais devraient être faciles à trouver sur la feuille de données (feuille de données 7402).
- Des broches d’entrée qui ne sont pas utilisés devraient être reliés au GND. Cela sera également pas montré sur le schéma.
- Copeaux de logique n’est pas destinés à être élevés pilotes actuels pour les grosses charges comme les moteurs et autres. Toutefois, ils peuvent être utilisés pour les petites charges, comme une diode électroluminescente, ou de fournir le signal pour ces pilotes, comme à l’étape 3
Pour les schémas suivants, notez le numéro de SN74XX au-dessus de chaque porte. C’est le nombre de IC que j’ai utilisé pour construire les circuits si vous souhaitez acquérir certains ICs et de construire sur votre propre. La plupart de ces puces viennent avec 4 du portail spécifique, ainsi le SN7402 ci-dessous aurait 4 portes NOR.
OK, commençons par un clignotant LED simple. À l’aide de seulement deux portes NOR, nous pouvons construire un oscillateur. Voir le schéma ci-dessous.
LED2 et R4 sont facultatives si vous voulez avoir deux voyants qui clignotent en arrière. Dans le cas contraire LED1 clignote marche/arrêt à un taux déterminé par les valeurs de R1 (essayez un potentiomètre ici) et C1.
Le circuit suivant est un verrou de set/reset, qui est un élément clé de la logique séquentielle. Loquets forment la base de la mémoire de l’ordinateur, puisque la sortie reste marche/arrêt, même après que vous relâchez le bouton. Un groupe de 8 loquets formerait la structure de base pour une cellule de mémoire de 8 bits. Dans la mémoire, le verrou de SR est connu comme un verrou D (données) et est utilisé avec l’horloge de base du système pour déterminer le moment de verrouillage. (Il n’y a plus que cela, mais c’est au-delà de la portée de cette I'ble. Regardez ici pour plus d’informations sur le fonctionne de la mémoire de l’ordinateur et ici pour une comparaison entre la logique séquentielle et combinatoire.) Maintenant, le schéma.
Ce circuit est plus d’une démonstration du concept, puisque nous sommes habituellement seulement intéressés par une sortie de la serrure car comme le flip-flop sorties entre États que les boutons sont pressés, ils seront toujours à États opposés les uns aux autres. Vous pouvez lier une des sorties ici à un second circuit et utiliser le verrou comme un interrupteur mécanique « poussez / pousser hors », pour le deuxième circuit.
Comme mentionné précédemment, une porte logique ou circuit peut faire partir un nombre fini de portes NAND. Voici un exemple d’une porte d’OR faite avec 3 portes NAND.
Pour changer l’OR à un NOR, ajouter un quatrième NAND entre la sortie de U3 et le LED, avec les deux entrées de U4 attachés ensemble.
Il semble que ce serait plus coûteux d’utiliser beaucoup plus de transistors MOSFET de faire la même chose (4 pour 1 NOR gate, 16 pour 3 portes NAND) et lorsque vous concevez une nouvelle puce, l’espace et le nombre de pièces à cet espace est la chose la plus importante au sujet du coût de la puce. Eh bien, voici l’avantage. N’oubliez pas les puces FPGA, que je l’ai mentionné avant ? Ce sont des puces génériques qui peuvent être programmés pour n’importe quelle situation. Si nous avons un énorme bac de portes NAND qui peut faire quoi que ce soit, alors nous pouvons faire... n’importe quoi. Mais si nous essayons de conserver l’espace et les coûts à l’aide de portes spécifiques, nous sommes limités par le nombre de chaque porte que nous avons. Que se passe-t-il lorsque nous avons besoin de plusieurs portes d’OR ? On dirait une refonte pour moi, et qui coûte de l’argent aussi. Le point est que si vous avez déjà un design spécifique à l’esprit, il peut être préférable d’utiliser la porte exacte nécessaire et pas un bac de génériques portes NAND. Mais si vous êtes de prototypage et conception à partir de zéro, vous avez besoin de flexibilité, et c’est où brillent les portes NAND.
En tout cas, revenir à elle. Encore une fois, en utilisant seulement des portes NAND, nous pouvons construire une porte XNOR.
En supprimant les U5 et lier la sortie de U4 R3, nous obtenons une porte XOR.
Une seule porte XOR peut servir un additionneur binaire de 1 bit. En additionnant deux portes NAND (ce qui est juste une porte et si vous vous souvenez), nous obtenons un moitié-additionneur avec une sortie de deux bits.
Un plein-additionneur nécessite quelques changements (ajouter un XOR, deux NANDs et une porte d’OR), qui ajoute une entrée pour le report des signaux d’un additionneur précédent. Plusieurs extensions sont ensuite empiler, un additionneur pour chaque bit, pour construire une machine à additionner. C’est en fait assez élégant. Voici un circuit plein-additionneur.
PB1 est bit A, est de type bit PB2 B et PB3 est le bit carry du bloc additionneur précédent. Si nous n’actionner PB1 ou PB2, nous ajoutons 1 + 0 et seulement 2 LED s’allume pour indiquer une valeur de 1. Si on appuie sur PB1 et PB2 ensemble, qui indique une addition binaire de 1 + 1, qui est 10 en binaire (indiqué 10 b). Qui allume la LED 1 et omets LED2. Si nous puis appuyez sur PB3 et ajouter plus de 1, nous obtenons 11 b et les deux voyants lumineux.
Ci-dessous est un schéma fonctionnel d’un additionneur 4 bits utilisant 4 pâtés de maisons de plein-additionneur. Le premier bloc sur la droite (avec A0 et B0) peut être échangé avec un demi-additionneur sans effet sur la sortie. Il supprime tout simplement le l’en atelier (Cin) sur le premier plein-adder, qui est connecté à la broche GND ici en tout cas.
Dans cet exemple, nous ajoutons deux, numéros 4 bits A et B. Les premiers bits de chaque (A0 et B0) sont ajoutés à droite, avec le résultat envoyé à S0 et de n’importe quel bit carry (C1) envoyé à l’additionneur prochaine. A1 et B1 sont ensuite ajoutés, ainsi que de C1 de l’additionneur première, le résultat va à sortie S1, et n’importe quel bit carry est envoyé sur (C2). L’additionneur dernière affiche le bit final de l’emporter (C4), le cas échéant, ou il ignore s’il n’y a pas de place ou s’il est sans importance. Vous l’EEG concepteur de prendre cette décision.
Regardons un exemple de logique plus, Digicode comparateur 4 bits. Comme mentionné, les portes XOR peuvent être utilisées comme vipères, mais ce sont aussi des comparateurs, affichage d’un État si les deux entrées sont les mêmes et l’État inversé si les deux entrées sont différentes. Cela permet de vérifier l’état d’une épingle et interrupteur et sortie seulement si elle est correcte.
Les broches marquées 1, 2, 3, et 4 sont pour le verrouillage de la programmation. Vous définissez ces broches hautes ou basses pour déterminer la liste déroulante, et ensuite vous devez appuyer sur les boutons correspondants mêmes PB1-PB4 afin que la sortie de U13 pour aller en bas. Cela permet actuel puisse couler à travers la LED et il se met en marche. Pour définir la liste déroulante, vous pouvez soit attacher les broches directement au GND ou + V, ou utiliser une sorte de dispositif de mémoire qui va stocker l’entrée une fois réglé et ne changent pas. Son familier ? Eh oui, vous pouvez facilement ajouter un circuit de verrouillage aux pins set 4 combo. Aussi longtemps que les verrous ne perdent de la puissance, ils ne perdront pas la valeur stockée en eux. Les applications pour cela sont simples, au mieux, mais il obtient l’idée dans l’ensemble. (Je suis en aucun cas responsable de la façon dont vous choisissez d’utiliser ce circuit car il n’est pas vraiment sûr et peut être facilement piraté/reset).
