Binêre sakrekenaar: 11 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Oorsig:

Sedert die heel eerste uitvinding van die logiese hek in die 20ste eeu, het die konstante ontwikkeling van sulke elektronika plaasgevind en is dit nou een van die eenvoudigste, maar fundamenteel belangrike elektroniese komponente in baie verskillende toepassings. Die binêre sakrekenaar kan verskeie stukkies as invoer neem en die opsomming en aftrekking bereken met behulp van verskillende logiese hekke

Doel:

Om fundamentele idees van Boole -logika, hekke en elektronika te verskaf. Om kennis te maak met die gebruik van logiese hekke en binêre stelsels. Om die opsomming en aftrekking van twee 4-bis getalle te bereken

Teikengehoor:

Stokperdjies, entoesiastiese hoërskoolleerlinge, kollege- of universiteitstudente.

Voorrade

Gebruikte komponente*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2-ingang EN hekke PID: 7243

4 x 4070 Quad 2-ingang XOR-hekke PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2-input OF hekke PID: 7250

2 x 74LS04 heksinverterhekke PID: 7241

1 x broodbord PID: 10700

22 AWG, soliede kerndrade PID: 224900

8 x ¼w 1k weerstande PID: 9190

8 x ¼w 560 Weerstand PID: 91447 (nie nodig as daar genoeg 1k weerstande is nie)

4 x DIP -skakelaar PID: 367

1 x 5V 1A kragadapter Cen+ PID: 1453 (*Hoër ampère of middel - kan beide gebruik word)

5 x LED 5 mm, geel PID: 551 (kleur is nie relevant nie)

5 x LED 5 mm, groen PID: 550 (kleur is nie relevant nie)

1 x 2,1 mm jack tot twee terminale PID: 210272 (#210286 kan vervang word)

4 x 8-pins IC Socket PID: 2563

Opsioneel:

Digitale multimeter PID: 10924

Skroewedraaier PID: 102240

Pincet, hoekpunt PID: 1096

Tang, PID: 10457 (sterk aanbeveel)

*Alle bogenoemde nommers stem ooreen met die produk -ID van Lee's Electronic Components

Stap 1: Stel die kragtoevoer (Adder) op

*Wat is 'n Adder ???

Aangesien ons die hele stroombaan met 'n vat -kragtoevoer gaan aandryf, moet ons die positiewe en die grond skei. Let daarop dat ons werk met die middelste positiewe kragtoevoer (+ binne en buite), dus moet + positief uitkom (in hierdie geval ROOI) en - moet gemaal word (swart).

Koppel die hoofkragrail aan elke vertikale reling. Sodat die IC -skyfies maklik aangedryf kan word sonder dat daar oral drade is.

Stap 2: Stel die DIP -skakelaar (Adder) op

Twee 4-posisie-dipskakelaars word bo-op die 8-pen IC-aansluiting geplaas om die stewige greep van die bord te verseker en dit word dan onder die kragrail geplaas. Aan die ander kant van die skakelaar gaan ons arbitrêre waardeweerstands* plaas (ek het 1k en twee 560 in serie gebruik)

Stap 3: Waarvoor is hierdie weerstande ???

Afhangende van die opstelling, word hulle weerstandsweergawes "pull-up" of "pull-down" genoem.

Ons gebruik hierdie weerstande as gevolg van iets wat 'drywende effek' genoem word.

Soos die prentjie regs bo, vloei die stroom sonder probleme as die skakelaar gesluit is. As die skakelaar egter oopgemaak word, weet ons nie of die ingang genoeg spannings het om die toestand te bepaal nie, en hierdie effek word die 'drywende effek' genoem. Die logiese toestande word voorgestel deur twee spanningsvlakke met enige spanning onder een vlak wat as 'n logiese 0 beskou word, en enige spanning bo 'n ander vlak wat as logika 1 beskou word, maar die pen self kan nie bepaal of ingangslogika 1 of 0 is as gevolg van die statika nie of omliggende geluide.

Om die drywende effek te voorkom, gebruik ons optel- of afwaartse weerstande, soos in die diagram aan die linkerkant.

Stap 4: Stel die logiese hekke (Adder) op

Plaas die XOR-, EN-, OF-, XOR-, EN -hekke onderskeidelik (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 en 74LS08). Koppel die pen 14 van elke chip aan die positiewe reling en die pen 7 aan die grondrail om die logiese skyfies te aktiveer.

Stap 5: Draai die logiese hekke (Adder)

Gebaseer op die skematiese en toepaslike datablad, dra die hekke dienooreenkomstig. Dit is belangrik om op te let dat die heel eerste insetsel nul is, dus kan dit eenvoudig gegrond word.

Omdat ons 'n 4-bis ADDER maak, sal die uitvoer-uitvoering konsekwent aan die insetdra van die ander VOLLEDIGE ADDER gevoer word totdat ons by die laaste eenheid kom.

*Let daarop dat die ekstra LED op pen 8 op die OF -hek die laaste CARRY -bit verteenwoordig. Dit sal slegs verlig word as die opsomming van twee 4-bis getalle nie meer met 4-bisse voorgestel kan word nie

Stap 6: Stel die LED's vir die uitset (Adder) op

Die uitvoerbit van die eerste VOLLEDIGE ADDER sal direk aangeskakel word as die LSB (Minste Significant Bit) van die gevolglike uitset.

Die uitsetbit van die tweede VOLLEDIGE ADDER sal van die regterkant van die gevolglike uitset aan die tweede bietjie gekoppel word, ensovoorts.

*Anders as die standaard ¼ watt weerstande wat ons gebruik om af te trek, is die LED's 'n gepolariseerde komponent en die rigting van elektronstrome maak saak (omdat dit diodes is). Daarom is dit belangrik om te verseker dat ons die langer been van die LED wat aan die krag gekoppel is, verbind en die korter met die grond.

Laastens word die laaste CARRY -bit gekoppel aan pen 8 van die OF -hek. Dit verteenwoordig die transmissie van die MSB (Most Significant Bit) en dit sal ons toelaat om enige twee 4-bis binêre getalle te bereken.

(dit sal slegs verlig word as die berekende uitset 1111 in binêre oorskry)

Stap 7: Stel die kragtoevoer op (aftrekker)

*Wat is 'n aftrekker

Dieselfde kragtoevoer kan gebruik word om die AANTREKKER aan te skakel.

Stap 8: Stel die DIP -skakelaar op

Dieselfde as Adder.

Stap 9: Stel die logiese hekke op (aftrekker)

Alhoewel 'n soortgelyke benadering gevolg kan word, vereis aftrekkers dat 'n NOT -hek gebruik moet word voordat dit na die AND -poort gaan. In hierdie geval het ek dus onderskeidelik die XOR, NOT, AND, OF, XOR, NOT en AND (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 en 74LS08) geplaas.

As gevolg van die beperking van die standaardbord met 'n lengte van 63 gate, is die AND bo -aan verbind.

Soos ons vir die ADDER gedoen het, verbind die pen 14 van logika -skyfies met die positiewe spoor en die pen 7 met die grond om die skyfies te aktiveer.

Stap 10: Bedraad die logiese hekke (aftrekker)

Gebaseer op die skematiese en toepaslike datablad, dra die hekke dienooreenkomstig. Dit is belangrik om op te let dat die heel eerste insetleningsbit nul is, en dit kan dus eenvoudig gegrond word.

Omdat ons 'n 4-bis-AFTREKER maak, sal die uitsetlening deurgaans aan die insetlening van die ander AFTREKKER gevoer word totdat ons by die laaste eenheid kom.

*Let daarop dat die bykomende LED op pen 8 op die OF -hek die laaste leenbit verteenwoordig. Dit sal slegs verlig word as die aftrekking van twee 4-bis getalle die negatiewe getal verteenwoordig.

Stap 11: Stel die LED's vir die uitset op

Die uitsetbit van die eerste AFTREKKER sal direk aangeskakel word as die LSB (Minste Beduidende Bit) van die resulterende uitset.

Die uitsetbit van die tweede SUBTRAKTEUR word van die regterkant van die resulterende uitset aan die tweede bit gekoppel, ensovoorts.

Laastens word die laaste BORROW -bit gekoppel aan pen 8 van die OF -hek. Dit verteenwoordig die LENING na die MSB van die minuend. Hierdie LED is slegs aangeskakel as die Subtrahend groter is as die Minuend. Aangesien ons in binêre rekenaars bestaan, bestaan die negatiewe teken nie; die negatiewe getal word dus bereken in 2 se komplement van sy positiewe vorm. Op hierdie manier kan enige twee 4-bis getalle afgetrek word.