Оглавление:
- Запасы
- Шаг 1. Настройте блок питания (сумматор)
- Шаг 2: Установите DIP-переключатель (сумматор)
- Шаг 3: Для чего нужны эти резисторы ???
- Шаг 4: Настройте логические ворота (сумматор)
- Шаг 5: Подключите логические ворота (сумматор)
- Шаг 6: Настройте светодиоды для выхода (сумматор)
- Шаг 7: Настройте источник питания (вычитатель)
- Шаг 8: Установите DIP-переключатель
- Шаг 9: Настройте логические ворота (вычитатель)
- Шаг 10: Подключите логические ворота (вычитатель)
- Шаг 11: Настройте светодиоды для выхода
![Двоичный калькулятор: 11 шагов Двоичный калькулятор: 11 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-j.webp)
Видео: Двоичный калькулятор: 11 шагов
![Видео: Двоичный калькулятор: 11 шагов Видео: Двоичный калькулятор: 11 шагов](https://i.ytimg.com/vi/70JEKdB52yY/hqdefault.jpg)
2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50
![Двоичный калькулятор Двоичный калькулятор](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-1-j.webp)
Обзор:
С самого первого изобретения логического элемента в 20-м веке такая электроника постоянно развивалась, и теперь она является одним из простейших, но фундаментально важных электронных компонентов во многих различных приложениях. Двоичный калькулятор сможет принимать несколько битов в качестве входных данных и вычислять суммирование и вычитание, используя различные логические элементы.
Задача:
Обеспечить фундаментальные идеи булевой логики, вентилей и электроники. Ознакомиться с использованием логических вентилей и двоичных систем. Чтобы вычислить суммирование и вычитание двух 4-битных чисел
Целевая аудитория:
Любители, увлеченные старшеклассники, студенты колледжей или университетов.
Запасы
Используемые компоненты *:
4 x 74LS08 TTL Quad 2 входа И вентили PID: 7243
4 x 4070 Quad 2-входных логических элемента XOR PID: 7221
4 x 74LS32 Quad 2 входа ИЛИ вентили PID: 7250
2 x 74LS04 Шестигранные вентили инвертора PID: 7241
1 x BreadBoard PID: 10700
22 AWG, Solid Core Wires PID: 224900
Резисторы 8 x ¼w 1k PID: 9190
8 x ¼w 560 Resistor PID: 91447 (не требуется, если достаточно резисторов 1 кОм)
4 x DIP-переключатель PID: 367
1 адаптер питания 5 В, 1 А, Cen + PID: 1453 (* более высокая сила тока или центр - могут использоваться оба)
5 светодиодов 5 мм, желтый PID: 551 (цвет не имеет значения)
5 светодиодов 5 мм, зеленый PID: 550 (цвет не имеет значения)
1 x 2,1 мм разъем для двух контактов PID: 210272 (# 210286 можно заменить)
4 x 8-контактных разъема для микросхем PID: 2563
По желанию:
Цифровой мультиметр PID: 10924
Отвертка PID: 102240
Пинцет, PID углового наконечника: 1096
Плоскогубцы, PID: 10457 (настоятельно рекомендуется)
* Все числа, указанные выше, соответствуют идентификатору продукта Lee's Electronic Components.
Шаг 1. Настройте блок питания (сумматор)
![Настройте блок питания (сумматор) Настройте блок питания (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-2-j.webp)
![Настройте источник питания (сумматор) Настройте источник питания (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-3-j.webp)
* Что такое сумматор ???
Поскольку мы собираемся запитать всю схему, используя блок питания с цилиндрическим разъемом, нам нужно будет разделить плюс и землю. Обратите внимание, что мы работаем с центральным положительным источником питания (+ внутри и - снаружи), поэтому + должен быть положительным (в данном случае КРАСНЫМ), а - должен быть заземлен (черный).
Подключите основную шину питания к каждой из вертикальных направляющих. Так что микросхемы IC можно легко запитать без повсюду проводов.
Шаг 2: Установите DIP-переключатель (сумматор)
![Установите DIP-переключатель (сумматор) Установите DIP-переключатель (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-4-j.webp)
Два 4-позиционных микропереключателя помещаются наверху 8-контактного разъема IC, чтобы обеспечить надежный захват платы, а затем она помещается под шину питания. С другой стороны переключателя мы разместим резисторы произвольного номинала * (я использовал последовательно 1 кОм и два 560 кОм).
Шаг 3: Для чего нужны эти резисторы ???
![Для чего нужны эти резисторы ??? Для чего нужны эти резисторы ???](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-5-j.webp)
![Для чего нужны эти резисторы ??? Для чего нужны эти резисторы ???](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-6-j.webp)
![Для чего нужны эти резисторы ??? Для чего нужны эти резисторы ???](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-7-j.webp)
В зависимости от настройки они называются «подтягивающими» или «подтягивающими» резисторами.
Мы используем эти резисторы из-за так называемого «плавающего эффекта».
Как и на картинке вверху справа, когда переключатель замкнут, ток течет без проблем. Однако, если переключатель разомкнут, мы не знаем, есть ли на входе достаточное напряжение для определения состояния, и этот эффект называется «эффектом смещения». Логические состояния представлены двумя уровнями напряжения: любое напряжение ниже одного уровня рассматривается как логический 0, а любое напряжение выше другого уровня рассматривается как логическая 1, но сам вывод не может определить, является ли входная логика 1 или 0 из-за статики. или окружающие шумы.
Чтобы предотвратить эффект плавания, мы используем подтягивающие или понижающие резисторы, как показано на схеме слева.
Шаг 4: Настройте логические ворота (сумматор)
![Настройте логические ворота (сумматор) Настройте логические ворота (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-8-j.webp)
Поместите вентили XOR, AND, OR, XOR, AND соответственно (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 и 74LS08). Подключите контакт 14 каждой микросхемы к положительной шине, а контакт 7 - к шине заземления, чтобы активировать логические микросхемы.
Шаг 5: Подключите логические ворота (сумматор)
![Подключите логические ворота (сумматор) Подключите логические ворота (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-9-j.webp)
![Подключите логические ворота (сумматор) Подключите логические ворота (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-10-j.webp)
Основываясь на схеме и соответствующем техническом описании, подключите ворота соответствующим образом. Важно отметить, что самый первый бит переноса на входе равен нулю, поэтому его можно просто заземлить.
Поскольку мы делаем 4-битный ADDER, выходной перенос будет последовательно подаваться на входной перенос другого FULL ADDER, пока мы не дойдем до последней единицы.
* Обратите внимание, что дополнительный светодиод на контакте 8 логического элемента ИЛИ представляет последний бит ПЕРЕНОСА. Он загорится только тогда, когда суммирование двух 4-битных чисел больше не может быть представлено 4-битными числами.
Шаг 6: Настройте светодиоды для выхода (сумматор)
![Настройте светодиоды для выхода (сумматор) Настройте светодиоды для выхода (сумматор)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-11-j.webp)
Бит вывода из первого FULL ADDER будет напрямую подключен как LSB (наименьший значащий бит) результирующего вывода.
Выходной бит второго ПОЛНОГО СЛОЖНИКА будет подключен ко второму биту справа от результирующего выхода и так далее.
* В отличие от стандартных резисторов Вт, которые мы используем для понижения, светодиоды являются поляризованными компонентами, и направление потоков электронов имеет значение (потому что они диоды). Поэтому важно убедиться, что мы подключаем более длинную ногу светодиода к источнику питания, а более короткую - к земле.
Наконец, последний бит CARRY подключается к выводу 8 логического элемента ИЛИ. Что представляет собой перенос из MSB (наиболее значимый бит), и это позволит нам вычислить любые два 4-битных двоичных числа.
(он будет гореть только в том случае, если вычисленный вывод превысит 1111 в двоичном формате)
Шаг 7: Настройте источник питания (вычитатель)
* Что такое вычитатель
Тот же источник питания может использоваться для питания СУБТРАКТОРА.
Шаг 8: Установите DIP-переключатель
То же, что и Adder.
Шаг 9: Настройте логические ворота (вычитатель)
![Настройте логические ворота (вычитатель) Настройте логические ворота (вычитатель)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-12-j.webp)
Хотя можно использовать аналогичный подход, вычитатели требуют, чтобы использовался вентиль НЕ, прежде чем он будет подан в логический элемент И. Таким образом, в этом случае я разместил XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT и AND соответственно (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 и 74LS08).
Из-за ограничений на макетной плате стандартного размера, имеющей длину в 63 отверстия, AND подключается сверху.
Как и в случае с ADDER, подключите контакт 14 логических микросхем к положительной шине, а контакт 7 - к земле, чтобы активировать микросхемы.
Шаг 10: Подключите логические ворота (вычитатель)
![Подключите логические ворота (вычитатель) Подключите логические ворота (вычитатель)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-13-j.webp)
![Подключите логические ворота (вычитатель) Подключите логические ворота (вычитатель)](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-14-j.webp)
Основываясь на схеме и соответствующем техническом описании, подключите ворота соответствующим образом. Важно отметить, что самый первый входной бит заимствования равен нулю, поэтому его можно просто заземлить.
Поскольку мы создаем 4-битный СУБТРАКТОР, выходной заем будет постоянно передаваться во входной заем другого СУБТРАКТОРА, пока мы не дойдем до последней единицы.
* Обратите внимание, что дополнительный светодиод на контакте 8 логического элемента ИЛИ представляет последний бит заимствования. Он загорится только тогда, когда вычитание двух 4-битных чисел представляет отрицательное число.
Шаг 11: Настройте светодиоды для выхода
![Настройте светодиоды для выхода Настройте светодиоды для выхода](https://i.howwhatproduce.com/images/010/image-27286-15-j.webp)
Выходной бит первого СУБТРАКТОРА будет напрямую подключен как младший бит (младший значащий бит) результирующего выхода.
Бит вывода второго СУБТРАКТОРА будет подключен ко второму биту справа от результирующего вывода и так далее.
Наконец, последний бит BORROW подключается к выводу 8 логического элемента ИЛИ. Что представляет собой ЗАЕМКУ для MSB минуемого. Этот светодиод включается только в том случае, если Subtrahend больше Minuend. Поскольку мы выполняем вычисления в двоичном формате, отрицательного знака не существует; таким образом, отрицательное число будет вычислено как дополнение к положительной форме до 2. Таким образом можно произвести вычитание любых двух 4-битных чисел.
Рекомендуемые:
4-битный двоичный калькулятор: 11 шагов (с изображениями)
![4-битный двоичный калькулятор: 11 шагов (с изображениями) 4-битный двоичный калькулятор: 11 шагов (с изображениями)](https://i.howwhatproduce.com/images/002/image-3512-22-j.webp)
4-битный двоичный калькулятор: меня заинтересовал фундаментальный принцип работы компьютеров. Я хотел понять использование дискретных компонентов и схем, необходимых для выполнения более сложных задач. Одним из важных фундаментальных компонентов ЦП является
Двоичный будильник DIY Arduino: 14 шагов (с изображениями)
![Двоичный будильник DIY Arduino: 14 шагов (с изображениями) Двоичный будильник DIY Arduino: 14 шагов (с изображениями)](https://i.howwhatproduce.com/images/007/image-20634-j.webp)
Двоичный будильник DIY Arduino: это снова классические двоичные часы! Но на этот раз с еще большей дополнительной функцией! В этом руководстве я покажу вам, как создать двоичный будильник с Arduino, который может показывать вам не только время, но и дату, месяц, даже с таймером и будильником
8-битный двоичный счетчик Arduino: 6 шагов
![8-битный двоичный счетчик Arduino: 6 шагов 8-битный двоичный счетчик Arduino: 6 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/011/image-31574-j.webp)
8-битный двоичный счетчик Arduino: 8-разрядный двоичный счетчик Arduino, отсчет от 0 до 255. Этот проект представляет собой счетчик с 8 светодиодами для подключения к контактам 5, 3, 4, 7, 10, 11, 12 и amp; 13, так что он считает справа налево, генерируя коды от нуля до 255
4-битный двоичный счетчик вверх / вниз: 11 шагов
![4-битный двоичный счетчик вверх / вниз: 11 шагов 4-битный двоичный счетчик вверх / вниз: 11 шагов](https://i.howwhatproduce.com/images/002/image-5716-23-j.webp)
4-битный двоичный счетчик вверх / вниз: Счетчик представляет собой 4-битный двоичный счетчик вверх / вниз. То есть этот счетчик может вести счет от 0 до 15 или от 15 до 0, потому что он ведет счет вверх или вниз. Проект представляет собой двоичный счетчик, сделанный из светодиодов 4029, 555 и 4-10 мм, в основном с использованием двойного погружения
3-значный двоичный счетчик Arduino: 8 шагов (с изображениями)
![3-значный двоичный счетчик Arduino: 8 шагов (с изображениями) 3-значный двоичный счетчик Arduino: 8 шагов (с изображениями)](https://i.howwhatproduce.com/images/004/image-10792-5-j.webp)
3-значный двоичный счетчик Arduino: этот проект представляет собой счетчик 1-999 с использованием 4 светодиодов для каждой цифры, в то время как его управляющий вывод является анодом, оставляя свободные катоды для подключения к соответствующему ряду светодиодов и резистору между ним и выводом Arduino. . Общие аноды