مرحبا يا هبر! هذه هي بداية سلسلة قصيرة من مقالتين مع تصميم خطوة بخطوة لجهاز رقمي مع التركيز على الممارسة. الحد الأدنى من "الماء" والممارسة القصوى!
للبدء ، خذ معلمات الإخراج التالية:
0000110001110001ملاحظة: هناك العديد من الأساليب والبرامج لتصميم الأجهزة الرقمية. قد تظهر في المقالة تختلف عن المعتاد بالنسبة لك. هذا أمر طبيعي.الأدوات والمواد والمزيد:
- منضدة للإلكترونيات
- المسطرة والقلم والنشرة (للحسابات العامة)
- المعرفة الأساسية بالرياضيات المنفصلة والدوائر الرقمية ومبدأ تشغيل البرامج المقدمة
- التعيين الرسومي التقليدي للدوائر الصغيرة 7404 (تناظرية K155LN1) و 7410 (تناظري K155LA4) و 7410 (تناظري K155LA4) و 7420 (تناظري K155LA1)
- الصورة الفعلية للرقائق 7404 (تناظرية K155LN1) و 7410 (تناظري K155LA4) و 7410 (تناظري K155LA4) و 7420 (تناظري K155LA1)
الشروع في العمل
1. بناء جدول الحقيقة وإيجاد الشكل العادي المتقطع المثالي (SDNF)
الخطوة الأولى هي إنشاء جدول الحقيقة وفقًا للصيغة
حيث N هو عدد الخيارات الممكنة ، و i هو عدد إشارات الخرج.
في الحالة المقدمة ، ستبدو كما يلي:
استنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها ، يمكننا المضي قدمًا في بناء جدول الحقيقة. من أجل الوضوح ، تم تعيين إشارات الإدخال على أنها A و B و C و D ، وكان الإخراج هو F.
بعد بناء جدول الحقيقة ، يمكنك البدء في الحصول على SDNF. يتم ذلك في خطوتين:
- خطوط جدول الحقيقة التي يتم فيها تمييز F = 1.
- تتم كتابة اقتران المتغيرات لجميع الأسطر المحددة وفقًا للصيغة التالية: إذا كانت قيمة المتغير 1 ، فسيتم تضمين المتغير نفسه في الاقتران. إذا كانت القيمة 0 ، فسيتم تشغيل نفي المتغير. يجب ربط العطف الناتج بفاصل.
نتيجة لذلك ، هناك مثل SDNF:
2. إنشاء خريطة كارنوت ، وتقليلها وتقليلها إلى أساس NAND
يجب تخفيض SDNF التي تم الحصول عليها باستخدام بطاقات Carnot.
ثلاث خطوات لبناء خرائط كارنوت:
- نظرًا لاستخدام أربعة متغيرات (A و B و C و D) ، يتم إنشاء جدول من 5 × 5 خلايا ؛
- يتم ملء الجدول على أساس "الإحداثيات" من جدول الحقيقة (من السطور التي فيها F = 1) أو SDNF (الجوهر واحد. إنه فقط الأكثر ملاءمة)
- في الختام ، يتم الجمع بين الخلايا المجاورة في مجموعات. يجب ألا تحتوي المجموعات على أصفار. يجب أن تكون المجموعات مضاعفة لاثنين. قد تتداخل المجموعات.
والنتيجة هي 4 مجموعات:
الخطوة التالية هي تقليل المجموعات الناتجة. يمكن تلخيص المبدأ العام كما يلي:
إذا 11 - لا تتغير القيمة ؛
إذا 00 - تم تعيين النفي ؛
إذا تم شطب 01 (أو 10).
ترتبط الأعمال الناتجة بفاصل:
بعد ذلك ، يتم تقليل التعبير المجمع إلى أساس NAND باستخدام قانون دي مورجان (
إنكار الاقتران هو انفصال عن النفي ، إن إنكار الانفصال هو اقتران من النفي ):
انتبه إلى التغييرات - فقد ظهر نفي مزدوج (واحد لكل "مجموعة" وآخر مشترك) وتغيرت العلامات.
اختياريًا ، يمكنك أيضًا عمل مخطط منطقي. لماذا تريد؟ لأنه سيكون هناك المزيد من تجميع الدوائر الإلكترونية على أساس العناصر المنطقية ، وهي في جوهرها نفس الدائرة المنطقية ، ولكن مع القدرة على اختبار الأداء.
مثال منطقي:
3. دارة إلكترونية قائمة على عناصر المنطق
اكتملت العمليات الحسابية الأساسية. الآن يمكنك تأجيل قطعة من الورق بقلم وحاكم. انتقل إلى منضدة الإلكترونيات.
في هذه الحالة ، تعمل هذه المرحلة على أنها "وسيطة" وتبسط عملية الانتقال من تعبير في أساس NAND إلى دائرة إلكترونية تعتمد على الدوائر المصغرة.
بشكل أوضح:
1 - التغذية ؛
2 - المفاتيح المستخدمة للتشوير ؛
3 - المؤشرات (المستخدمة للتحقق البصري للأداء) ؛
4 - العناصر المنطقية من النوع "NOT" ؛
5 - العناصر المنطقية من النوع "3I-NOT" ؛
6 - عنصر منطقي من النوع "4I-NOT" ؛
7 - التأريض.
كما ترى ، تختلف العناصر المنطقية للدائرة الإلكترونية ظاهريًا عن تلك التي تم عرضها سابقًا (في الدائرة المنطقية). ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في منضدة الإلكترونيات ، يتم تعيين الرسم البياني للعناصر المنطقية وفقًا لمعايير ANSI ، بينما تم رسم الرسم البياني المنطقي المعروض سابقًا وفقًا لـ GOST 2.743-91.
المضي قدما.
يتم فحص أداء الدائرة الإلكترونية وفقًا لجدول الحقيقة. للقيام بذلك ، اضغط على زر البداية
وابدأ التبديل وإجراء مقارنات مع جدول الحقيقة.
مثال:
هام: تحتاج إلى التحقق من كل سطر. إن الفحص الفوري لن يفعل شيئًا.
4. الدوائر الإلكترونية على أساس الدوائر المصغرة
بناءً على البيانات المتاحة ، يتم بناء دائرة إلكترونية على أساس الدوائر المصغرة (سيكون من الممكن أيضًا التنقل باستخدام الدائرة التي تم الحصول عليها أثناء تصميم لوحة الدوائر المطبوعة).
كما ترى ، تم استخدام 4 دوائر صغيرة في الدائرة الإلكترونية التي تم الحصول عليها - 7404 (تناظري لـ K155LN1) ، 7410 (تناظري لـ K155LA4) ، 7410 (تناظري لـ K155LA4) و 7420 (تناظري لـ K155LA1). لفهم كيفية حدوث الاتصال ، يجب الرجوع إلى الصورة الفعلية للرقائق.
قد يبدو الأمر معقدًا في البداية ، ولكن بمرور الوقت ستدرك أنه ليس صعبًا.
هام : لا تنس التحقق.
يتبع ...