电子闸的工作原理

由:马歇尔的大脑

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逻辑门是数字电子学的基础。
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如果你读过HowStuffWorks的文章欧宝在线直播布尔逻辑,那么你就知道数字设备依赖于布尔门。您还从那篇文章中了解了实现gate的一种方法继电器。但是,没有现代电脑使用继电器——它使用“芯片”。

如果你想尝试布尔门和芯片呢?如果你想建立自己的数字设备怎么办?事实证明,这并不难。在本文中,您将看到如何对中讨论的所有门进行试验布尔逻辑的文章。我们将讨论你在哪里可以得到零件,你如何把它们连接在一起,以及你如何看到它们在做什么。欧宝平台代理在这个过程中,你将打开一扇通往一个全新的科技宇宙的大门。欧宝app靠谱吗

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奠定了基础

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一个无焊料的面包板

在这篇文章中布尔逻辑原理,我们看了7个基本的门。这些门是所有数字设备的组成部分。我们还看到了如何将这些门组合成更高级的功能,如全加法器。如果你想试试这些门,这样你就可以自己尝试,最简单的方法就是购买一种叫做TTL芯片并在一个名为a的设备上一起快速导线电路无焊料的电路试验板。让我们来谈谈技术和过程,这样你就可以真正尝试了!欧宝app靠谱吗

如果您回顾计算机技术的历史,您发现所有计算机都在布尔门周围设计。欧宝app靠谱吗然而,过欧宝app靠谱吗去常用的技术在多年来已经发生巨大变化。使用的第一门电子门使用继电器。这些门又慢又大。真空管更换继电器。管子要快得多,但它们同样笨重,而且它们还被管子烧坏的问题所困扰(比如欧宝平台代理电灯泡)。一次晶体管随着计算机的完善(晶体管于1947年发明),计算机开始使用由离散晶体管。与电子管或继电器相比,晶体管有许多优点:高可靠性、低功耗和体积小。这些晶体管是分立的设备,也就是说每个晶体管都是单独的设备。每一个都装在一个豌豆大小的小金属罐里,上面连着三根电线。它可能需要3到4个晶体管和几个电阻二极管创建门。

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在20世纪60年代初,集成电路(ICS)发明。晶体管,电阻器和二极管可以在硅“芯片上一起制造在一起。此发现产生了SSI(小规模集成)IC。一个SSI IC典型的由一个3平方毫米的硅晶片组成,上面蚀刻着大约20个晶体管和各种其他组件。一个典型的芯片可能包含4或6个单独的门。这些芯片使计算机的体积缩小了大约100倍,而且制造起来也容易得多。

随着芯片制造技术的进步,越来越多的晶体管可以欧宝app靠谱吗被蚀刻到一个芯片上。这导致了MSI(中等规模集成)芯片包含简单的组件,如由多个门组成的全加法器。于是大规模集成电路(LSI)让设计师把所有的组件都装进了一个简单的装置微处理器在一个芯片上。的8080处理器,是第一个商业上成功的单芯片微处理器。它是一个包含4800个晶体管的大规模集成电路芯片。自此以后,超大规模集成电路(VLSI)的晶体管数量稳步增加。第一个奔腾处理器于1993年发布,拥有320万个晶体管,而目前的芯片可以包含多达2000万个晶体管。欧宝平台代理

为了试验盖茨,我们将回到过去,使用SSI集成电路。这些芯片仍然广泛使用,而且非常可靠和便宜。你可以用它们建造任何你想要的东西,一次造一扇门。我们将使用的特定集成电路家族称为TTL(晶体管晶体管逻辑,以IC上特定的门接线命名)。我们将使用的芯片来自最常见的TTL系列,称为7400系列。该系列中大约有100种不同的SSI和MSI芯片,从简单的与门到完整的alu(算术逻辑单元)。

7400系列芯片封装在DIPs(双内联封装)中。如右图所示,a欧宝平台代理是一个小塑料包装,具有14,16,20或24个小金属引线,其突出到内部的栅极。从这些盖茨构建某些东西的最简单方法是将芯片放在无焊接面包板上。面包板可以通过将电线堵塞到电路板上的连接孔中,让您在一起。

所有的电子门都需要电源。TTL盖茨使用5伏特为操作。芯片对这个电压是相当特别的,所以我们想要使用一个干净的,调节的5伏电源,无论何时与TTL芯片工作。某些其他芯片家族,如4000系列CMOS芯片,远没有他们使用的电压的特殊要求。欧宝平台代理CMOS芯片还有一个额外的优势,那就是耗电少得多。然而,它们对静电非常敏感,这使得它们不那么可靠,除非你在一个无静电的环境中工作。欧宝平台代理因此,我们将继续使用TTL。

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组装设备

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一个电阻和一个LED

为了玩TTL门,你必须有几个设备。这是你需要购买的东西的清单:

  • 一个面包板
  • 一个伏特-OHM仪表(也称为a万用表)
  • 一个逻辑探测器(可选)
  • 一个稳压5伏电源
  • 的集合TTL芯片试验
  • 几个发光二极管(发光二极管)查看盖茨的输出
  • 几个电阻发光二极管的
  • 一些线(20到28张仪表)一起钩住东西

这些零件在一起的价格在40美元到60美元之间,具体取决于您获得的位置。

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让我们来看看这些部分的一些细节,让你更熟悉它们:

  • 如前页所述,a欧宝平台代理面包板是一种能让你很容易接通电路的装置。
  • 一个伏特-OHM仪表让您轻松测量电压和电流。我们将使用它来确保我们的电源正在产生正确的电压。
  • 逻辑探测器是可选的。它可以很容易地测试电线的状态(1或0),但你可以用LED做同样的事情。
  • 在上面描述的部分中,除了欧宝平台代理5伏电源。似乎没有人出售一种简单、廉价的5伏稳压电源。因此,您有两个选择。你可以从Jameco买一个多余的电源(比如视频游戏),使用它的5伏电源,或者你可以使用一点Power-Cube变压器然后自己建立调节器。我们将在下面讨论这两个选项。
  • 一个领导(发光二极管)是一辆迷你车灯泡。您使用led来查看门的输出。
  • 我们将使用电阻保护LED。如果您未使用电阻,LED将立即燃烧。

这种设备不是你能在街角商店找到的那种东西。然而,要得到这些零件并不难。当你尝试购买上面列出的组件时,你有几个选择:

  1. 窝棚电台
  2. 当地的电子零件店-大多数大城市都有电子零件店,许多城市都有很好的零件店欧宝平台代理盈余电子商店。如果您可以在您的地区找到一个良好的剩余商店,那么迎合人们自己的东西的人,那么您已经找到了一个金矿。
  3. 像邮购公司Jameco- Jameco已经经营了几十年,有良好的库存和良好的价格。(一定要下载他们的PDF目录或从他们那里获得纸质目录——这让浏览网站更容易。)

笔记

  • *Jameco还有“什锦LED”(或抓斗袋),依据的基础更便宜。环顾四周,看看有什么可用的。这是一个剩余电子产品商店将具有更好的价格的地方。
  • 如果您在Jameco购物,您可能希望在每个芯片中获得两三个,以防万一 - 他们只需花费大约30美分。您可能还想购买额外的7805或两个。
  • 你还需要一对钢丝钳和剥线钳。必要时,你可以使用剪刀和指甲,但有合适的工具会使它更容易。你可以在Jameco, Wal-mart, Radio Shack和许多其他地方买到钢丝钳和剥线钳。欧宝平台代理我也发现了一双小尖嘴钳有时候有用。

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电源

你肯定需要一个稳压5伏电源使用TTL芯片。如前所述,无线电棚和Jameco都没有提供标准,便宜的5伏调节电源。您拥有的一个选项是从Jameco购买,如第116089件号。这是一个旧Atari视频游戏的5伏电源。如果您在Jameco目录中查看,您会发现它们有大约20个不同剩余的电力供应就像这样,生产各种电压和电流安培值。你需要5伏特至少0.3安培(300毫安)-你需要不超过2安培,所以不要购买超过你需要的电源。你能做的是买电源,然后切断连接器,获得5伏和地线。这样做很好,而且可能是最简单的方法。欧宝平台代理您可以使用伏特计(见下文),以确保电源产生您需要的电压。

你的替代方案是建立一个5伏电源从一点Power-Cube变压器。您需要的是一种生成的变压器7到12个直流伏特100毫安或更多。注意:

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  • 变压器必须产生直流电压。
  • 它必须产生7到12伏电压。
  • 它必须产生100毫安(0.1安培)或更多。

你可能有一个旧的,你可以使用-阅读封面上的印记,确保它满足所有三个要求。如果没有,你可以从Radio Shack或Jameco购买变压器。

Radio Shack销售一款9伏300毫安变压器(部件编号273-1455)。Jameco有一个7.5伏特300毫安模型(零件号149964)。把变压器的接头夹住,把两根电线分开。把两根电线都剥去大约一厘米的绝缘层。现在把变压器插进去(一旦插进去,千万不要让变压器的两根电线碰在一起,否则很可能烧坏变压器,毁掉它)。使用伏特计(见下文)来测量电压。您希望确保变压器产生的电压近似于规定的电压(它可能高达两倍——这是可以的)。你的变压器就像电池对你来说,你还需要确定哪根线是正电荷哪根线是负电荷。将电压表的黑色和红色引线随机钩到变压器的电线上,看被测电压是正的还是负的。如果是负的,将引线颠倒。现在你知道了,连接黑色导线的导线是负(接地)线,而另一根是正极导线。

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建立监管机构

要建立这个调节器,你需要三个部分:

  • A-220案例中的7805个5伏电压调节器(无线电棚部276-1770)
  • 两个电解电容器,在100到1000微法拉之间(典型的R欧宝平台代理adio Shack部件号272-958)

7805在7到30伏之间的电压,并将其调节到恰好5伏。第一个电容器去掉来自变压器的任何波纹,使7805接收平滑的输入电压,第二电容作为负载平衡器,以确保从7805的输出一致。欧宝平台代理

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三个引线,从左到右,输入电压(7到30伏),地和输出电压(5伏)。”width=
三个引线,从左到右,输入电压(7到30伏),地和输出电压(5伏)。

7805有三个引线。如果你从正面看7805(有印刷的一面),三个引线从左到右,输入电压(7至30伏)地面欧宝平台代理,输出电压(5伏)。

要将稳压器连接到变压器,可以使用这种配置。”width=
要将稳压器连接到变压器,可以使用这种配置。

两个电容器由平行线表示。“+”标志表示电解电容器是极化:电解电容上有一个正极和一个负极(其中一个将作标记)。当你安装电容器时,你需要确保极性正确。

你可以在你的主板上建立这个调节器。为此,您需要了解面包板的内部有线。

在面包板的外边缘上是两行终端,运行板的长度。所有这些端子都在内部连接。通常,您将其中一个运行+5伏,并将另一个接地。沿着董事会的中心是一个频道。在频道的两侧是一组五个相互连接的终端。您可以使用伏特欧姆表来查看互连。把仪表的刻度盘调到欧姆值,然后把导线粘在实验板的不同位置(测试仪表的导线很可能欧宝平台代理太粗,无法装入实验板的孔中)。

在欧姆设置,仪表测量抵抗性。阻力会如果两点之间存在连接(将引线触摸到一起查看此),并且欧宝平台代理无限如果没有连接(将导线分开以查看此)。您会发现电路板上的点确实是相互连接的,如图所示。另一种查看连接的方法是将纸板背面拉回贴纸并看到金属连接器。

现在连接你的部分监管机构:

  1. 将变压器的地线连接到实验板上的一个长外条上。
  2. 将7805插入三个五孔行中的三个。
  3. 用一根电线从端子带连接到7805的中间引线——简单地剪短一段电线,剥掉两端,然后把它们插进去。
  4. 将变压器的正极线连接到7805的左引线(输入端)。
  5. 从7805的左引线连接一个电容到地,注意极性。
  6. 将7805的5伏引线连接到面包板上的另一个长长的外部端子条上。
  7. 在5伏和接地条之间连接第二个电容。

你已经创造了你的调节器。当你完成时,它可能是这样的(两个视图):

在两个图中,变压器的线路都是从左边进来的。你可以看到变压器的接地线直接连接到接地带运行的长度在底部的板。顶部带供应+5伏,并直接连接到7805的+5引脚。左边的电容过滤变压器电压,而右边的电容过滤7805产生的+5伏。LED连接+5和接地带,通过电阻,并让你知道,当电源是“on”。欧宝平台代理

插入变压器并测量7805的输入和输出电压。您应该看到从7805中出来的5伏,无论您的变压器提供进入的电压如何。如果没有,则立即断开变压器并执行以下操作欧宝平台代理:

  • 拔出电容器。把变压器插回去一会儿,看看是否有什么变化。
  • 确保接地线和变压器的正极线没有颠倒(如果颠倒了,说明7805很可能是很热的,可能是烧焦的)。欧宝平台代理
  • 确保变压器正在产生任何电压通过断开它和检查它与你的伏特计。看到前一页去学习如何做这个。

一旦你看到5伏出来的稳压器,你可以进一步测试它,并看到它是通过连接一个LED到它。你需要连接一个LED和一个电阻在系列——在你的面包板上很容易做的事情。你必须使用电阻器,否则LED会立即烧坏。一个好的电阻值是330欧姆,尽管任何在200和500欧姆之间将工作良好。欧宝平台代理LED,作为二极管,有一个极性,所以如果你的LED不发光,试着颠倒引线,看看是否有帮助。

看起来我们要费很大的劲才能把电源接上,让它正常工作。但是你在这个过程中学到了一些东西。现在我们可以试验布尔门了!

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玩布尔门

如果你使用前一页的表格订购零件,你应该有六种不同的芯片,包含六种不同类型的门:

  • 7400-与非(每个芯片四门)
  • 7402-也不(每个芯片四门)
  • 7404-(每芯片六个门)
  • 7408-(每个芯片四门)
  • 7432-(每个芯片四门)
  • 7486-XOR(每个芯片四门)
在此图中,芯片在引脚14(红色线)上接收+5伏电压,在引脚7(黑色线)上接地。电阻离开引脚3,并连接到LED,也连接到地。从+5和地连接电线到栅极的A和B输入,以锻炼栅极。”width=
在此图中,芯片在引脚14(红色线)上接收+5伏电压,在引脚7(黑色线)上接地。电阻离开引脚3,并连接到LED,也连接到地。从+5和地连接电线到栅极的A和B输入,以锻炼栅极。

让我们从a开始7408和芯片。如果你观察芯片,通常会有一个点在第1引脚,或一个压痕在第1引脚的一端,或其他标记来表示第1引脚。把芯片推进实验板,让它跨在中心通道上。你可以从图表上看到,在所有芯片上,引脚7必须连接到地和引脚14必须连接到+5伏。所以适当地连接这两个引脚。(如果你反向连接它们,你会烧坏芯片,所以不要反向连接它们。如果你碰巧不小心烧了一个芯片,把它扔掉,这样你就不会把它和你好的部分混淆了。)现在连接一个LED和电阻之间的引脚3芯片和地。LED应该是亮的。如果不是,反转LED使其发光。 Your IC should look like this:

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下面是正在发生的事情。在TTL中,+5表示二进制的“1”,ground表示二进制的“0”。如果门的输入管脚没有连接到任何东西,它就会“浮高,意思是门假设大头针上有一个1。所以AND门应该在A和B输入上都看到1s,这意味着引脚3的输出是5伏。LED灯。如果你接地引脚1或2或两者在芯片上,LED将熄灭。这是与门的标准行为,如中所述欧宝平台代理布尔逻辑原理

通过在您的面包板上连接其他门来尝试其他门,并查看它们都按照逻辑表中的行为布尔逻辑篇文章。然后尝试连接一些更复杂的东西。例如,连接XOR门,或者是q完整加法器的一点欧宝平台代理,看看他们的行为是否如预期的那样。

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构建它!

从理论上讲,您现在已经具备了构建任何数字设备所需的基本知识。您可以使用本文中讨论的基本门来构建任何东西。然而,使用更大规模的设备通常更方便,这样你就不必结合50个芯片来构建常见的东西,比如运算器。看看组合门以创建复杂系统的不同方法的例子也很有帮助。

如果你想在一个更大的项目,你可以尝试建立数字时钟描述数字时钟的工作原理。如果您想了解有关TTL设备的更多信息,则以下书籍将有用:

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你会惊讶于仅仅用几个集成电路和一些创造力就能创造出什么。玩得开心!

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