Cip logik. Bahagian 1

Artikel pengenalan mengenai cip logik. Menggambarkan sistem nombor dan perwakilan nombor binari menggunakan isyarat elektrik.

Litar bersepadu digital moden adalah unit elektronik kecil, perumahan yang mengandungi elemen aktif dan pasif yang disambungkan dalam corak tertentu. Ini adalah transistor, diod, perintang dan kapasitor.

Bilangan elemen dalam mikrosirkuit moden boleh mencapai beberapa ratus ribu malah berjuta-juta unsur. Ingatlah mikropemproses, mikrokontroler, cip memori.

Untuk hanya menyenaraikan semua microcircuits moden, anda tidak perlu satu artikel, tetapi sebuah buku yang agak tebal. Dalam artikel ini, kita akan mempertimbangkan microcircuits integrasi kecil dan sederhana, terutamanya elemen logik mudah.

Kira-kira dua puluh tahun lalu Litar Bersepadu (LSI)Sebagai peraturan, mereka menjalankan fungsi yang tertanam di dalamnya semasa proses pembuatan. Dalam satu microcircuit sebuah kalkulator mikro, jam atau nod komputer elektronik (komputer) boleh disembunyikan.

Pada masa ini meluas semua jenis mikrokontroler: walaupun alat mudah seperti Garland Krismas buatan Cina tiada apa-apa kecuali mikrokontroler yang diprogramkan.

Jam elektronik, pemain rumah tangga, pelbagai mainan bercakap dan nyanyian juga diperolehi dengan pengaturcaraan mikrokontroler yang sepadan. Atau, kerana semua orang kini mendengar, berkelip.

Dengan kata lain tidak pengawal program Ini adalah cakera dari mana peranti dengan sifat-sifat yang diperlukan untuk pemaju akan diperolehi. Dan, walaupun universal ini, isyarat input dan output mikrokontroler adalah sama dengan mikrosirkuit digital integrasi tahap kecil dan sederhana. Oleh itu, tanpa pengetahuan unsur-unsur yang sudah usang dan pelupa ini, tidak ada cara untuk pergi.

Di tengah-tengah kerja litar digital terdapat sistem nombor binari. Ia juga mendasari operasi komputer peribadi moden dan semua sistem pengkomputeran dan komunikasi.

Dalam kehidupan seharian, kita menggunakan sistem nombor perpuluhan yang mengandungi sepuluh digit 0 ... 9. Sistem sedemikian berlaku kerana setiap orang mempunyai sepuluh jari di tangannya. Sesetengah orang di Utara dikira sehingga dua puluh, dan nombor dua itu dipanggil "seluruh lelaki."

Sepuluh bukan lagi angka, tetapi nombor yang terdiri daripada satu sepuluh dan unit sifar: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. Dengan cara yang sama, nombor 640 akan mengandungi enam ratus + empat puluh unit + sifar, atau dalam bentuk nombor 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Sistem sedemikian dipanggil kedudukan perpuluhan, iaitu. berat pelepasan bergantung kepada kedudukannya dalam bilangan. Adalah mudah untuk melihat bahawa ini akan menjadi unit, puluhan, beratus-ratus, beribu-ribu, puluhan ribu, beratus-ratus ribu dan sebagainya.

Dalam sistem perduaan, nombor diperoleh dengan cara yang sama, tetapi tidak sepuluh, tetapi dua dan ijazahnya digunakan sebagai asas. Iaitu, bukan 1, 10, 100, 1000, 10000 dan sebagainya, tetapi 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Setiap nombor seterusnya diperoleh dengan mendarabkan satu sebelumnya oleh asas sistem (dalam kes ini, sebanyak 2) jadi. menaikkan sebelumnya ke peringkat seterusnya. Untuk sistem perpuluhan, setiap nombor terdahulu didarabkan dengan sepuluh, kerana asas sistem nombor adalah sepuluh.

Menggunakan nombor binari lapan bit, (byte dipanggil dalam teknologi komputer) adalah mungkin untuk mewakili nombor perpuluhan dalam julat 0 ... 255, atau dalam bentuk perduaan 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

Nombor 640 yang disebutkan di atas akan sesuai dengan entri 640 = 10 1000 0000 (b) atau, seperti dalam contoh terdahulu

640=1*512+0*256+1*128+0*64+0*32+0*16+0*8+0*4+0*2+0*1.

(b) pada akhir rekod menunjukkan bahawa nombor itu adalah perduaan.Cara paling mudah untuk mengesahkan ketepatan entri ini adalah dengan kalkulator Windows. Maklumat pengekodan ini ternyata sangat mudah untuk komputer, kerana membezakan sifar dari satu semudah kontak tertutup dari lampu terbuka atau lampu terbakar dari yang pupus.

Jika maklumat binari dihantar menggunakan isyarat elektrik, maka hanya dua tahap voltan diperlukan. Sebagai peraturan, ia lebih positif (tinggi), dan kurang positif atau negatif (sifar).

Selalunya, voltan tahap tinggi dianggap sebagai unit logik, dan voltan tahap rendah dianggap sebagai sifar logik. Kemudian mereka mengatakan bahawa kita berurusan dengan logik positif.

Di samping itu, terdapat juga logik negatif: voltan tahap tinggi adalah logik 0, dan tahap rendah adalah unit logik. Dalam artikel ini kita hanya akan mempertimbangkan logik positif.

Salah satu yang paling biasa dan popular pada waktu di kalangan amatur radio adalah mikrosirkuit siri K155. Bagi mereka, voltan sifar logik berada pada tahap 0 ... 0.4V, dan unit logik ialah 2.4 ... 5.0V. Ini walaupun fakta bahawa voltan bekalan diberi untuk siri ini adalah 5V dengan toleransi + - sepuluh peratus.

Untuk siri rangkaian mikro yang mempunyai voltan bekalan yang berbeza, nombor-nombor ini, sudah tentu, berbeza, tetapi dalam siri yang sama, tidak berubah. Secara kasar kita dapat mengatakan bahwa voltan unit logik dalam kebanyakan siri rangkaian mikro terdiri dari separuh voltan bekalan ke voltan bekalan penuh.

Sebagai contoh, bagi rangkaian mikrosis K561 dengan voltan bekalan + 15V, voltan unit logik akan berada dalam julat + 7.5 ... 15V. Siri K561 beroperasi dengan voltan bekalan dalam 3 ... 15V. Dalam kes ini, voltan unit logik akan berada di dalam had yang ditunjukkan di atas.

Kami akan mempertimbangkan penerangan litar logik menggunakan siri K155 sebagai yang paling biasa dan tidak memerlukan langkah berjaga-jaga khas semasa operasi.

Siri cip ini dianggap berfungsi secara fizikal dan mengandungi kira-kira 100 item. Ini bermakna bahawa dengan siri ini anda boleh melaksanakan sebarang fungsi logik yang paling kompleks.

Dalam artikel seterusnya kita akan mengenali operasi dan peranti microcircuits digital. Kami akan memulakan pengenalan ini dengan unsur-unsur logik yang melaksanakan fungsi paling mudah. Algebra Boolean (algebra logik).

Boris Aladyshkin

Penerusan artikel: Cip logik. Bahagian 2 

E-book -Panduan Permulaan kepada AVR Microcontrollers