बाइनरी कैलकुलेटर: ११ कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

अवलोकन:

20 वीं शताब्दी में लॉजिक गेट के पहले आविष्कार के बाद से, ऐसे इलेक्ट्रॉनिक्स का निरंतर विकास हुआ है और अब यह कई अलग-अलग अनुप्रयोगों में सबसे सरल लेकिन मौलिक रूप से महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक घटकों में से एक है। बाइनरी कैलकुलेटर इनपुट के रूप में कई बिट्स लेने में सक्षम होगा और विभिन्न लॉजिक गेट्स का उपयोग करके योग और घटाव की गणना करेगा

उद्देश्य:

बूलियन लॉजिक, गेट्स और इलेक्ट्रॉनिक्स के मौलिक विचार प्रदान करना। लॉजिक गेट्स और बाइनरी सिस्टम के उपयोग से परिचित होना। दो 4-बिट संख्याओं के योग और घटाव की गणना करने के लिए

लक्षित दर्शक:

शौक़ीन, उत्साही हाई-स्कूलर्स, कॉलेज या विश्वविद्यालय के छात्र।

आपूर्ति

प्रयुक्त घटक*:

4 x 74LS08 TTL क्वाड 2-इनपुट और गेट्स PID:7243

4 x 4070 क्वाड 2-इनपुट XOR गेट्स PID:7221

4 x 74LS32 क्वाड 2-इनपुट या गेट्स PID:7250

2 x 74LS04 हेक्स इन्वर्टर गेट्स पीआईडी: 7241

1 एक्स ब्रेडबोर्ड पीआईडी: 10700

22 AWG, सॉलिड कोर वायर्स PID: 224900

8 x w 1k रेसिस्टर्स PID: 9190

8 x w 560 रेसिस्टर PID: 91447 (यदि पर्याप्त 1k रेसिस्टर्स हों तो जरूरत नहीं)

4 एक्स डीआईपी स्विच पीआईडी: 367

1 x 5V 1A पावर एडॉप्टर CEN+ PID:1453 (*उच्च एम्परेज या केंद्र - दोनों का उपयोग किया जा सकता है)

5 x एलईडी 5 मिमी, पीला पीआईडी: 551 (रंग अप्रासंगिक है)

5 x LED 5mm, ग्रीन PID: 550 (रंग अप्रासंगिक है)

दो टर्मिनलों के लिए 1 x 2.1 मिमी जैक पीआईडी: २१०२७२ (#२१०२८६ प्रतिस्थापित कर सकते हैं)

4 x 8-पिन आईसी सॉकेट पीआईडी: 2563

वैकल्पिक:

डिजिटल मल्टीमीटर पीआईडी: 10924

पेचकश पीआईडी: 102240

चिमटी से नोचना, कोण टिप पीआईडी: १०९६

प्लियर, पीआईडी: १०४५७ (दृढ़ता से अनुशंसित)

*ऊपर सूचीबद्ध सभी नंबर ली के इलेक्ट्रॉनिक कंपोनेंट्स की उत्पाद आईडी के अनुरूप हैं

चरण 1: बिजली की आपूर्ति (एडर) सेट करें

* एक योजक क्या है ???

चूंकि हम बैरल जैक बिजली की आपूर्ति का उपयोग करके पूरे सर्किट को बिजली देने जा रहे हैं, इसलिए हमें सकारात्मक और जमीन को अलग करने की आवश्यकता होगी। ध्यान दें कि हम केंद्र सकारात्मक बिजली आपूर्ति (+ अंदर और - बाहर) के साथ काम कर रहे हैं, इसलिए + सकारात्मक (इस मामले में लाल) के रूप में बाहर आना चाहिए और - जमीन (काला) होना चाहिए।

मुख्य पावर रेल को प्रत्येक लंबवत रेल से कनेक्ट करें। ताकि आईसी चिप्स को बिना तार के हर जगह आसानी से चलाया जा सके।

चरण 2: डीआईपी स्विच (एडर) सेट करें

बोर्ड की मजबूत पकड़ सुनिश्चित करने के लिए 8-पिन आईसी सॉकेट के ऊपर दो 4-पोजीशन डिप स्विच लगाए गए हैं और फिर इसे पावर रेल के नीचे रखा गया है। स्विच के दूसरी तरफ, हम मनमाने मूल्य प्रतिरोधों को रखने जा रहे हैं * (मैंने श्रृंखला में 1k और दो 560 का उपयोग किया)

चरण 3: ये प्रतिरोध किस लिए हैं???

सेटअप के आधार पर उन्हें "पुल-अप" या "पुल-डाउन" प्रतिरोधक कहा जाता है।

हम इन प्रतिरोधों का उपयोग "फ़्लोटिंग प्रभाव" नामक किसी चीज़ के कारण कर रहे हैं।

ऊपर दाईं ओर की तस्वीर की तरह, जब स्विच बंद होता है, तो करंट बिना किसी समस्या के बहता है। हालाँकि, यदि स्विच खोला जाता है, तो हमें यह बताने का कोई विचार नहीं है कि क्या इनपुट में राज्य को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त वोल्टेज है और इस प्रभाव को "फ्लोटिंग प्रभाव" कहा जाता है। लॉजिक स्टेट्स को दो वोल्टेज स्तरों द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें एक स्तर से नीचे किसी भी वोल्टेज को लॉजिक 0 माना जाता है, और किसी अन्य स्तर से ऊपर के किसी भी वोल्टेज को लॉजिक 1 माना जाता है, लेकिन पिन स्वयं यह नहीं बता सकता है कि स्टैटिक्स के कारण इनपुट लॉजिक 1 या 0 है या नहीं। या आसपास का शोर।

फ्लोटिंग प्रभाव को रोकने के लिए, हम बाईं ओर आरेख की तरह पुल-अप या डाउन रेसिस्टर्स का उपयोग करते हैं।

चरण 4: लॉजिक गेट्स (एडर) सेट करें

XOR, AND, OR, XOR, और गेट्स को क्रमशः (४०७०, ७४एलएस०८, ७४एलएस३२, ४०७० और ७४एलएस०८) रखें। लॉजिक चिप्स को सक्रिय करने के लिए प्रत्येक चिप के पिन 14 को पॉजिटिव रेल से और पिन 7 को ग्राउंड रेल से कनेक्ट करें।

चरण 5: लॉजिक गेट्स को तार दें (योजक)

योजनाबद्ध और उपयुक्त डेटाशीट के आधार पर, फाटकों को तदनुसार तार दें। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि पहला इनपुट कैरी बिट शून्य है, इस प्रकार इसे बस ग्राउंड किया जा सकता है।

क्योंकि हम 4-बिट ADDER बना रहे हैं, आउटपुट कैरी लगातार दूसरे FULL ADDER के इनपुट कैरी को फीड किया जाएगा जब तक कि हम अंतिम यूनिट तक नहीं पहुंच जाते।

*ध्यान दें कि OR गेट पर पिन 8 पर अतिरिक्त LED अंतिम CARRY बिट का प्रतिनिधित्व करती है। यह केवल तभी जगमगाएगा जब दो 4-बिट संख्याओं का योग अब 4-बिट्स के साथ प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है

चरण 6: आउटपुट (योजक) के लिए एल ई डी सेट करें

पहले पूर्ण योजक से आउटपुट बिट सीधे परिणामी आउटपुट के एलएसबी (कम से कम महत्वपूर्ण बिट) के रूप में जुड़ा होगा।

दूसरे FULL ADDER से आउटपुट बिट को परिणामी आउटपुट के दाईं ओर से दूसरे बिट तक जोड़ा जाएगा, और आगे भी।

* मानक ¼ वाट प्रतिरोधों के विपरीत जो हम पुल-डाउन के लिए उपयोग करते हैं, एल ई डी ध्रुवीकृत घटक होते हैं और इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा मायने रखती है (क्योंकि वे डायोड हैं)। इसलिए, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि हम एलईडी के लंबे पैर को बिजली से और छोटे को जमीन से जोड़ते हैं।

अंत में, अंतिम CARRY बिट OR गेट के पिन 8 से जुड़ा है। जो MSB (सबसे महत्वपूर्ण बिट) से कैरी का प्रतिनिधित्व करता है और यह हमें किसी भी दो 4-बिट बाइनरी नंबरों की गणना करने की अनुमति देगा।

(यह केवल तभी जलाया जाएगा जब गणना की गई आउटपुट बाइनरी में 1111 से अधिक हो)

चरण 7: बिजली की आपूर्ति (सबट्रैक्टर) सेट करें

*घटक क्या है

सबट्रेक्टर को पावर देने के लिए उसी बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जा सकता है।

चरण 8: डीआईपी स्विच सेट करें

योजक के समान।

चरण 9: लॉजिक गेट्स (सबट्रैक्टर) सेट करें

यद्यपि एक समान दृष्टिकोण का पालन किया जा सकता है, लेकिन सबट्रैक्टर्स को AND गेट को फीड करने से पहले NOT गेट का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, इस मामले में, मैंने XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT और AND क्रमशः (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 और 74LS08) रखा है।

63 छेदों की लंबाई वाले मानक आकार के ब्रेडबोर्ड की सीमा के कारण, AND शीर्ष पर जुड़ा हुआ है।

जैसा कि हमने ADDER के लिए किया था, चिप्स को सक्रिय करने के लिए लॉजिक चिप्स के पिन 14 को पॉजिटिव रेल से और पिन 7 को जमीन से कनेक्ट करें।

चरण 10: लॉजिक गेट्स को तार दें (घटक)

योजनाबद्ध और उपयुक्त डेटाशीट के आधार पर, फाटकों को तदनुसार तार दें। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि पहला इनपुट उधार बिट शून्य है, इस प्रकार इसे बस आधार बनाया जा सकता है।

चूंकि हम 4-बिट सबट्रैक्टर बना रहे हैं, आउटपुट उधार लगातार दूसरे सबट्रैक्टर के इनपुट उधार को खिलाया जाएगा जब तक कि हम अंतिम इकाई तक नहीं पहुंच जाते।

*ध्यान दें कि OR गेट पर पिन 8 पर अतिरिक्त एलईडी अंतिम उधार बिट का प्रतिनिधित्व करती है। यह तभी जगमगाएगा जब दो 4-बिट संख्याओं का घटाव ऋणात्मक संख्या का प्रतिनिधित्व करता है।

चरण 11: आउटपुट के लिए LEDS सेट करें

पहले सबट्रैक्टर से आउटपुट बिट को सीधे परिणामी आउटपुट के एलएसबी (कम से कम महत्वपूर्ण बिट) के रूप में जोड़ा जाएगा।

दूसरे SUBTRACTOR से आउटपुट बिट को परिणामी आउटपुट के दाईं ओर से दूसरे बिट तक जोड़ा जाएगा, और आगे भी।

अंत में, अंतिम BORROW बिट OR गेट के पिन 8 से जुड़ा है। जो कि minuend के MSB को BORROW का प्रतिनिधित्व करता है। यह एलईडी तभी चालू होती है जब सबट्रेंड Minuend से बड़ा हो। चूंकि हम बाइनरी में कंप्यूटिंग कर रहे हैं, ऋणात्मक चिह्न मौजूद नहीं है; इस प्रकार, ऋणात्मक संख्या की गणना उसके धनात्मक रूप के 2 के पूरक में की जाएगी। इस प्रकार, किन्हीं दो 4-बिट संख्याओं का घटाव किया जा सकता है।