Логические микросхемы. Часть 2 — логические элементы
Логические элементы, работают как самостоятельные элементы в виде микросхем малой степени интеграции, так и входят в виде компонентов в микросхемы более высокой степени интеграции. Таких элементов можно насчитать не один десяток.
Но сначала расскажем только о четырех из них — это элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ. Основными элементами являются первые три, а элемент И-НЕ это уже комбинация элементов И и НЕ. Эти элементы можно назвать «кирпичиками» цифровой техники. Для начала следует рассмотреть, какова же логика их действия?
Вспомним первую часть статьи о цифровых микросхемах. Там было сказано, что напряжение на входе (выходе) микросхем в пределах 0…0,4В это уровень логического нуля, или напряжение низкого уровня. Если же напряжение в пределах 2,4…5,0В, то это уровень логической единицы или напряжение высокого уровня.
Рабочее состояние микросхем серии К155 и других микросхем с напряжением питания 5В характеризуется именно такими уровнями.
Практический совет: чтобы убедиться, что неисправна по выходу именно эта микросхема, следует отсоединить от нее вход следующей за ней микросхемы (или несколько входов, подключенных к выходу данной микросхемы). Эти входы могут просто «подсаживать» (перегружать) микросхему по выходу.
Условные графические обозначения
Условные графические обозначения представляют собой прямоугольник, содержащий входные и выходные линии. Входные линии элементов располагаются слева, а выходные справа. То же касается и целых листов со схемами: с левой стороны все сигналы входные, с правой выходы. Это как в книжке строка, — слева направо, так будет проще запомнить. Внутри прямоугольника находится условный символ, обозначающий функцию, выполняемую элементом.
Логический элемент И
Рассмотрение логических элементов начнем с элемента И.
Его графическое обозначение показано на рисунке 1а.
Условным обозначением функции И служит английский символ «&», который в английском языке заменяет союз «и», ведь все-таки, вся эта «лженаука» изобреталась в проклятом буржуинстве.
Входы элемента обозначены как X с индексами 1 и 2, а выход, как выходная функция, буквой Y. Просто, как в школьной математике, например, Y = K*X или, в общем случае, Y = f(x) . Входов у элемента может быть и больше, чем два, что ограничивается только сложностью решаемой задачи, но, выход может быть только один.
Логика работы элемента следующая: напряжение высокого уровня на выходе Y будет лишь тогда, когда И-на входе X1 И-на входе X2 будет напряжение высокого уровня. Если входов у элемента будет 4 или 8, то указанное условие (наличие высокого уровня), должно выполняться на всех входах: И-на входе 1, И-на входе 2, И-на входе3 …..И-на входе N. Лишь в этом случае на выходе будет также высокий уровень.
Для того, чтобы было проще разобраться в логике работы элемента И, на рисунке 1б представлен его аналог в виде контактной схемы.
В качестве входных сигналов X1 и X2 используются обычные «звонковые» кнопки без фиксации. Разомкнутое состояние кнопок это состояние низкого уровня, а замкнутое, естественно, высокого. В качестве источника питания на схеме показана гальваническая батарея. Пока кнопки находятся в незамкнутом состоянии, лампа, конечно, не светит. Лампа включится лишь только тогда, когда будут нажаты сразу обе кнопки, т.е. И-SB1, И-SB2. Такова логическая связь между входными и выходным сигналом элемента И.
Наглядное представление о работе элемента И можно получить глядя на временную диаграмму, показанную на рисунке 1в. Сначала сигнал высокого уровня появляется на входе X1, но на выходе Y ничего не произошло, там по-прежнему сигнал низкого уровня. На входе X2 сигнал появляется с некоторой задержкой относительно первого входа, и на выходе Y появляется сигнал высокого уровня.
Когда на входе X1 сигнал принимает низкий уровень, на выходе также устанавливается сигнал низкого уровня. Или, если сказать по-другому, сигнал высокого уровня на выходе удерживается до тех пор, пока на обоих входах присутствуют сигналы высокого уровня. То же самое можно сказать и о более многовходовых элементах И: если это будет 8-И, то чтобы на выходе получить высокий уровень, высокий же уровень должен удерживаться сразу на всех восьми входах.
Чаще всего в справочной литературе состояние выхода логических элементов в зависимости от входных сигналов приводится в виде таблиц истинности. Для рассматриваемого элемента 2-И таблица истинности приведена на рисунке 1г.
Таблица несколько похожа на таблицу умножения, только поменьше. Если внимательно ее изучить, можно заметить, что высокий уровень на выходе будет только тогда, когда на обоих входах присутствует напряжение высокого уровня или, что то-же самое, логической единицы. Кстати, сравнение таблицы истинности с таблицей умножения далеко не случайно: все таблицы истинности электронщики знают, как говорится, назубок.
Логический элемент ИЛИ
Следующим мы рассмотрим логический элемент ИЛИ.
Его графическое обозначение похоже на только что рассмотренный элемент И, за исключением того, что вместо знака &, обозначающего функцию И, внутри прямоугольника вписана цифра 1, как показано на рисунке 2а. В данном случае она обозначает функцию ИЛИ. Слева расположены входы X1 и X2, которых, как и в случае функции И может быть и больше, а справа выход, обозначенный буквой Y.
В виде формулы булевой алгебры функция ИЛИ записывается так Y = X1 + X2.
Согласно этой формуле Y будет истинным тогда, когда ИЛИ на входе X1, ИЛИ на входе X2, ИЛИ на обоих входах сразу будет высокий уровень.
Понять только что сказанное поможет контактная схема, представленная на рисунке 2б: нажатие на любую из кнопок (высокий уровень) или на обе кнопки сразу, приведет к свечению лампочки (высокий уровень). В данном случае кнопки это входные сигналы X1 и X2, а лампочка выходной сигнал Y. Чтобы сказанное было проще запомнить, на рисунках 2в и 2г приведены временная диаграмма и таблица истинности соответственно: достаточно проанализировать работу показанной контактной схемы с диаграммой и таблицей, как все вопросы исчезнут.
Логический элемент НЕ, инвертор
Как говорил один преподаватель, — в цифровой технике нет ничего сложнее инвертора. Пожалуй, так и есть на самом деле.
В алгебре логики операция НЕ называется инверсией, что в переводе с английского означает отрицание, то есть уровень сигнала на выходе с точностью до наоборот соответствует входному сигналу, что в виде формулы выглядит как Y = /X
(Косая черта перед X обозначает собственно инверсию. Обычно вместо косой используется подчеркивание сверху, хотя вполне допустимо и такое обозначение.).
Условное графическое обозначение элемента НЕ представляет собой квадрат или прямоугольник, внутри которого вписана цифра 1.
В данном случае она обозначает, что этот элемент – инвертор. Он имеет всего один вход X и выход Y. Линия выхода начинается маленьким кружком, собственно который и говорит о том, что этот элемент инвертор.
Как только что было сказано – инвертор самая сложная схема цифровой техники. И это подтверждает его контактная схема: если до этого было достаточно лишь только кнопок, то теперь к ним добавилось реле.
Если же нажать кнопку (подать на вход логическую единицу), то реле включится, контакты K1.1 разомкнутся, лампочка погаснет, что соответствует логическому нулю на выходе. Сказанное подтверждают временная диаграмма на рисунке 3в и таблица истинности на рисунке 3г.
Логический элемент И-НЕ
Логический элемент И-НЕ есть не что иное, как сочетание логического элемента И с элементом НЕ.
Поэтому на его условном графическом обозначении присутствует знак & (логическое И), а линия выхода начинается с кружочка, указывающего на наличие в составе элемента инвертора.
Контактный аналог логического элемента показан на рисунке 4б, и, если присмотреться, очень похож на аналог инвертора показанного на рисунке 3б: лампочка включена также через нормально-замкнутые контакты реле К1. Собственно это и есть инвертор.
Реле управляется кнопками SB1 и SB2, которые соответствуют входам X1 и X2 логического элемента И-НЕ. На схеме видно, что реле будет включено только тогда, когда будут нажаты обе кнопки: в данном случае кнопки выполняют функцию & (логическое И). При этом лампа на выходе погаснет, что соответствует состоянию логического нуля.
Если же не нажаты обе кнопки, или хотя бы одна из них, то реле отключено, и лампочка на выходе схемы горит, что соответствует уровню логической единицы.
Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:
Во-первых, если хотя бы на одном входе присутствует логический нуль, то на выходе будет логическая единица. То же состояние на выходе будет и в случае, когда нули присутствуют сразу на обоих входах. Это весьма ценное свойство элементов И-НЕ: если соединить оба входа, то элемент И-НЕ становится инвертором, — просто выполняет функцию НЕ. Такое свойство позволяет не ставить специальную микросхему, содержащую сразу шесть инверторов, когда требуется всего один или два.
Во-вторых, нуль на выходе можно получить только в том случае, если «собрать» на всех входах единички. В данном случае уместно было бы назвать рассматриваемый логический элемент 2И-НЕ. Двойка говорит о том, что этот элемент двухвхододый. Практически во всех сериях микросхем существуют также 3-х, 4-х и восьмивходовые элементы. При этом каждый из них имеет только один выход. Однако, базовым элементом во многих сериях цифровых микросхем считается элемент 2И-НЕ.
При различных вариантах соединения входов можно получить еще одно чудесное свойство. Например, соединив между собой три входа восьмивходового элемента 8И-НЕ получим элемент 6И-НЕ. А если соединить вместе все 8 входов, получится просто инвертор, о чем было сказано чуть выше.
На этом знакомство с логическими элементами закончим. В следующей части статьи будут рассмотрены простейшие опыты с микросхемами, внутреннее устройство микросхем, простые устройства, например генераторы импульсов.
Борис Аладышкин
Введение в логические микросхемы – RxTx.
suЛогические микросхемы — это интегральные схемы, которые выполняют логические функции И (AND), ИЛИ (OR), Исключающее ИЛИ (XOR), И-НЕ (NAND) и ИЛИ-НЕ (NOR). Они распространены в старых электронных устройствах, поскольку более совершенные ИС заменили необходимость в отдельных логических микросхемах в большинстве схем.
Но до появления микроконтроллеров логические микросхемы были важными компонентами сложных электронных схем. Они были неотъемлемой частью создания сложных электронных систем, например, на первых космических кораблях.
Микроконтроллеры сегодня в моде, но для некоторых проектов микроконтроллер может оказаться излишним. Если ваши цели по проектированию схемы могут быть достигнуты с помощью простой логической микросхемы, которая делает устройство меньше в размерах и потребляет меньше энергии, почему бы и нет?
Основные логические элементы
Логические сигналы выражаются в виде 1 и 0, высоких и низких уровней напряжения или в истинных и ложных значениях.
Ниже показаны схематические обозначения и таблицы истинности обычных электронных логических элементов:
Логический элемент И (AND)
| Вход А | Вход Б | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Логический элемент И-НЕ (NAND)
| Вход А | Вход Б | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Логический элемент ИЛИ (OR)
| Вход А | Вход Б | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Логический элемент Исключающее ИЛИ (XOR)
| Вход А | Вход Б | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Логический элемент ИЛИ-НЕ (NOR)
| Вход А | Вход Б | Выход |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Логические микросхемы
Приведенные ниже микросхемы (производитель — Texas Instruments) будут выполнять описанные выше логические функции.
- Элемент И: SN74HCS09
- Элемент ИЛИ: SN74HCS4075
- Элемент Исключающее ИЛИ: SN74HCS86
- Элемент И-НЕ: SN74HCS03
- Элемент ИЛИ-НЕ: SN74HCS27
Надеюсь, вы нашли это краткое введение в логические микросхемы полезным для понимания различных типов логических элементов, которые можно использовать в схеме. Далее мы более подробно разберем каждый элемент по отдельности.
Документация
- Даташит SN74HCS09
- Даташит SN74HCS4075
- Даташит SN74HCS86
- Даташит SN74HCS03
- Даташит SN74HCS27
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Каковы плюсы и минусы чипирования собак?
Многие владельцы собак согласятся, что один из их самых больших страхов — это непреднамеренная разлука со своим питомцем. К сожалению, это может произойти по-разному: от того, что ваш питомец убегает от вашей собственности, до побега и потери, когда вы выходите на прогулку.
Некоторые собаки похищаются предприимчивыми или даже хорошо спланированными ворами, которые нацеливаются на определенные породы, пользующиеся спросом. И, в некоторых редких случаях, кто-то может забрать вашего собачьего приятеля, полагая, что он принадлежит им, что приведет к спору о праве собственности между вами. Какой бы ни была причина вашей разлуки с питомцем, она может быть разрушительной для вас обоих.
Микрочипирование домашних животных становится все более популярной формой идентификации животных, которая может помочь вам воссоединиться со своей собакой. Тем не менее, многие владельцы по-прежнему опасаются чипирования своего питомца. Чтобы помочь вам принять взвешенное решение о чипировании собак, вот плюсы и минусы, которые вам нужно знать.
Плюсы чипирования собак
Существует целый ряд различных причин, по которым владельцы предпочитают чипирование другим традиционным формам идентификации, таким как бирки и ошейники. К ним относятся:
Идентификатор, который нельзя подделать
В отличие от бирок и ошейников, которые при желании можно снять, например, при краже животного, микрочипы вставляются под кожу.
Они примерно такого же размера, как рисовое зерно, что также затрудняет определение точного местоположения чипа после его вставки.
Точно так же невозможно подделать идентификатор микрочипа. В то время как личная информация о домашнем животном с ошейником или биркой может быть заменена хитрым вором, идентификационный номер, хранящийся на микрочипе, относится к записи в базе данных, которую можно изменить только у поставщика чипа после прохождения строгих проверок безопасности.
Чипирование – безболезненная процедура
Многие владельцы, естественно, опасаются, что введение микрочипа в тело их собаки будет болезненным. На самом деле процедура занимает секунды и не требует анестезии. Чип вводится между лопатками, и ваша собака ничего не почувствует.
Микрочип никогда не требует замены
Нет рабочих частей, и чип неактивен до контакта со сканером, следовательно, он полностью безопасен и не требует замены при жизни вашего питомца.
.
Ваша личная информация в безопасности
Мы живем в эпоху, когда кража личных данных является реальной проблемой. К счастью, личная информация, которой вы делитесь, когда ставите микрочип своему питомцу, находится в полной безопасности. Никакие данные, кроме уникального идентификационного номера, не хранятся на самом чипе, и это относится к записи в базе данных, которая управляется и защищается поставщиком микрочипа. Только уполномоченные стороны имеют доступ к этой информации, например, ветеринарные службы и приюты для животных.
Минусы чипирования собак
Несмотря на то, что у чипирования собак нет реальных недостатков, есть несколько моментов, о которых вам следует знать.
Микрочип не является GPS
Вопреки мнению многих людей, микрочип домашнего животного не является GPS-локатором. Это означает, что его нельзя использовать для отслеживания вашей собаки, если она пропала без вести. Чип представляет собой RFID, что позволяет его считывать сканером микрочипов, но только после того, как ваш питомец будет найден.
Существует очень небольшой риск для здоровья вашего питомца
Есть несколько сообщений о воспалении вокруг места инъекции, и это создает очень небольшой риск для здоровья и благополучия вашей собаки, главным образом потому, что воспаление связано с развитие рака. Тем не менее, большинство ветеринаров согласны с тем, что преимущества микрочипирования намного перевешивают риски.
Если вы хотите более подробно обсудить чипирование собак, наша компетентная команда будет рада ответить на любые ваши вопросы.
Как работают микрочипы для домашних животных и должны ли они быть у моей собаки? – Американский клуб собаководства
- безопасность
- микрочипирование
- потерянная собака
Согласно статистике, каждый третий питомец в какой-то момент своей жизни теряется, и ваш вполне может быть одним из них.
Это более чем достаточная причина для чипирования вашего собачьего компаньона (или вашего кошачьего компаньона!). Но как работают микрочипы для собак? Вот основы чипирования домашних животных, как это работает и почему это так важно.
Что такое микрочип?
Микрочип представляет собой транспондер радиочастотной идентификации, который несет уникальный идентификационный номер и имеет размер примерно с рисовое зерно. Когда микрочип сканируется ветеринаром или приютом, он передает идентификационный номер. Здесь нет батареи, не требуется питание и нет движущихся частей. Микрочип вводится под дряблую кожу между лопатками вашей собаки, и это может быть сделано в кабинете вашего ветеринара. Это не более инвазивно, чем вакцинация.
Итак, это все?
Не совсем. Уникальный идентификатор в чипе не принесет вам никакой пользы, если вы не зарегистрируете его в национальной базе данных по спасению домашних животных. Вы захотите использовать службу восстановления, которая имеет доступ к различным базам данных микрочипов и технологиям.
Например, такая служба, как AKC Reunite, является членом AAHA (Американской ассоциации больниц для животных) LookUp, поэтому она может проверять базы данных сотен реестров с помощью универсального инструмента поиска микрочипов для домашних животных AAHA.
В сотрудничестве с
Найдите свой идеальный дом
Купить
Аренда
*Фильтр проката, дружественный к собакам, применяется к результатам
При регистрации микрочипа вашей собаки введите всю необходимую контактную информацию. Рекомендуется указать как стационарные, так и мобильные номера телефонов для вас и всех членов вашей семьи, которые несут ответственность за право собственности. Вы же не хотите пропустить звонок о том, что ваш собачий компаньон найден.
Не забывайте также обновлять свою контактную информацию в реестре.
Несмотря на то, что технология микрочипов достаточно развита, разные реестры предлагают разные услуги. Некоторые, в том числе AKC Reunite, предоставляют оповещение о потере питомца, которое передает информацию о вашей собаке сети ветеринаров, приютов и волонтеров в вашем районе.
Ошейника недостаточно
Ошейники, привязи и бирки могут сломаться или быть сняты. Даже если теги остаются, со временем их становится трудно читать. Микрочип навсегда идентифицирует вашего питомца в случае его потери или кражи. Тем не менее, все домашние животные должны продолжать носить ошейник и бирки, на которых указана контактная информация их владельца.
Микрочипы не являются устройством GPS-слежения
GPS-устройства и микрочипы не заменяют друг друга; они дополняют друг друга, и каждый из них по-своему полезен для поиска потерянной собаки. GPS может сказать вам, где находится ваша собака, но не может предоставить вашу контактную информацию тем, кто находится поблизости, чтобы помочь вернуть ее домой. Он также требует батареек и может быть потерян, как ошейник или бирка. Микрочипы, поскольку они вживляются в кожу собаки, являются постоянными. Хотя они не могут указать вам местонахождение вашей собаки, они предоставляют возможность связаться с вами практически из любого ветеринара или приюта, если ваш щенок привезен.0003
По данным AKC Reunite, «домашние животные с микрочипами в 20 раз чаще воссоединяются со своими владельцами». Это простая процедура, она не дорогая, а риски минимальны. Итак, воспользуйтесь этой возможностью, чтобы чипировать вашу собаку, потому что мысль о том, чтобы потерять ее навсегда, невыносима.
