سلام خدمت همه دنبال کنندگان رزدینو. دوستان همانطور که در انتهای پست قبلی اشاره کردیم در این جلسه قصد داریم تا شما را با گیت های منطقی (Logic Gates) آشنا کنیم و به بررسی سه گیت معروف و پرکاربرد AND , OR , NOT بپردازیم. در آخر هم یک مثال کابردی و ساده از بکارگیری این گیت ها خواهیم داشت. قبل از اینکه بحث رو شروع کنیم، قسمت قبلی آموزش را میتوانید از این لینک تفاوت آنالوگ و دیجیتال و سطوح ولتاژ مدارات منطقی مطالعه کنید.
گیت های منطقی
گیت های منطقی اصلی ترین قسمت یک سیستم یا ماشین را تشکیل میدهند و حکم سلولهای بنیادی را در یک سیستم هوشمند ایفا میکنند. یک تلوزیون یا سیستم (لپتاپ، کامپیوتر و …) از تعداد زیادی از دروازه های منطقی کنار یکدیگر به وجود آمده اند. به طور خلاصه یک دروازه منطقی، یک مدار الکتریکی یا الکترونیکی است که با توجه به حالت هایی که به ورودی آن اعمال میکنیم (صفر و یک منطقی که در جلسه قبل توضیح دادیم)، میتواند داری یک خروجی منطقی (1 و 0) باشد.
تا اینجا فهمیدیم که دروازه های منطقی چی هستند و چیکار میکنند. اما الان قصد دارم شما را با سه گیت معروف، پرکاربرد و اصلی (AND ,OR ,NOT) آشنا کنم. این سه گیت پایه و اساس طراحی مدارات دیجیتال بوده و هرگونه سیستم منطقی را میتوان به کمک این گیتها پیاده سازی کرد.
گیت NOT یا “نه”
این گیت یکی از ساده ترین گیتهای دیجیتال است. اصول کارکرد آن به این صورت خواهد بود که مقداری که در ورودی دریافت می کند، در خروجی آن را معکوس خواهد کرد. خب این یعنی چی؟؟ یعنی اینکه اگر در ورودی این گیت مقدار منطقی 0 را اعمال کنیم، در خروجی مقدار 1 را خواهیم داشت و اگر در ورودی 1 منطقی داشته باشیم در خروجی تبدیل به 0 منطقی خواهد شد.
همانطور که در تصویر بالا مشاهده میکنید، سمت چپ یا بهتره بگیم پایه چپ در اصل ورودی گیت است. سمت راست یا همون پایه سمت راست، پایه خروجی است. بنابراین اگر در سمت چپ تصویر مقدار 1 منطقی را وارد کنیم با توجه به توضیحات گیت NOT باید در پایه راست مقدار 0 منطقی را داشته باشیم.
به جدولی که در بالا مشاهده میکنید، جدول صحت (Truth Table) گفته میشود که حالت های مختلف یک گیت را بیان میکند. این جدول دارای دو ستون INPUT و OUTPUT یا همون ورودی و خروجی است. در قسمت ورودی (که میتواند شامل چند مورد مختلف باشد)، از حروف اولیه لاتین استفاده میکنند مثل A ,B ,C ,D و … . در قسمت خروجی که معمولا شامل یک یا نهایتا دو خروجی است، از حروف آخر زبان لاتین یعنی Y و Z استفاده میشود. توجه داشته باشید که این حروف قراردادی هستند و میتوان از هر چیزی به جای آنها استفاده کرد.
نکته: آیسی مربوط به گیت NOT —–> آیسی 5404 و 7404
گیت AND یا “و”
بزارید این گیت رو براتون با ذکر یک مثال مطرح کنم. فرض کنید شرکتی قصد دارد تا یک کارگر استخدام کند. این شرکت دو شرط اصلی برای استخدام کردن دارد؛ اینکه فرد مد نظر حداقل دیپلم داشته و ساکن همان محلهای باشد که شرکت در آن قرار دارد. خب ببینید اگر کسی با مدرک کمتر دیپلم از همان محله اقدام به استخدام شدن کند استخدام نمی شود زیرا یکی از شروط را ندارد. یا مثلا شخص دیگری از محله دیگری آمده است اما مدرک تحصیلی دیپلم دارد. خب قاعدتا این شخص هم پذیرفته نمیشود. خلاصه اینکه در گیت AND اگر تمام ورودی ها برابر 1 منطقی باشد، خروجی هم برابر 1 منطقی خواهد شد. در غیر این صورت خروجی در دیگر حالت ها برابر 0 است.
به طور کلی این گیت زمانی مورد استفاده قرار میگیرد که قصد داریم تمامی شروط مهیا شود تا گیت خروجی داده و کار مدنظر انجام شود.
نکته: آیسی مربوط به گیت AND —–> آیسی 5408 و 7408
گیت OR یا “یا”
گیت OR یا “یا” به این صورت کار میکنه که اگه یکی از حالت ها صحیح باشد، خروجی اعمال می شود. برای مثال برای دریافت ماشین کرایهای، شما باید کارت ملی یا شناسنامه رو بدید و احتیاجی نیست هر دو رو با هم بدید. پس اگه بخوام خیلی خلاصه و راحت این دروازه رو برای شما توضیح بدم؛ باید بگم اگر یکی از ورودی های این گیت 1 منطقی باشد، خروجی آن 1 میشود. برای مثال اگه یک OR با سه ورودی داشته باشیم و ورودی اول 1 منطقی و دو ورودی دیگر 0 باشند، خروجی 1 میشود. بنابراین تنها یک حالت وجود دارد که خروجی این گیت 0 شود؛ آن هم در صورتی است که تمامی ورودیها مقدار 0 بگیرند.
نکته: آیسی مربوط به گیت OR —–> آیسی 7432
مثال: طراحی یک مدار ساده توسط گیت های منطقی AND و OR
میخواهیم یک مدار منطقی در یک مسابقه استعداد یابی که سه داور دارد، شبیه سازی کنیم. اگر دو داور کلید رو به روی خود را فشار دادند، چراغ قرمز روشن شود که به منظور حذف شرکت کننده است (این مدار خیلی ساده بوده و هدفمون از طراحی این مدار آشنایی دوستان با نحوه کشیدن مدار منطقی خواهد بود).
در مدار بالا چنانچه دو کلید یا سه کلید فشار داده شود، دیود نور دهند (LED) روشن میشود. چرا؟ چون اگر حداقل دو کلید ورودی فعال شوند، گیت AND مربوطه فعال شده و چون خروجی آن به ورودی گیت OR میرود، نهایتا خروجی OR هم فعال خواهد شد.
به عنوان یک محتوای آموزشی در این زمینه بهتر است برای روشن تر شدن مفاهیم، این لینک رو مطالعه کنید. در قسمت بعدی آموزش، به صفر تا صد بررسی مدار پرداخته و یاد میگیرید که چگونه مدار مدنظر خودتون را طراحی کنید. اگر نظر، سوال یا انتقادی نسب به این پست دارید در قسمت دیدگاه بنویسید. در اسرع وقت پاسخ گو خواهیم بود.
