4-ntsis Binary Calculator: 11 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:25

Kuv tsim kev txaus siab rau txoj hauv kev uas khoos phis tawj ua haujlwm ntawm theem pib. Kuv xav nkag siab txog kev siv cov khoom sib cais thiab cov khoom siv hluav taws xob tsim nyog kom ua tiav cov haujlwm nyuaj dua. Ib qho tseem ceeb tseem ceeb hauv CPU yog cov lej lej lej lossis ALU uas ua haujlwm ntawm cov lej lej. Txhawm rau ua tiav txoj haujlwm no, khoos phis tawj siv tus lej binary thiab cov rooj vag logic. Ib qho ntawm kev ua haujlwm yooj yim tshaj plaws yog ntxiv ob tus lej ua ke, hauv qhov txuas ntxiv. Cov vis dis aus no los ntawm tus lej xov tooj ua haujlwm zoo ntawm kev piav qhia lub tswv yim no ntawm Domino Ntxiv. Matt Parker txuas ntxiv lub tswv yim yooj yim no thiab tsim kom muaj Domino Computer Circuit siv 10, 000 dominos. Kev tsim kho lub khoos phis tawj tus kheej tag nrho ntawm dominos yog qhov tsis txaus ntseeg tab sis kuv tseem xav nkag siab txog kev siv cov khoom sib cais los ua kom tiav txoj haujlwm ntxiv no. Hauv cov vis dis aus, cov rooj vag logic tau tsim tawm ntawm dominos tab sis lawv kuj tseem tuaj yeem ua los ntawm cov khoom siv yooj yim, uas yog transistors thiab resistors. Lub hom phiaj ntawm txoj haujlwm no yog siv cov khoom sib cais los kawm thiab tsim kuv tus kheej 4-ntsis tus lej tshuab xam zauv.

Kuv lub hom phiaj rau txoj haujlwm no suav nrog: 1) Kawm paub tsim thiab tsim ib qho kev cai PCB2) Ua tus qauv yooj yim rau kev xav tswv yim ntxiv cov lej binary3) Qhia tawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm cov khoom sib cais thiab kev sib koom ua ke ua haujlwm tib yam

Ntau qhov kev tshoov siab thiab kev nkag siab ntawm txoj haujlwm no los ntawm Simon Inns.

Khoom siv

Kuv siv Fritzing los ua cov lej, tsim thiab tsim cov PCBs

Kauj ruam 1: Txoj kev xav

Suav hauv lub hauv paus 10 yog qhov yooj yim vim tias muaj qhov sib txawv sib txawv los sawv cev rau qhov sib npaug ntawm ob tus lej. Qhov piv txwv yooj yim tshaj plaws:

1 + 1 = 2

Suav hauv paus 2 lossis binary tsuas yog siv 1's thiab 0's. Kev sib xyaw ntawm 1's thiab 0's tau siv los sawv cev sib txawv sib txawv thiab lawv cov lej. Piv txwv ntawm suav hauv paus 2:

1+1 = 0 thiab koj nqa 1 mus rau qhov ntxiv me ntsis

Thaum ntxiv ob qho me me (A thiab B) ua ke, 4 qhov sib txawv sib txawv tau nrog cov txiaj ntsig ntawm Sum thiab Carry (Cout). Nov yog qhov uas tau qhia hauv lub rooj.

Rooj vag Logic siv cov tswv yim thiab tsim tawm. Qee qhov rooj logic yooj yim tshaj plaws suav nrog TSIS, THIAB, thiab LOSSIS lub rooj vag uas txhua tus siv hauv txoj haujlwm no. Lawv tau tsim los ntawm kev sib txuas sib txawv thiab thaiv ntawm transistors thiab resistors. Schematics ntawm txhua lub qhov rooj raug muab.

Xa rov qab mus rau lub rooj, Kev sib xyaw ntawm cov rooj vag no tuaj yeem siv los tsim cov txiaj ntsig Sum hauv lub rooj. Kev sib xyaw ua ke ntawm cov laj thawj no tseem hu ua tshwj xeeb LOS YOG (XOR) rooj vag. Cov tswv yim yuav tsum yog qhov tseeb 1 kom ua rau muaj txiaj ntsig ntawm 1. Yog tias ob qho kev nkag tau yog 1 qhov txiaj ntsig tau los yog 0. Qhov nqa me ntsis tuaj yeem sawv cev los ntawm qhov yooj yim THIAB rooj vag. Yog li, siv ob qho XOR nrog lub qhov rooj THIAB tuaj yeem sawv cev rau tag nrho cov lus. Qhov no hu ua Half Adder thiab cov phiaj xwm tau qhia saum toj no.

Txhawm rau ntxiv cov lej binary loj dua, nqa me ntsis yuav tsum suav nrog ua cov tswv yim. Qhov no yog ua tiav los ntawm kev sib txuas 2 Ib nrab Adder cov khoom siv los tsim kom muaj Adder puv. Cov Adders tag nrho tuaj yeem ua cascaded ua ke txhawm rau ntxiv cov lej loj binary. Hauv kuv qhov phiaj xwm kuv cascaded 4 Full Adders uas ua rau kuv muaj 4 ntsis kev nkag mus. Cov txheej txheem rau Full Adder yog saum toj no.

Simon Inns muaj qhov zoo thiab ntau qhov tob sau txog qhov kev xav. Kuj tseem muaj qee qhov PDF uas kuv pom muaj txiaj ntsig.

Kauj Ruam 2: Xeem Lub Circuit Court

Thawj kauj ruam tom qab nkag siab yuav ua li cas lub rooj vag logic ua haujlwm thiab txoj kev xav tom qab Full Adder yog tsim kom muaj Circuit. Kuv pib los ntawm kev sib sau tag nrho cov khoom kuv xav tau: 10K thiab 1K resistors, NPN Transistors, Breadboard, Jumperwires. Kuv ua raws nrog cov ntawv luam tawm ntawm cov tshuaj ntxiv. Cov txheej txheem tau nkees tab sis kuv muaj peev xwm tau txais cov haujlwm ua haujlwm rau cov adder tag nrho. Kuv yuav khi cov tswv yim siab lossis qis thiab siv lub multimeter los ntsuas cov txiaj ntsig. Tam sim no kuv tau npaj los txhais lub khob cij thiab cov phiaj xwm rau hauv PCB.

Kauj Ruam 3: Tsim Tus Qauv Adder PCB

Txhawm rau tsim PCB Kuv siv Fritzing tshwj xeeb. Nov yog kuv thawj zaug tsim PCB thiab txoj haujlwm no zoo li cov neeg siv tau zoo tshaj plaws thiab nkag siab nrog txoj kev kawm me tshaj plaws. Muaj lwm cov haujlwm zoo xws li EasyEDA thiab Eagle muaj los pab tsim PCB. Nrog Fritzing, koj tuaj yeem pib tsim ntawm lub khob cij virtual lossis cov phiaj xwm, tom qab ntawd txav mus rau PCB. Kuv siv ob txoj hauv kev no rau txoj haujlwm no. Thaum koj npaj txhij los tsim PCB, nws yooj yim li nyem rau ntawm lub pob kom xa koj cov ntaub ntawv thiab xa ncaj qha mus rau Aisler, tus tsim khoom tsim rau Fritzing.

Kos rau SchematicI pib nrog cov ntawv qhia tab kom pib txheej txheem. Ua ntej, Kuv pom thiab tso tag nrho cov khoom siv rau hauv chaw ua haujlwm. Tom ntej no, Kuv kos tag nrho cov kab ntawm cov khoom. Kuv ua kom ntseeg tau ntxiv 5V cov tswv yim thiab hauv av rau qhov chaw tsim nyog.

Tsim PCBI nyem rau ntawm PCB tab. Thaum koj txav ncaj qha los ntawm cov phiaj xwm koj tau txais kev tsis sib haum nrog txhua yam ntawm cov khoom txuas nrog los ntawm kab ratsnest raws li cov kab uas koj tau ua hauv cov phiaj xwm. Thawj qhov kuv tau ua yog hloov qhov grey PCB rau qhov loj me uas kuv xav tau thiab ntxiv qhov sib dhos. Kuv kuj ntxiv 16 tus pin rau kev tawm tswv yim thiab cov txiaj ntsig. Tom ntej no, Kuv tau pib npaj cov khoom siv raws li qhov xav tau. Kuv tau sim pab pawg cov khoom sib txuas nrog kev sib txuas uas nyob ze ib leeg kom kuv thiaj li txo qis kev taug. Kuv tau mus rau ib qib ntxiv thiab pawg cov khoom sib xyaw ua ke los ntawm lub qhov rooj logic. Ib qho ntawm kuv lub hom phiaj yog kom tuaj yeem pom qhov ua haujlwm ntawm Circuit thiab tuaj yeem ua raws "me ntsis" dhau ntawm Circuit Court. Tom qab ntawd, Kuv tau siv cov kev ua haujlwm tsis siv neeg uas mus los ntawm kev txiav thiab ua kom pom qhov zoo ntawm qhov nruab nrab. Kuv tsis ntseeg tias cov txheej txheem no ua tiav txhua txoj cai taug qab yog li kuv tau hla mus rau ob qhov kev tshuaj xyuas thiab rov ua dua qhov kev taug uas lawv xav tias yuav yog. Hmoov zoo, qhov rov pib dua tus kheej tau ua txoj haujlwm zoo nkauj thiab kuv tsuas yog yuav tsum tau kho qee qhov kev taug. Tus autorouter tseem tau ua qee qhov txawv txawv nrog cov cim uas tsis yog "kev xyaum zoo tshaj" tab sis kuv tsis ua li ntawd thiab txhua yam tseem ua haujlwm tau zoo. Qhov kawg kuv tau ua yog ntxiv cov ntawv uas yuav luam tawm ua silkscreen. Kuv ua kom ntseeg tau tias txhua yam ntawm cov khoom siv tau sau npe. Kuv kuj tseem tuaj yeem coj cov duab kev cai lub qhov rooj kom pom tseeb txog kev sib koom ua ke ntawm cov khoom. Daim duab kawg saum toj no qhia pom lub silkscreen.

Tsim PCBI tau nyem rau ntawm lub khawm tsim nyob hauv qab ntawm qhov screen. Nws ncaj qha kuv mus rau Aisler lub vev xaib uas kuv muaj peev xwm ua tus as khauj thiab tso tag nrho kuv cov ntaub ntawv Fritzing. Kuv tau tso tag nrho cov kev teeb tsa ua ntej thiab tso qhov kev txiav txim.

Kauj Ruam 4: Tsim Lwm Cov PCBs

Cov PCBs seem uas kuv xav tau yog cov tswv yim/tso tawm interface board thiab pawg thawj coj rau IC. Kuv ua raws tus txheej txheem raws li Kauj Ruam 3 rau cov laug cam no. Cov pdf ntawm cov lej tau muab tshaj tawm hauv qab no. Rau IC, Kuv tau ua txhua qhov kev sib txuas siv lub ntsej muag lub ntsej muag lub ntsej muag. Kuv suav nrog cov txheej txheem kom ua tiav tab sis tuaj yeem ncaj qha los ntawm lub khob cij mus rau PCB tab uas zoo nkauj heev. Kuv kuj tau ntxiv lub hauv paus 10 rau lub hauv paus 2 hloov pauv daim duab ntawm silkscreen ntawm I/O interface board ua ntej rub tawm thiab xaj hauv Aisler.

Kauj Ruam 5: Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob rau PCB

Txhua tus PCBs tuaj txog thiab kuv zoo siab heev rau qhov ua tau zoo. Kuv tsis tau muaj kev paub dhau los nrog lwm cov chaw tsim khoom tab sis yuav tsis yig siv Aisler dua.

Cov hauj lwm tom ntej yog txhawm rau txhawm rau tag nrho cov khoom siv uas yog txheej txheem nyuaj tab sis kuv cov txuj ci kev txhim kho tau zoo heev. Kuv pib nrog cov laug cam ntxiv thiab muab cov khoom sib txuas pib nrog transistors, tom qab ntawd 1K resistors, tom qab ntawd 10K resistors. Kuv ua raws li txoj hauv kev zoo sib xws kom siv cov khoom seem mus rau I/O thiab IC board. Tom qab txhua qhov Adder board tau ua tiav Kuv tau sim lawv nrog tib txoj hauv kev raws li breadboard Full Adder. Kuj ceeb tias, tag nrho cov laug cam ua haujlwm raug yam tsis muaj teeb meem. Qhov no txhais tau hais tias cov laug cam tau hla mus kom raug thiab lawv tau muab muag kom raug. Mus rau theem tom ntej!

Kauj Ruam 6: Ua kom tiav cov PCBs rau Stacking

Cov haujlwm tom ntej yog txhawm rau txhuam tag nrho cov header pins rau txhua lub rooj tsavxwm. Kuv kuj xav tau ntxiv jumper xov hlau ntawm tus pin header raug thiab cov tswv yim/tawm ntawm Full Adder boards (A, B, Cin, V+, GND, Sum, Cout). Cov kauj ruam no tuaj yeem zam tau yog tias koj tsim PCBs sib txawv rau txhua qib ntawm cov kab hluav taws xob ntxiv tab sis kuv xav kom txo qis kev tsim qauv thiab tus nqi los ntawm kev tsim ib qho nkaus xwb Adder PCB. Raws li qhov tshwm sim, kev sib txuas rau cov tswv yim/tawm tswv yim xav tau cov xov hluav taws xob txuas. Cov txheej txheem muab yog yuav ua li cas kuv ua tiav txoj haujlwm no thiab cov pins twg tau siv rau txhua qib ntawm Full Adder boards. Cov duab qhia pom tias kuv tau siv cov hlua txuas rau ntawm txhua lub rooj tsavxwm. Kuv pib los ntawm kev siv cov xov hlau tsis pub siv rau tus pin raug ntawm lub taub hau. Tom qab ntawd kuv tau siv lub taub hau rau PCB. Tom qab kuv muaj lub taub hau taub hau nrog cov xov hluav taws xob txuas rau hauv qhov chaw, Kuv tau muab cov xov txuas tsis txuas ntawm cov xov hlau txuas mus rau qhov ua raug ntawm PCB. Daim duab saum toj no qhia txog qhov ze ntawm tus header pins nrog cov jumper xov hlau txuas rau lawv.

Kauj Ruam 7: Ua kom lub zog muaj zog

Kuv tau npaj siv 12v DC chim chim lub hwj chim rau txoj haujlwm no yog li kuv tsim I/O interface board kom muaj DC chim jack/txuas rau lub zog nkag. Vim tias kuv tau siv tib lub rooj I/O thiab xav siv lub zog siv hluav taws xob nkaus xwb Kuv xav tau los tswj qhov hluav taws xob mus rau 5V vim qhov no yog qhov nkag siab tshaj plaws rau SN7483A IC. Txhawm rau ua tiav qhov no kuv xav tau 5V tus tswj hwm thiab hloov pauv uas tuaj yeem hloov pauv ntawm 12V thiab 5V. Schematic saum toj no qhia yuav ua li cas kuv xaim hluav taws xob Circuit Court ua ke.

Kauj Ruam 8: 3D Luam Ntawv Lub Hauv Paus

Tam sim no tias tag nrho cov thaiv thiab cov khoom siv ua kom tiav, Kuv xav tau los xyuas seb nws yuav ua li cas tag nrho. Kuv xaiv rau CADing thiab 3D luam ntawv tus qauv tsim uas yuav haum thiab nthuav tawm txhua qhov ntawm qhov haujlwm no.

Kev Tsim Kev Xav Kuv xav tau cov chaw txhawm rau txhawm rau txhawm rau PCBs nrog cov ntsia hlau thiab sawv ntsug. Cov pawg Added yog qhov pom tau tshaj plaws thiab kuv xav kom muaj cov khoom siv thaum tsis siv yog li kuv xav tau qhov chaw khaws IC PCB. Kuv xav tau kom haum rau lub zog hluav taws xob nrog txiav tawm rau qhov hloov pauv thiab DC chim jack/txuas. Thaum kawg, Kuv xav tau qee yam ntawm cov ntaub thaiv npog kom tiv thaiv kom tsis txhob muaj plua plav los ntawm kev qhib hauv PCBs yog li kuv xav tau chaw rau lub thawv rau zaum.

Ua Qauv 3D Kuv siv Fusion360 los tsim lub hauv paus. Kuv pib nrog qhov ntev ntawm PCB thiab qhov sib nrug ntawm qhov sib dhos. Tom qab ntawd kuv tau siv cov duab kos thiab nthuav tawm los teeb tsa qhov siab thiab qhov loj ntawm lub hauv paus nrog PCB cov ntsiab lus teeb tsa. Tom ntej no kuv tau txiav tawm rau lub thaiv, thiab lub zog hluav taws xob. Tom qab ntawd, Kuv tau ua thaj chaw khaws IC PCB thaum tsis siv. Thaum kawg kuv ntxiv qee cov ntsiab lus ua tiav thiab xa nws mus rau Cura, kuv cov software txiav.

Luam Ntawv Kuv xaiv dub PLA filament. Cov ntawv luam tau siv me ntsis dhau 6 teev thiab ua tau zoo heev. Kuj ceeb tias, txhua qhov ntev tau raug thiab txhua yam zoo li nws yuav haum ua ke kom raug. Daim duab saum toj no qhia txog kev luam tawm tom qab kuv ntxiv qhov sawv ntsug rau hauv lub qhov ntsaws. Lawv yog ib lub zoo meej haum!

Kauj Ruam 9: Sib dhos

Ntxig cov standoffs. Kuv tso tag nrho cov kev sawv ntsug rau hauv qhov sib dhos ntawm lub hauv paus.

Muab txoj hlua hluav taws xob tso rau hauv lub hauv paus. Kuv tau xaim txhua yam ua ke thiab rub tag nrho cov khoom siv los ntawm lub qhov rau qhov hloov. Tom ntej no, Kuv tso lub hwj chim txuas/adapter rau sab nraum qab ntawm lub hauv paus. Kuv thawb 5V tus tswj hwm rau hauv nws lub qhov thiab thaum kawg qhov hloov pauv tuaj yeem raug thawb rau hauv txoj haujlwm.

Mount I/O PCB. Kuv tso IC PCB rau hauv nws qhov chaw khaws khoom thiab tso I/O interface PCB rau saum. Kuv tau ntswj lub PCB siv 4x M3 ntsia liaj qhov rooj thiab tus tsav tsheb hex. Thaum kawg kuv tau ntsaws DC chim ntsaws rau hauv PCB.

Txhim kho Adder PCB's. Kuv tau teeb tsa thawj Adder rau hauv qhov chaw. Kuv tau ntsaws rau sab nraum qab ntawm PCB mus rau sab nraub qaum nrog 2 qhov kev sawv ntsug. Kuv rov ua cov txheej txheem no kom txog thaum Adder kawg nyob hauv qhov chaw thiab ruaj ntseg nws nrog 2 ntau M3 ntsia liaj qhov rooj.

Ua qhov thaiv. Kuv siv 1/4 acrylic rau lub thawv. Kuv ntsuas qhov siab kawg ntawm txoj haujlwm thiab, nrog CAD qhov ntev, txiav tawm 5 daim rau sab thiab sab saum toj kom ua lub thawv yooj yim nrog qhib hauv qab. Kuv siv epoxy rau kua nplaum Thaum kawg kuv tau txiav ib lub voj me me rau ntawm ib sab kom haum rau qhov hloov.

Npaj Los Lej

Kauj Ruam 10: Xam thiab Sib Piv

Plug rau hauv koj lub laij lej tshiab thiab pib ntxiv! Lub hauv paus 10 rau lub hauv paus 2 daim ntawv tuaj yeem siv los hloov pauv sai ntawm binary thiab cov lej. Kuv nyiam teeb tsa cov tswv yim tom qab ntaus "sib npaug" los ntawm kev tig lub zog hloov pauv thiab saib xyuas qhov tso tawm binary los ntawm LEDs.

Sib piv cov khoom sib cais rau ib qho kev sib xyaw ua ke. Tam sim no, koj tuaj yeem tshem tag nrho cov Adders thiab ntsaws rau hauv SN7483A IC rau hauv I/O board. (Tsis txhob hnov qab tig qhov hloov mus rau qhov rov qab coj mus rau lub zog IC nrog 5V hloov 12V). Koj tuaj yeem ua cov lej sib xws thiab koj yuav tau txais cov txiaj ntsig zoo ib yam. Nws zoo nkauj heev los xav tias ob qho tib si tsis sib xws Adder thiab IC ua haujlwm tib yam nkaus xwb ntawm qhov sib txawv me me. Cov duab qhia tib cov tswv yim thiab cov txiaj ntsig rau cov khoom siv hluav taws xob.

Kauj Ruam 11: Xaus

Kuv vam tias koj txaus siab rau txoj haujlwm no thiab kawm ntau npaum li kuv tau ua. Nws yog qhov txaus siab txaus siab los kawm qee yam tshiab thiab hloov nws mus rau hauv qhov haujlwm tshwj xeeb uas tseem siv sijhawm kawm txuj ci tshiab xws li PCB tsim/tsim. Txhua qhov schematics tau teev tseg hauv qab no. Rau leej twg txaus siab kuv tseem tuaj yeem txuas kuv cov ntawv PCB Gerber kom koj tuaj yeem ua koj tus kheej 4-ntsis Binary Calculator. Zoo siab ua!