что такое логический ноль и логическая единица

Основные понятия цифровой схемотехники

Прежде чем мы начнем создавать цифровые устройства, определимся, что они собой представляют и рассмотрим основные понятия. Итак, цифровая схемотехника отличается от аналоговой тем, что работает она только с двумя уровнями сигнала – высоким и низким, которые соответственно называют «логическая единица» и «логический ноль». Поэтому первые (и основные) два понятия будут следующими:

Никаких других уровней цифровая схемотехника не допускает, только «есть напряжение»/»нет напряжения». С виду мало, но тому же ПК, за которым вы сейчас сидите, как видите, хватает.

В зависимости от того, на какой элементной базе собраны цифровые микросхемы, они могут различаться, как говорят, по типу логики. Существует несколько типов, но самое широкое распространение получили транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) или просто ТТЛ-микросхемы и комплементарный металлооксидный полупроводник (КМОП) или КМОП-микросхемы.

Первый тип микросхем собран на биполярных транзисторах, второй на полевых и каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. ТТЛ микросхема, к примеру, может работать на более высоких, чем КМОП микросхема частотах и более помехоустойчива, но вторая потребляет с десятки и даже сотни раз меньше энергии и не так критична к стабильности величины питающего напряжения.

Стандартным напряжением для ТТЛ микросхем принято считать 5 В, при этом логическая единица близка к значению +5 В, ноль – напряжение относительно «–» источника питания отсутствует. Диапазон напряжений питания КМОП микросхем достаточно широк – от 3 В до 12 и даже выше, но принцип сохраняется: логическая единица – напряжение, близкое к источнику питания, логический ноль – напряжение отсутствует.

Слева – логический элемент ТТЛ микросхемы, справа – КМОП

Несмотря на такое отличие ТТЛ от КМОП (а есть еще ТТЛШ, ЭСЛ, ДТЛ и пр.) микросхем, логика их работы ничем не отличается, а это значит, что схемотехника цифровых устройств на ТТЛ и КМОП будет очень схожа. Настолько схожа, что во многих случаях ее можно будет назвать одинаковой, в чем мы в самое ближайшее время и убедимся.

Источник

Работа логических элементов.

Элемент «И», «AND» или «конъюнктор».
У этого элемента может быть несколько входов, но не менее двух. Соответственно, с двумя входами «2И», с тремя «3И» и так далее. На рис. 2 дано обозначение этого элемента (вариант с двумя входами) и таблица истинности.
Понять логику элемента «И» можно так: если хотя бы на одном из его входов, сколько бы их ни было, ноль, то ноль будет и на выходе. А чтобы на выходе была единица нужно, чтобы на всех его входах были только единицы. В общем, ноль тут выходит «главный».

Весьма интересный элемент «Исключающее «ИЛИ» («ХОR»).
На рисунке 6 дано обозначение этого элемента и таблица истинности. Действие, которое он выполняет называют «сложение по модулю 2». И действительно, на этих элементах строятся логические сумматоры.
Логика его работы такова: когда на его входах уровни разные, тогда на выходе будет единица, а ноль будет тогда, когда уровни одинаковы.

Более наглядно работу логических элементов на графиках и электрических аналогов элементов можно посмотреть по ссылке «Логические элементы микросхем»

КМОП-комплементарный метал-оксид полупроводник.
Проще говоря, это микросхемы на разноструктурных полевых транзисторах с изолированными затворами. Это обстоятельство дает целый ряд преимуществ: крайне низкий ток потребления (доли микроамперов); очень высокое входное сопротивление (к одному выходу можно подключать очень много входов), широкий диапазон питающего напряжения (от 3 до 15V).
Но есть и существенные недостатки: максимальная рабочая частота для разных МС и разного напряжения питания от 0,5 до 5 МГц. Причем при работе на частоте ближе к максимальной резко возрастает потребляемый ток (почти до ТТЛ-овских значений). К тому же, выходной ток относительно невысок (от 0,5 mA до 10 mА у разных МС), поэтому, например, для управления индикаторным светодиодом нужны какие-то дополнительные усилители мощности, вроде ключа на транзисторе КТ315.
Номинальное напряжение логической единицы немного ниже, или равно напряжению питания; напряжение нуля меньше 0,1V.
По такой технологии сделаны отечественные микросхемы К561, и зарубежные серии CD40. а так же многочисленные аналоги этих серий.

Быстродействующий КМОП.
Это наиболее современная технология с достоинствами ТТЛШ и КМОП. МС по этой технологии потребляют минимальный ток (микроамперы), но могут работать на частотах до 150 МГц. Напряжение питания лежит в пределах 2..6V. Логические уровни как у КМОП, но максимальный ток выхода может достигать 75 mА.
К ним относятся микросхемы серий КР1561 и зарубежные 74НС,74АС.

Источник

Основные элементы цифровой логики

Цифровая логика, элементы, ее представляющие, работают с так называемыми цифровыми сигналами. В отличие от анало­говых, цифровые сигналы принимают два возможных значения: логическая единица и логический нуль. Логическая единица обозначается для краткости «1» или, в некоторых случаях, «высо­ким» уровнем («В»), Логический нуль, соответственно, обознача­ется «О» или «низким» уровнем («Н»), Логические элементы, или элементы цифровой логики, построены на биполярных и полевых транзисторах, работающих в режимах насыщения и отсечки.

Наибольшее распространение получили проверенные вре­менем цифровые логические элементы на основе биполярных транзисторов — ТТЛ-элементы (транзисторно-транзисторная ло­гика) и на основе полевых транзисторов — KTWO/7-элементы (комплементарные, на основе переходов металл-окисел-полу- проводник).

Логические элементы ТТЛ, ассортимент которых насчиты­вает до 200 наименований различной степени интеграции и функ­ционального назначения, работают при напряжении питания 5 В. Эти микросхемы способны работать до частот 20… 100 МГц и по­требляют от источника питания значительный ток.

KTWO/7-элементы работают в широком диапазоне напряже­ний питания 5… 15 Б, иногда от 3 В. Это исключительно экономич­ные элементы, которые можно использовать совместно с ТТЛ логикой. Заметный и малоустранимый недостаток большинства этих элементов — относительно низкие рабочие частоты, не пре­вышающие 1 …5 МГц.

Ниже будут рассмотрены основные логические элементы цифровой логики.

Поскольку история цифровых логических элементов насчи­тывает не столь уж много лет, условные символы, используемые для обозначения логических элементов в разных странах мира, заметно отличаются. Поэтому, в порядке сравнения, и для того, чтобы можно было уверенно разбираться в схемах, опублико­ванных в отечественных и зарубежных источниках информации, приведены условные обозначения, принятые у нас и в ряде англо­говорящих стран (Великобритания, США).

Повторитель (Repeater) — логический элемент, выполняю­щий функцию повторителя. Элемент может быть реализован на основе эмиттерного (рис. 3.2, 3.5) или истокового (рис. 3.8) повто­рителей. Переходные конденсаторы (рис. 3.2, 3.5) следует исклю­чить из схемы. Входной сигнал подается на базу транзистора (рис. 3.2, 3.5) через резистор R1 (10 кОм). Номинал резистора R2 — 1 кОм. При подаче на вход такого элемента управляющего сигнала А, на выходе элемента формируется сигнал У, полностью идентичный входному.

НЕ (NOT) — логический элемент, называемый также инвер­тором, может быть изготовлен на основе схем, показанных на рис. 3.1, 3.4, 3.7. Выходной сигнал Y является «зеркальной» или «перевернутой» копией входного: когда на входе элемента логи­ческая единица, на выходе — логический нуль, и наоборот.

ИЛИ (OR) — в этом элементе выходной сигнал Y принимает значение логической единицы при наличии на хотя бы одном из его нескольких входах сигнала логической единицы. Если на этих входах логический нуль, на выходе элемента также логический нуль.

ИЛИ-НЕ (OR-NOT) — представляет собой последователь­ное включение элементов ИЛИ (OR) и НЕ (NOT). Выходной сиг­нал У схемы ИЛИ-НЕ при наличии на его входах логического нуля принимает значение логической единицы. Стоит хотя бы одному из входных сигналов принять значение логической единицы, вы­ходной сигнал У переключится на логический нуль.

И (AND) — этот элемент выполняет функцию схемы совпа­дения. Его эквивалентную схему можно представить в виде двух или нескольких (по числу входов) последовательно включенных электрических ключей (выключателей): выходной сигнал будет иметь значение логической единицы только в том случае, если на все входы этого логического элемента будет подан уровень логи­ческой единицы.

И-НЕ (AND-NOT) — как следует из названия элемента, это устройство представляет собой последовательно включенные элементы И (AND) и НЕ (NOT). При одновременной подаче на вхо­ды этого элемента уровней логической единицы на выходе У эле­мента будет уровень логического нуля. Если хотя бы на одном из

входов элемента сигнал примет уровень логической единицы, сигнал на выходе устройства немедленно переключится с «нуля» на «единицу».

Эквивалентность (Equivalence) — представляет собой бо­лее сложный по структуре логический элемент. Это логическое устройство имеет на выходе логическую единицу только в том случае, когда все без исключения сигналы на его входах будут иметь один и тот же (т.е. одинаковый, эквивалентный) логический уровень, причем не имеет значения, «ноль» это или «единица».

Исключающее ИЛИ (Excluding OR) — выходной сигнал Y этого логического элемента принимает значение логической еди­ницы только в том случае, когда на одном из его входов присутст­вует логическая единица, а на всех остальных — логический нуль. Стоит нарушить это условие, сигнал на выходе элемента примет значение логического нуля.

На основе простейших элементов цифровой логики могут быть синтезированы практически любые и сколь угодно более сложные устройства цифровой логики — триггеры, счетчики, шифраторы, дешифраторы и другие. В то же время из более сложных элементов могут быть получены более простые. В этом можно легко убедиться умозрительно, анализируя информацию, приведенную на рис. 26.1, либо экспериментально. Так, напри­мер, соединив вместе входы А и В элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ, можно получить элемент НЕ.

Отметим попутно, что чаще всего «лишние» неисполь­зуемые входы логических элементов объединяют с другими выводами, либо соединяют с общей «земляной» шиной или шиной питания (для ТТЛ-микросхем соединение незадейство- ванного входа с шиной питания лучше выполнять через рези­стор сопротивлением 1…2 кОм).

Для наглядного представления соотношения уровней сигна­лов на входах и выходах логических элементов приведены соот­ветствующие графики (рис. 26.1).

Для имитации, моделирования и изучения показаны про­стейшие схемные эквиваленты логических элементов, выполнен­ные на обычных переключателях. Подача сигнала логической единицы соответствует замыканию соответствующего ключа (или переключению сдвоенного ключа для схем, имитирующих функ­цию элементов Эквивалентность и Исключающее ИЛИ). В порядке изучения логических элементов рекомендуется самостоятельно собрать и исследовать работу схемных эквивалентов, использо­вав в качестве индикатора логического уровня авометр.

Таблица истинности в дополнение к графикам сигналов и схемным эквивалентам дает представление о взаимосвязи процессов на входах и выходах логических элементов. В других литературных источниках «1» может иметь обозначение «Н» — «High», а «О» — обозначение «L» — «Low».

Примеры существующих зарубежных логических элемен­тов серии ТТЛ (771) и КМОП (CMOS) и их отечественных ана­логов также имеются на рис. 26.1.

Цифровые микросхемы могут быть использованы в качест­ве аналоговых. Примеры нетрадиционного использования цифро­вых микросхем в аналоговой технике приведены в главе 29.

В то же время существуют микросхемы, способные рабо­тать как с аналоговыми, так и с цифровыми сигналами. К таким микросхемам можно отнести коммутаторы аналоговых и цифро­вых сигналов, выполненные на KTWO/7-элементах (микросхемы К176КТ1, К561КТЗ, К564КТЗ — четырехканальные коммутато­ры) и селекторы-мультиплексоры (многоканальные многопози­ционные переключатели, например, К561КП1, К561КП2).

Для перехода от цифровых сигналов к аналоговым и обрат­но используют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобра­зователи (АЦП и ЦАП).

Источник

Уровни напряжения логических схем «0» и «1» и согласование транзисторно-транзисторной логики ТТЛ и КМОП логики с помощью обратной связи, резисторов, транзистора

Вследствие наличия паразитных падений напряжения в схемах на транзисторах, наводок, длины линии передачи сигнала и т.д.. Поэтому для логических схем интерпретируют сигналы как логическую единицу или логический нуль, даже в тех случаях, когда напряжение сигналов лежит в диапазоне между полным напряжением питания и нулём, то есть номинально не соответствует ни тому ни другом показателю.

Номинальное напряжение питания для логических радиоэлементов (микросхем) и номинальное значение логического 0 и логической 1

Спецификации входных и выходных сигналов схем КМОП логических элементов совершенно отличны от уровней напряжения, используемых для ТТЛ-элементов. Для КМОП-элементов, работающих при напряжении питания 5 вольт, приемлемые напряжения входного сигнала лежат в диапазоне от 0 до 1,5 вольт для низкого логического уровня, и от 3,5 до 5 вольт для высокого логического уровня. «Приемлемые» напряжения выходного сигнала (уровни напряжения, гарантируемые производителем элемента при указанном варианте нагрузки) лежат в диапазоне от 0 до 0,05 вольт для низкого логического уровня, и от 4,95 до 5 вольт для высокого логического уровня.

Представленные значения дают понять, что запас помехоустойчивости КМОП логических элементов гораздо больше аналогичного показателя ТТЛ-элементов: 1,45 вольт как для логического нуля, так и для логической единицы, против максимального запаса в 0,7 В в случае ТТЛ. Другими словами, КМОП-схемы могут выдержать более чем вдвое высокий наложенный шум на входе без ошибок интерпретации сигнала как логического нуля или единицы.
Запас помехоустойчивости КМОП логических схем становится ещё больше при более высоких рабочих напряжениях. В отличие от элементов ТТЛ, напряжение питания которых не превышает 5 вольт, напряжение питания КМОП-схем может достигать 15 (а в некоторых случаях и 18) вольт. Ниже показаны приемлемые уровни логических нуля и единицы, для выхода и входа КМОП-ИС, работающих при напряжении питания 10 и 15 вольт соответственно:

Помехоустойчивость при единичных (разовых) скачках напряжения, появления помехи (наводки)

В пределах «неопределённого» диапазона для любого входа логического элемента, будет иметься точка разделения актуального сигнала низкого уровня от диапазона действительного входного сигнала высокого уровня. То есть, где-то между наименьшим напряжением сигнала высокого логического уровня и наибольшим напряжением сигнала низкого логического уровня гарантированного производителем, существует порог напряжения, при котором логическая схема будет менять интерпретацию сигнала с высокого на низкий и наоборот. В случае большей части логических схем, это напряжение соответствует одной определённой точке:

При наличии шумового напряжения переменного тока, наложенного на входной сигнал постоянного тока единственная точка, в которой схема переменит интерпретацию логического уровня будет обуславливать ошибочный сигнал на выходе.

Подобная проблема характерна также для аналоговых ОУ-компараторов напряжения. В случае одиночной пороговой точки смены логического уровня наличие значительного шума может привести к неверной интерпретации логического уровня на выходе.

Эту проблему можно решить путём введения в цепь усилителя положительной обратной связи. В случае операционного усилителя необходимо соединить выход с неинвертирующим входом через резистор. Схемы подобного типа называются триггерами Шмитта. Триггеры Шмитта идентифицируют логический уровень сигнала согласно двум пороговым уровням: при нарастающем напряжении (VT+), и при падающем напряжении (VT-):

На схемах триггеры Шмитта изображаются с символом «гистерезиса». Гистерезис, вызванный положительной обратной связью в схеме логического элемента, придаёт схеме дополнительную помехоустойчивость. Триггеры Шмитта часто используются в схемах с высокой вероятностью шума на входе, а также в тех случаях когда ошибочно интерпретированный сигнал на выходе приведёт к некорректной работе системы в целом.
Различные требования по уровням напряжения ТТЛ- и КМОП-элементов создают определённые проблемы при использовании в одной схеме элементов двух типов. Хотя работа КМОП логических элементов может осуществляться при том же напряжении питания 5,00 В, которое необходимо для элементов ТТЛ, выходные уровни напряжения ТТЛ логики несовместимы с входными требованиями по напряжению для КМОП-схем.
Возьмём к примеру ТТЛ-элемент НЕ-И, сигнал с выхода которого подаётся на вход КМОП-инвертора. Питание обоих элементов составляет 5,00 В (Vcc). Если с выхода элемента ТТЛ приходит сигнал логического нуля (т.е. между 0 и 0,5 В), то он будет верно интерпретирован на входе КМОП-схемы как сигнал низкого логического уровня (т.е. сигнал между 0 и 1,5 В):

Однако, если с выхода элемента ТТЛ приходит сигнал логической единицы (т.е. между 5 и 2,7 В), то он может быть неверно интерпретирован на входе КМОП-схемы как сигнал высокого логического уровня (т.е. ожидается сигнал между 5 и 3,5 В):

Такое несоответствие может привести к тому, что «правильный» сигнал высокого уровня на выходе ТТЛ- элемента (правильный с точки зрения стандартов ТТЛ) будет лежат в «неопределённом» диапазоне входа КМОП-схемы, и быть неверно воспринят как сигнал логического нуля принимающим элементом. Простым решением этой проблемы может стать повышение сигнала логической единицы элемента ТТЛ с помощью нагрузочного повышающего резистора:

Однако потребуется гораздо более серьёзная переделка схемы, если питание КМОП-схемы выше 5 вольт:

Проблемы не возникнет в случае логического нуля, однако всё обстоит совершенно иначе в случае сигнала высокого логического уровня с выхода элемента ТТЛ. Диапазон выходного напряжения 2,7-5 В с выхода элемента ТТЛ совершенно не соответствует приемлемому диапазону 7-10 В КМОП логической схемы. Если мы используем ТТЛ-схемы с открытым коллектором, то нагрузочный резистор, включённый в шину питания Vdd 10 вольт, поднимет сигнал высокого логического уровня до полного напряжения питания КМОП логической схемы. Поскольку в схеме с открытым коллектором в наличии только втекающий ток, напряжение логической единицы полностью определяется тем напряжением питания, к которому подключён повышающий резистор, что помогает решить проблему несоответствия уровней напряжения.

Благодаря прекрасным характеристикам выходного напряжения КМОП схем, проблем при подключения ТТЛ элемента к выходу КМОП схемы обычно не возникает. Единственной серьёзной проблемой может стать токовая нагрузка, поскольку КМОП-схема должна обеспечивать втекающий ток на каждый вход элемента ТТЛ в случае логического нуля.
Если КМОП-схема питается от источника напряжения выше 5 вольт (Vcc), то возникнет проблема. Напряжение логической единицы КМОП-схемы выше 5 вольт не будет находиться в диапазоне допустимых входные параметров элемента ТТЛ. Решением этой проблемы может стать инвертор с «открытым коллектором» на дискретном NPN-транзисторе, используемом для соединения двух логических схем:

Повышающий резистор Rpullup используется опционально, поскольку входы элементов ТТЛ принимают высокий логический уровень, когда находятся в плавающем состоянии, что и произойдёт, когда выход КМОП-схемы будет низким, а транзистор будет находиться в состоянии отсечки. Конечно, важным последствием такого решения является логическая инверсия, создаваемая транзистором: когда на выходе КМОП-схемы будет сигнал логического нуля, элемент ТТЛ будет «видеть» логическую единицу и наоборот. Однако, если принимать эту инверсию во внимание, то корректная работа схемы не будет нарушена.

Источник

Просто о логических элементах

Здравствуйте дорогие пикабушники и те, кто сюда залетел извне.

И как вы догадались, я должен вам простым, а главное понятным языком рассказать о так называемых логических элементах. Их еще иногда называют вентилями.

Начнем конечно же с некоего вступления, которое поможет понять работу этих самых логических элементов.

Первое что мы должны знать, это зачем они нафиг нам сдались?

Ну начнем с того, что на базе всех этих логических элементов построены такие сложные и незаменимые для человека устройства, как: наш любимый компьютер, смартфон, стиралка, телевизор да в принципе, наверное, вся электроника — это использование логических элементов.

Потому что в современных устройствах редко, а то и вовсе не используют отдельно какие-либо логические вентили. Ибо в наш прогрессивный век совокупность множества логических элементов находится на одном чипе.

Теперь вы должны понять насколько вы круты, потому что будете изучать основы строения всех этих таинственных “черных плиток” находящихся на плате какого-либо устройства.

После этого поста вы не сможете спаять компьютер из барахла на мусорке. Вы не откроете свою фирму в гараже и не будете там создавать “супер-чипы” позволяющие ускорить обработку информации в миллионы раз. Хотя если очень захотеть… 🙂

Вторая часть вступления:

Отвечаю на вопросы кратко и ясно без излишеств.

-Что делают эти элементы?

Они производят логические операции над цифровыми сигналами.

-Что такое цифровой сигнал?

Это нули и единицы. Вы же помните, что данные хранятся у нас в двоичном виде? А двоичная логика — это “0” и “1”. Есть также и троичная логика, но в основном все используют двоичную.

-Что такое нули и единицы в электронике?

1- это высокий уровень напряжения

Последовательности этих высоких и низких напряжений и называется цифровым сигналом

После этой простыни текста делаем простой вывод простыми словами:

или можно чуток поумнее

Логические элементы выполняют логическую операцию(функцию) над входными сигналами (операндами, данными).

Гениально! 260 слов было потрачено на разжевывание простой истины.

Теперь, мой ученик, ты готов к тому чтобы понять….

что толком ты ничего еще не узнал.

Но прежде ты должен познать ИСТИНУ, а вернее таблицу истинности.

Что за таблица истинности? Где она? Как ее понять?

На все эти вопросы я дам ответ. Будь терпелив мой ученик.

Теперь начнем знакомить тебя с парочкой базовых элементов. На их примере ты поймешь принцип работы всех остальных элементов.

Первым будет элемент “И”

Это представление распространено на постсоветском пространстве (стандарт IEC).

Второй вид (стандарт ANSI):

Разница только во внешнем виде на схеме.

Таблица истинности «И»

Что мы видим на таблице истинности?

Если смотреть на таблицу то можно понять одно правило

В элементе “И” на выходе 1 только если на всех входах 1. В любых других случаях 0.

Элемент дает “Истину” (1),только если на входы подается “Истинна”. Во всех остальных случаях “Ложь” (0).

Вроде легко, правда?

Рассмотрим еще один легкий элемент. По сути, тяжелых элементов нет, если умеешь пользоваться таблицей истинности))

и второй вариант изображения

Таблица истинности “ИЛИ”

Смотря на таблицу истинности можно выделить такое правило:

Если на входе элемента ИЛИ есть хотя бы одна ИСТИНА(1), то и на выходе тоже будет ИСТИНА.

Блин, а это действительно легко!

Такое же правило и для 0.

Если на вход приходит 0, то на выходе 1.

Посмотрите на его изображение и таблицу истинности и все поймете.

Таблица истинности “НЕ”

По такому принципу вы можете изучить любой логический элемент.

Главное посмотреть на его таблицу истинности.

Ниже приведу все элементы и их таблицы истинности

Удачи вам в ваших начинаниях))

P. S. Скоро будет статья про игру, которая поможет изучить основные логические элементы и другие, которые не попадают под понятие “Базовые”.))

Arduino & Pi

1.1K поста 18.1K подписчиков

Правила сообщества

В нашем сообществе запрещается:

• Добавлять посты не относящиеся к тематике сообщества, либо не несущие какой-либо полезной нагрузки (флуд)

• Задавать очевидные вопросы в виде постов, не воспользовавшись перед этим поиском

• Рассуждать на темы политики

Нарисуй на этих элементах схему умножителя двух 8-разрядных чисел

Добавил бы под конец какую-нибудь простую схемку, например, двубитный сумматор.

даёшь логику асинхронного т-триггера

А откуда «в неком»? Пропуски редактирования? =)

Самый жесткий препод в универе был с этими схемами и доебами. Правда я его сдал и диплом все равно не закончил

Помню в универе, на предмете «основы компьютерной электроники», в майкрокапе рисовали трехэтажные выражения в ansi. Очень интересно!

Если бы я был новичком, я бы не понял ничего. Ты написал по принципу «как нарисовать сову».

Человеку ну понятно зачем нужны эти 0 и 1. И как вообще работают логические элименты. Может внутри этих прямоугольников джинн сидит!?

5 лет отучился на микроэлектронщика чтобы не найти работу по специальности, эх а все равно тянят реализовать себя на этом поле

Как и обещал, я написал пост о моей игре, которая в игровой форме помогает изучить Логические элементы
можете перейти по ссылке
https://pikabu.ru/story/make_it_true__samaya_logicheskaya_ig.

До сих пор помню в универе курсовик по «Теории автоматов», делали разные математические операции на разных тригерах + управляющий автомат

Если кто-то не хочет ждать следующего поста, то могу порекомендовать книгу «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера»

А можно для даунов в электроннике пояснить. Т.е. проходя через логический элемент, на выходе получаем ток напряжения в соответствии с выполненным условием?

Разве в самой основе не унарная система счисления?

Ну компьютер из мусора собрать вполне можно, правда не особо современный. Думаю, у среднестатистического пикабушника хватит сил собрать спектрум, или Специалист какой-нибудь.

— если че немного пейсатель на VHDL

Продолжение про самолет из потолочной плитки

Схема подключения приемника:

Здесь к blue pill подключается радиомодуль, контроллер двигателя и две сервомашинки. Аккумулятор подключается к контроллеру управления двигателя, на нем стоит стабилизатор на 5 вольт, с которого берется питание для управляющей электроники. Сервомашинки также запитываются с этих 5 вольт. Радиомодуль питается от +3,3 вольт со стабилизатора blue pill. Здесь имеется делитель напряжения, который подключен к аккумулятору, для контроля его напряжения. Информация шлется на пульт управления.

Программа для приемника: тут

Схема подключения пульта управления:

Здесь чуть побольше компонентов. Аккумулятор подключается на порт +5 вольт blue pill. Для зарядки аккумулятора к нему подключен модуль зарядки. С blue pill при помощи 3,3 вольт запитывется экран, радиомодуль, джойстики. Потенциометры джойстиков подключены к каналам АЦП blue pill, их тактовые кнопки и остальные две подключены на остальные порты в режиме вход.

Пульт управления внутри:

Программа для пульта управления: тут

Пульт в собранном виде:

При отключении пульта во время работы приемника, через 2 секунды отключается двигатель.

Расскомментировав эти строчки в main.c (до надпсиси END OF DEBUG_RC OUT):

пульт можно подключить по USB к ПК при помощи любой Terminal программы (я пользовался CoolTerm), в которой нужно выбрать COM порт и присоединится к blue pill:

и в окне получить информацию о подключении радиомодуля:

Зайдя сюда в подменю Settings:

в терминал посыпятся такие строчки:

Здесь данные в таком порядке: X1: значение c АЦП правого джойстика по вертикали, Y1: значение c АЦП правого джойстика по горизонтали, значение с АЦП левого джойстика, которым управляется двигатель, значения только по вертикали, далее напряжения аккумулятора пульта, напряжения аккумулятора на приемнике, значение кнопки правого джойстика, значение кнопки левого джойстика, значения кнопок что находятся справа на пульте, субтример, чувствительность 1 и 2 (2 не используется), а также статус связи с приемником.

Как видно сигнала нет, так как примник был отключен. Также я зажал кнопку правого джойстика и просто левую кнопку, они выдают «1».

Включаю приемник и перевожу правый джойстик в правый верхний угол:

получаю сообщение что сигнал есть, а данные джойстика показывают максимальные значения.

АЦП на Blue Pill имеет разрешение 12 бит, максимальное значение котрого 4095, но в терминале видно, что оно 255, все потому что я 12 бит перевел в 8 бит (1 байт), так как один элемент массива передоваемого пакета равен 1 байту, чтобы одним байтом можно было слать значения одной из осей джойстика.

Аналогичным образом можно подключить приемник к ПК, узнать статус радиомодуля и получаемые данные с пульта, в main.c расскомментировав эти строчки:

Использовать джойстики для управления в таких проектах, вместо нормальных стиков не очень хорошо. Во-первых, для управления газа стик должен сохранять свое положение, а не быть подпружиненным и возвращаться на середину, убрать эту пружинку в джойстика очень проблемно, но я думаю можно. Во-вторых, это должны быть стики, так сказать длинные палочки, для более плавного и точного управления за счёт отдаления пальца от центра потенциометра или увеличения радиуса, это можно решить, наколхозив что-то длинное на джойстики. Специальные стики заточены именно под это, что нельзя сказать про джойстики, но на них цена уже совсем другая, например: стик FlySky.

Крыло сложно в управлении (по-моему мнению) по сравнению с моделями, имеющими хвост со стабилизатором и килем.

И наконец, то, чего мы так долго ждали. Видео полетов. К сожалению, видео очень короткое, так как полет был недолгий.

В ВИДЕО ПРИСУТСТВУЕТ ПАРУ ПЛОХИХ СЛОВ!

В заключении хочу написать, что это был мой первый опыт постройки подобной игрушки.

Самолёт полетел вполне уверенно, но что-то пошло не так, если честно, я не понял в чем причина, может это из-за джойстиков или все-таки конструкция крыла. Я думаю, что на этом я не остановлюсь и попробую как-нибудь еще, пересмотрев ошибки.

Ссылки на товары которые я использовал:

Отладочная плата Blue Pill

Набор из контроллера, двигателя винта и сервомашинок

Экран от Nokia 5110

Часы ручной работы?

Нашёл на одном из китайских интернет магазинов этот шедевр. Монтаж элементов немного завораживает.

Елочка своими руками

Итак. проектирование. рисуем, что хочется увидеть в конечном результате.

У меня это вышло примерно так. плата с адресными светодиодами. рассеиватель, напечатанный на 3д принтере, коробочка из дерева, куда будут прятаться все «потроха», кнопочка, что бы менять режимы елочки.

Используем адресные светодиоды WS2812. со схемой все очень просто: диоды последовательно, около каждого диода конденсатор 0,1мкФ.

Платы заказываем в китае. выходит около 2 долларов за штуку. по схеме 190 конденсаторов и 190 светодиодов. а так как я сразу делаю 5 штук, то паять придется около 1000 светодиодов и 1000 конденсаторов. в ручную это сделать ппц как сложно, тем более, что светодиоды стоят на расстоянии 1,5 мм между собой. Благо у меня есть шайтан машина для таких работ.

Пайка конденсаторов. расставляем без видеозрения (а нафига оно надо тут?) расставляет 190 кондеров около 2 минут

Ой. забыл показать как паяльную пасту наносят. вместе с платами был куплен трафарет под эту плату. он позволяет нанести пасту за почти мнгновенно и сразу на все площадки куда надо. выглядит это так:

далее плату в печку и начинаем расставлять светодиоды. тут уже включаем видео-зрение, так как площадки особо не правильно нарисованы и прям надо точно точно поставить светодиоды. расстановка около 3-4 минут.

ну и плата управления спаяна вручную, так как контроллеры в коробочке, резисторы и кондеры россыпью. обвязка у контроллера самая минимальная: 2 кондера и резистор. плюс 1 резистор на кнопку и 1 резистор на управление лентой

далее корпус. так как у меня есть еще и 3д фрезер, то делаем на нем. материал хотел взять дуб, но цены на него не гуманные. купил в Леруа пару щитов бука для декоративной отделки батарей. или как-то так это называется. листы толщиной 18мм и длиной 500 мм.

пишем управляющую программу и запускаем в станок

получилось очень плохо. сколы. поверхность не очень. станок мой особо для этого не предназначен. но на попробовать хватит.

Далее рисуем эскизы двух деталей и ищем исполнителя в интернете. буквально 30 минут, 3 обзвона, засылаем эскизы, ждем цену. Хочется тут передать привет Александру, который очень быстро изготовил данные детальки. цена комплекта вышла 800 руб.

Сами эскизы (кто найдет пропущенный размер?):

Остался процесс печати рассеивателя. но тут я видео не снимал. что-то забыл. но это не самая интересная часть. попробовал несколько геометрий, остановился на одной. единственное, что через пластик все рано видно «пиксели» светодиодов. что бы еще немного «размыть» пришлось добавить рассеиватель для светодиодных светильников и его вкладывать в напечатанный рассеиватель. вот такой:

ну и далее сборка. и как все это выглядит

Ну а теперь как все это работает (почти все взял из лампы гайвера):

Ну и пока я не раздал все елочки на подарки, у меня вот такое новогоднее настроение:

Подводя итог, обошлось все это на каждую елочку:

5. контроллеры, кнопочки, разъемы usb у меня были. хз сколько стоит.

7. pla около 100 руб.

Оживление RTX2080ti для подписчика

Доброго времени суток)
Сегодня расскажу об оживлении RTX2080ti производства GIGABYTE для подписчика.

У карты интересная история, по словам владельца, в один прекрасный миг, перестала выдавать картинку. Владелец своими силами провёл тестирование видеопамяти по средствам Mats и в результате ошибки чтения обнаружились в одной из банок памяти. Вроде дело не хитрое заменить одну банку и провести тесты, но не всё вышло так гладко, как хотелось бы)

Бедная видеокарта пережила три столичных сервиса, но так и не заработала, после чего пришла мне на ремонт.

Вот такая красавица, пусть и чуть чуть потрёпанная жизнью)

Итак, разбираю и осматриваю

Видно, что память паялась, все в каком-то жирном флюсе сомнительного качества, но замеры основных сопротивлений обнадежили)

Далее, осматривая обратную сторону, я был не то что удивлён, а скорее шокирован-как карта, побывавшая в трёх сервисах, могла оказаться в таком состоянии?

Сбитые и расколотые керамические конденсаторы, сбитые резисторы, разломанный транзистор

Печальная картина-повреждения все механические, т.е. либо карту уронили, либо при снятии бэкплэйта решили вставить между ним и платой отвертку.

В текущем состоянии, при запуске основные напряжения поднимались на пару секунд и падали в ноль-элементарная логика подсказывает, что сбитые элементы критически важны для полноценной работы карты.

Вот и возникает вопрос-если в трёх сервисах смогли заменить память, то как не смогли увидеть, что натворили сзади? Ведь это видно даже НЕвооруженным взглядом.

Ну да ладно, чинить карту надо, рассуждения о добросовестности столичных мастеров опустим)

Проблема заключается в отсутсвие и такой же карты для замеров и каких либо схем на эту модель. Все что удалось найти-это принципиальная схема от RTX2060 nvidia, от неё отталкиваться и буду. Понятно, что у каждого вендора и свои схематические решения и так сказать фишки, но основные узлы принципиальных отличий иметь не должны.

Итак, номиналы конденсаторов установить не трудно, достаточно выпаять аналогичные соседние, потому что, они дублируются, замерить их ёмкость и запаять назад. Основной вопрос заключался в номиналах двух резисторов.

В чате мастеров по ремонту вопрос задавал, но коллеги по цеху помочь не смогли, или модель не особо популярная или качественная и редко ломается)

Пришлось в ручную перерисовывать часть схемы и сопоставляя с имеющейся на RTX2060 смотреть в каких узлах стоят утерянные резисторы и какой у них номинал.

После трёх часов стараний я определил, что сопротивление одного 1,5 кОм, а второй простой нулевик)

Все сбитые детали, были установлены на свои законные места, включая сбитый полевой транзистор в обвязке шим-контроллера и карта подключена к стенду для замеров напряжений)

Напряжения успешно поднялись, в необходимых значениях, посткод карты прошёл и о чудо, картинка появилась.

Далее я проверил память Matsом и ошибок не обнаружилось, что говорит о том, что память всё таки заменили)

Данную видеокарту пришлось установить в свой домашний компьютер для тестирования, потому что стенд ее не потянет)

Извиняюсь, что не скрины экранов, как-то сподручней было сфоткать)

Карта успешно отработала 4 часа под нагрузкой и отправилась назад к подписчику)

P.S. В этот раз проучилось больше текста, чем картинок)))
Всем спасибо за внимание) извиняюсь, за возможные ошибки-в этот раз пишу с телефона)

Кто хочет подтянуть электронику и программирование?

На волне. Делюсь своими ссылками. Кто хочет во время карантина подтянуть свои знания по программированию микроконтроллеров. В каменты кидайте что сами знаете.

@moderator, не сочти рекламой, это в просветительских целях для

«Даром преподаватели…» или с помощью моделирования восполняем пробелы в знании азов электроники

В минувшем году у меня наступило осознание того, что слова популярной песни Аллы Борисовны относятся ко мне.

Похоже, что в юношеские года: «Даром со мною мучился самый искусный маг». Многие азы из мира электроники я так и не усвоил.

Было принято решение взять «какую-нибудь книжку» по теме. К сожалению, учебник по микропроцессорной технике был заброшен уже на 40 странице. Оказалось, что просчитать в уме значения на выходе всяческих цепочек из логических элементов, триггеров, шифраторов, мультиплексоров для меня сложновато, поэтому чтение книги превращалось в пытку с 10-ти минутным залипанием над каждой схемой в попытке понять почему именно на выходе триггера получается «1» или «0».

Однако, недавно мне в руки попался контроллер (Canny 3 tiny), который программируется без единой строчки кода. Программа для него представляет собой схему, на которой размещены всё те же элементы: логические блоки («И», «Или», «Не» и т.п.), триггеры, сумматоры и так далее, которые остаётся только между собой соединить.

Вы спросите: «Почему я ни с того ни с сего пишу про какой-то контроллер?».

Оказалось, что в среде разработки программы для контроллера есть режим симуляции схемы, в котором можно потыкать все эти элементы, задать значения на входах и посмотреть, что будет на выходе. Это очень сильно облегчает восприятие учебного материала.

Думаю, что программа изначально не задумывалась разработчиками для обучения азам электроники. Некоторые моменты могут быть неочевидными, поэтому я решил поделиться с вами парой примеров такого необычного её применения.

На Windows 10 у меня выпадет предупреждение SmartScreen о том, что программа взята из неизвестного источника, не бойтесь и смело нажимайте «Выполнить в любом случае». Я проверил папку встроенным антивирусом, ничего подозрительного не нашел. Да и после её использования я проверял всю систему в автономном режиме, тоже ничего подозрительного не нашлось.

Начнем с простейшего. Перетащим, какой-нибудь элемент, запустим симулятор, введём значения на входы и посмотрим, что будет на выходе.

Запустите программу, выберите любой контроллер (я выбирал для своего Canny 3 tiny, но думаю это не принципиально)

Выберете элемент «Логическое умножение» и перетащите его на свободное пространство справа.

Нажмите один раз левой кнопкой мыши (ЛКМ) на зеленые квадратики и растяните линию для вывода (синюю) потом нажмите 2 раза ЛКМ, чтобы линия зафиксировалась. Проделайте так со всеми входами и выходами.

Нажмите на иконку в виде красного жука, после чего откроется симулятор

В режиме симуляции нажмите правой кнопкой мышки (ПКМ) на синие линии идущие ко входу, выберите опцию «Установить значение».

Обратите внимание, что ввести значение можно в разных форматах (символьном, бинарном, шестнадцатеричном), но мы выберем привычный нам десятеричный формат и введем любое значение.

Повторим туже самую операцию для второго входа, запустим симуляцию и посмотрим, что же получилось на выходе. Для запуска симуляции нажмите на кнопку в форме треугольника (как на картинке).

Как видим, на выходе вполне ожидаемо получается единица.

Можно построить и более сложную схему.

Обратите внимание, что если в данной схеме на вход «R» триггера подать «0», то триггер установится один раз и не будет сбрасываться при изменении значения на входе «S». Собственно, именно этого наглядного представления мне не хватало, пока я читал учебник. Именно поэтому я и решил написать для вас статью.

Давайте попробуем сделать пример со счетчиком и убедимся, что его показатели изменяются в режиме реального времени.

Мы используем детектор переднего фронта в паре со счетчиком. Детектор дает единичный импульс если сигнал на входе изменится, например, с «0» на «1».

Следующий импульс пойдет, когда мы обнулим сигнал на входе детектора, после чего снова подадим любое значение больше нуля

Ну и напоследок давайте разберем примеры с изменением представлением чисел в разных форматах записи. До этого мы вводили десятичные значения, но можем легко переключиться и в бинарный формат.

Блок конвертора позволяет число «10», представленное в двоичном формате, разложить на отдельные составляющие. На выходе значение «1» будет появляться только у соответствующего разряда числа.

Второй блок «Побитовое ИЛИ» — суммирует в бинарном формате два числа. Обратите внимание, что в случае, если у обоих чисел в каком-нибудь разряде значение «1» при суммировании единица не переноситься в следующий разряд.

Кстати, с помощью Wine среду разработки Cannylab, можно запустить и в ОС Linux. Эмулятор при этом вроде работает без сбоев.

Как я уже указал в начале статьи, Cannylab вряд ли предусматривался для обучения азам электроники (и информатики), поэтому набор элементов не так велик, как хотелось бы.

Наверняка есть какие-то opensource инструменты, выполняющие похожий функционал, но мне попался именно этот.

Программа бесплатная, мало весит, не требует установки, быстро загружается, а главное позволяет побаловаться с основными видами триггеров. Как раз то, что мне было нужно.

Возможно, Cannylab пригодиться небогатым учебных заведениям и кружкам энтузиастов, как платформа для организации лабораторных и практических занятий. Это всяко лучше, чем просто что-то чертить в тетрадке (как было в годы моей юности).

Источник