Kalkulator Biner: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Gambaran:

Sejak penemuan pertama gerbang logika pada abad ke-20, perkembangan konstan elektronik semacam itu telah terjadi dan sekarang menjadi salah satu komponen elektronik paling sederhana namun penting secara fundamental dalam banyak aplikasi yang berbeda. Kalkulator Biner akan dapat mengambil beberapa bit sebagai input dan menghitung penjumlahan dan pengurangan menggunakan berbagai gerbang logika

Objektif:

Untuk memberikan ide-ide dasar logika Boolean, gerbang, dan elektronik. Untuk mendapatkan keakraban dengan menggunakan gerbang logika dan sistem biner. Untuk menghitung penjumlahan dan pengurangan dua angka 4-bit

Target Pemirsa:

Hobi, Siswa Sekolah Menengah Atas, Perguruan Tinggi atau Universitas yang Antusias.

Perlengkapan

Komponen yang Digunakan*:

4 x 74LS08 TTL Quad 2-input AND gerbang PID: 7243

4 x 4070 Quad 2-input gerbang XOR PID: 7221

4 x 74LS32 Quad 2-input ATAU gerbang PID: 7250

2 x 74LS04 Gerbang Inverter Hex PID: 7241

1 x PID Papan Roti: 10700

22 AWG, Kabel Inti Padat PID: 224900

8 x w 1k Resistor PID: 9190

8 x w 560 Resistor PID: 91447 (tidak diperlukan jika resistor 1k cukup)

4 x DIP Beralih PID: 367

1 x 5V 1A Adaptor Daya Cen+ PID: 1453 (*Ampere atau Pusat Lebih Tinggi – keduanya dapat digunakan)

5 x LED 5mm, PID Kuning: 551 (Warna tidak relevan)

5 x LED 5mm, PID Hijau: 550 (Warna tidak relevan)

1 x 2.1mm Jack ke Dua Terminal PID:210272 (#210286 dapat menggantikan)

4 x 8-pin IC Soket PID: 2563

Opsional:

PID Multimeter Digital: 10924

PID Obeng: 102240

Penjepit, Ujung Sudut PID: 1096

Plier, PID: 10457 (Sangat Direkomendasikan)

*Semua nomor yang tercantum di atas sesuai dengan ID produk Komponen Elektronik Lee

Langkah 1: Siapkan Catu Daya (Penambah)

*Apa itu Penambah???

Karena kita akan menyalakan seluruh rangkaian menggunakan catu daya jack barel, kita perlu memisahkan positif dan ground. Perhatikan bahwa kita bekerja dengan catu daya positif tengah (+ di dalam & - di luar), oleh karena itu + harus keluar sebagai positif (dalam hal ini MERAH) dan – harus diarde (Hitam).

Hubungkan rel daya utama ke masing-masing rel vertikal. Sehingga chip IC dapat dengan mudah dialiri listrik tanpa kabel kemana-mana.

Langkah 2: Atur DIP Switch (Adder)

Dua sakelar celup 4 posisi ditempatkan di atas soket IC 8-pin untuk memastikan cengkeraman papan yang kuat dan kemudian ditempatkan di bawah rel daya. Di sisi lain sakelar, kita akan menempatkan resistor nilai sewenang-wenang* (saya menggunakan 1k dan dua seri 560)

Langkah 3: Untuk Apa Resistor Ini???

Mereka disebut resistor "Pull-Up" atau "Pull-Down" tergantung pada pengaturannya.

Kami menggunakan resistor ini karena sesuatu yang disebut "Efek Mengambang".

Seperti gambar di kanan atas, saat sakelar ditutup, arus mengalir tanpa masalah. Namun, jika sakelar dibuka, kami tidak tahu apakah input memiliki tegangan yang cukup untuk menentukan status dan efek ini disebut "Efek Mengambang". Status logika diwakili oleh dua level tegangan dengan tegangan apa pun di bawah satu level dianggap sebagai logika 0, dan tegangan apa pun di atas level lain dianggap sebagai logika 1, tetapi pin itu sendiri tidak dapat membedakan antara apakah logika input adalah 1 atau 0 karena statika atau kebisingan di sekitarnya.

Untuk mencegah efek mengambang, kami menggunakan resistor pull-up atau down seperti diagram di sebelah kiri.

Langkah 4: Siapkan Gerbang Logika (Penambahan)

Tempatkan masing-masing gerbang XOR, AND, OR, XOR, AND (4070, 74LS08, 74LS32, 4070 dan 74LS08). Hubungkan pin 14 masing-masing chip ke rel positif dan pin 7 ke rel ground untuk mengaktifkan chip logika.

Langkah 5: Hubungkan Gerbang Logika (Penambahan)

Berdasarkan skema dan lembar data yang sesuai, pasang gerbang yang sesuai. Penting untuk diperhatikan bahwa bit carry input pertama adalah nol, sehingga dapat dengan mudah di-ground.

Karena kita membuat ADDER 4-bit, output carry akan secara konsisten diumpankan ke input carry dari FULL ADDER lainnya sampai kita mencapai unit terakhir.

*Perhatikan bahwa LED tambahan pada pin 8 pada gerbang OR mewakili bit CARRY terakhir. Itu hanya akan menyala ketika penjumlahan dua angka 4-bit tidak bisa lagi direpresentasikan dengan 4-bit

Langkah 6: Mengatur LED untuk Output (Adder)

Bit output dari FULL ADDER pertama akan langsung disambungkan sebagai LSB (Least Significant Bit) dari output yang dihasilkan.

Bit output dari FULL ADDER kedua akan disambungkan ke bit kedua dari kanan output yang dihasilkan, dan seterusnya.

*Tidak seperti resistor watt standar yang kami gunakan untuk pull-down, LED adalah komponen terpolarisasi dan arah aliran elektron penting (karena mereka adalah dioda). Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa kami menghubungkan kaki LED yang lebih panjang untuk dihubungkan ke daya dan yang lebih pendek ke tanah.

Terakhir, bit CARRY terakhir terhubung ke pin 8 dari gerbang OR. Yang mewakili carry dari MSB (Most Significant Bit) dan itu akan memungkinkan kita untuk menghitung dua bilangan biner 4-bit.

(ini hanya akan menyala jika output yang dihitung melebihi 1111 dalam biner)

Langkah 7: Mengatur Catu Daya (Subtractor)

*Apa itu Pengurang

Catu daya yang sama dapat digunakan untuk menyalakan SUBTRAKTOR.

Langkah 8: Siapkan Saklar DIP

Sama seperti Adder.

Langkah 9: Siapkan Gerbang Logika (Pengurang)

Meskipun pendekatan serupa dapat diikuti, subtraktor memerlukan gerbang NOT untuk digunakan sebelum diumpankan ke gerbang AND. Jadi, dalam hal ini, saya telah menempatkan XOR, NOT, AND, OR, XOR, NOT dan AND masing-masing (4070, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 4070, 74LS04 dan 74LS08).

Karena keterbatasan papan tempat memotong roti ukuran standar yang memiliki panjang 63 lubang, AND dihubungkan di atas.

Seperti yang kita lakukan untuk ADDER, sambungkan pin 14 chip logika ke rel positif dan pin 7 ke ground untuk mengaktifkan chip.

Langkah 10: Hubungkan Gerbang Logika (Pengurang)

Berdasarkan skema dan lembar data yang sesuai, pasang gerbang yang sesuai. Penting untuk diperhatikan bahwa bit pinjam input pertama adalah nol, sehingga dapat dengan mudah di-ground.

Karena kita sedang membuat SUBTRACTOR 4-bit, maka output borrow akan secara konsisten diumpankan ke input borrow dari SUBTRACTOR lainnya sampai kita mencapai unit terakhir.

*Perhatikan bahwa LED tambahan pada pin 8 pada gerbang OR mewakili bit peminjaman terakhir. Itu hanya akan menyala ketika pengurangan dua angka 4-bit mewakili angka negatif.

Langkah 11: Siapkan LED untuk Output

Bit keluaran dari SUBTRACTOR pertama akan langsung disambungkan sebagai LSB (Least Significant Bit) dari keluaran yang dihasilkan.

Bit keluaran dari SUBTRACTOR kedua akan disambungkan ke bit kedua dari sebelah kanan keluaran yang dihasilkan, dan seterusnya.

Terakhir, bit BORROW terakhir terhubung ke pin 8 dari gerbang OR. Yang mewakili PINJAMAN ke MSB minuend. LED ini hanya menyala jika Subtrahend lebih besar dari Minuend. Karena kita menghitung dalam biner, tanda negatif tidak ada; dengan demikian, angka negatif akan dihitung dalam komplemen 2 dari bentuk positifnya. Dengan cara ini, pengurangan dua angka 4-bit dapat dilakukan.