معرفی گیت های منطقی

معرفی گیت های منطقی

در این مقاله قصد داریم به معرفی گیت های منطقی و آشنایی با کاربرد هر یک از آن ها در برنامه نویسی LOGOو PLC بپردازیم. ابتدا باید بدانیم، یک گیت منطقی یک مدار سوئیچینگ ساده است که تعیین می کند آیا یک پالس ورودی می تواند از مدارهای دیجیتال به خروجی عبور کند یا خیر. بلوک های سازنده مدار دیجیتال، گیت های منطقی هستند که عملیات منطقی متعددی را که برای هر مدار دیجیتالی مورد نیاز است، اجرا می کنند. آنها می توانند دو یا چند ورودی بگیرند اما فقط یک خروجی تولید کنند.

جهت مطالعه بیشتر در زمینه اتوماسیون صنعتی و موضوع PLC چیست؟ و همچنین معرفی LOGO  و کاربرد آن کلیک کنید. همچنین جهت آشنایی با مشخصات و کاربرد PLC می توانید با کلیک روی مطلب مربوطه، تمام محتوای منتشر شده در این زمینه را به صورت رایگان مطالعه فرمایید.

ترکیبی از ورودی های اعمال شده در یک گیت منطقی، خروجی آن را تعیین می کند. گیت های منطقی از جبر بولی برای اجرای فرآیندهای منطقی استفاده کرده و تقریباً در هر ابزار دیجیتالی که به طور منظم استفاده می کنیم یافت می شوند. مانند وسایلی از جمله تلفن ها، لپ تاپ ها، تبلت ها و دستگاه های حافظه که ما استفاده می کینم گیت های منطقی در ساخت آنها وجود دارند.

جبر بولی چیست؟

در ادامه مبحث معرفی گیت های منطقی باید بدانیم، جبر بولی نوعی جبر منطقی است که در آن نمادها و سطوح منطقی، نشان داده می شود. ارقام (یا نمادها) 1 و 0 مربوط به سطوح منطقی در این جبر هستند. در مدارهای الکتریکی، منطق 1 یک سوئیچ بسته، یک ولتاژ بالا یا حالت “روشن” دستگاه را نشان می دهد. یک سوئیچ باز، ولتاژ پایین یا حالت “خاموش” دستگاه با منطق 0 نشان داده می شود.

در هر زمان، یک دستگاه دیجیتال در یکی از این دو موقعیت باینری قرار گرفته که می توان با کمک یک لامپ که عملکرد یک گیت منطقی را نشان می دهد از 0 و 1 بودن گیت مطمئن شویم به طوری که وقتی منطق 0 به سوئیچ ارائه می شود، خاموش می شود و لامپ روشن نمی شود و هنگامی که منطق 1 اعمال می شود، سوئیچ در حالت روشن است و لامپ روشن می شود. همچنین گیت های منطقی در مدارهای مجتمع (IC) به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.

جدول حقیقت چیست؟

خروجی ‌های همه گیت های موجود و ورودی ‌هایی که ممکن است در آنها یا در مدار اعمال شوند، در جدول صدق فهرست شده‌ و هنگامی که مقادیر را در جدول صدق وارد می کنیم، معمولاً آنها را به صورت 1 یا 0 بیان می کنیم که 1 نشان دهنده منطق درست و 0 نشان دهنده منطق نادرست است.

در صورت علاقه مندی به آموزش های برنامه نویسی مدار های لوگو با زبان LDR کلیک کنید.

معرفی انواع گیت های منطقی

گیت منطقی یا دروازه منطقی یک گیت دیجیتالی است که امکان انتقال داده ها را فراهم می کند. گیت های منطقی، از منطق برای تعیین اینکه آیا سیگنال ارسال می شود یا نه استفاده می کنند. از طرف دیگر گیت های منطقی بر اساس مجموعه ای از قوانین، جریان اطلاعات را اداره می کنند. انواع زیر از گیت های منطقی هستند که از آنها برای کاربردهای مختلف استفاده می شود:

1) AND

2) OR

3) NOT

4) NOR

5) NAND

6) XOR

7) XNOR

معرفی گیت AND

یک گیت AND شامل یک خروجی و دو یا چند ورودی بوده و وقتی که همه ورودی ها 1 باشند، خروجی این گیت 1 یعنی روشن می شود در غیر این صورت خروجی آن 0 یعنی خاموش است و اگر دو ورودی به نام های A و B وجود داشته باشند، منطق بولی گیت AND می شود: Y=A.B. بنابراین در گیت AND زمانی که همه ورودی ها 1 باشد خروجی 1 است.

معرفی گیت OR

در گیت OR دو یا چند ورودی و یک خروجی را می تواند وجود داشته باشد و منطق این گیت این است که اگر حداقل یکی از ورودی ها 1 باشد، خروجی آن 1 خواهد بود. اگر دو ورودی A و B وجود داشته باشد، خروجی گیت OR در جدول بولی به صورت Y=A+B نشان داده می شود. بنابراین، در گیت  ORزمانی که هر یک از ورودی ها 1 باشد، خروجی 1 است.

معرفی گیت NOT

گیت NOT یک گیت اصلی شامل یک ورودی و یک خروجی بوده و وقتی ورودی 1 باشد، خروجی 0 می باشد و بالعکس. البته این گیت گاهی اوقات به دلیل ویژگی که دارد، اینورتر نامیده می شود در واقع گیت  NOTسیگنال ورودی را در خروجی خود معکوس می کند و اگر فقط یک ورودی A وجود داشته باشد، خروجی ممکن است با استفاده از معادله بولی فقط Y=A محاسبه شود.

معرفی گیت  NOR

یک گیت  NORکه گاهی اوقات به عنوان گیت “NOT-OR” شناخته می شود، از یک گیت OR و به دنبال آن یک گیت  NOT تشکیل شده است یعنی ترکیبی از دو گیت می باشد و منطق آن به این صورت است که خروجی گیت تنها زمانی 1 می شود که همه ورودی‌های آن 0 باشند یا وقتی همه ورودی‌ها 0 باشند، خروجی 1 است. اگر دو ورودی A و B وجود داشته باشد، دستور بولی برای گیت NOR به صورت Y=(A+B) می باشد. گیت NOR به عنوان یک دروازه جهانی شناخته شده است چرا که ممکن است برای پیاده سازی گیت های  OR – ANDو NOT استفاده شود.

معرفی گیت  NAND

یک گیت  NANDکه ترکیبی از گیت های “NOT-AND” شناخته می شود، در اصل یک گیت NOT است که توسط یک گیت AND دنبال می شود. خروجی این گیت تنها در صورتی 1 است که هیچ یک از ورودی ها 1 نباشد. در روش دیگر، زمانی که همه ورودی ها 1 نیستند و یا حداقل یکی از آنها 0 است، خروجی 1 می باشد. اگر دو ورودی A و B وجود داشته باشد، عبارت بولی برای گیت NAND به صورت Y=(A.B) است.

معرفی گیت XOR

گیت Exclusive-OR یا Ex-OR یک گیت منطقی دیجیتال است که بیش از دو ورودی را می پذیرد اما فقط یک ورودی را خروجی می کند. اگر هر یک از ورودی ها 1 باشد، خروجی این گیت 1 است. اگر هر دو ورودی 1 باشند، خروجی 0 بوده و اگر هر دو ورودی 0 باشند، خروجی 0 می باشد. و اگر دو ورودی A و B وجود داشته باشد، معادله بولی برای این گیت به صورت Y=(AB)+(AB) است.

معرفی گیت  XNOR

گیت Exclusive-NOR یا Ex-NOR یک گیت منطقی دیجیتال است که مانند XOR بیش از دو ورودی را پذیرفته ولی فقط یک ورودی را خروجی می کند. اگر هر دو ورودی 1 باشند، خروجی این گیت 1 است، اگر هر دو ورودی 0 باشند خروجی 1 است و اگر یکی از ورودی ها 0 باشد، خروجی 0 است. اگر دو ورودی A و B وجود داشته باشد، معادله بولی گیت XNOR به صورت Y=A.B+(AB) است.

کاربرد گیت های منطقی

1) گیت های منطقی در انواع فناوری ها استفاده می شوند. آنها اجزای تراشه (IC) بوده که این تراشه در معماری ساخت کامپیوتر، تلفن، لپ تاپ و سایر دستگاه های الکترونیکی قرار دارد.

2) ممکن است به روش های مختلفی با هم ترکیب شوند و ممکن است یک میلیون از این ترکیب ها برای ساخت جدیدترین گجت ها، ماهواره ها و حتی ربات ها به کار برده شود.

3) ترکیبات گیت منطقی ساده را می‌توان در دزدگیرها، زنگ‌ها، سوئیچ‌ها و چراغ‌های خیابان نیز یافت. از آنجایی که این گیت ها می توانند بر اساس منطق شروع یا توقف را انتخاب کنند، اغلب در بخش های مختلفی استفاده می شوند.

4) گیت های منطقی در انتقال داده ها، محاسبه و پردازش داده ها نیز مهم هستند. حتی منطق ترانزیستور و مدار CMOS نیز از گیت های منطقی استفاده گسترده ای می کنند.