Miniles elektronische schakelingen In de miniles over binaire getallen heb je geleerd hoe je decimale getallen kunt omzetten naar binaire getallen en omgekeerd. Bovendien heb je geleerd binaire getallen te kunnen optellen. Verder is er gezegd dat die binaire getallen een belangrijke rol spelen in de computertechnologie. De computer bewerkt deze binaire getallen en doet dat met behulp van elektronische schakelingen. In deze miniles wordt behandeld op welke manier elektronische schakelingen met binaire getallen kunnen rekenen. Uitgelegd wordt hoe met behulp van poorten (schalelaars) twee binaire getallen kunnen worden opgeteld. De bedoeling daarvan is dat je een indruk krijgt hoe stroompjes en schakelingen voor de gegevensverwerking in een computer kunnen zorgen. Bij deze miniles kun je gebruik maken van het programma Multimedia Logic (MMLOGIC.EXE). De begrippen die je aan het eind van deze miniles hebt geleerd, zijn: optelregels bij binaire getallen werking van OF-poort, XOF-poort, EN-poort en NIET-poort eventueel bouwen van elektronische schakelingen met Multimedia Logic 1. Electronische schakelingen In de computer zitten schakelingen die op basis van stroompjes die ze ontvangen op een bepaalde manier reageren. We noemen ze poorten. Met behulp van deze schakelingen kunnen we de computer wiskundige bewerkingen laten uitvoeren. In deze paragraaf leer je hoe de verschillende poorten werken en hoe je met EN-poorten en (X-)OF-poorten twee binaire getallen kunt optellen. We bekijken voor het gemak nog eens het optellen van twee binaire getallen van één cijfer: 0 0 1 1 0 1 0 1 00 01 01 10 Daarbij moet als volgt gerekend worden: 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 (en één onthouden) 1.1 De OF-poort. Twee schakelaars P en Q kunnen beide een stroompje afgeven aan de OF-poort. Een OF-poort laat een stroompje door wanneer of schakelaar P of schakelaar Q aanstaat (op stand 1 staat) of beide aanstaan. Miniles schakelingen 1 Piet Geelen/David Lans
De verschillende uitkomsten van de OF-poort zijn dus: 0 1 aan 1 0 aan 1 1 aan 1.2 De XOF-poort. De exclusieve (X) OF-poort laat een stroompje door wanneer of schakelaar P of schakelaar Q aanstaat maar niet wanneer beide aanstaan. De verschillende uitkomsten van de XOF-poort zijn dus: 0 1 aan 1 0 aan 1 1 uit 1.3 De EN-poort. Twee schakelaars P en Q kunnen beide een stroompje afgeven aan de EN-poort. Een EN-poort laat alleen een stroompje door wanneer en schakelaar P en schakelaar Q aanstaan. Miniles schakelingen 2 Piet Geelen/David Lans
De verschillende uitkomsten van de EN-poort zijn dus: 0 1 uit0 1 0 uit 1 1 aan 1.4 De NIET-poort. Een schakelaar P kan een stroompje afgeven aan de NIET-poort. Komt er een stroompje binnen in de NIET-poort dan geeft deze geen stroompje af en komt er geen stroompje binnen dan geeft de NIET-poort wel een stroompje af. De verschillende uitkomsten van de NIET-poort zijn dus: P LED 0 aan 1 uit 2 Binair optellen met een XOF-poort en een EN-poort Op de voorgaande pagina s is uitgelegd dat bij het optellen van binaire getallen van één cijfer de XOF-poort de laatste bit en de EN-poort de eerste bit geeft. Op een eenvoudige manier kan je dus met deze twee schakelingen een binaire optelling uitvoeren: Zoals je ziet geeft 1 en 0 als resultaat 01 (EN-poort 0 en XOF-poort 1). Miniles schakelingen 3 Piet Geelen/David Lans
3 Optellen met behulp van digitale schakelingen in Multimedia Logic. We gaan de schakelingen in de computer simuleren met een programma dat Multimedia Logic heet. Als je het programma opstart zie je de onderstaande interface: Met de Palette-tool, zoals je die hiernaast ziet, kun je onderdeeltjes op het scherm zetten. Opdracht 1 Bouw het scherm van de binaire optelschakeling van de vorige pagina na. Gebruik daarvoor de juiste schakelaars, verbindingen en LEDs. Als je het scherm hebt nagebouwd, kun je de constructie laten werken door op het start-pictogram (PLAY) te klikken. Controleer of je optelschakeling de juiste resultaten geeft: 0 0 1 1 0 1 0 1 00 01 01 10 Miniles schakelingen 4 Piet Geelen/David Lans
4 Oefeningen met schakelingen. Opdracht 2 Nijmeegse Scholengemeenschap Groenewoud Door welke poort kun je bovenstaande schakeling vervangen? A EN-poort B OF-poort C XOF-poort D NIET-poort Opdracht 3 Zal het lampje in onderstaande afbeelding branden of niet? Probeer het eerst te beredeneren zonder gebruik te maken van het programma. Controleer je antwoord daarna door de schakeling na te bouwen. Opdracht 4 Welke waarden moeten de schakelaars A t/m D hebben om het lampje te laten branden? A B C D Miniles schakelingen 5 Piet Geelen/David Lans