بیان مشکل
جان، یکی از علاقه مندان به الکترونیک، وظیفه طراحی مدار دیجیتالی برای کنترل یک لامپ با استفاده از سوئیچ را دارد. مدار باید بر اساس جبر بولی و گیت های منطقی باشد و بر مینیمالیسم، کارایی و قابلیت اطمینان تمرکز کند. هدف اصلی طراحی مداری است که لامپ را هنگامی که سوئیچ بسته است روشن و هنگامی که سوئیچ باز است خاموش می شود و در عین حال از کمترین گیت منطقی ممکن استفاده می کند.
الزامات
- لامپ باید هنگام بسته بودن سوئیچ روشن شود (وضعیت روشن) و هنگامی که سوئیچ باز است خاموش شود (وضعیت خاموش).
- طراحی باید از حداقل گیت های منطقی برای اطمینان از سادگی و کارایی استفاده کند.
- یک نمودار مبتنی بر گیت منطقی و توضیح واضح برای طرح انتخابی ارائه دهید.
بررسی اجمالی راه حل
در زیر یک رویکرد گام به گام برای طراحی مدار دیجیتال با استفاده از گیت های منطقی برای کنترل لامپ ارائه شده است. راه حل شامل موارد زیر است:
- شناسایی سیگنال های ورودی و خروجی
- استفاده از جبر بولی برای ایجاد عبارت منطقی
- طراحی مدار با استفاده از گیت های منطقی
- توضیح گزینه های طراحی
- ملاحظات عملی برای پیاده سازی در دنیای واقعی
راه حل تفصیلی
مرحله 1: شناسایی سیگنال های ورودی و خروجی
در این مدار سیگنال های ورودی و خروجی به صورت زیر تعریف می شوند:
سیگنال ورودی (S):
- سوئیچ بسته (روشن):
S = 1 - سوئیچ باز…