Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Next revision		Previous revision
tut:digital [2023/08/11 12:27] – created oetelaartut:digital [2023/08/13 11:00] (current) – oetelaar
Line 1: Line 1:
 ====== Digital logic ====== ====== Digital logic ======
  
-{{:gate_in_computing.jpg?600|}}+===== Introductie =====
  
-===== Introduction =====+**Wat is digitale logica?**
  
-Digitale logica, ook wel bekend als digitale schakelingen of binaire logica, is een fundamenteel concept in elektronica en computerwetenschappen.  +  * Digitale logica gaat over systemen die informatie verwerken en opslaan in een digitale vorm, meestal in de vorm van **binaire waarden: 0 en 1**.  
-Het is gebaseerd op het idee dat informatie kan worden gerepresenteerd en verwerkt met behulp van twee discrete waarden: 0 en 1. +  * Deze binaire waarden worden vaak geassocieerd met elektrische signalen, waarbij een lage spanning een **'0'** voorstelt en een hoge spanning een **'1'**.
  
-Deze waarden worden vaak geassocieerd met logische "waar" (1) en "onwaar" (0) of elektrische "hoog" (1) en "laag" (0) niveaus. +**Waarom logische poorten?** 
 + 
 +  * Logische poorten zijn de fundamentele bouwstenen van digitale schakelingen.  
 +  * Ze voeren eenvoudige logische functies uit die de basis vormen voor complexere operaties in digitale systemen.  
 +  * Er zijn verschillende soorten logische poorten, zoals AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, en XNOR.  
 +  * Elk van deze poorten voert een specifieke logische operatie uit op één of meer binaire ingangen om een binaire uitgang te produceren. 
 + 
 +** Abstractie en vereenvoudiging: ** 
 +  * Het idee van digitale logica en logische poorten is een abstractie.  
 +  * De echte fysieke componenten die deze operaties in elektronische apparaten uitvoeren, kunnen bestaan uit transistors, diodes, weerstanden en andere elektronische componenten.  
 + 
 +**Door deze complexe circuits te representeren als logische poorten, kunnen ontwerpers en ingenieurs:** 
 + 
 +  * Het ontwerp vereenvoudigen: Door te denken in termen van logische operaties in plaats van individuele transistors. 
 +  * Fouten verminderen: Abstractie helpt bij het focussen op de hogere logica in plaats van de onderliggende elektronica. 
 +  * Modulariteit: Door logische poorten als bouwstenen te gebruiken, kunnen complexe systemen modulair worden opgebouwd. 
 + 
 +** Formalisatie:** 
 +  * Digitale logica is ook streng geformaliseerd in wiskundige termen, wat helpt bij het analyseren, begrijpen en optimaliseren van digitale systemen.  
 +  * Booleaanse algebra is het wiskundige kader achter digitale logica en biedt regels en methoden om logische uitdrukkingen te manipuleren. 
 + 
 +Conclusie: 
 +Digitale logica en logische poorten dienen als een vereenvoudigd en gestandaardiseerd raamwerk waarmee ontwerpers complexe digitale systemen kunnen opbouwen en begrijpen.  
 + 
 +{{:gate_in_computing.jpg?600|}}
  
 Digitale logica vormt de basis voor digitale elektronische apparaten zoals microprocessoren, microcontrollers, en andere geïntegreerde schakelingen die de kern vormen van embedded systemen. Digitale logica vormt de basis voor digitale elektronische apparaten zoals microprocessoren, microcontrollers, en andere geïntegreerde schakelingen die de kern vormen van embedded systemen.
Line 48: Line 72:
  
 {{::8203.fig2.jpg?600|}} {{::8203.fig2.jpg?600|}}
 +
 ===== Related topics (optional) ===== ===== Related topics (optional) =====
  
Line 87: Line 112:
   * **BSS138 mosfet met pull ups ** :   * **BSS138 mosfet met pull ups ** :
 Geschikt voor lage snelheid en ook voor I2C koppeling van bijv Arduino met 3V3 sensor. Geschikt voor lage snelheid en ook voor I2C koppeling van bijv Arduino met 3V3 sensor.
-{{:sources:screenshot_2023-03-21_080952.png?600|}}+{{:tut:screenshot_2023-03-21_080952.png?600|}}
  
 Deze kun je http://cdn.sparkfun.com/datasheets/BreakoutBoards/Logic_Level_Bidirectional.pdf hier vinden en Deze kun je http://cdn.sparkfun.com/datasheets/BreakoutBoards/Logic_Level_Bidirectional.pdf hier vinden en
Line 117: Line 142:
 Moore- en Mealy-machines zijn twee veelvoorkomende soorten eindige toestandsmachines (Finite State Machines, FSM's) die worden gebruikt in het ontwerp van digitale systemen. Het belangrijkste verschil tussen beide typen ligt in de manier waarop ze hun uitgangen genereren: Moore- en Mealy-machines zijn twee veelvoorkomende soorten eindige toestandsmachines (Finite State Machines, FSM's) die worden gebruikt in het ontwerp van digitale systemen. Het belangrijkste verschil tussen beide typen ligt in de manier waarop ze hun uitgangen genereren:
  
-Moore-machine: In een Moore-machine zijn de uitgangssignalen uitsluitend afhankelijk van de huidige toestand van de machine. Dit betekent dat de uitgang alleen verandert wanneer de machine van de ene toestand naar de andere overgaat. Moore-machines hebben doorgaans een eenvoudiger ontwerp en zijn gemakkelijker te begrijpen, omdat de uitgangen alleen veranderen bij toestandsovergangen. Ze kunnen echter trager zijn, omdat de uitgangen pas veranderen nadat de machine een toestandsovergang heeft ondergaan.+  * **Moore-machine**: In een Moore-machine zijn de uitgangssignalen uitsluitend afhankelijk van de huidige toestand van de machine. Dit betekent dat de uitgang alleen verandert wanneer de machine van de ene toestand naar de andere overgaat. Moore-machines hebben doorgaans een eenvoudiger ontwerp en zijn gemakkelijker te begrijpen, omdat de uitgangen alleen veranderen bij toestandsovergangen. Ze kunnen echter trager zijn, omdat de uitgangen pas veranderen nadat de machine een toestandsovergang heeft ondergaan.
  
-Mealy-machine: In een Mealy-machine zijn de uitgangssignalen afhankelijk van zowel de huidige toestand van de machine als de ingangssignalen. Dit betekent dat de uitgang onmiddellijk kan veranderen als reactie op veranderingen in de ingangssignalen, zelfs zonder toestandsovergangen. Mealy-machines kunnen snellere reactietijden hebben, omdat de uitgangen direct kunnen reageren op de ingangen. Ze kunnen echter complexer zijn om te ontwerpen en te analyseren, omdat de uitgangen afhankelijk zijn van zowel de toestand als de ingangen.+  * **Mealy-machine**: In een Mealy-machine zijn de uitgangssignalen afhankelijk van zowel de huidige toestand van de machine als de ingangssignalen. Dit betekent dat de uitgang onmiddellijk kan veranderen als reactie op veranderingen in de ingangssignalen, zelfs zonder toestandsovergangen. Mealy-machines kunnen snellere reactietijden hebben, omdat de uitgangen direct kunnen reageren op de ingangen. Ze kunnen echter complexer zijn om te ontwerpen en te analyseren, omdat de uitgangen afhankelijk zijn van zowel de toestand als de ingangen.
  
 Het kiezen tussen een Moore- en Mealy-machine hangt af van de specifieke eisen van het digitale systeem dat u ontwerpt. Moore-machines zijn over het algemeen gemakkelijker te ontwerpen en te begrijpen, maar Mealy-machines kunnen snellere reactietijden bieden en mogelijk minder toestanden vereisen om hetzelfde gedrag te bereiken. Het kiezen tussen een Moore- en Mealy-machine hangt af van de specifieke eisen van het digitale systeem dat u ontwerpt. Moore-machines zijn over het algemeen gemakkelijker te ontwerpen en te begrijpen, maar Mealy-machines kunnen snellere reactietijden bieden en mogelijk minder toestanden vereisen om hetzelfde gedrag te bereiken.
Line 125: Line 150:
 zie ook https://unstop.com/blog/difference-between-mealy-and-moore-machine voor uitleg. zie ook https://unstop.com/blog/difference-between-mealy-and-moore-machine voor uitleg.
  
-{{:sources:screenshot_2023-03-21_082947.png?600|}}+{{:tut:screenshot_2023-03-21_082947.png?600|}}
  
-{{:sources:screenshot_2023-03-21_083017.png?600|}}+{{:tut:screenshot_2023-03-21_083017.png?600|}}
  
 In sommige gevallen kunnen Moore- en Mealy-machines equivalent zijn in termen van functionaliteit, maar de implementatiedetails en prestatiekenmerken kunnen variëren. Het is belangrijk om de trade-offs tussen beide typen te begrijpen en de juiste keuze te maken op basis van de behoeften van uw specifieke toepassing. In sommige gevallen kunnen Moore- en Mealy-machines equivalent zijn in termen van functionaliteit, maar de implementatiedetails en prestatiekenmerken kunnen variëren. Het is belangrijk om de trade-offs tussen beide typen te begrijpen en de juiste keuze te maken op basis van de behoeften van uw specifieke toepassing.
Line 151: Line 176:
 | 4093   | Quad 2-input NAND-poort      | CMOS         | | 4093   | Quad 2-input NAND-poort      | CMOS         |
 |       | met Schmitt-trigger ingangen |              | |       | met Schmitt-trigger ingangen |              |
- 
  
 Deze tabel toont een selectie van enkele veelgebruikte logische chips uit de 7400-serie (TTL) en 4000-serie (CMOS) met hun functies en technologieën.  Deze tabel toont een selectie van enkele veelgebruikte logische chips uit de 7400-serie (TTL) en 4000-serie (CMOS) met hun functies en technologieën. 
Line 168: Line 192:
 | CD4015B | Dual 4-bit Static Shift Register (CMOS)     | | CD4015B | Dual 4-bit Static Shift Register (CMOS)     |
 | CD4021B | 8-bit Static Shift Register (CMOS)          | | CD4021B | 8-bit Static Shift Register (CMOS)          |
- 
- 
- 
  
 ===== Page owners ===== ===== Page owners =====
- 
  
   * Edwin van den Oetelaar    * Edwin van den Oetelaar 
   * Jan Dobbelsteen   * Jan Dobbelsteen