图灵完备之路(数电学习三分钟)----运算基础二
1.信号的计数
我们在上节实现了对信号数量的判断,既然已经可以知道信号大于某个值以及其奇偶性,那得到信号的具体数量这一工作也就近在咫尺了,下面我们将对输入使能信号的量进行计数,以便实现将单个信号到数字的转变。首先,我们需要了解,在数电中虽然能直接显示具体的数字,不过涉及到的工程量太大了,而且其本质也是一种编码,所以我们一般选择最简单的编码方式---二进制来代表数,如0010代表2,1101代表13,这里对二进制不做赘述。那么我们还是以最简单的4为例:
要表示4,至少需要三个输出信号,其真值表如下:
1 | 2 | 3 | 4 | A | B | C |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
以图中的A为二进制最高位,C为最低位。无疑,这个数量的卡诺图已经不好绘制了,所以我们得动用我们的超级智慧了,如果你注意力惊人的话,可以注意到,奇数时,最低位为1,所以上一节的判断奇数电路可以加入该电路,输入接入四个信号源,输出接入最低位;
那么第二位如何设计呢?笔者在这里由于注意力不集中(没有更好的办法),所以只能用无敌的卡诺图来解决了,按第二位的真值表画出卡诺图:
AB\CD | 00 | 01 | 11 | 10 |
00 | 0 | 0 | 1 | 0 |
01 | 0 | 1 | 1 | 1 |
11 | 1 | 1 | 0 | 1 |
10 | 0 | 1 | 1 | 1 |
画圈约分得到公式:ABCD+ABD+BCD+ABC+ABCD+ABC,由公式可以设计出第二位的电路如下:
第三位由真值表可以很快得到---只要四位均为1,那最高位置一即可,两个与门轻松解决问题,综合电路如下:
由此,我们便用电路实现了数学上的计数功能,迈开了数学之海的第一步。