More Related Content Similar to تحميل كتاب الإلكترونيات الرقمية بين العملى والنظرى ج1 (20) تحميل كتاب الإلكترونيات الرقمية بين العملى والنظرى ج12. اﻟﻔﮭﺮس
:اﻷول اﻟﻔﺼﻞ
اﻟﺮﻗﻤﯿﺔ اﻹﻟﻜﺘﺮوﻧﯿﺔ اﻟﺪارات ﻓﻲ رﺋﯿﺴﺔ ﻣﻔﺎھﯿﻢ
................................
................................
..............
1
1
ﻣﻘﺪﻣﺔ .
Introduction
................................
................................
................................
.....................
3
2
اﻟﻤﻨﻄ اﻟﻤﺴﺘﻮﯾﺎت ،اﻹﺛﻨﺎﻧﯿﺔ اﻟﺨﺎﻧﺔ .
اﻟﺮﻗﻤﯿﺔ واﻹﺷﺎرات ،ﻘﯿﺔ
Binary Digits, Logic Level, and Digital
Waveforms
................................
................................
................................
................................
..
6
3
اﻟﺮﺋﯿﺴﺔ اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت .
Basic Logic Operations
................................
................................
..........
14
4
اﻟﺮﺋﯿﺴﺔ اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ اﻟﻮظﺎﺋﻒ إﻟﻰ ﻣﺪﺧﻞ .
Introduction to the System Concepts
................................
........
16
5
اﻟﺜﺎﺑﺘﺔ اﻟﻮظﺎﺋﻒ ذات اﻟﺮﻗﻤﯿﺔ اﻟﻤﺘﻜﺎﻣﻠﺔ اﻟﺪارات .
Fixed Function Integrated Circuits
................................
24
6
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
29
اﻷول اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
...........
31
اﻟﺮﻗﻤﯿﺔ واﻟﺮﻣﻮز ،اﻟﺤﺴﺎﺑﯿﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت ،اﻟﻌﺪ أﻧﻈﻤﺔ :اﻟﺜﺎﻧﻲ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
..........
42
1
اﻟﻌﺸﺮي اﻟﻌﺪ ﻧﻈﺎم .
Decimal Numbers
................................
................................
.............................
44
2
اﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻟﻌﺪ ﻧﻈﺎم .
Binary Numbers
................................
................................
................................
45
3
اﻟﻨﻈﺎم ﻣﻦ اﻟﺘﺤﻮﯾﻞ .
وﺑﺎﻟﻌﻜﺲ اﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻟﻨﻈﺎم إﻟﻰ اﻟﻌﺸﺮي
Decimal (Binary) to Binary (Decimal)
Conversion
................................
................................
................................
................................
...
47
4
اﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻟﻨﻈﺎم ﻓﻲ اﻟﺤﺴﺎﺑﯿﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت .
Binary Arithmetic
................................
................................
......
50
5
اﻹﺛﻨﺎﻧﯿﺔ ﻟﻸﻋﺪاد واﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻷﺣﺎدي اﻟﻤﺘﻤﻢ .
1's and 2's Complements of Binary Numbers
......................
56
6
اﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻟﻤﺘﻤﻢ ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل اﻟﺤﺴﺎﺑﯿﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت .
Arithmetic Operations with Signed umbers
......................
60
7
اﻟﻌﺪ ﻧﻈﺎم .
إﺛﻨﺎﻧﯿﺎ اﻟﻤﺮﻣﺰ اﻟﻌﺸﺮي
Binary Coded Decimal (BCD)
................................
........................
70
8
اﻟﺮﻗﻤﻲ اﻟﺘﺮﻣﯿﺰ .
Digital Codes
................................
................................
................................
.......
74
3. 9
اﻟﺮﻣﻮز إرﺳﺎل ﻧﺘﯿﺠﺔ اﻟﺨﻄﺄ ﻛﺸﻒ .
Error Detection Codes
................................
................................
...
77
10
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.....................
82
اﻟﺜﺎﻧﻲ اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
...........
84
اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ اﻟﺘﻮاﺑﻊ وﺗﺒﺴﯿﻂ اﻟﺒﻮﻟﯿﺎﻧﻲ اﻟﺠﺒﺮ :اﻟﺜﺎﻟﺚ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
.....................
98
1
اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ واﻟﺘﻮاﺑﻊ اﻟﺒﻮﻟﯿﺎﻧﯿﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت .
Boolean Operations and Expressions
................................
.........
100
2
اﻟﺒﻮﻟﯿﺎﻧﻲ اﻟﺠﺒﺮ وﻗﻮاﻧﯿﻦ ﻗﻮاﻋﺪ .
Laws and Rules of Boolean Algebra
................................
.................
100
3
دوﻣﻮرﻏﺎن ﻧﻈﺮﯾﺎت .
DeMorgan's Theorems
................................
................................
...................
101
4
اﻟﺤﻘﯿﻘﺔ وﺟﺪاول اﻟﺒﻮﻟﯿﺎﻧﯿﺔ اﻟﻌﻼﻗﺎت .
Boolean Expressions and Truth Tables
................................
.......
103
5
ﻛﺎرﻧﻮ ﺟﺪاول .
The Karnaugh Maps
................................
................................
...............................
105
6
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
113
اﻟﺜﺎﻟﺚ اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
...........
114
اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ واﻟﺘﻮاﺑﻊ اﻟﺒﻮاﺑﺎت :اﻟﺮاﺑﻊ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
................................
......
127
1
اﻟﻤﻨﻄﻘﯿﺔ اﻟﺒﻮاﺑﺎت .
Logic gates
................................
................................
................................
........
129
2
اﻟﺠﺎﻣﻊ دارة.
Adder circuit
................................
................................
................................
.............
140
3
اﻟﻤﻘﺎرن دارة.
Comparator Circuit
................................
................................
................................
..
143
4
اﻟﺘﺮﻣﯿﺰ ﻛﺸﻒ ودارة اﻟﻤﺮﻣﺰ دارة.
Encoder and Decoder Circuits
................................
.......................
145
5
اﻟﻌﻜﺴﻲ اﻟﻨﺎﺧﺐ ودارة ،اﻟﻨﺎﺧﺐ دارة.
Multiplexer and Demultiplexer Circuits
................................
.....
152
6
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
155
اﻟﺮاﺑﻊ اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
...........
157
4. واﻟﻤﺆﻗﺘﺎت واﻟﻘﻼﺑﺎت اﻟﺴﺠﻼت :اﻟﺨﺎﻣﺲ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
..............................
175
1
اﻟﺬاﻛﺮة ﻋﻨﺎﺻﺮ ﺗﺼﻨﯿﻒ.
Memory Elements classifications
................................
..............................
177
2
اﻟ.
ﺴﺠﻼت
Latches
................................
................................
................................
.........................
178
3
اﻟﻘﻼﺑﺎت.
Edge-Triggered Flip-Flops
................................
................................
............................
184
4
) اﻟﻤﺆﻗﺖ دارة.
555
(
The 555 Timer
................................
................................
................................
188
5
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
193
اﻟﺨﺎﻣﺲ اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
.........
194
اﻹزاﺣﺔ ﺳﺠﻼت :اﻟﺴﺎدس اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
................................
...............
210
1
اﻹزاﺣﺔ ﻟﺴﺠﻼت اﻟﺮﺋﯿﺴﺔ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت.
Basic Shift Registers Operation
................................
....................
212
2
اﻟﺘﺴﻠﺴﻠﻲ اﻟﺨﺮج/اﻟﺘﺴﻠﺴﻠﻲ اﻟﺪﺧﻞ ذات اﻹزاﺣﺔ ﺳﺠﻼت.
Serial In/Serial Out Shift Registers
......................
212
3
اﻟﺘﻔﺮﻋﻲ اﻟﺨﺮج/اﻟﺘﺴﻠﺴﻠﻲ اﻟﺪﺧﻞ ذات اﻹزاﺣﺔ ﺳﺠﻼت.
Serial In/Parallel Out Shift Registers
....................
214
4
اﻹز ﺳﺠﻼت.
اﻟﺘﺴﻠﺴﻠﻲ اﻟﺨﺮج/ اﻟﺘﻔﺮﻋﻲ اﻟﺪﺧﻞ ذات اﺣﺔ
Parallel In/ Serial Out Shift Registers
..................
215
5
اﻟﺘﻔﺮﻋﻲ اﻟﺨﺮج /اﻟﺘﻔﺮﻋﻲ اﻟﺪﺧﻞ ذات اﻹزاﺣﺔ ﺳﺠﻼت.
Parallel In/ Parallel Out Shift Registers
...............
217
6
اﻟﻌﺎﻣﺔ اﻹزاﺣﺔ ﺳﺠﻼت.
Bidirectional Shift Registers
................................
................................
.......
218
7
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
221
اﻟﺴﺎدس اﻟﻔﺼﻞ وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
Questions and Problems
................................
................................
.........
222
اﻟﻌﺪادات :اﻟﺴﺎﺑﻊ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
................................
...........................
236
1
اﻟﻤﺘﺰاﻣﻨﺔ ﻏﯿﺮ اﻟﻌﺪادات.
Asynchronous Counters
................................
................................
..............
238
2
اﻟﻤﺘﺰاﻣﻨﺔ اﻟﻌﺪادات.
Synchronous Counters
................................
................................
......................
242
5. 3
اﻟﺘﻨﺎزﻟﯿﺔ /اﻟﺘﺼﺎﻋﺪﯾﺔ اﻟﻤﺘﺰاﻣﻨﺔ اﻟﻌﺪادات.
Up/Down Synchronous Counters
................................
...........
248
4
()اﻟﻤﺘﻌﺎﻗﺒﺔ اﻟﻤﺘﺴﻠﺴﻠﺔ اﻟﻌﺪادات.
Cascaded Counters
................................
................................
.............
252
5
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
254
وﻣﺴﺎﺋﻞ أﺳﺌﻠﺔ
اﻟﺴﺎﺑﻊ اﻟﻔﺼﻞ
Questions and Problems
................................
................................
...........
256
اﻟﻤﻨﺘﮭﯿﺔ اﻟﺤﺎﻟﺔ آﻻت :اﻟﺜﺎﻣﻦ اﻟﻔﺼﻞ
................................
................................
................................
.............
270
1
اﻟﺘﺘﺎﺑﻌﯿﺔ اﻟﺪارات إﻟﻰ ﻣﺪﺧﻞ.
Introduction to Sequential Circuits
................................
........................
272
2
اﻟﺤﺎﻟﺔ آﻻت ﺗﺼﻤﯿﻢ ﺧﻄﻮات.
Basic Design Steps
................................
................................
................
277
3
اﻟﺘﺮ أﻧﻮاع.
اﻟﺴﺎﺧﻦ اﻟﻮاﺣﺪ ﺗﺮﻣﯿﺰ إﻟﻰ اﻹﺛﻨﺎﻧﻲ اﻟﺘﺮﻣﯿﺰ ﻣﻦ :ﻣﯿﺰ
Encoding Style: From Binary to One-Hot
...
289
4
ﺧﻼﺻﺔ .
Summary
................................
................................
................................
.......................
294
اﻟﺜﺎﻣﻦ اﻟﻔﺼﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ
Questions and Problems
................................
................................
....................
295
6. Digital Electronics – CH 1
-
0
-
الرقمية اإللكترونية الدارات في رئيسة مفاهيم
اﻷول اﻟﻔﺻل
1
7. Digital Electronics – CH 1
مفتاحية كممات
Keywords
رقمي
Digital
،
إثناني
Binary
،
إثنانية خانة
Bit
،
النبضة
Pulse
،
يةردو ساعة ة
رإشا
Clock
،
الزمني المخطط
Timing diagram
،
منطقي
Logic
،
مدخل
Input
،
ج
مخر
Output
،
ابةوب
Gate
،
منطقي عكس
NOT
ابةوب ،
المنطقي العاكس
Inverter
،
المنطقي الجداء ابةوب
AND
،
المنطقي الجمع ابةوب
OR
المتكاممة ة
رالدا ،
Integrated
Circuit (IC)
.
الممخص
Abstract
ييدف
األول الفصل
إلى
المصطمحاتو المفاىيم بعض إدخال
.الرقمية باإللكترونيات المتعمقة ئيسةرال
مصطمح يشتق
يقةرط من الرقمية
تنفيذ
الكمبيوتر
لم
،عمميات
وذلك
خالل من
اإلثنانية الكممات مع تعاممو
اتولسن .
عديدة
مضت
،
الرقمية اإللكترونيات تطبيقات اقتصرت
عمى
.الكمبيوتر أنظمة
أما
،اليوم
ف
ت
ستعمل
التقانات
الرقمية
في
اسعةو مجموعة
المجاالت من
.
الكمبيوتر ة
زأجي إلى باإلضافة
،
ىناك
يونزالتمف
الرقمي
االتصاالت أنظمةو ،
الرقمية
،
المالحةو ادار
رالو
و التوجيو أنظمةو
األ
،يةرالعسك نظمة
و
ة
زأجي
القياسات
الصناعية العمميات اقبة
روم ،الطبية
بيا التحكمو
ة
زاألجيو ،
.االستيالكية اإللكترونية
تطورت
التقانات
السنين مر عمى الرقمية
.
ف
من
ات
ردا
غة
المفر الصمامات
،
ات
رالدا إلى
انزستور
رالت
ية
،
ثم
إلى
ات
رالدا
و ،المعقدة المتكاممة
تحتوي التي
بعضي
ا
عمى
ب بضع
اليين
من
ات
رانزستو
رالت
المكاممة
.
الفصل ىذا يقدم
ل
إل
،الرقمية لكترونيات
كما
اتواألدو المكوناتو اليامة المفاىيم من العديد عن عامة لمحة يقدم
سندرس .المجال ىذا في المستعممة
،
،الخصوص وجو عمى
اإلثنانية الخانة
،
المنطقية المستوياتو
،
الرقمية ات
راإلشاو
ومح
ً
اأيض الوظيفة ثابتة المنطقية ولموحدات ئيسةرال المنطقية لمعمميات نعرض ثم .دداتيا
،
بنية عن ة
رفك نعطي ً
ا
رأخيو
.الرقمية المتكاممة ات
رالدا وتصنيف
لمفصل التعميمية األهداف
األول
ILO1
الفصل ىذا ييدف
.الرقمية باإللكترونيات المتعمقة المصطمحاتو ئيسةرال المفاىيم بعض استيعاب من الطالب تمكين إلى
خاص وبشكل
ومعامالتيا الرقمية ات
راإلشا
،
اإلثنانية الخانةو
،
المنطقي المستوىو
،
المنطقية الوحداتو اباتوالب يفروتع
اسة
رود .ئيسةرال
المتكاممة الرقمية ات
رالدا وتصنيف بنية
.
الفصل مخرجات
األول
ILO1
ات
رالدا في ئيسةرال المفاىيم استيعاب
ومحدداتيا الرقمية ات
ركاإلشا الرقمية اإللكترونية
،
الوحداتو اباتوالب يفروتع
ئيسةرال المنطقية
،
بنية عمى التعرفو
المتكاممة الرقمية ات
رالدا وتصنيف
.
2
8. Digital Electronics – CH 1
1
.
مقدمة
Introduction
البسيطة المنطقية النظم وفيم تحميل من الطالب تمكين إلى المادة ىذه خالل من نيدف
،
مجموعة عمل فيم ومن
الم الوظائف عمل في فقط وليس األنظمة بعمل بالتفكير يبدأ أنو .بعض مع بعضيا ابطة
رمت منطقية وظائف
نطقية
األولية العناصر عمل يفيم أن من ً
ال
وأ البد النظم عمل الطالب يفيم كي لكن .ئيةزالج
،
التي ئيسةرال الوظائفو
تبنى بيا
.ً
اتعقيد األكثر النظم
الموضحو ائيةوالد ائيةوالد الحبات من مبرمج بعدد األدوية من اتوعب بتعبئة يتحكم الذي البسيط المنطقي النظام ليكن
الشك في
ل
1.1
.
ا
لشكل
1.1
:
.اتوعب في محددة ائيةود حبوب بتعبئة يتحكم منطقي لنظام صندوقي مخطط
3
9. Digital Electronics – CH 1
-
5
-
Keypad for entering number of tablets per bottle
إلدخال رقمية مفاتيح لوحة :
في الحبات عدد
)ة
ر(قارو عبوة كل
Encoder
:
مرمز
Regiser A
( السجل :
A
)
Decoder A
( الترميز مفكك :
A
)
On - site display
:
المكان في إظيار وحدة
Number of tablets per bottle
:
)ة
ر(قارو عبوة كل في الحبات عدد
Code Converter A
( الترميز محول :
A
)
Binary code for preset number of tablets per bottle
الح عدد لوضع اإلثناني الترميز :
بات
)ة
ر(قارو عبوة كل في غوب
المر
Comparator
:
مقارن
HIGH closes valve and advances conveyor
،
LOW keeps valve open
( المنطقية القيمة :
1
)
األمام إلى الناقل السير يكرتح إلى وتؤدي الصمام غمقُت
،
( المنطقية القيمةو
0
الصمام تفتح )
Binary code for actual number of tablets in bottle
اإلثناني الترميز :
الح لعدد
في الفعمي بات
)ة
ر(القارو العبوة
On - site display of total tablets bottled
لعدد المكان في إظيار وحدة :
في الكمي الفعمي الحبات
اتوالعب
Valve
الصمام :
Sensor
:
الحساس
Conveyor control
:
الناقل السير تحكم
One pulse from sensor for each tablet advances counter by 1
الحساس من احدةو نبضة :
العبوة في تسقط حبة لكل
،
( بمقدار العداد قيمة يادةز إلى وتؤدي
1
)
Counter
العداد :
Adder
:
الجامع
New total sum
المج :
الجديد الكمي ع
مو
HIGH causes new sum to be stored
( المنطقية القيمة تؤدي :
1
الجديدة الجمع قيمة ينزلتخ )
Pulse resets counter to zero when next bottle is in place
(إعطائو العداد تصفير نبضة :
)صفر القيمة
،
عن
مكانيا التالية العبوة تأخذ دما
Current total sum
:
اآلنية الجمع قيمة
A binary code for the total number of tablets is transferred in serial form along this
line for remote display and computer inventory control
ائيةوالد الحبات لعدد اإلثناني الترميز :
وحاس البعيدة اإلظيار وحدة إلى الخط ىذا عمى ً
اتسمسمي المنقول الكمي
ائيةوالد الحبات بمخزون التحكم ب
4
10. Digital Electronics – CH 1
Switching sequence control input
:
بالناخب التحكم مدخل
DEMUX
:
العكس الناخب
ي
Remote unit
اإلظيار وحدة :
)(المصنع العمل موقع عن البعيدة
الشكل يقدم
1.1
المنطقي النظام لمفيوم ً
اتوضيحي ً
المثا
،
وتعميب لتصنيع ً
المعم لنتصور .ً
اعممي ً
انموذج ة
ربالضرو وليس
مناسبة اتوعب في ائيةوالد ائيةوالد الحبات بتعبئة لمتحكم ً
انظام يستعمل .األدوية
،
ويحسب
ائيةوالد الحبات تأتي .عددىا
يتحكم .سيار حامل عبر القمع فوىة إلى تأتي التي العبوة في تسقط احدةو حبة إلى إال اليتسع ضيق عنق ذي قمع إلى
عبوة كل في الحبات بعدد المنطقي النظام
،
ما مكان وفي الناقل السير قرب لمحبات الكمي العدد مستمر بشكل ويظير
يستعمل .المصنع من
ئيسةر منطقية وظائف النظام ىذا
،
عن ة
رفك الطالب إعطاء ىو ىنا الوحيد اليدفو .ً
االحق ندرسيا
.محددة أكبر بوظيفة لمقيام الوظائف ىذه بطر كيفية
( الضوئي الحساس يكتشف :يمي كما لمنظام اإلجمالي العمل ح
شر يمكن
Optical Sensor
القمع عنق تحت ع
الموضو )
منو تمر حبة كل
،
وينتج
( منطقي عداد إلى النبضات ىذه تدخل .حبة كل مرور عند بائيةركي نبضة
Counter
يعمل )
عدىا عمى
،
العبوة في وتسقط القمع عنق من تمر حبة كل العداد يعد وبالتالي
،
عدد عمى لحظة كل في العداد ويحتوي
( المدخل عمى العداد قيمة تطبق .العبوة حبات
B
( مقارن ة
رلدا )
Comparator
)
،
وي
( اآلخر المدخل عمى طبق
A
)
( رقمية مفاتيح لوحة يقرط عن العدد ىذا يأتي .احدةوال العبوة لحبات اضي
راالفت الكمي العدد لممقارن
Keypad
)
بيا الممحقة ات
رالداو
،
( المرمز ة
ردا تشمل التيو
Encoder
)
،
( السجلو
A
( )
Register A
)
،
( الترميز ومحول
A
)
(
Code converter A
عندما .)
الرقمية المفاتيح لوحة يقرط عن عبوة كل في المطموب الحبات عدد دخلُ
ي
،
رمزُت
( السجل في خزنُوت
A
.عبوة كل في لمحبات مختمف عدد يتقرر أن إلى )
( عبوة كل في المطموب الحبات عدد أن لنفترض
50
)
،
( إلى العداد في العدد يصل عندما
50
)
،
المقارن ج
خر يأخذ
(
A=B
المنطقية القيمة )
(
1
)
،
مرور ً
امانع القمع عنق صمام إغالق عمى المقارن ج
خر ويعمل .العبوة امتالء إلى ً
ا
رمشي
منو ائيةوالد الحبات
،
تأخذ عندما .القمع عنق أسفل تتوضع كي تالية عبوة ليحرك الناقل السير الوقت نفس في فعلُ
وي
القمع عنق تحت الصحيح مكانيا التالية العبوة
،
الناقل السير يعطي
عمى العداد وضع إلى وتؤدي ة
رالدا في تتحكم نبضة
( المقارن ج
خر يجعل مما .صفر القيمة
A=B
( المنطقية القيمة يأخذ )
0
)
،
ائيةوالد الحبات قمع عنق صمام فتح تعيد التي
.ى
أخر ة
رم تعبئة عممية لتبدأ
5
11. Digital Electronics – CH 1
2
.
اإلثنانية الخانة
،
المنطقية المستويات
،
الرقمية ات
راإلشاو
Binary Digits
،
Logic
Levels
،
and Digital Waveforms
اإل تشمل
الرقمية لكترونيات
ات
رالدا
التي النظمو
ال
سوى فييا توجد
( العالية القيمة :ىما ممكنتين حالتين
HIGH
)
،
القيمةو
( المنخفضة
LOW
)
.
الحالتين تمثيل يمكن
مختمفين جيدين باستعمال
،
اص
راألق في االنخفاضاتو تفاعاتراإل استعمالو
( نةرالم
Compact Disc
)
أو
أ
قر
ا
الرقمي الفيديو ص
( ة
Digital Video Disc
)
.
و
ة
زأجي مثل الرقمية النظم في
،الكمبيوتر
تسمى
مجموع
ة
من
الحالتين
رموز
( ً
ا
Codes
)
وتست ،
ع
م
ل
لتمثيل
األعداد
(
Numbers
)
الرموزو
(
Symbols
)
األحرفو
األبج
( دية
Alphabetic characters
)
ُ
وي .المعمومات من ى
أخر اعوأنو ،
نظام سمى
األعداد
بنظام بحالتين
( اإلثناني العد
Binary
)
و ،
فيو
( قيمتان
0
( و )
1
)
.
ُت
سمى
( اإلثنانية الخانة
Binary digit
( ً
ا
راختصا أو )
Bit
)
.
اإلثنانية الخانة
(
Binary Digits
)
ُ
ي
من كل سمى
ال
رقمين
(
0
( و )
1
)
النظام في
اإلثناني
،
( إثنانية خانة
Bit
)
وى ،
ذا
اختصار
كممت من
( ين
Binary
)
و
(
Digit
)
.
ستعملُ
ي
الدار في
ات
مستويا ،الرقمية
من ن
الجيد
ل
تمثيل
( إثنانية خانة
Bit
)
،
يمثل
الجيد
( تفعرالم
1
)
،
شارُ
وي
إليو
بالقيمة
ال
عالية
(
HIGH
)
،
ويمثل
الجيد
( المنخفض
0
)
،
شارُ
وي
إليو
بال
قيمة
( المنخفضة
LOW
التمثيل ىذا ويعرف .)
ب
المنطق
الموجب
(
Positive logic
)
وس
المقرر ىذا في ستعملُ
ي
.
HIGH = 1
،
LOW = 0
لمتمثيل آخر أسموب ىناك
،
( مثلُ
ي إذ
1
بالقيمة )
( المنخفضة
LOW
)
،
( مثلُ
وي
0
بالقيمة )
ال
عالية
(
HIGH
)
،
ىذا سمىٌ
وي
( السالب المنطق التمثيل
Negative logic
.)
ال سمىُت
مجموع
ة
رموز البتات من
(
Codes
)
ُوت ،
ست
ع
م
ل
آخر شيء أيو التعميماتو الرموزو الحروفو األرقام لتمثيل
.معين تطبيق في مطموب
المنطقية المستويات
(
Logic Levels
)
عمى يطمق
الجيود
المست
ع
م
م
ة
ل
تمث
ي
ل
(
0
)
و
(
1
)
ال
المنطق مستويات
ية
يمثل ،المثالية الناحية من .
أ
م حد
ستو
يات
الجيد
القيمة
ال المنطقية
عالية
(
HIGH
)
،
الجيد مستوى ويمثل
اآلخر
القيمة
( المنخفضة المنطقية
LOW
)
ذلك ومع .
،
في
الدار
ات
أن يمكن العممية الرقمية
تك
ون
القيمة
ال المنطقية
عالية
(
HIGH
)
أي
ج
يد
يقع
المحددة القيمة بين
الدنيا
القيمةو
أن يمكن ،وبالمثل .القصوى المحددة
تك
ون
القيمة
( المنخفضة المنطقية
LOW
)
أي
ج
يد
يقع
المحددة القيمة بين
الدنيا
.القصوى المحددة القيمةو
يجب
يكون ال أن
بين تداخل
القيمة تمثل التي الجيود قيم مجال
ال المنطقية
عالية
(
HIGH
)
وتمك
المنخ المنطقية القيمة تمثل التي
( فضة
LOW
)
.
الشكل يوضح
2.1
المنطقية لمقيمة العام المجال
( المنخفضة
LOW
المنطقية ولمقيمة )
ال
عالية
(
HIGH
ات
رلمدا )
.الرقمية
6
12. Digital Electronics – CH 1
ا
لشكل
1
.
2
:
.الرقمية ات
رلمدا المنطقية لممستويات الجيود مجاالت قيم
(
Unacceptable
.المنطقية المستويات لتمثيل ع
الممنو المجال :)
يمثل
(( المتحول
VH(max
( العالي المنطقي المستوى يمثل الذي لمجيد العظمى القيمة )
HIGH
)
،
المتحول ويمثل
((
VH(min
( العالي المنطقي المستوى يمثل الذي لمجيد الدنيا القيمة )
HIGH
(( المتحول يمثل كما .)
VL(max
القيمة )
( المنخفض المنطقي المستوى يمثل الذي لمجيد العظمى
LOW
)
،
ويمث
(( المتحول ل
VL(min
الذي لمجيد الدنيا القيمة )
( المنخفض المنطقي المستوى يمثل
LOW
)
.
( القيمتين بين المجال في المحدودة الجيود قيم عرفُت
VH(min
و )
((
VL(max
الرقمية ات
رالدا في ممنوعة قيم ىي وبالتالي بيا ح
المسمو غير بالقيم )
ح
او
رتت ،المثال سبيل عمى .
جيود قيم
المستو
( ع
نو الرقمية ات
رالد في العالي المنطقي ى
CMOS
( بين )
2 V
( و )
3.3 V
و .)
ح
او
رتت
المستوى جيود قيم
( ع
نو الرقمية ات
رالد في المنخفض المنطقي
CMOS
( بين )
0 V
( و )
0.8 V
( ه
رمقدا ً
اجيد لدينا كان لو بالتالي .)
2.5 V
رقمية ة
ردا دخل عمى ً
امطبق )
،
( عال منطقي مستوى أنو عمى معو تتعامل ة
رالدا فإن
HIGH
( قيمتو بت أو )
1
)
.
( ه
رمقدا جيد طبق ذااو
0.5 V
ر ة
ردا دخل )عمى
قمية
،
( منخفض منطقي مستوى أنو عمى تعاممو ة
رالدا فإن
LOW
أو )
( قيمتو بت
0
( بين يقع ات
رالدا من ع
النو ىذا في الممنوعة الجيود مجال فإن بالتالي .)
0.8 V
( و )
2 V
.)
الرقمية ات
راإلشا
(
Digital Waveforms
)
ات
راإلشا تتكون
الرقمية
مستوي من
ين
لمج
ي
و
د
ي
تغير
ان
المنخفض المستوىو العالي المستوى :حالتين أو قيمتين بين
.
يعطي
الشكل
(a) 3.1
المنخفض المستوى من الجيد انتقال من تنشأ موجبة رقمية نبضة
،
( يمثل الذي
0
منطقي )
،
إلى
العالي المستوى
،
( يمثل الذيو
1
منطقي )
،
المنخفض المستوى إلى العودةو
.
و
ي
بين
الشكل
(b) 3.1
سالبة رقمية نبضة
العالي المستوى من الجيد انتقال من تنشأ
،
( يمثل الذي
0
منطقي )
،
المنخفض المستوى إلى
،
( يمثل الذيو
1
منطقي )
،
العالي المستوى إلى العودةو
تتكون .
الرقمية ات
راإلشا
من سمسمة من
تمك
النبضات
.
7
13. Digital Electronics – CH 1
ا
لشكل
1
.
3
:
.مثالية رقمية نبضات
(
Rising or leading edge
:)
األمامية الجبية أو الصعود جبية
(
Falling or trailing edge
:)
الخمفية الجبية أو اليبوط جبية
(
Falling or leading edge
:)
األمامية الجبية أو اليبوط جبية
(
Rising or trailing edge
:)
الخمفية الجبية أو الصعود جبية
(
Positive-going pulse
:)
ال
الموجبة نبضة
(
Negative-going pulse
:)
السالبة النبضة
ال
نبض
:ة
لم
نبض
ة
جبيتان
الشكل في مبين ىو كما
(a) 3.1
،
( الزمن عند تحدث أمامية جبية :
0
t
)
،
تحدث خمفية وجبية
( الزمن عند
1
t
)
.
الموجبة النبضة حالة في
،
الجبية
ج ىي األمامية
بية
الصع
و
د
،
ج ىي الخمفية الجبيةو
بية
اليبوط
.
ال
نبضات
المبينة
الشكل في
3.1
مثالية نبضات ىي
،
ألن
ً
اآني تحدث اليبوطو الصعود جبيات
،
تأخير أي دون أي
.
أنو من غم
الر عمى
في
العممية الحاالت
تحدث ال ،
الجبيات ىذه
،ي
فور بشكل
أننا إال
يمكن
نفترض أن
،
من كثير في
الرقمية ات
رالدا
،
.مثالية نبضات وجود
الشكل يبين
4.1
نبضة
)مثالية (غير حقيقية
.
وتبدي
جميع اقعوال في
النبضة خصائص كل أو بعض النبضية ات
راإلشا
( لممطال االسمية القيمة تجاوز ة
رظاى تحدث إذ .الحقيقية
Overshoot
)
،
( المتخامد از
زاالىت ة
رظاى أو
Ringing
)
بسبب
شارد سعوي أو حثي فعل وجود
.
ا
لشكل
1
.
4
:
.الحقيقية النبضة خصائص
8
14. Digital Electronics – CH 1
( لممطال االسمية القيمة عن ىبوط ويحصل
Droop
ة
رالدا ومقاومات الشاردة السعات فعل بسبب )
،
ة
ردا يشكل مما
( )
RC
.منخفض زمني ثابت ليا
يسمى
الزمن
الالزم
النتقال
النبضة
من
ال
مستوى
ال
إلى منخفض
ال
مستوى
ال
عال
ي
زمن
الصعود
(
Rise time
)
( ً
ا
راختصاو
r
t
)
ويسمى ،
الزمن
الالزم
النتقال
النبضة
من
ال
مستوى
ال
عال
ي
إلى
ال
مستوى
ال
منخفض
اليبوط زمن
(
Fall time
)
( ً
ا
راختصاو
f
t
)
.
قاسُ
ي
الصعود زمن
ً
اعممي
،
( عند الزمن بين
10%
عند الزمنو )
(90%)
من
.النبضة مطال
قاسُ
وي
اليبوط زمن
من
عند الزمن
(90%)
إلى
عند الزمن
(10%)
من
مطال
ال
نبض
ة
،
و
ىو
يبينو ما
الشكل
4.1
.
لتجاوز وذلك
(10%)
ف النبضة مطال من
و المطال لقياس المرجعي الخط وق
(10%)
أدنى
صعود زمني لقياس ينرالمذكو المجالين ضمن النبضة في الالخطية المناطق لتخطي مطاليا من
وىبوط
.النبضة
ويقاس
ا الفاصل عند النبضة عرض
خط تقاطع لنقطتي لزمني
(50%)
وىبوطيا صعودىا عند النبضة مطال من
،
ىو كما
الشكل في مبين
4.1
.
:الرقمية ات
راإلشا خصائص
معظم تتكون
ات
راإلشا
معيا تتعامل التي
،النبضات من سمسمة من الرقمية األنظمة
ُت
دع
ى
ً
اأحيان
النبض قطار
.ات
إما أنيا عمى تصنيفيا ويمكن
ات
رإشا
أو يةردو
ات
رإشا
.يةردو غير
النبضات قطار يكرر
ي
الدور
نفسو
ة
رفت خالل
زمني
ة
محددة
،
ة
راإلشا دور سمىُت
(
T
.)
عرفُ
وي
تردد
يةرالدو ة
راإلشا
( )
f
ة
راإلشا ار
رتك معدل أنو عمى
يةرالدو
ً
امقاس
بال
تزريي
( )
Hz
.
ال قطار أما
نبض
ي
الدور غير ات
ف
نفسو يكرر ال
خالل
،محددة زمنية ات
رفت
ويختمف
فيو النبضة عرض
أو/و ائيوعش بشكل
ال تختمف
ات
رفت
ال
زمنية
بين ً
اائيوعش
.النبضات
يعطي
الشكل
5.1
ً
المثا
ل
كال
ال
نوع
ين
.
ا
لشكل
1
.
5
:
( .نبضات لقطار مثال
a
ي
دور )
،
(ل
b
.ي
دور غير )
تردد يتناسب
قطار
النبضات
الدور مع ً
اعكس ي
الدور
.
1 1
,
f T
T f
اليامة الخصائص من
لقطار
النبضات
( لمدور بالنسبة العالي المنطقي لممستوى المئوية النسبة ىو ي
الدور
Duly
cycle
)
،
النبضة عرض نسبة وىو
( )
w
t
الدور إلى
( )
T
.
100%
w
t
Duty cycle
T
9
15. Digital Electronics – CH 1
المثال
1.1
في المبينة يةرالدو الرقمية ة
راإلشا لنفترض
الشكل
6.1
،
( ثانية بالميممي فييا الزمن يقاس التيو
ms
تحديد المطموبو .)
:يمي ما
(
a
( الدور )
Period
)
،
(
b
( التردد )
Frequency
)
،
(
c
لمدو بالنسبة العالي المنطقي لممستوى المئوية النسبة )
( ر
Duly
cycle
.)
ا
لشكل
1
.
6
:
.يةردو رقمية ة
رإشا
الحل
a
)
.ليا التالية النبضة صعود حافة إلى ما نبضة صعود حافة من الدور يقاس :يةرالدو الرقمية ة
راإلشا دور
10
T ms
b
)
تردد
:يةرالدو الرقمية ة
راإلشا
3
1 1 1
100
10 10 10
f Hz
T ms s
c
)
لممستوي المئوية النسبة
:العالي المنطقي
1
100% 100% 10%
10
w
t ms
Duty cycle
T ms
إثنانية معمومات تحمل الرقمية ات
راإلشا
(الخانات البتات من ً
اتتابع تمثل رقمية ات
رإشا شكل عمى تظير الرقمية النظم معيا تتعامل التي اإلثنانية المعمومات
)اإلثنانية
.
العالي المنطقي المستوى عند الرقمية ة
راإلشا تكون عندما
( المنطقية القيمة تمثل فإنيا
1
)
،
الحالة وفي
المعاكسة
،
( المنطقية القيمة تمثل فإنيا المنخفض المنطقي المستوى عند تكون عندما أي
0
ً
ازمني ً
ا
زحي بت كل يشغل .)
( البت زمن يسمى
Bit time
.)
( الساعة ة
إشار
The Clock
)
تت
( الساعة ة
رإشا تسمى امن
زت ة
رإشا مع الرقمية النظم في الرقمية ات
راإلشا امن
ز
clock
يةردو ة
رإشا ىي الساعة ة
رإشا .)
،
( ىا
دور
T
.احدوال البت زمن يساوي )
يبين
الشكل
7.1
ً
المثا
ة
رإلشا
.الساعة
لنالحظ
،الحالة ىذه في
أن
مستوى في تغيير كل
ة
راإلشا
(
A
)
ع يحدث
ند
ال
حافة
الساعة ة
رإلشا الصاعدة
،ى
أخر حاالت في .
أن يمكن
تحدث
ال تمك
عند ات
رتغي
ال
حافة
الساعة ة
رإلشا اليابطة
.
تأخذ
( الرقمية ة
راإلشا
A
)
كل خالل
بت زمن
من
ة
رإشا
ال
،ساعة
( العالية المنطقية الحالة إما
HIGH
)
،
المنطقية الحالة أو
10
16. Digital Electronics – CH 1
( المنخفضة
LOW
)
.
وتمثل
البتات تتابع تمك المنطقية الحاالت
است ويمكن .
عمال
رقم لتمثيل البتات ىذه من مجموعة
(
Number
)
،
( حرف أو
Letter
.)
نفسيا الساعة ة
رإشا أما
ف
ال
تح
مل
م أية
.عمومات
( الزمنية المخططات
Timing Diagrams
)
الزمني المخطط
بياني رسم ىو
ات
رلإلشا
العالقة تبين التي الرقمية
الزمن
ية
الفعمية
بين
تينرإشا
رقميتين
وكيف أكثر أو
.ات
راإلشا لبقية بالنسبة رقمية ة
رإشا كل تتغير
في النظر خالل من
الزمني المخطط
تحديد يمكنك ،
ات
راإلشا حاالت
أي في )منخفضة أو (عالية
غبو
تر زمن
،
يبين .ى
األخر الرقمية ات
رلإلشا بالنسبة حالة ات
رلتغي الدقيق الزمنو
الشكل
8.1
ً
المثا
رقمية ات
رإشا بعرأل زمني لمخطط
.
ا
لشكل
1
.
7
:
.البتات من ً
اتتابع تمثل رقمية ة
رإلشا امن
زت ساعة ة
رإلشا مثال
(
Bit sequence represented by waveform A
)
( الرقمية ة
راإلشا في ممثمة البتات من تتابع :
A
.)
نالحظ أن يمكن
من
التالي الزمني المخطط
ال سبيل عمى ،
أن ،مثال
( الثالث الرقمية ات
راإلشا
A
)
،
( و
B
)
،
(و
C
)
تأخذ
السابع البت زمن خالل العالية المنطقية الحالة
،
السابع البت نياية عند جميعيا المنخفضة المنطقية الحالة وتأخذ
.)المظممة (المنطقة
ا
لشكل
1
.
8
:
.الزمني المخطط عمى مثال
11
17. Digital Electronics – CH 1
( المعطيات نقل
Timing Diagrams
)
المعطيات
ىي
مجموعات
من
بعض تنقل البتات
اعوأن
.المعمومات
ت
ن
ت
قل
المعطيات
)(البتات اإلثنانية
،
ات
رباإلشا الممثمة
الرقمية
نظام من أو الرقمي النظام داخل ى
أخر إلى ة
ردا من ،
رقمي
تحقيق أجل من آخر إلى
ىدف
.معين
ف
سبيل عمى
،المثال
ُت
نقل
األرقام
اإلثنانية
ذا في نةزالمخ
يةزالمرك المعالجة وحدة إلى كمبيوتر ة
رك
عمييا الحسابية العمميات اء
رإلج
ثم .
نقلُت
الحسابات نتيجة
إلى
الكمبيوتر شاشة
لعرض
يا
إلى نقميا أو/و
ال
ة
رذاك
ُت .
نقل
المعطيات
الكمبيوتر نظم في اإلثنانية
:يقتينربط
ت
سمسم
ية
و
عية
تفر
،
الشكل في موضح ىو كما
9.1
.
عندما
نقلُت
تسمسمي البتات
ً
ا
،ى
أخر إلى نقطة من
رسلُ
ي
احدو خط عمى احدو بت
في
معينة لحظة
،
عند الحال ىو كما
المعطيات نقل
بين
الكمبيوتر
المودمو
(
الشكل
(a) 9.1
)
.
األول البت نقل ي
يجر
من الزمنية ة
رالفت خالل
0
( )
t
إلى
1
( )
t
الثان البتو
ي
من الزمنية ة
رالفت خالل
1
( )
t
إلى
2
( )
t
.ا
رج وىمم ،
الحالة ىذه في يمزمنا
ب ثمانية لنقل
ت
ات
ت
سمسم
ً
اي
ثمانية
ات
رفت
.زمنية
و
عندما
نُت
قل
ً
اعي
تفر الثمانية البتات
،
مثل
نقل
بتات ثمانية
،الطابعة إلى الكمبيوتر من
رسلُت
البتات جميع
ثمانية عمى
خطوط
الوقت نفس في منفصمة
،
خصصُ
وي
لكل احدو خط
( بت
الشكل
(b) 9.1
)
،
نقل زمن إلى الحالة ىذه في ونحتاج
فقط احدو بت
.
ا
لشكل
1
.
9
:
.بتات لثمانية عي
التفرو التسمسمي النقل عمى مثال
Serial transfer of 8 bits of binary data from computer to modem. Interval 0
t to 1
t is)
first
)
الكمب من بتات لثمانية التسمسمي النقل :
بين البت نقلُ
ي .المودم إلى يوتر
،
0
t
و
1
t
.ً
ال
وأ
(
Parallel transfer of 8 bits of binary data from computer to printer. The beginning
time is 0
t
)
الزمن عند النقل بداية .الطابعة إلى الكمبيوتر من بتات لثمانية عي
التفر النقل :
0
t
.
12
18. Digital Electronics – CH 1
يتميز
ال
نقل
التسمسمي
لممعطيات
اإلثنانية
فقط احدو خط إلى النقل خطوط باختصار عي
التفر النقل عن
.
أما
في
حالة
نقل
عية
التفر اإلثنانية المعطيات
،
فإن
خطوط عدد
ي النقل
ساو
عدد إلى ي
ذلك مع .ع
التفر عمى نقميا المطموب البتات
،
لمنقل
ال النقل زمن من أكبر زمن إلى حاجتو ىو عيب التسمسمي
المثال سبيل فعمى .البتات من محدد لعدد عي
تفر
،
كان إذا
( احدوال البت نقل زمن
1 s
)
،
( إلى نحتاج فإننا
8 s
التسمسمية يقةربالط بتات ثمانية لنقل )
،
إلى فقط نحتاج بينما
(1 )
s
.التسمسمية يقةربالط النقل من أكثر خطوط إلى حاجتو فيي عي
التفر النقل سمبية أما .عية
التفر يقةربالط لنقميا
المثال
2.1
a
)
( الرقمية ة
راإلشا لنفترض
A
الشكل في الممثمة )
10.1
،
بتات ثمانية لنقل الكمي الزمن تحديد المطموبو
ً
اتسمسمي
،
إرساليا أو نقميا تسمسل وتحديد
،
ً
اعمم
ً
ال
وأ رسلُ
سي الذي البت ىو اليسار أقصى عمى الذي البت أن
،
( ىو زمني كمرجع المستعممة الساعة ة
رإشا تردد أنو
100 kHz
.)
b
)
.ً
اعي
تفر المعطيات نفس إلرسال المطموب الكمي الزمن ىو ما
ا
لشكل
1
.
10
:
.النبضات من لقطار مثال
الحل
a
)
الساعة ة
رإشا تردد أن بما
(
100
f kHz
)
،
ىا
دور يكون
3
1 1 1
10
100 100 10
T s
f kHz Hz
بتات ثمانية إرسال زمن يكون بالتالي .بت كل لنقل الالزم الزمن وىو
8 10 80
s s
( الرقمية ة
راإلشا إلى نعود البتات إرسال تسمسل نحدد كي
A
الشكل في )
10.1
المستوى كان إذا .لمبت زمن كل عند
( البت فقيمة ً
اعالي المنطقي
1
)
،
( البت فقيمة ً
امنخفض المنطقي المستوى كان ذااو
0
)
،
البتات إرسال تسمسل يكون وعميو
الشكل في مبين ىو كما
11.1
:
ا
لشكل
1
.
11
:
.اليمين إلى اليسار من البتات إرسال تسمسل
b
)
البتات لنقل الالزم الزمن
( ً
اعي
تفر
10 s
)
13
19. Digital Electronics – CH 1
3
.
الرئيسة المنطقية العمميات
Basic Logic Operations
مجموعة تشكل
من
ات
رالعبا
ً
ااض
رافت
منطق أو ،
ً
ا
،
وظيفة أو
.
ف
،المثال سبيل عمى
ة
رالعبا تكون
المفترضة
"
المصباح
مضيء
صحيح "
الحالة تكون عندما ٌ
ة
"
تالف غير المصباح
"
صحيحة
،
الحالةو
"
المفتاح
التشغيل وضع عمى
صحيح "
ة
ً
اأيض
يمكن ،لذلك .
ال ة
رالعبا صياغة
منطقي
:التالي الشكل عمى ة
المصباح يضيء
لم إذا فقط
ً
اتالف يكن
مفتاح كان ذااو
بو التحكم
عمى
المثال ىذا في .التشغيل وضع
تكون ال
ة
رالعبا
األولى
صحيحة
إال
كانت إذا
تانرالعبا
التاليتان
صحيح
تين
.
ة
رفالعبا
األول
ى
"(
المصباح
مضيء
)"
الفرضية ىي
األساس
،
يتانراألخ تانرالعباو
الشرط ىما
ان
المذان
تتعمق
بيما الفرضية
.
في
عام
1850
،
طور
ياضياترالو المنطق عالم
اإل
بول ج
جور لنديري
(
George Boole
)
نظام
ً
ا
ياضير
ً
ا
لصياغة
ات
رالعبا
ال
منط
الرموز باستعمال ية
يمكن بحيث
صياغة
المسائل
مماثمة يقةربط وحميا
في المستعممة لتمك
.العادي الجبر
بقُط
البولي الجبر
اني
وس الرقمية النظم وتحميل تصميم في ،اليوم معروف ىو كما ،
يجري
الفصل في بالتفصيل تغطيتو
الثالث
.
طبقُ
ي
ال
منطق
(
Logic
)
عمى
ات
رالدا
المست الرقمية
عممة
في
تنفيذ
الوظائف
المنطق
ية
.
وتوجد
من اعوأن عدة
ات
رالدا
المنطق
ية
الرقمي
ة
التي
العناصر ىي
ئيسةرال
األساسية المبنات تشكل التي
لبناء
النظم
الكمبيوتر مثل المعقدة الرقمية
ه
روغي
.
س
و العناصر ىذه في اآلن ننظر
ن
ناقش
وظائفيا
.عامة يقةربط
ُ
ي
بين
الشكل
12.1
رموز
ال المنطقية اباتوالب
ثالث
ا تمثل التي
ل
عمميات
المن
طق
ية
األساسية
:وىي
(
NOT
،
AND
،
and
OR
)
ال وتمثل .
خطوط
بالرموز الموصولة ة
رالمستم
م
د
ا
خل
(
Inputs
)
و
م
خ
ا
ج
ر
(
Outputs
اباتوالب )
.
الم تقع
د
ا
عمى خل
رمز كل من ى
اليسر الجية
،
و
تقع
الم
خ
ا
ج
ر
منو اليمنى الجية عمى
.
ُت
سمى
ات
رالدا
التي
ت
اء
ربإج قوم
ال
عممي
ات
ال
منطق
ية
ال
معينة
مثل
(
AND
،
OR
)
بال
ابوب
ات
المنطق
( ية
Gates
)
.
ل يكون أن يمكن
اباتومب
( المنطقية
AND
،
OR
)
من عدد أي
المداخل
كما ،
مبين ىو
الشكل في
12.1
.
ا
لشكل
1
.
12
:
.ىا
ورموز ئيسةرال المنطقية العمميات
في
ال
المنطق عمميات
ية
،
ي
الشرط مثل
،
ص
حيح
/
خطأ
(
true / false
)
،
سابق وقت في المذكور
ال
مستو
المنطقي ى
العالي
)(صحيح ى
أ
و
ال المنطقي المستوى
منخف
ض
(
خطأ
.)
ول
استجابة الثالثة األساسية المنطقية العمميات من كل
وحيدة
من معينة لمجموعة
الشروط
.
14
20. Digital Electronics – CH 1
( المنطقية العكس عممية
NOT
)
عممية تغير
( المنطقية العكس
NOT
ال )
المنطق مستوى
ي
إلى
ال
مستوى
المنطق
ي
الشكل في مبين ىو كما ،المعاكس
13.1
عند .
يكون ما
المدخل
(
1
)
منطق
،
ج
المخر يكون
(
0
)
منطق
.
و
عند
يكون ما
المدخل
(
0
)
منطق
،
ج
المخر يكون
(
1
)
منطق
،الحالتين كمتا في .
الدخل لحالة مماثمة ج
المخر حالة تكون ال
.
ي
يجر
العممية تنفيذ
( العاكسة المنطقية
NOT
)
باستعمال
المعروفة المنطقية ابةوالب
العاكس باسم
(
Inverter
)
.
ا
لشكل
1
.
13
:
( المنطقية العكس عممية
NOT
.)
( المنطقي الجداء عممية
AND
)
تعطي
عممية
المنطقي الجداء
( المنطقية قيمتو ً
اخرج
1
)
،
( المداخل لكل المنطقية القيمة تكون عندما
1
مبين ىو كما )
الشكل في
14.1
ابةوب حالة في
(
AND
.بمدخمين )
عندما
( المنطقية القيمة المداخل أحد يأخذ
1
)
،
اآلخر المدخل ويأخذ
( المنطقية القيمة ً
اأيض
1
)
،
( المنطقية القيمة عندىا ج
المخر يأخذ
1
القيمة االقل عمى المدخمين أحد يأخذ وعندما .)
( المنطقية
0
)
،
( المنطقية القيمة ً
اأيض ج
المخر يأخذ
0
)
.
كال يأخذ وعندما
( المنطقية القيمة المدخمين
0
)
،
ج
المخر يأخذ
( المنطقية القيمة
0
ي
يجر .)
تنفيذ
( المنطقية ابةوالب باستعمال المنطقي الجداء عممية
AND
.)
ا
لشكل
1
.
14
:
( المنطقي الجداء عممية
AND
.)
( المنطقية الجمع عممية
OR
)
تعطي
عممية
المنطقي الجمع
( المنطقية قيمتو ً
اخرج
1
)
،
عندما
( المداخل ألحد المنطقية القيمة تكون
1
مبين ىو كما )
الشكل في
15.1
( ابةوب حالة في
OR
.بمدخمين )
عندما
( المنطقية القيمة المداخل أحد يأخذ
1
)
،
اآلخر المدخل ويأخذ
( المنطقية القيمة ً
اأيض
1
)
،
( المنطقية القيمة عندىا ج
المخر يأخذ
1
االقل عمى المدخمين أحد يأخذ وعندما .)
القيمة
( المنطقية
1
)
،
( المنطقية القيمة ً
اأيض ج
المخر يأخذ
1
)
.
( المنطقية القيمة المدخمين كال يأخذ وعندما
0
)
،
ج
المخر يأخذ
( المنطقية القيمة
0
ي
يجر .)
تنفيذ
( المنطقية ابةوالب باستعمال المنطقي الجمع عممية
OR
.)
15
21. Digital Electronics – CH 1
ا
لشكل
1
.
15
:
( المنطقي الجمع عممية
OR
.)
4
.
الرئيسة المنطقية الوظائف إلى مدخل
Introduction to the System Concepts
تشكل
المنطق العناصر
ية
الثالثة األساسية
(
AND
)
،
( و
OR
)
،
( و
NOT
)
،
ات
رالدا بناء يتم بيا التي األساسية المبنات
ً
اتعقيد األكثر المنطقية
،
ىا
بدور التيو
المفيدة العمميات من العديد تنفذ
المستعممة
بناء في
النظم
ال
رقمية
ال
.كاممة
من
ال
وظائف
ال
منط
قية
االستعمال شائعة
وظيفة
وتحويل ،الحسابو ،نةرالمقا
ال
رم
و
،ز
الو
،ترميز
و
فك
الترميز
،
انتخابو
المعطيات
،
.العدو ،ينيازوتخ
ىنا نعطي
اليامة الوظائف ىذه عن عامة لمحة
التي
لألنظ األساسية المبنات تشكل
مة
أج مثل الرقمية
.الكمبيوتر ة
زي
( المقارنة وظيفة
The Comparison Function
)
المنطقية ة
رالدا سمىُت
عممية تنفذ التي
ال
نةرمقا
بين
ينرمقدا
ة
ردا
ا
نةرلمقا
(
Comparator
.)
ت
قارن
بين نةرالمقا ة
ردا
قيمتين
وتشير
ال أم متساويتين أنيما إلى
.
لن
فترض
،
أن ،المثال سبيل عمى
و
لدي
نا
رقم
ا
و ن
ن
معرفة في غب
ر
ما
كان إذا
ا
متساويين
أ
م
يك لم إن ،ال
ونا
متساويين
،
ىو فأييما
األ
.كبر
يبين
الشكل
16.1
المقارن ة
رلدا ً
اصندوقي ً
امخطط
.
ُ
ي
طبق
عدد
إثناني
(ممثل
بال
المنطق مستويات
ية
)
( المدخل عمى
A
)
،
ُ
وي
طبق
عدد
إثناني
آخر
(ممثل
بال
المنطق مستويات
ية
)
عمى
( المدخل
B
.)
تشي
ر
المقارن ج
مخار
خالل من الرقمين بين العالقة إلى
وضع
ال
مستوى
ال المنطقي
عال
ي
عمى
ج
المخر
المناسب
أن لنفترض .
ال
عدد
2
( األول المدخل عمى مطبق اإلثناني بالنظام الممثل
A
)
،
الو
عدد
5
اإلثناني بالنظام الممثل
( اآلخر المدخل عمى مطبق
B
)
.
( ج
المخر سيأخذ
A < B
القيمة )
( المنطقية
1
)
( الرقمين بين العالقة عمى يدل مما ،
2
أصغر
من
5
األسيم وتمثل .)
يضةرالع
التي يةزاوالمت الخطوط من مجموعة
قيم تحمل
.البتات
ا
لشكل
1
.
16
:
( نةرالمقا وظيفة
The comparison function
.)
16
22. Digital Electronics – CH 1
(
Two binary numbers
)
:
اإلثناني النظام في ممثالن عددان
(
Binary code for
)
ـل اإلثناني الترميز :
(
Basic magnitude comparator
)
د :
ينرلمقدا ئيسةرال المقارن ة
را
(
Example: A is less than B (2 < 5) as indicated by the HIGH output (A < B)
)
:مثال :
(
A
( من أصغر )
B
)
(2 < 5)
( ج
المخر عند إليو مشار ىو كما
A < B
( العالية المنطقية بالقيمة )
HIGH
)
( الحساب وظيفة
The Arithmetic Functions
)
( الجمع
Addition
)
ُت
نفذ
( الجامع ة
ردا تسمى منطقية ة
ردا الجمع عممية
Adder
.)
( الجامع ة
ردا تجمع
الشكل
(a) 17.1
ثنائيين عددين )
(
Binary numbers
( المدخل عمى أحدىما يطبق )
A
)
،
( المدخل عمى اآلخر ويطبق
B
)
،
من المنقول مدخل ويوجد
( الدخل في سابقة مرحمة
Carry input
( ً
ا
راختصا أو )
Cin
)
،
( ع
المجمو ج
مخر :مخرجين الجامع ويولد
Sum
)
( ً
ا
راختصاو
∑
)
،
( تالية مرحمة إلى المنقول ج
ومخر
Carry output
( ً
ا
راختصاو )
Cout
.)
الشكل يوضح
(b) 17.1
ة
ردا
العددين تجمع جامع
3
و
9
.
الدار تعطي
ة
ً
اناتج
ىو
العدد
12
يشير ،
الجامع
خالل من النتيجة ىذه إلى
وضع
2
عمى
ع
المجمو ج
مخر
و
1
عمى
ج
الخر في المنقول ج
مخر
المثال ىذا في نفترض .
الدخل في المنقول أن
ىو
0
.
ا
لشكل
1
.
17
:
( الجمع وظيفة
The addition function
.)
(
Two binary numbers
)
النظام في ممثالن عددان :
( اإلثناني
عدد
ا
ثنائي ن
ا
ن
)
(
Binary code for
)
ـل اإلثناني الترميز :
(
Basic adder
)
بسيط جامع :
(
Example: A plus B
( :مثال :)
A
)
ائد
ز
(B)
17
23. Digital Electronics – CH 1
( الطرح
Subtraction
)
ُت
نفذ
عممية
ح
الطر
( ح
الطار ة
ردا تسمى منطقية ة
ردا
Subtracter
)
.
ح
الطار ة
ردا تتطمب
اثنان :مداخل ثالثة
منيما
لم
عددين
اد
رالم
طرحي
م
ا
( الدخل في ً
انزو األعمى المرحمة من المستعار مدخل ىو الثالثو
Borrow input
)
.
ة
رولدا
( الفرق ج
مخر مخرجان ح
الطار
Difference
)
،
( ج
الخر في المستعار ج
ومخر
Borrow output
)
،المثال سبيل عمى .
عندما
ي
يجر
ح
طر
5
من
8
مع
الدخل في مستمف وجود عدم
،
سيكون
ىو الفرق
3
مع
ج
الخر في مستمف وجود عدم
.
( الضرب
Multiplication
)
ُت
نفذ
عممية
الضرب
منطقية ة
ردا
تسمى
( الضارب
Multiplier
)
.
المطموب العددان عمييما يطمق مدخالن لمضارب
بيمارض
،
( المضروبين العددين جداء ناتج يمثل ج
ومخر
Product
)
من سمسمة ىو ببساطة الضرب .
الجمع عمميات
احة
زاإلو
لمجداءات
ال
ئيةزج
.ى
أخر ات
رودا الجامع ة
ردا باستعمال الضارب تنفيذ يمكن .
( القسمة
Division
)
احة
زاإلو نةرالمقاو ح
الطر عمميات من سمسمة اء
ربإج القسمة عممية اء
رإج يمكن
.
ة
ردا باستعمال القسمة ة
ردا تنفيذ يمكن
.ى
أخر ات
رودا الجامع
لم مدخمين القسمة ة
ردا تتطمب
تقسيميما اد
رالم عددين
،
القسمة نتيجة يمثل أحدىما مخرجان وليا
(
Quotient
)
،
( القسمة باقي اآلخر ويمثل
Remainder
)
.
( الرموز تحويل وظيفة
The Code Conversion Function
)
( الرمز
Code
)
ىو
نوعو من يدرف نمط في تبةرم البتات من مجموعة
،
وتستعمل
لتمثيل
م
عمومات
معينة
محول يغير .
الرموز
الرمز بتات
لمم
عموم
ة
شكل من
بين التحويل ذلك عمى األمثمة ومن .آخر شكل إلى
ال
رموز
اإلثنانية
(
Binary
)
مثل ى
أخرو
األعداد
يةرالعش
( ً
اإثناني ة
زالمرم
Binary Coded Decimal
( ي
غر الترميز أو )
Gray Code
.)
( الترميز وظيفة
The Encoding Function
)
ُت
نفذ
ة
ردا الترميز وظيفة
م
نطق
ية
تسمى
( المرمز
Encoder
.)
يح
ول
المرمز
مثل ،المعمومات
األ
رق
ا
م
ال
يرعش
ة
أو
األ
حرف
األ
بجد
ية
،
إلى
شكل
الترميز أشكال من
،المثال سبيل عمى .
أحد يحول
أ
نو
ا
ع
ات
زالمرم
يةرالعش األرقام
(
0
)
إلى
(
9
)
إلى ،
رم
و
إثنانية ز
(
Binary code
)
.
القيمة تمثل
( العالية المنطقية
HIGH
)
ً
امحدد ً
ايرعش ً
ارقم مدخل عمى
،
المرمز يحوليا
.ي
العشر الرقم لذلك مكافئ إثناني عدد إلى خرجو في
يبين
الشكل
18.1
إلى حاسبة آللة رقمية مفاتيح لوحة مرمز ة
ردا
مقابمة إثنانية أعداد
ل
معالجتيا
في
ات
ردا
اآل
لة
ال
.حاسبة
18
24. Digital Electronics – CH 1
ا
لشكل
1
.
18
:
التر وظيفة
( ميز
The Encoding function
.)
(
Calculator keypad
)
حاسبة آللة أرقام لوحة :
(
Binary code for 9 used for storage and/or calculation
)
لمعدد اإلثناني الترميز :
9
المستعمل
لمحساب أو/و ينزلمتخ
( الترميز فك وظيفة
The Decoding Function
)
ُت
وظيفة نفذ
فك
ة
ردا الترميز
م
نطق
ية
تسمى
مفكك
الترميز
(
Decoder
.)
م يحول
فك
الترميز ك
المعمومات
ة
زالمرم
مثل ،
األ
عد
ا
د
اإلثنانية
إلى ،
.يةرالعش كاألعداد ة
زمرم غير أعداد
،المثال سبيل عمى
يحول
من معين ع
نو
م
فك
كات
الت
رم
ي
ز
عمى الممثل اإلثناني الترميز
4
إلى بت
عدد
ي
عشر
م
.ناسب
يبين
الشكل
19.1
ً
انوع
الذي الترميز مفككات من
ي
ستعمل
لتفعيل
المقاطع سباعية رقمية إظيا وحدة
،
وصل يقرط عن
كل
مقطع
من
المقاطع
السبعة
فك وحدة ج
مخار من ج
بمخر
.الترميز
رمز يظير عندما
إثناني
عمى خاص
م
د
ا
خل
م
فك
الترميز ك
،
تتفعل
ال
خطوط
ال
مناسبة
لتضيء خرجو عمى
لوحدة المناسبة المقاطع
اإلظيار
ل
ت
عرض
الرقم
ال
المقابل ي
عشر
ل
مرمز
اإلثناني
.
ا
لشكل
1
.
19
:
( الترميز مفكك وظيفة
The Decoding function
.)
(
Binary-coded input
)
ً
اإثناني زَ
مَ
رُ
م مدخل :
19
25. Digital Electronics – CH 1
(
7-segment display
)
:
المقاطع سباعية رقمية إظيار وحدة
( المعطيات انتخاب وظيفة
The Data Selection Function
)
( الناخب ة
ردا :ىما المعطيات النتخاب تانردا توجد
MuItiplexer
( العكسي الناخب ة
رودا )
Demultiplexer
ة
ردا إن .)
( الناخب
Mux
محدد زمني تتابع وفق الناخب ج
خر إلى المداخل معطيات تنقل منطقية ة
ردا ىي )
أن يمكن .
نم
عممية ثل
ً
اوظيفي التبديل
ب تصل إلكترونية اطعوبق
ج
المخرو المداخل ين
،
وت
بطر
ا عمى
لتتابع
ج
بالمخر المداخل من مدخل كل
.
العكسي الناخبو
ىو
ة
ردا
منطقية
الرقمية المعطيات تحول
خط من
ال
مدخل
ال
وح
ي
عدة إلى د
ج
مخار
وفق
زمني تسمسل
.محدد
العكسي الناخبو الناخب ستعملُ
ي
عند
المعطيات نقل
بع مكان إلى احدو خط عبر مصادر عدة من
يعيازتو عادةاو يد
الشكل يوضح .جيات عدة عمى
20.1
التطبيق من ع
النو ىذا
ات
إرسال يتم حيث
المعطيات
مصادر ثالثة من الرقمية
.آخر موقع في محطات ثالث إلى احدو خط طول عمى
ا
لشكل
1
.
20
:
( العكسي الناخبو الناخب وظيفة
The Data selection function
.)
(
Data from
)
:
من المعطيات
(
Switching sequence control input
)
:
التبديل بتتابع التحكم مدخل
الشكل في
20.1
ُت ،
نقل
( المدخل معطيات
A
)
العكسي الناخب مدخل إلى اصلوال الخط إلى ثم الناخب ج
مخر إلى
خالل
ال
ة
رفت
ال
زمنية
(
1
t
)
( العكسي الناخب ج
مخر إلى ومنو
D
.)
ثم
أثناء
ال
ة
رفت
ال
زمنية
(
2
t
)
،
معطيات الناخب ينقل
( المدخل
B
)
( ج
المخر إلى ومنو العكسي الناخب مدخل إلى اصلوال الخط إلى ثم الناخب ج
مخر إلى
E
)
.
و
خالل
ال
ة
رفت
ال
زمنية
(
3
t
)
،
( المدخل معطيات الناخب ينتقل
C
ج
مخر إلى )
العكسي الناخب مدخل إلى اصلوال الخط إلى ثم الناخب
( ج
المخر إلى ومنو
F
)
.
( المدخل معطيات وصل يجري أي
A
( ج
المخر إلى )
D
)
أثناء
ال
ة
رفت
ال
زمنية
األ
ول
ى
،
( المدخل معطيات وصل ي
ويجر
B
)
( ج
المخر إلى
E
)
أثناء
ال
ة
رفت
ال
زمنية
الثانية
.
و
خالل
ال
ة
رفت
ال
الثا زمنية
لثة
،
وصل ي
يجر
( المدخل معطيات
C
ج
المخر إلى )
20
26. Digital Electronics – CH 1
(
F
)
.
التتابع ىذا ويتكرر
بحيث
ً
ا
رمستم االتصال يبدو
مصادر عدة بين
جية في
ا
و إلرسال
طرف في جيات عدة
اال
ستقبال
وحيد اتصال خط باستعمال
يسمى ما وىذا ،
ب
عممية
االنتخاب
ال وفق
تقسيم
الزمني
(
Time Division
Multiplexing
ً
ا
راختصا أو )
(
TDM
.)
( التخزين وظيفة
The Storage Function
)
ينزالتخ
(
Storage
)
ى
و
مطموب وظيفة
ة
،الرقمية األنظمة معظم في
اليدفو
ىو منو
حفظ
المعطيات
اإلثنانية
من ة
رلفت
.الزمن
ستعملُت
بعض
عناصر
ينزالتخ
المعطيات ينزلتخ
ة
رقصي زمنية ة
رلفت
،
ستعملُ
وي
بعض
اآلخر يا
المعطيات ينزلتخ
زمن ة
رلفت
طويمة ية
ويمكن .
لعنصر
ال
ينزتخ
أن
""يحفظ
ً
ااحدو ً
ابت
من مجموعة أو
البتات
.يارضرو ذلك كان طالما
من
األ
اعون
ال
شائعة
لعناصر
ينزالتخ
( القالبات
Flip-Flops
)
،
( السجالتو
Registers
)
،
الناقمة النصف اكروالذو
(
Semiconductor Memories
)
الممغنطة اص
راألقو ،
(
Magnetic Disks
)
،
األشرطةو
المغناطيسي
( ة
Magnetic
Tapes
)
الضوئية اص
راألقو ،
(
Optical Disks
أو )
المدمجة اص
راألق
(
CDs
)
.
( القالبات
Flip-flops
)
القالب
ى
و
منطقية ة
ردا
إثنانية
( ار
راالستق
Two Stable States
)
،
يمكن
أن
بت ة
رم كل في تخزن
ً
ا
احدو
ً
ا
إما ،فقط
(
1
)
ً
امنطقي
أو
(
0
ً
امنطقي )
يشير .
نةزالمخ البت قيمة إلى القالب ج
خر
.
( العالية المنطقية القيمة ج
الخر أخذ إذا
HIGH
يكون )
( خزن قد
1
ً
امنطقي )
،
( المنخفضة المنطقية القيمة ج
الخر أخذ ذااو
LOW
( خزن قد يكون )
0
ً
امنطقي )
و .
ي
نفذ
القالب
باستعمال
المنطقية اباتوالب
.ئيسةرال
( السجالت
Registers
)
يتكو
ن
السجل
قالبات عدة من
،
بالتالي
يمكن
البتات من مجموعة خزنُ
ي أن
،المثال سبيل عمى .
ي
يجر
سجل إنشاء
8
-
ثمانية من بت
قالبات
ينزتخ إلى باإلضافة .
ال
بت
ات
،
است يمكن
عمال
السجالت
احة
زإل
ال
بت
ات
داخل آخر إلى موقع من
،لذلك .ى
أخر ة
ردا إلى السجل من أو السجل
عرفُت
السجال ىذه
ت
ب
سجالت
( احة
زاإل
Shift Registers
)
.
يوجد
نو
عان
ال :احة
زاإل سجالت من
سجالت
التسمسمية
و
ال
سجالت
عية
التفر
ي .
ي
جر
تخزين
ال
بت
ات
سجل في
احة
زاإل
بت اء
رو ً
ابت التسمسمي
الشكل في موضح ىو كما ،
21.1
.
يمكن
تشبيو
التسمسمي احة
زاإل سجل
ت بعممية
الركاب حميل
في
حافمة
ً
ااحدو ً
ااحدو
باب خالل من
يا
،
وكذلك
خروج
يم
ً
ااحدو ً
ااحدو
خالل من
نفس
.الباب
21