موضوعنا اليوم سيتم تلخيصه حول البوابات المنطقية، ولمن لا يعرف ماهي هذه البوابات المنطقية، فهي ببساطة عناصر إلكترونية رقمية تنفذ وتكون ذات طابع منطقي محدد.
فما هي تلك البوابات المنطقية بكل تفاصيلها ومكوناتها، وما هي أفضل التعريفات لها بالإضافة إلى مجموعة من المعلومات، وسنتعرف على ذلك من خلال موقعنا المميز دائما مقال mkaal.com.
البوابات المنطقية
- هي دائرة كهربائية تحتوي على مدخلين ومخرج واحد.
- أيضا، في حالة اجتياز مجموعة محددة من الاختبارات، يمكن الالتحاق بها بسهولة.
- وبالتالي يتم تشبيهها بالحارس الذي يسمح بالدخول إلى مكان محدد ويمنح إذن الدخول.
- هذا البوابة تعتمد أيضا على استقبال تيارين كهربائيين معاكسين ومقارنتهما مع بعضهما البعض.
- ومن ثم إصدار تيار جديد.
- وينشأ بشكل واضح وكبير، وذلك وفقا للمقارنة التي تم إجراؤها بين الاتجاهين السابقين.
- كما يعتمد نظام تلك البوابات على السماح بمرور البيانات أو منعها، وبالتالي، في حال تم السماح بمرور البيانات تلك.
- ومن الممكن أن يتم الحصول على خرج منها.
- في حالة عدم السماح لها، تكون لها مستويين من الخرج، وبالتالي نستنتج أن الخرج المتعلق بتمرير البيانات يكون غير مسموح به.
- يختلف عن الخرج الذي يمنع مرور البيانات.
اقرأ أيضاً: المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء وأهميتها
أنواع البوابات المنطقية
البوابات المنطقية البسيطة
- تعتمد بوابة الضرب ووظيفتها الخاصة على ضرب المدخلات.
- تحتوي تلك البوابة على مدخلين واحد على مخرج واحد.
- وبالتالي عندما يكون المخرج قيمته واحدة فقط، يكون للمدخلين نفس القيمة واحدة.
- تطلق عليه اسم الضرب المنطقي، وهو المستخدم في بناء معظم الدوال المنطقية.
- الجبر البوليني هو المفهوم الذي يوضح طريقة عمل البوابات المنطقية، وهو صيغة للمنطق الرمزي.
- إنها طريقة مختصرة لعرض ما يحدث في دائرة منطقية معينة، وبالتالي تكون عبارة بولية.
- تكون مدخلا هاما ورئيسيا لكل من البوابتين OR وNOT.
- بوابة الجمع OR تحتوي على مخرج واحد ومدخلان اثنان وتقوم بجمع قيم المدخلات.
- حتى تكون في النهاية قيمة المخرج واحد.
- خاصة إذا كانت القيمة الخاصة لأحد المداخل تساوي واحدا فقط، وتطلق عليها اسم الجمع المنطقي.
- وهي التي يتم تجسيدها من خلال عدد من المفاتيح التي يتم توصيلها بشكل متواز في الدائرة الكهربائية.
- البوابة النفي NOT هي واحدة من أبسط البوابات المنطقية وأهمها، وتتميز بأن لها مدخل واحد فقط ومخرج واحد فقط.
- وهي التي تعرف باسم العاكس أو المحول.
- يتم ذلك عن طريق عكس القيمة، حيث يتم تحويل الصفر إلى واحد، وكذلك تحويل الواحد إلى صفر.
- وهي التي يطلق عليها اسم الإتمام.
البوابات المنطقية الأكثر تعقيداً
- بوابة XNOR هي بوابة تحتوي على مخرج واحد فقط ومدخلان.
- يتم تمثيل تلك القيمة أيضا باستخدام بوابة XOR على المدخلات.
- الناتج لهذه العملية يكون واحدا عندما تكون القيم المدخلة متساوية.
- بوابة NOR هي بوابة تحتوي على مخرج واحد فقط ومدخلين اثنين، وتعمل بناء على عملية النفي.
- وأيضا، القيمة التي تنشأ من الجمع مع القيم المدخلة إليها هي بوابة مستقلة بحد ذاتها، ويتم التعبير عنها باستخدام علامة التكافؤ.
- بجانب بوابة NAND هو نوع من البوابات التي تحتوي على مخرج واحد فقط ومدخلين.
- وهي العملية التي تنشأ نتيجة عملية النفي والتي تنتج أيضا عن طريق بوابة AND.
- فالأساس وراء هذه العملية هو الجمع بين العمليتين المنطقيتين AND وNOT.
- جدير بالذكر أن هذا البوابة تشير إلى NOT وAND، وبالتالي تعتبر عكس لكلمة AND.
- بوابة XOR تحتوي على مدخلين ومخرج واحد فقط، وإذا كانت قيمة أحد المدخلين تساوي واحد، فإنها تكون نشطة.
- عندما لا يتواجد الاثنان معا، فإن قيمة الناتج النهائي الذي يخرج منهما تكون واحدة، وهذه هي البوابة التي تسمى باسم أي منهما وليس كليهما.
التعبير البوليني لتمثيل المنطقة الدائرية
يمكن الحصول على التعبير البوليني الخاص بأي دائرة من خلال بدء العمل بالمدخلات الواقعة على الجانب الأقصى الأيسر من الدائرة.
عندما تصل إلى النهاية النهائية للدائرة، يتم كتابة الناتج الخاص بكل بوابة.
وبالتالي يمكن الحصول على التعبير البوليني لتلك الدائرة على الشكل التالي:
- تعبير بوابة الـAND في الجبر البوليني، حيث يكون لها إدخالان A و B والناتج AB.
- بالمثل، في منطق البوابات الرقمية، بوابة AND تتميز بالإشارتين A و C وتكون النتيجة AC.
- تعبير بوابة OR لها مدخلان AB و AC، ويكون الناتج AB + AC.
- وبالتالي، الناتج النهائي لهذه الدائرة سيكون كما يلي: Y = AB + AC.
الدوائر المنطقية التوافقية
- قدمت إحدى أهم النظريات، وهي نظرية ديمورجان، التي تعتبر جزءا هاما وأساسيا من الجبر البوليني.
- التحويلات الجبرية تقوم بتحويل التعبيرات الجبرية من وضعية AND إلى وضعية OR والعكس.
- عند إزالة الحركات العلوية من المتغيرات المتعددة.
- البوابة NAND، هي عبارة عن بوابة عامة تستخدم بشكل كبير وواضح في تنفيذ العاكس.
- تتعلق هذه بعمليات AND وOR وNOR.
- كما هو الحال مع البوابة NOR، تشبه بوابة NAND تشابها واضحا ويمكن استخدامها بنفس الطريقة.
- لبناء بوابات عاكسة مثل AND و OR، وهي أيضا ذات صلة ببوابة NAND العكسية.
نظرية ديمورجان
- النظرية الأولى لديمورجان : A + B = A * B
- كذلك النظرية الثانية لديمورجان : A * B = A + B
- ومن هذا يمكن استنتاج أن البوابة NOR تعادل البوابة AND المنفية، بينما البوابة NAND.
- فهي تتكافأ مع البوابة OR السالبة.
قد يهمك: طريقة استخدام الكهرباء بطريقة آمنة
خرائط كارنوف
- تلك هي خريطة مرئية توضح وتشرح التعبيرات الجبرية بسهولة وبأسلوب مبسط.
- حتى يسهل فهمها بشكل كبير.
- عند استخدامها بشكل جيد وسليم، يمكن الحصول على التعبير البوليني بأبسط صورة ممكنة.
- قواعد الجبر البوليني لها دور مهم في فهم جميع جوانبها، ويجدر بالذكر ذلك.
- واحدة من عوامل تبسيط التعبير الجبري البسيط والسهل، ومدى قابلية تطبيق تلك النظرية.
- وبالتالي، يلعب استخدام تلك المهارة دورا كبيرا في تحليل تلك القواعد وتبسيطها.
- كما إن خريطة كارنوف، لها دور كبير في تماثل جدول الحقيقة.
- والسبب وراء ذلك هو المنافع المحتملة التي توفرها لنا في جميع النتائج والمدخلات المرتبطة بقيمته.
- حيث يتم تنظيم هذه الخرائط وفقا لترتيب الأعمدة والصفوف، حيث تشكل مصفوفة من الخلايا.
- بالإضافة إلى ذلك، تمثل كل حلية القيمة الثنائية للتشكيلات الخاصة بالمدخلات، وبالتالي يتم ترتيبها.
- بطريقة تجعل هذه الخلايا أكثر بساطة وسهولة.
- مثال على تلك الخرائط يكون وجود متغيرين فقط وهما A و B، ويتم تكملتها بوجود A و B وبالتالي تكون الخريطة كاملة.
- هي أربع تشكيلات تتكون من (00 – 01 – 10 – 11).
شاهد أيضاً: موضوع تعبير عن القوة الدافعة الكهربية
في النهاية، قدمنا لكم مجموعة من البوابات المنطقية، وهي أحد أهم الأسس لبناء أي دائرة منطقية.
وأي نظام رقمي أو منطقي يتضمن مجموعة من التفاصيل الخاصة بكل بوابة، بدءا من البوابات الأساسية وصولا إلى تلك الأكثر تعقيدا، ونأمل أن تكونوا استفدتم منه وأن تكونوا بخير.
