Akademik - Bilimsel - Üniversite Ders Kitapları                             Farkımız kitaplarımızda...

Hakkımızda

Kitaplarımız

Hazırlanan Kitaplar

Satış/Dağıtım

Çalışmak

İletişim

Periyodik Dergi

Post-Edu Enstitüsü

Kitap Fuarları

Kurumsal Hizmetler

LOJIK DEVRE TASARIMI

-Bilgisayar ve Elektronik Mühendisliğinde-

Dr. Taner ARSAN

Dr. Rifat ÇÖLKESEN

Yeniden düzenlenmiş 2. basım

Bu kitap, "lojik devre tasarimi" konusunda boslugu dolduracak cidi bir kaynaktir. Üniversitelerin, nitelikli egitim yapan üniversitelerin bilgisayar, elektronik, elektrik, kontrol, endüstri, mekatronik konularinda ögretim yapan mühendislik bölümlerinde ve meslek yüksek okullarinin ilgili bölümlerinde verilen "Lojik Devreler", "Modern Mantik ve Lojik Devreler", "Sayisal Sistem Tasarimi" gibi dersler için bir kaynak, ders kitabi olma özelligindedir. Yüzeysel egitim yapan üniversiteler için konular agirdir.

Kitap hem ögrenciler hem de tasarim yapan mühendisler için gerekli bilgileri kapsamaktadir.

Kitapta, konular ele alinirken hem teori hem de uygalama gözönüne alinmis olup oldukça fazla problem çözümü yapilmis ve örnekler verilmistir. Ayrica, her bölüm sonuna çözülmesi için sorular koyulmustur.

Kitaba, ayrica, "lojik devre laboratuvari" 10 adet deney yönergesi eklenmistir.

İçindekiler

Önsöz

Bölüm 1   Lojik Devre Tasarım Dünyası

Analog İşaret & Sayısal Veri

Kodlama & Kod Tabloları

Kombinezonsal Devre & Ardışıl Devre

Kanonik Model & Algoritmik Model

Tasarım Adımları ve Üretim

Transistör & Kapılar

Saklayıcı & Bellek

Teknoloji: TTL ve CMOS

Tasarım ve Benzetim Ortamları

Maliyet

Kart & ASIC

Kenar & Düzey Tetiklemesi

bit, nipple ve Byte  (birli, dörtlü, sekizli)

Analog Sayısal Dönüşüm (ADC, DAC)

Donanım Tanımlama Dili (HDL)

Sorular

Bölüm 2      İşaretler ve Analog/Sayısal Dönüşüm

2.1.  İşaretlerin Sınıflandırılması  

      Sayısal İşaret  

2.2.  Analog/Sayısal Dönüşüm 

      2.2.1.      ADC’nin Mimarisi 

            Örnekleme ve Tutma İşlemleri

            Kuantalama 

            Kodlama

      2.2.2.      DAC’ın Mimarisi

2.3.  Özet

2.4.  Sorular

Bölüm 3   Sayı Sistemleri

3.1.  Çeşitli Sayı Sistemleri

      İkili Sayı Sistemi 

      İkili Sayılar Üzerinde Aritmetik İşlemler

      Tümleyen Aritmetiği 38

      Sekizli Sayı Sistemi (Octal) 39

      Onaltılı Sayı Sistemi (Hexadecimal)      39

      BCD Sayı       39

      Sayıların Bilgisayarda Gösterilimi      40

      Bir Sayının Genel İfadesi      42

3.2.  Sayı Sistemleri Arasında Dönüşüm Kuralları    42

      3.2.1.    n Tabanından 10 Tabanına Dönüşüm  42

      3.2.2.    10 Tabanından  n  Tabanına Dönüşüm  45

      3.2.3.    m Tabanından  n Tabanına Dönüşüm  50

             3.2.3.1.  2 Tabanından 8/16 Tabanına Dönüşüm 52

3.3.       İşaretli Sayıların Gösterilimi      53

      3.3.1.      İşaretli Sayılarda  Tümleme Aritmetiği 53

             3.3.1.1.  Taban’a Göre Tümleme   53

             3.3.1.2.  (Taban-1)’e Göre Tümleme       55

      3.3.2.      Çıkarma İşleminin Tümleyen Aritmetiğiyle Yapılması 56

      3.3.3.      Çıkarmanın (Taban-1)’e Tümleyen Aritmetiğiyle Yapılması  58

3.4.       Özet     60

3.5.       Sorular

Bölüm 4      Kodlama

4.1.  Kodlamanın Tanımı 64

4.2.  Sayısal Kodlama   66

      4.2.1.    İkili Kodlanmış Ondalık (BCD) Gösterim   67

             BCD Sayılar Üzerinde Aritmetik İşlemler     68

             BCD Toplama    68

             BCD Çıkarma     69

      4.2.2.    Üç Fazlalık Kodu (Excess-3) 70

             Üç Fazlalık Kodunda Aritmetik İşlemler     70

      4.2.3.      Aiken Kodu   71

             Aiken Kodunda Aritmetik İşlemler     72

      4.2.4.      Bitişik Kodlar ve Gray Kodu      73

            Hamming Uzaklığı     74

             Gray Kodu   75

4.3.       Hata Sezme ve Onarma     76

      4.3.1.      Eşlik Biti Ekleme       76

      4.3.2.      Boyuna Fazlalık Sınaması - LRC     77

      4.3.3.      Çevrimli Fazlalık Sınaması - CRC     79

      4.3.4.      Hamming Kodlaması      81

4.4.  Alfanumerik Kodlar 82

      ASCII        83

      Unikod (Unicode) 84

      Türkçe Karakter Tablosu    84

4.5.  Özet

4.6.  Sorular

Bölüm 5   Lojik Devre Temelleri

5.1.  Lojik İşlemlerin Temeli 88

      5.1.1.    VE  İşlemi (AND)      88

      5.1.2.      VEYA İşlemi (OR)      90

      5.1.3.      TÜMLEME  İşlemi (NOT) 91

5.2.  Türetilen İşlemler     93

      5.2.1.      TÜMLEYEN-VE (TVE) İşlemi (NAND)    93

      5.2.2.      TÜMLEYEN-VEYA  (TVEYA) İşlemi (NOR)      94

      5.2.3.    YA DA İşlemi  (XOR) 95

      5.2.4.      EŞDEĞERLİK  (TYA DA) İşlemi (XNOR)     96

5.3.  Temel Lojik İşlemlerinin Kümeler Cebri İle Gösterilişi      97

      5.3.1.      Küme Kavramı    97

      5.3.2.      Kümeler Cebrinde Kesişim     99

      5.3.3.      Kümeler Cebrinde Birleşim     99

      5.3.4.       Kümeler Cebrinde Tümleme   99

      5.3.5.       Kümeler Cebrindeki Diğer Kavramlar       100

5.4.  Boole Cebrinin Aksiyom ve Teoremleri      100

      5.4.1.       Boole Cebri Aksiyomları       101

      5.4.2.       Boole Cebri Teoremleri      101

5.5.  Boole Cebri Fonksiyonları ve Standart Biçimler     107

      Minimum ve Maksimum Terimler     107

      5.5.1.      Minimum Terimler Kanonik  Biçimi  108

      5.5.2.       Maksimum Terimler  Kanonik  Biçimi  110

5.6.  Kanonik Biçimler Arasındaki Dönüşüm  112

5.7.  Doğruluk Tablosundan Kanonik  Biçimlerin Bulunması      113

5.8.  Kanonik  Biçimlerin Lojik Kapılarla Gerçeklenmesi      116

5.9.  Özet

5.10.  Sorular

Bölüm 6   Lojik Fonksiyonların İndirgenmesi

6.1.  Görüşe Dayanarak İndirgeme 122

6.2.  Karnaugh Diyagramı Yöntemi    124

            Karnaugh Yönteminde Komşuluk Kavramı    129

6.3.  Quine-Mc Cluskey Yöntemi    139

6.4.  Eksik Boole İşlevleri      144

6.5.  Türetilmiş Kapılarla Temel Lojik Kapıların Yapılması  146

            TÜMELEME Kapısı      146

             VE Kapısı        146

             VEYA Kapısı 147

6.6.   İndirgenmiş İfadelerin Aynı Tür Kapılarla Gerçekleştirilmesi 148

            Çarpımlar Toplamı - TVE Tasarımı    148

            Çarpımlar Toplamı - TVEYA Tasarımı    149

            Toplamlar Çarpımı - TVE Tasarımı    151

            Toplamlar Çarpımı - TVEYA Tasarımı    152

6.7.  Özet

6.8.  Sorular

Bölüm 7      Kombinezonsal Devreler

7.1.  Kombinezonsal Devreler      160

7.2.  Kombinezonsal Devre Elemanları       161

7.3.  Kombinezonsal Devre Tasarımı    162

7.4.  Kombinezonsal Tümleşik Devreler    167

      7.4.1.      Aritmetik Toplama/Çıkarma Devreleri      167

             Yarı Toplayıcı (Half Adder )      168

             Tam  Toplayıcı (Full Adder )     168

             Yarı Çıkarıcı ( Half  Subtractor )      170

             Tam Çıkarıcı (Full   Subtractor )      171

            Toplama/Çıkarma Devresi (Adder and Subtractor)      173

      7.4.2.      Seçiciler  (Multiplexer-MUX) 174

      7.4.3.      Dağıtıcılar (Demultiplexer-DEMUX) 179

      7.4.4.       Kod Çözücüler (Decoder) 182

      7.4.5.      Kodlayıcı (Encoder)  184

      7.4.6.       ALU Tasarımı  (Arithmetic Logic Unit)      186

      7.4.7.    7-Parçalı Gösterge (7-Segment Display )   188

7.5.  Çıkış Bağlantı Şekilleri     191

7.6.  Özet

7.7.  Sorular

Bölüm 8      Maliyet Faktörü ve Karmaşıklık  Hesabı

8.1.  Maliyet Hesabı       202

8.2.  Karmaşıklık Hesabı       204

      Zaman Karmaşıklığı/Çalışma Hızı      205

      Eleman Karmaşıklığı      208

8.3.  Büyük O Notasyonu ve Karmaşıklık      210

8.4.  Özet

8.5.  Sorular

Bölüm 9      Programlanabilir Kombinezonsal Devreler

9.1.  Programlanabilir Kombinezonsal  Devreler-PLD     214

9.2.  Programlanabilir Kombinezonsal  Devre Elemanları 215

      9.2.1.      PROM’un İç Yapısı    217

      9.2.2.      PAL’in İç Yapısı  219

      9.2.3.      PLA’nın İç Yapısı  223

9.3.  Özet

9.4.  Sorular

Bölüm 10 Ardışıl Devre Temelleri

10.1.  Ardışıl  Devrelerin Genel Yapısı      230

      10.1.1.  Mealy ve Moore Makinaları      231

      10.1.2.    Asenkron & Senkron Ardışıl Devreler    232

      10.1.3.    Durumlar ve Durum Diyagramları      234

             Durum Tablosu, Durum Diyagramı 235

             Sonlu Durum Makinaları      238

             Durum İndirgeme ve Durum Atama      241

            Eşdeğerlik Tablosu ile Durum İndirgeme 241

      10.1.4.    Standart Tasarım Birimleri     245

      10.1.5.    Kenar ve Düzey Tetikleme  248

      10.1.6.    Saat İşareti ve Senkron Hücrelerin Zaman Davranışı  250

            Senkron Ardışıl Devrelerde Zamanlama Parametreleri      251

            Senkron Hücrenin Zaman Diyagramı 252

10.2.  Flip-Flop’lar     253

      Ana-Uydu Flip-Flop   257

10.3.  Tutucular  (Latches)  258

10.4.  Ardışıl Lojik Devre Analiz Yöntemi    260

10.5.  Ardışıl Devre Tasarım Yöntemi    266

10.6.  Özet

10.7.  Sorular

Bölüm 11 Saklayıcı, Sayıcı ve Bellek Elemanları

11.1.  Saklayıcılar      278

      Ötelemeli Saklayıcı (Shift Register)   279

      PIPO, PISO, SIPO, SISO ve Üniversal Saklayıcı   280

11.2.  Sayıcılar       282

      İkili, Ondalık, Gray-Kod, Halka, Modulo, Ripple 284

11.3.  Bellekler       287

      RAM , ROM , PROM , EPROM , E2ROM CAM      289

11.4.  Programlanabilir Ardışıl Devreler    298

11.5.  Özet300

11.6.  Sorular

Bölüm 12   Ardışıl Devre Tasarım Yöntemleri

12.1.  Kanonik Yaklaşım/Tasarım Yöntemi      304

12.2.  Modüler Yaklaşım/Tasarım Yöntemi      307

12.3.  Algoritmik Yaklaşım/Tasarım Yöntemi      314

12.4.  Özet

12.5.  Sorular

Bölüm 13   Benzetim Ortamında Lojik Devre Tasarımı

13.1.  multiSIM Programının Özellikleri  328

   multiSIM Kullanıcı Arayüzü    329

   multiSIM Tasarım Araç Çubuğu      331

   multiSIM Kullanıcı Arayüzünü Özelleştirme      332

   multiSIM Kullanıcı Tercihlerinin Tanımlanması      334

   multiSIM Benzetim Ortamı Arayüzü    337

13.2.  Lojik Devrelerin Benzetimi  339

13.3.  Örnek Çalışmalar 341

      Lojik Düzey Algılayıcısı      342

      Lojik Probe         342

      4-bit BCD Sayıcı ve 7-parçalı gösterge   344

      4-bitlik İkili Yukarı Sayıcı      344

13.4.  Lojik Devre Şemasından Baskılı Devreye Geçiş      345

13.5.  Özet

13.6.  Sorular

Ek A   Lojik Devre Katalog Bilgileri

Kombinezonsal Devreler      351

Tümleşik Kombinezonsal Devreler      351

Ardışıl Devreler          353

Bazı Tümdevrelerin Şematik Gösterimleri 

Ek B   TTL ve CMOS Tümdevre Özellikleri

TTL Tümdevre Özellikleri  357

Propagasyon Gecikmesi 358

CMOS Tümdevreler      359

Propagasyon Gecikmesi  360

TTL ve CMOS Karşılaştırılması   360

Ek C   Lojik Devreler Laboratuvar Deney Önerileri 

Deney 1.      Lojik Kapılar ve Fonksiyon İndirgeme 362

Deney 2.      TTL ve CMOS Özelliklerinin Çıkarılması      364

Deney 3.      Kombinezonsal Devre Tasarımı    367

Deney 4.      Aritmetik İşlem Devreleri   369

Deney 5.      PLD Uygulamaları      371

Deney 6.      İşaret Üreteçleri  374

Deney 7.   Üç-Durumlu Çıkış ve Ortak Yol Kullanımı  376

Deney 8.      Saklayıcı ve Sayıcı Uygulamaları      378

Deney 9.      Ardışıl Devre Uygulaması      380

Deney 10.      ADC Uygulamaları      382

Kaynakça             387

Yazarlarımız         389

Dizin        395

Ana basliklar asagidaki gibidir:

Lojik Devre Tasarim Dünyasi

Isaretler ve Analog/Sayisal Dönüsüm

Sayi Sistemleri

Kodlama Teknikleri

Lojik Devre Temelleri

Boole Cebri

Lojik Fonksiyonlarin Indirgenmesi

Kombinezonsal Devreler

Devre Maliyeti ve Karmasiklik

PLD’ler; PROM; PAL, PLA

Ardisil Devre Temelleri

Saklayici, Sayici ve Bellek Elemanlari

Ardisil Devre Tasarim Yöntemleri

Lojik Devre Tasariminda Benzetim Ortami

TTL ve CMOS Tümdevre Özellikleri

ÖNSÖZ

Eskilerin mantik olarak adlandirdiklari lojik, kesin usavurum ilkelerini konu edinen ve temelleri antik felsefeye dayanan  çok eski bir bilim dalidir. Çagdas bilim ve teknolojinin rasyonel ilkeleri bu geleneksel bati felsefesinde geliserek bugünkü tartisilmaz konumuna ulasmistir. Çagdas teknolojide karmasik sistemlerin tümü, bir dizi mantiksal islevleri gerçeklestiren islem ya da aygitlardan olusur. Bu mantiksal islemleri temsil eden yapi elemanlari, her ne kadar artik bundan yirmi sene önceki toplu parametreli elektronik devrelerle gerçeklestirilmese de, hala daha lojik devreler olarak adlandirilir. Lojik devreler, günümüz teknolojisinde sayisal bir ortamda modellenir ve degerlendirilir. Bu amaca yönelik olarak, çagdas mühendisler fiziksel olaylar arasindaki etkilesimleri tanimlayip yeterince gerçege uygun modelleyebilmeli, temel baglantilar arasindaki iliskileri kurabilmeli ve süphesiz ki gün geçtikçe karmasiklasan sistemleri rasyonel ve güvenilebilir bir sekilde tasarlayabilmelidir. Sürekli gelisen ve her gün biraz daha ucuzlayan kisisel bilgisayarlar (PC), programlanabilir lojik kontrolörler (PLC) ve bunlara yüklenen gelismis yazilimlar yukarida belirtilen tüm islem ve  tasarimlarin, daha kolay ve hassas bir sekilde gerçeklestirilebilmesini saglar.

Lojik devre tasarimini konu edinen bu kitap, yukarida ifade edilen sekliyle ögrenmek ve bildiklerini uygulamak isteyen  Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Endüstri ve Makina Mühendisleri ile, bu mühendislik dallarinda lisans seviyesinde egitim gören, tüm mühendis adaylari ve Meslek Yüksek Okul Ögrencilerine yöneliktir. Yazarlarin, sikici akademik bir yaklasimi benimsemek yerine, uygun yerlere çok sayida özgün tasarim  ve uygulama örnekleri ekleyerek konuyu uygulamali akademik yaklasimla ilginç kildiklari görülmektedir. Bu yaklasim, ülkemizde lojik devre tasariminda bir ilki temsil etmektedir. Bu kolay okunabilir eseri Ögrenci, Mühendis ve Arastirmacilarin hizmetine sunmus ve bu konudaki büyük bir eksikligi gidermis olmalarindan dolayi yazarlarini tebrik ederim.

Prof.Dr.Atilla BIR

ITÜ Elektrik Elektronik Fakültesi

Kontrol Mühendisligi Bölümü

Teknik Bilgiler:

400 sayfa, 18,5x24 cm2, 1.hamur (%20 mat kuse) kagit.

ISBN: 978-975-6797-07-5

Yayinevimizin konuyla ilgili eserleri: