SAYISAL ELEKTRONİK (MANTIK DEVRELERİ)
TEMEL VE İLERİ DÜZEYDE DİJİTAL ELEKTRONİK -
YARDIMCI DOÇENT DOKTOR HÜSEYİN DEMİREL
v TEMEL KONULAR
v PRATİK UYGULAMALAR
v BÖLÜM TESTLERİ VE SORULARI
MÜHENDİSLİK FAKÜLTELERİNE TEKNOLOJİ FAKÜLTELERİNE MESLEK YÜKSEKOKULLARINA
Yrd. Doç. Dr. Hüseyin DEMİREL
2012
Öğrencilerime ve Aileme
ÖNSÖZ
TEMEL ve İLERİ DÜZEYDE DİJİTAL ELEKTRONİK kitabında öncelikle dijital elektroniğin temeli anlatılmış ve daha sonra bu temel üzerine inşa edilen ileri düzeydeki uygulamalara değinilmiştir. Bu bağlamda kitabın bölümlerinde sırasıyla dijital elektronik kavramları, sayı sistemleri, dijital kodlar, lojik kapılar, Boolean cebiri, Karno tabloları, birleşik lojik devreler, latch ve flip-floplar, zamanlayıcılar, sayıcılar, senkron sayıcı tasarımları, kaydediciler, dijital↔analog dönüştürücüler, bellekler, lojik aileler ve son olarak da VHDL programlama dili anlatılmıştır. Ayrıca konuların daha iyi pekiştirilebilmesi için tüm bölümlerin sonunda bölüm testleri ve soruları cevap anahtarlarıyla birlikte bulunmaktadır.
Kitap, mühendislik fakülteleri, teknoloji fakülteleri, meslek yüksekokulları ve meslek liseleri için düşünülmüş ve hazırlanmıştır. Ancak daha çok mühendislik ve teknoloji fakültelerinin dijital elektronik derslerinin, meslek yüksekokullarındaki sayısal elektronik derslerinin müfredatı göz önünde bulundurularak hazırlanmıştır.
Dijital elektronik alanında meslek sahibi olmak için, uzmanlaşmak için veya akademik çalışmalar yapmak için öncelikle bu alanın temelini iyi öğrenmek gerekir. Bunun yanında artık günümüzde elektrik-elektronik, bilgisayar, haberleşme, otomasyon, makina, mekatronik, otomotiv, enerji gibi birçok meslek alanında dijital elektronik vazgeçilmez bir unsurdur. Bu kaygıyla hareket ederek ve bu alanda Türkçe kaynak eksikliğini de göz önünde bulundurarak bu kitabı hazırladım. Öğrencilerimizin bu kitaptan beklenen faydayı maksimum ölçüde alabilmesi için mutlaka bölüm sonundaki testleri ve soruları çözmesi gerekir.
Bu eseri ortaya çıkarırken her zaman yanımda olan ve desteklerini esirgemeyen başta eşim ve çocuklarım olmak üzere tüm meslektaşlarıma ve öğrencilerime teşekkür ederim.
Yrd. Doç. Dr. Hüseyin DEMİREL
Karabük Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği
İÇİNDEKİLER
1. DİJİTAL KAVRAMLAR
1.1. ANALOG VE DİJİTAL SİSTEMLER.......................................................................................................... 2
1.2. BİRİMLERİN ÖN-EKLERİ VE KUVVETLERİ...................................................................................... 4
1.3. DİJİTAL SİNYALLER..................................................................................................................................... 5
1.4. DİJİTAL BİLGİLERİN TAŞINMASI.......................................................................................................... 8
1.5. DİJİTAL ELEKTRONİKTEKİ SAYI SİSTEMLERİ............................................................................ 10
1.6. LOJİK KAPILARA GENEL BİR BAKIŞ.................................................................................................. 10
1.7. BÖLÜM TESTİ.............................................................................................................................................. 13
1.8. BÖLÜM SORULARI..................................................................................................................................... 15
2. SAYI SİSTEMLERİ
2.1. DECİMAL SAYI SİSTEMİ.......................................................................................................................... 18
2.2. DECİMAL SAYILARIN DİĞER SAYI SİSTEMLERİNE ÇEVRİLMESİ........................................ 19
2.3. BINARY SAYI SİSTEMİ.............................................................................................................................. 21
2.4. BINARY SAYILARDA DÖRT İŞLEM..................................................................................................... 22
2.5. BINARY SAYILARDA 1’Lİ VE 2’Lİ TÜMLEYEN.............................................................................. 25
2.6. İŞARETLİ SAYILAR..................................................................................................................................... 26
2.7. OCTAL SAYI SİSTEMİ................................................................................................................................ 28
2.8. HEXADECİMAL SAYI SİSTEMİ.............................................................................................................. 29
2.9. BÖLÜM TESTİ.............................................................................................................................................. 31
2.10. BÖLÜM SORULARI.................................................................................................................................. 32
3. DİJİTAL KODLAR
3.1. BINARY KODLANMIŞ DECIMAL SİSTEM......................................................................................... 36
3.2. GRAY KODU................................................................................................................................................... 37
3.3. ASCII KODU................................................................................................................................................... 39
3.4. PARITY KODU.............................................................................................................................................. 42
3.5. BÖLÜM TESTİ.............................................................................................................................................. 44
3.6. BÖLÜM SORULARI..................................................................................................................................... 45
4. LOJİK KAPILAR
4.1. VE KAPISI....................................................................................................................................................... 50
4.2. VEYA KAPISI................................................................................................................................................. 53
4.3. DEĞİL KAPISI............................................................................................................................................... 55
4.4. VE-DEĞİL KAPISI........................................................................................................................................ 57
4.5. VEYA-DEĞİL KAPISI.................................................................................................................................. 59
4.6. ÖZEL VEYA KAPISI.................................................................................................................................... 62
4.7. ÖZEL VEYA-DEĞİL KAPISI..................................................................................................................... 64
4.8. GENEL AMAÇLI KULLANILAN VE-DEĞİL KAPISI........................................................................ 66
4.9. GENEL AMAÇLI KULLANILAN VEYA-DEĞİL KAPISI.................................................................. 68
4.10. BÖLÜM TESTİ............................................................................................................................................ 70
4.11. BÖLÜM SORULARI.................................................................................................................................. 72
5. BOOLEAN CEBİRİ
5.1. BOOLEAN KANUNLARI............................................................................................................................ 78
5.2. BOOLEAN KURALLARI............................................................................................................................. 79
5.3. DEMORGAN TEOREMLERİ.................................................................................................................... 86
5.4. LOJİK DEVRELERİN SADELEŞTİRİLMESİ....................................................................................... 89
5.5. BOOLEAN İFADELERİN STANDART BİÇİMLERİ......................................................................... 91
5.6. DOĞRULUK TABLOLARI......................................................................................................................... 96
5.7. BÖLÜM TESTİ.............................................................................................................................................. 97
5.8. BÖLÜM SORULARI..................................................................................................................................... 99
6. KARNO TABLOLARI
6.1. SOP İFADELERİN SADELEŞTİRİLMESİ......................................................................................... 105
6.2. POS İFADELERİN SADELEŞTİRİLMESİ......................................................................................... 110
6.3. KARNO TABLOSUNDA POS-SOP DÖNÜŞÜMÜ............................................................................ 111
6.4. BEŞ DEĞİŞKENLİ KARNO TABLOSU............................................................................................... 112
6.5. KARNO’LARLA LOJİK DEVRE TASARIMI....................................................................................... 113
6.6. BÖLÜM TESTİ............................................................................................................................................ 120
6.7. BÖLÜM SORULARI.................................................................................................................................. 121
7. BİRLEŞİK LOJİK DEVRELER
7.1. TOPLAYICILAR......................................................................................................................................... 126
7.2. KARŞILAŞTIRICILAR............................................................................................................................... 135
7.3. KOD ÇÖZÜCÜLER..................................................................................................................................... 136
7.4. KODLAYICILAR......................................................................................................................................... 140
7.5. KOD DÖNÜŞTÜRÜCÜLER.................................................................................................................... 142
7.6. BİLGİ SEÇİCİLER...................................................................................................................................... 144
7.7. BİLGİ DAĞITICILAR................................................................................................................................ 146
7.8. PARITY ÜRETECİ VE KONTROL EDİCİ.......................................................................................... 146
7.9. BÖLÜM TESTİ............................................................................................................................................ 150
7.10. BÖLÜM SORULARI................................................................................................................................ 152
8. LATCH VE FLIP-FLOPLAR
8.1. LATCH’LER.................................................................................................................................................. 156
8.2. KENAR-TETİKLEMELİ FLIP-FLOPLAR......................................................................................... 162
8.3. FLIP-FLOP UYGULAMALARI.............................................................................................................. 170
8.4. BÖLÜM TESTİ............................................................................................................................................ 175
8.5. BÖLÜM SORULARI.................................................................................................................................. 177
9. ZAMANLAYICILAR
9.1. ZAMANLAYICILARIN ÇALIŞMASI..................................................................................................... 182
9.2. TEK-KARARLI ZAMANLAYICI............................................................................................................ 183
9.3. KARARSIZ ZAMANLAYICI..................................................................................................................... 187
9.4. BÖLÜM TESTİ............................................................................................................................................ 196
9.5. BÖLÜM SORULARI.................................................................................................................................. 197
10. SAYICILAR
10.1. ASENKRON SAYICILAR....................................................................................................................... 200
10.2. SENKRON SAYICILAR.......................................................................................................................... 212
10.3. BÖLÜM TESTİ......................................................................................................................................... 217
10.4. BÖLÜM SORULARI................................................................................................................................ 218
11. SENKRON SAYICI TASARIMLARI
11.1. BİR SENKRON DEVRENİN TASARIMI.......................................................................................... 222
11.2. TRAFİK LAMBASI TASARIMI............................................................................................................ 234
11.3. BÖLÜM TESTİ......................................................................................................................................... 245
11.4. BÖLÜM SORULARI................................................................................................................................ 246
12. KAYDEDİCİLER
12.1. TEMEL KAYDEDİCİ FONKSİYONLARI......................................................................................... 250
