三极管和电阻及电容搭建加法机.doc

三极管和电阻及电容搭建加法机在许多人眼中计算机是个很神秘的东西，它能做到很多很多我们以前从不敢想象的事情。它既神奇又神秘，就算对大多数理工学科的人来说依然是个朦朦胧胧的东西。我们似乎永远都是知其然而不知其所以然。相信很多人都有过这样的想法：我自己能不能单独做一个计算机呢？对于绝大多数人来说可能这只不过是闹海中一闪而逝的不切实际的念头罢了。但是也有人执拗的非要做一个出来不行。可是当我们真正去接触了解它的时候才发现困难永远比想象中大的多。确实如此！当今的计算机都是集成化、模块化的大规模群系。就算是我们常见的一些简单的单片机也都是集成了几千万个半导体元件的系统。每每想到此处，除了郁闷和头大外，也只能徒呼奈何了！鉴于自己构建一个计算机的高难度，又有人退而求其次：不做那么复杂的，做个简单的加法机总该行了吧。当然，这个难度就小多了。但是具体该如何做呢？今天就由我来教大家做一个最简单的加法机。首先要说的是，这种加法机完全是数字化的，不是模拟型的，所以很简单。仅仅只用到三极管和电阻电容，市场上随处可见。内存条、存储卡、硬盘、优盘我们见多了，都知道它们是靠二进制码0和1来存储数据的。所以，我们要做的就是能够产生0和1这两种状态的电路。要知道在逻辑电路中常常是用高电平作1低电平作0的。正好我们可以利用NPN三极管的高通低断和PNP三极管的低通高断来加上一只电容存储电能来做一个这样的存储电路。具体见下图： 图1通过上图我们可以看到，对于每个小单元来说，W端输入高电平的话，左边PNP三极管是截止状态，右边的NPN管是导通状态。所以对电容来说其左端是高电位右边是低电位，在R端测得的是高电平。这也就是说，如果W是高电平（逻辑1）那么R也是高电平（逻辑1）。反过来，W是低电平时，PNP管导通 NPN管截止，电容左端是低电位右端是高电位。由于R是接在电容的左端的，所以此时测得的R上是低电平。于是得到，W是低电平（逻辑0）时，R也是低电平（逻辑0）。（为了R不影响电路，最好在R上另加入PNP隔离，即将电容左端引线接到新加PNP的基极，再从它的发射极引出R）。至此，我们可以得到结论：W控制R，W输入0,则R=0；W输入1则R=1；而R确不能影响W。所以，R是输出端，W输入端。并联八组一样的电路就可以得到上图那样的一个可以存储8位二进制数据的模块。数据存储格式：D7D6D5D4D3D2D1D0D7存放数据最高位 D0 存放最低位，如改组存储器单元中的数据是10110100H ，则其中D7=1 D6=0 D5=1 D4=1 D3=0 D2=1 D1=0 D0=0 。在看下图，这是一个位加法单元：A、B两端输入数据，R是计算结果输出端，而F端则是进位标志。我们可以看到：若A=1，B=1;则R=0,F=1;若A=0，B=1;则R=1,F=0;若A=1，B=0;则R=1,F=0;若A=0，B=0;则R=0,F=0如此就可以实现逻辑位相加计算了。将这种位加法电路单元组合在一起就可以实现同时多个位并行加法计算。上图下半部分是8个单元组合形成的8bit并行加法器（简图）。其中，A7 -A0 和 B7 -B0 是加法器的加数和被加数输入端的高位到低位。 R7 R0 和Fx7 - Fx0 则分别是计算结果和进位标志的高位到低位。 加法的计算很简单：将数据通过A和B输入，在加法器的R端输出结果，同时在F端显示有无进位。若有进位则将结果输入A进位输入B，再次计算，直到进位判断电路判定所有的进位都为零时再将结果输出。需注意的是，Fx8 是溢出标志，是指运算结果超范围。下面是进位判断电路：其中，f7 -f0 分别对应Fx7 - Fx0 ,F是结果输出。分析可知只有f7 -f0全部是0时F才输出0，否则输出