ดิจิทัล พื้นฐาน

ดิจิทัล พื้นฐาน

ดิจิทลั (Digital) เป็นการอธิบายเทคโนโลยี อิเล็กทรอนิกส์ ที่ใช้สร้าง เก็บ และประมวลข้อมูลในลักษณะ 2 สถานะที่เรียกว่า ลอจิก คือ บวกแสดงด้วยลอจิก 1 และไม่บวกแสดงด้วยลอจิก 0 ดัง นั้น ข้อมูลส่งผ่านหรือเก็บด้วยเทคโนโลยีดิจิทัลเป็นการแสดงด้วย ลอจิก 0 และ 1 แต่ละค่าของตำแหน่งสถานะ

เหล่านี้เป็นการอ้างแบบ Binary digital ดิจิทัล มีความเกี่ยวข้องกับไมโครคอนโทรลเลอร์ ทั้งฮาร์ดแวร์ และ ซอฟต์แวร์ สำหรับหน่วยการเรียนนี้  จะกล่าวถึงระดับแรงดันไฟฟ้าของลอจิกดิจิทลั และคุณสมบัติของลอจิกเกตชนิดต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานของไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนี้

 ระดับลอจิก

        ระดับลอจิกที่ใช้งานในวงจรจริ ง สถานะของลอจิกดิจิทัล 2 สถานะจะแทนค่าดว้ ยแรงดันไฟฟ้าคือ ลอจิก 0 แทนแรงดัน 0 โวลต์ และลอจิก 1 แทนแรงดัน 5 โวลต์ แต่ในเป็นความจริงอุปรณ์ที่นำมาใช้งานจะสามารถรับรู้ลอจิกได้กว้างพอสมควร โดยการรับรู้ลอจิก 0 ก็ไม่จำเป็นต้องมีค่าแรงดันเป็น 0 โวลต์ โดยสามารถที่ จะรับรู้ ค่าของแรงดัน ที่สูงกว่า 0 โวลต์ได้เล็กน้อย และในทำนองเดียวกัน ลอจิก 1 ก็ไม่จำเป็นต้องเป็ น 5 โวลต์เช่นกันดังรูป

สาหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ในปัจจุบัน บางเบอร์บางตระกูลใช้แรงดันไฟเลี้ยงที่ต่ำกว่า 5 โวลต์ ลอจิก 1 ก็มีขนาดแรงดัน ที่ต่ำลงไปด้วย โดยค่าลอจิก 1 จะเป็นค่าใกล้เคียงกับ แรงดันไฟเลี้ยงในวงจร

ลอจิกเกตของเลขฐาน 2

ระบบเลขฐาน 2 สามารถนาลอจิกผ่านวงจรต่าง ๆ เพื่อให้ได้ลอจิกที่เปลี่ยนไป โดยวงจรัดงกล่าวเรียกว่า วงจรลอจิกเกตโดยมีวงจรต่าง ๆ ดังนี้

1. แอนด์เกต (AND gate)

2. ออร์เกต (OR gate)

3. เอ็กซ์คลูซีฟออร์เกต (XOR gate)

4. แนนด์เกต (NAND gate)

5. นอร์เกต (NOR gate)

6. น็อตเกต (NOT gate)

 

แอนด์เกต (AND gate)

          แอนด์เกตเป็นวงจรที่มีอินพุตตั้ง แต่ 2 อินพุตขึ้นไป เมื่อนำค่าลอจิกมาผ่านวงจรแล้ว ให้ค่าลอจิก ทางเอาต์พุต ที่มีความสัมพันธ์ กับอินพุต คือ เมื่ออินพุต ทุกอินพุต มีลอจิก เป็น 1จะส่ งผลให้ลอจิกทางเอาต์พุตเป็นลอจิก 1 แต่ ถ้า หากอินพุตมีค่าลอจิก 0 ในอินพุตใดอินพุตหนึ่ง หรือทั้งหมดจะส่งผลให้ลอจิกทางเอาต์พุตเป็นลอจิก 0

 ออร์เกต (OR gate)

          ออร์เกตเป็นวงจรที่มีอินพุต ตั้งแต่ 2 อินพุตขึ้นไป เมื่อนำค่าลอจิกมาผ่านวงจรแล้วให้ค่า ลอจิก ทางเอาต์พุต ที่มีความสัมพันธ์ กับอินพุต คือ เมื่ออินพุตใดอินพุตหนึ่งหรือทุกอินพุตมีลอจิกเป็น 1 จะส่งผลให้ลอจิกทางเอาต์พุตเป็นลอจิก1 หากทุกอินพุตมีค่าลอจิก 0 จะส่งผลให้เอาต์พุตมีลอจิก 0

 

เอ็กซ์คลูซีฟออร์เกต (XOR gate)

          เอ็กคลูซีฟออร์เกตเป็นวงจรที่มีอินพุตตั้งแต่ 2 อินพุต เมื่อนำค่าลอจิก มาผ่านวงจรแล้ว ให้ค่าลอจิกทางเอาต์พุตที่มีความสัมพันธ์กับอินพุตคือ เมื่ออินพุตทั้งสองอินพุตมีค่าลอจิกเดียวกัน (ล อจิก 0 ทั้งสองอินพุต หรื อ ลอจิก 1 ทั้งสองอินพุตจะทำให้เอาต์พุต มีค่าลอจิก เป็น 0 และ ถ้า อินพุต มีค่า ลอจิกต่างกันส่งผลให้ลอจิกทางเอาต์พุตเป็นลอจิก 1

น็อตเกต (NOT gate)

          น็อตเกตหรือบางครั้งเรียกว่า อินเวอร์เตอร์เป็นวงจร ที่มีอินพุตเพียงอินพุตเดียว เมื่อนำค่าลอจิกมาผ่านวงจรแล้ว ให้ค่าลอจิกทางเอาต์พุตมีค่าลอจิกตรงข้ามกับอินพุต

 

แนนด์เกต (NAND gate), นอร์เกต (NOR gate)

          แนนด์เกตเป็นการรวมกันสองลอจิกเกตคือ แอนด์เกตกับน็อตเกต โดยเอาต์พุตของแอนด์เกตถูกส่งให้กับน็อตเกต ดังนั้น เอาต์พุตของแนนด์เกตจะมีสภาวะตรงกันข้ามกับแอนด์เกต

นอร์เกตเป็นการรวมกัน สองลอจิกเกตคือ ออร์เกตกับน็อตเกต โดยเอาต์พุตของออร์เกตถูกส่งให้กับ น็อตเกต ดังนั้นเอาต์พุตของนอร์เกตจะมีสภาวะตรงกันข้ามกับออร์เกต

 

ขอบคุณข้อมูลจาก เรียนรู้และลองเล่น Arduino เบื้องต้น [ครู ประภาส สุวรรณเพชร]