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[26295] 2020-11-02_学完计组后，我马上在「我的世界」造了台显示器，你敢信？

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-11-02_学完计组后，我马上在「我的世界」造了台显示器，你敢信？ 学 完 计 组 后 ， 我 马 上 在 「 我 的 世 界 」 造 了 台 显 示 器 ， 你 敢 信 ？ L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 1 1 - 0 2 以 下 文 章 来 源 于 小 林 c o d i n g   ， 作 者 爱 码 人 士 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 小 林 小 林 c o d i n g 前 言 前 言 今 天 的 主 题 十 分 有 趣 ， 我 们 将 在 这 个 游 戏 里 ， 靠 一 个 个 逻 辑 门 来 组 合 实 现 一 个 简 单 的 七 段 显 示 器 ， 可 以 实 现 将 选 择 的 数 字 输 出 在 显 示 器 上 。 演 示 视 频 在 下 面 ， 来 看 看 这 个 宏 大 的 工 程 ： 接 下 来 ， 我 会 从 最 基 础 的 与 或 非 与 或 非 实 现 开 始 ， 亲 自 画 出 电 路 原 理 图 电 路 原 理 图 ， 并 且 用 我 的 世 界 我 的 世 界 来 带 领 大 家 领 略 数 字 电 子 技 术 的 精 妙 之 处 。 本 文 所 涉 及 的 数 电 知 识 数 电 知 识 包 括 、 、 。 小 林 小 林 c o d i n g   . 图 解 得 了 技 术 ， 谈 吐 得 了 烟 火 。 我 的 世 界 ( M i n e c r a f t ) 电 路 编 码 基 本 逻 辑 门 组 合 电 路
当 然 ， 由 于 电 路 的 精 密 性 以 及 游 戏 里 实 现 的 复 杂 性 ， 实 现 完 整 的 电 路 是 非 常 困 难 的 ， 也 会 让 人 难 以 看 懂 ， 一 下 子 就 劝 退 了 ， 这 也 就 违 背 了 我 们 学 习 知 识 的 初 衷 。 所 以 ， 我 会 适 当 的 对 电 路 进 行 化 简 ， 让 人 看 起 来 简 单 易 懂 。 在 这 个 过 程 中 ， 我 相 信 你 一 定 会 加 深 对 数 电 的 认 识 。 学 好 数 电 ， 对 更 好 更 快 地 理 解 计 算 机 组 成 ， 乃 至 于 我 们 吸 收 软 件 知 识 都 十 分 有 帮 助 。 准 备 工 作 准 备 工 作 二 进 制 编 码 我 们 首 先 复 习 一 下 电 路 是 如 何 传 输 十 进 制 。 当 你 在 电 路 里 传 输 一 个 十 进 制 数 时 ， 肯 定 要 先 转 成 二 进 制 ， 一 般 有 两 种 二 进 制 编 码 形 式 两 种 二 进 制 编 码 形 式 ， 分 别 是 自 然 二 进 制 码 和   B C D   码 。 自 然 二 进 制 码 自 然 二 进 制 码 这 是 人 们 常 说 二 进 制 码 ， 用 除 二 取 余 除 二 取 余 进 行 真 实 的 转 化 ， 也 就 是 自 然 二 进 制 。 我 们 举 个 例 子 ， 用 除 二 取 余 法 将 十 进 制   1 2 3   转 换 成 二 进 制 ： 十 进 制 转 二 进 制 可 以 得 到   1 2 3   的 二 进 制 表 达 为   0 1 1 1 0 1 1
。 其 他 一 些 数 的 转 换 我 也 列 在 下 面 了 ： 但 是 在 实 际 电 路 中 ， 这 样 的 编 码 设 计 起 来 太 复 杂 ， 太 复 杂 ， 所 以 电 路 里 面 一 般 用 下 面 的 编 码 形 式 。 B C D   码 码 如 果 单 纯 为 了 传 输 传 输 而 不 需 要 对 数 字 进 行 加 减 等 处 理 的 话 ， 搞 个 四 位 对 一 位 的 编 码 最 省 力 ， 很 容 易 用 一 个 四 输 入 一 输 出 的 编 码 器 电 路 实 现 ， 传 过 去 之 后 再 用 译 码 器 转 成 十 进 制 就 行 了 。 于 是 有 了   B C D   码 （ B i n a r y - C o d e   D e c i m a l ） ， 常 用 的   B C D   码 有 ， 和     。 通 常 采 用   4   位 二 进 制 数 表 示 一 位 十 进 制 数 中 的   0 ~ 9   这   1 0   个 数 码 ， 优 点 是 二 进 制 和 十 进 制 之 间 的 转 换 二 进 制 和 十 进 制 之 间 的 转 换 可 以 快 速 进 行 可 以 快 速 进 行 ， 缺 点 就 是 有 有   6   种 状 态 为 冗 余 状 态 种 状 态 为 冗 余 状 态 。 这 里 着 重 介 绍 一 下   8 4 2 1 B C D   码 码 。 8 4 2 1 B C D   码 是 最 基 本 和 最 常 用 的 B C D 码 ， 它 和 四 位 自 然 二 进 制 码 相 似 ， 各 位 的 权 值 为   8 、 4 、 2 、 1 ， 故 称 为 有 权   B C D   码 。 和 四 位 自 然 二 进 制 码 不 同 的 是 ， 它 只 选 用 了 四 位 二 进 制 码 中 前   1 0   组 代 码 ， 即 用     分 别 代 表 它 所 对 应 的 十 进 制 数 ， 余 下 的 六 组 代 码 不 用 ， 便 是   8 4 2 1 B C D   码 的 六 种 冗 余 状 态 。 让 我 们 直 接 看 表 格 吧 ， 更 直 观 一 点 8 4 2 1 B C D   码 余   3   B C D 码 2 4 2 1 B C D   码 0 0 0 0 ~ 1 0 0 1
从 表 格 里 可 以 发 现 ， 0 ~ 9   的   8 4 2 1 B C D   码 和 自 然 二 进 制 的 前 十 个 一 模 一 样 。 从   1 0   开 始 就 有 所 不 同 了 ， 举 以 下 几 个 例 子 ： 比 如 求   1 6   的   8 4 2 1 B B C D   码 ， 先 将   1 6   分 开 成   1   和   6   。 因 为 1   的 二 进 制 为   0 0 0 1   ， 6   的 二 进 制 为 0 1 1 0 ， 所 以 得 到   0 0 0 1   0 1 1 0 。 很 显 然 ， 有 多 少 位 的 十 进 制 ， 就 拆 开 成 多 少 位 ， 再 对 每 一 位 进 行 单 个 编 码 。 实 现 基 本 逻 辑 门 在 这 一 小 节 里 ， 我 们 将 开 始 借 助 里 的 物 品 实 现 简 单 的 逻 辑 门 ， 看 下 图 片 先 熟 悉 一 下 这 些 物 品 ： 我 的 世 界
物 品 介 绍 从 左 到 右 分 别 是 ： 开 关 开 关   ： 可 以 激 活 电 路 ， 相 当 于 信 号 源 电 线 电 线   ： 用 于 传 递 传 递 信 号 红 石 火 把 红 石 火 把   ： 有 两 种 状 态 ， 当 火 把 被 信 号 激 活 时 会 熄 灭 ， 此 时 无 法 激 活 后 续 电 路 ； 当 没 有 被 激 活 时 ， 本 身 处 于 激 活 状 态 ， 会 激 活 后 续 电 路 ， 是 非 门 实 现 的 基 础 非 门 实 现 的 基 础 。 且 有 向 上 传 递 信 号 的 特 性 。 中 继 器 中 继 器   ： 用 于 延 续 延 续 信 号 。 电 路 传 递 信 号 时 ， 信 号 会 不 断 衰 减 ， 所 以 在 适 当 位 置 放 上 中 继 器 来 使 信 号 继 续 传 递 。 好 了 ， 有 了 以 上 的 基 础 ， 我 们 就 可 以 来 实 现 基 本 逻 辑 门 了 。 非 门 非 门 非 门 有 一 个 输 入 和 一 个 输 出 端 。 当 其 输 入 端 为 高 电 平 （ 逻 辑   1   ） 时 输 出 端 为 低 电 平 （ 逻 辑   0   ） ， 当 其 输 入 端 为 低 电 平 时 输 出 端 为 高 电 平 。 也 就 是 说 ， 输 入 端 和 输 出 端 的 电 平 状 态 总 是 反 相 电 平 状 态 总 是 反 相 的 。 非 门 的 逻 辑 功 能 相 当 于 逻 辑 代 数 中 的 非 ， 电 路 功 能 相 当 于 反 相 ， 这 种 运 算 亦 称 非 运 算 。 逻 辑 图 当   A   端 有 输 入 信 号 时 ， Y   端 不 输 出 ； 当   A   端 无 信 号 时 ， Y   端 输 出 。 非 门 逻 辑 表 达 式 为 ： 非 逻 辑 表 达 式
逻 辑 图 为 ： 非 逻 辑 图 实 现 图 利 用 红 石 火 把 反 转 信 号 的 特 性 ， 可 快 速 实 现 一 个 非 门 。 类 比 高 低 电 平 ， 游 戏 里 的 激 活 激 活 和 未 激 活 未 激 活 状 态 分 别 表 示 了 逻 辑 逻 辑   1   和 逻 辑 逻 辑   0 。 当 开 关 没 有 打 开 时 ， 输 入 端 无 信 号 ， 即 输 入 为   0   。 因 为 红 石 火 把 只 有 被 电 路 激 活 时 才 熄 灭 ， 所 以 红 石 火 把 没 有 熄 灭 ， 会 激 活 后 面 的 电 路 。 红 石 灯 只 有 在 激 活 的 情 况 下 会 亮 ， 可 以 用 来 检 测 信 号 的 状 态 。 虽 然 输 入 端 没 有 信 号 ， 但 红 石 火 把 有 信 号 ， 所 以 输 出 端 为   1 ， 激 活 了 红 石 灯 。 非 开 当 开 关 打 开 时 ， 输 入 为   1   。 将 红 石 火 把 激 活 ， 就 会 熄 灭 火 把 ， 熄 灭 后 输 出 端 没 有 信 号 ， 输 出 为   0   ， 红 石 灯 不 亮 。
非 关 利 用 以 上 装 置 可 以 将 输 入 的 信 号 进 行 反 相 。 或 门 或 门 或 门 有 多 个 输 入 端 ， 一 个 输 出 端 ， 只 要 输 入 中 有 一 个 为 高 电 平 时 （ 逻 辑   1   ） ， 输 出 就 为 高 电 平 （ 逻 辑   1 ） ； 只 有 当 所 有 的 输 入 全 为 低 电 平 （ 逻 辑   0   ） 时 ， 输 出 才 为 低 电 平 （ 逻 辑   0   ） 。 逻 辑 图 当   A ， B   端 有 一 个 输 入 信 号 时 ， Y   端 就 输 出 信 号 。 只 有 当   A ， B   都 无 信 号 时 ， Y   端 不 输 出 。 或 门 逻 辑 表 达 式 为 ∶ Y = A + B
或 逻 辑 图 实 现 图 将 两 个 输 入 端 用 红 石 电 路 并 联 在 一 起 ， 可 实 现 一 个 或 门 。 只 有 同 时 没 有 输 入 ， 输 出 才 为   0   。 或 关 只 要 有 一 个 输 入 ， 输 出 就 为   1   。 或 开 与 门 与 门
与 门 有 多 个 输 入 端 ， 一 个 输 出 端 。 当 所 有 的 输 入 同 时 为 高 电 平 （ 逻 辑   1   ） 时 ， 输 出 才 为 高 电 平 ， 否 则 输 出 为 低 电 平 （ 逻 辑   0   ） 。 逻 辑 图 当   A ， B   端 同 时 输 入 信 号 时 ， Y   端 才 输 出 信 号 。 A ， B   有 一 个 无 信 号 时 ， Y   端 不 输 出 。 与 门 逻 辑 表 达 式 为 ∶ 与 逻 辑 图 实 现 图 与 门 作 为 一 个 基 本 的 逻 辑 门 电 路 ， 可 是 在 我 的 世 界 里 面 没 有 现 成 的 电 路 来 表 示 与 门 。 但 是 我 们 往 上 翻 ， 会 发 现 我 们 已 经 实 现 完 了 或 门 和 非 门 。 此 时 可 以 用 摩 根 定 律 摩 根 定 律 来 求 出 与 门 的 等 价 逻 辑 表 达 式 ： 摩 根 定 律 即 两 个 输 入 端 各 搭 非 门 ， 合 并 信 号 后 再 加 个 非 门 。 如 下 图 所 示 ， 只 有 当 两 个 输 入 端 都 有 信 号 时 ， 输 出 端 才 输 出 。 Y = A B
与 非 只 有 一 个 输 入 信 号 则 不 输 出 。 与 关 可 能 你 会 有 点 意 外 ， 这 样 还 能 叫 与 门 吗 这 样 还 能 叫 与 门 吗 ？ 其 实 无 论 在 电 路 组 成 上 采 用 什 么 形 式 ， 只 要 最 后 的 结 果 是 一 个 与 逻 辑 只 要 最 后 的 结 果 是 一 个 与 逻 辑 ， 那 么 它 就 是 与 门 ， 它 就 是 与 门 ， 即 使 通 过 与 非 门 和 非 门 组 合 而 成 ， 它 也 叫 做 " 与 门 " 而 不 叫 " 与 非 非 " 门 。 简 单 来 说 ， 你 去 买 一 个 电 路 的 时 候 ， 也 只 会 关 心 它 的 输 入 与 输 出 间 的 逻 辑 关 系 最 终 是 什 么 。 至 此 ， 与 、 或 、 非 已 全 部 实 现 ， 且 组 成 完 备 集 ， 可 以 表 达 所 有 电 路 。 至 此 ， 与 、 或 、 非 已 全 部 实 现 ， 且 组 成 完 备 集 ， 可 以 表 达 所 有 电 路 。   但 是 在 实 际 应 用 中 ， 我 们 不 得 不 提 到 下 面 这 个 逻 辑 门 — — 与 非 门 。
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