ロボット工作（0419）

福西です。初回は、汎用ロジック回路というものを使って、論理式を考えました。

 

（74HC00の外観）

ロジック回路には、色々と種類があるのですが、今日はいちばん基本的な、NOT回路（74hc04）と、NAND回路（74hc00）を紹介しました。この中には、FETを使って構成されたスイッチ回路が複数入っています。そして足の説明をしたあと、実際にLEDを付けて動作を確認しました。

 

（74hc04の回路図）

74hc04も、74hc00も、7番ピンがGNDで、14番ピンがVCCであることは共通です。ただしそのあとの入力ピンと出力ピンの配置が異なります。注意としては、使用していない入力ピンはGNDに落として、誤作動を防いでおくことです。

74hc04は、１番ピンの入力を、反転させて2番ピンに出力します。（それと同じ回路が６つ入っています）。回路図の矢印の先にある○印が、反転（NOT）の意味です。

論理図は以下の通りです

NOT回路の論理

入力　出力

０　→　１

１　→　０

もし反転させた出力が不便で、0→0、1→1と対応させたいときは、2番ピンの出力をまた入力とみなして、3番ピンに入れ直すことで、4番ピンからそのような出力が得られます。それならば最初から何もしなくていいようにも思いますが、こういうのをバッファといいます。パソコンを自作する人なら、よく聞く名前かもしれません。誤作動から信号を守る時によく使われます。（バッファは緩衝という意味です）。

（74hc00の回路図）

74hc00は、1番ピンと2番ピンの入力から、以下の論理を3番ピンに出力します。（それと同じ回路が計４つ入っています）

NAND回路の論理

入力１　入力２　　出力

０　　　　０　　→　　１

０　　　　１　　→　　１

１　　　　０　　→　　１

１　　　　１　　→　　０

入力が二つあるので、さっきのNOT回路よりも複雑になっています。意味は、入力が一つでも０なら１を出力し、入力が二つとも1の時に初めて0になります。

NANDというのは、NOT＋ANDつまり「ANDを否定した」という意味です。AND回路より複雑な感じがしますが、いちばん基本的なロジック回路とされています。実際、このNAND回路から、他にOR回路、AND回路を作ることができます。（またAND回路とNOT回路で、NAND回路を作ることができます）。

さて、74hc00には、NAND回路が4つ入っているわけですが、それを3つ使って、最後にAND回路を作ってみることを考えました。

AND回路の論理

入力１　入力２　　出力

０　×　　０　　→　　０

０　×　　１　　→　　０

１　×　　０　　→　　０

１　×　　１　　→　　１

（ORが実は足し算で、ANDは掛け算となります）

二つの入力から、上の関係の出力を取り出せばいいのですが、それには、ヒントとしては、NAND回路の出力を、再び別のNAND回路の入力に入れ直します。また、入力線もただ２本考えるのではできなくて、４本にして、それらを２本ずつ束ねます。さて、それはどういうことなのでしょうか？ということを考えてもらいました。

この論理回路を使えば、動くものの実用としては、ライントレーサーが作れるのですが、私が「今まで地味なことばかりしてきたので、今年は動くものを作りたいなあ」と言うと、Ａ君が「いや、基本も結構難しいですよ」と言ってくれました。それで、なるほど、と私の方がかえってそう思いました。