Алгебра логики в симуляторе логических схем Logic Friday

В материале представим основные возможности бесплатного программного обеспечения, использующегося для моделирования логических вентилей Logic Friday.

Логический симулятор "Logic Friday" представляет собой онлайн-инструмент, предназначенный для моделирования и анализа работы логических вентилей, логических схем и устройств. Logic Friday позволяет проводить эксперименты с различными комбинациями входных сигналов и наблюдать выходные результаты без необходимости физического создания логической схемы.

Logic Friday может быть использован в образовательном процессе для обучения процессу составления логических схем и для проведения исследования принципов работы логических систем, а также для проверки работоспособности и оптимизации существующих логических схем.

Logic Friday поддерживает работу с разными типами логических элементов, такими как И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ и другими (рис. 1). Симулятор Logic Friday имеет графический интерфейс, позволяющий легко создавать и редактировать логические схемы, а также настраивать параметры логических элементов и их соединений.

К преимуществам логического симулятора Logic Friday можно отнести:

1) в симуляторе Logic Friday поддерживается возможность автоматического построения таблицы истинности;

2) в симуляторе Logic Friday поддерживается возможность перестроения логической схемы к более компактному и простому виду;

К недостаткам логического симулятора Logic Friday можно отнести:

1) симулятор Logic Friday "вылетает" при большом числе логических блоков на форме или при попытке соединить два блока, находящихся на большом расстоянии друг от друга;

2) в симуляторе Logic Friday отсутствует возможность отменить сделанное действие через “Ctrl + Z”;

3) симулятор Logic Friday не поддерживает русский язык;

4) в симуляторе Logic Friday отсутствует возможность навесить отрицание (инверсию) входов или выходов логических блоков без использования соответствующего логического блока, соответствующего отрицанию (от этого многие логические схемы получаются громоздкими).

Скрины элементарных логических блоков, реализация которых возможна в симуляторе Logic Friday, и соответствующие этим логическим блокам таблицы истинности (см. рис. 1 и 2).

Рис. 1. Логическая схема, включающая основные логические блоки логического симулятора Logic Friday

Рис. 2. Таблица истиности для всех логических блоков в логическом симуляторе Logic Friday

Последовательность составления логической схемы в Логическом симуляторе Logic Friday:

Шаг 1. Запустить программу логического симулятора Logic Friday (см. рис. 3):

Рис. 3. Картинка приложения “Logic Friday”

Шаг 2. Нажать на вкладку в меню “File”(см. рис. 4):

Рис. 4. Рабочая область в логическом симуляторе Logic Friday

Шаг 3. Выбрать в пункте “File” под пункт “New”(см. рис. 5):

Рис. 5.Создание формы в логическом симуляторе Logic Friday

Шаг 4. В пункте “New” необходимо выбрать “Gate Diagram”, тогда появятся окно для работы и блок с выбором инструментов (см. рис. 6 и 7):

Рис. 6. Выбор типа создаваемой формы в логическом симуляторе Logic Friday

Рис. 7. Пустая форма типа “Gate Diagram” в логическом симуляторе Logic Friday

Шаг 5. Из блока выбора инструментов необходимо выбрать требуемые для логической схемы логические блоки, например, 2-In NAND, 2-In NOR, 2-In AND, 2-In OR, 2-In XOR, Inverter, Input, Output (см. рис. 8):

Рис. 8. Выбор логических блоков в “Gate Diagram” логического симулятора Logic Friday

Шаг 6. Чтобы разместить элемент на форме, нажмите на элемент, допустим, “2-In NAND” и перейдите на форму, на самой форме необходимо щёлкнуть в любое место “левой кнопкой мыши”(см. рис. 9 и 10):

Рис. 9. Выбор логического элемента “2-In NAND”

Рис. 10. Размещение логического элемент “2-In NAND”

Шаг 7. Для объединения логических элементов необходимо использовать так называемые “соединительные линии”, они находятся под инструментом “стрелочка”(см. рис. 11):

Рис. 11. Выбор элемента для соединения логических блоков (элементов)

Шаг 8. После того, как создана своя логическая схема из двух (или более входов) одного (или более) логических элементов и одного (или более) выхода, то необходимо нажать на кнопку “Submit”, это делается для подтверждения действий и перехода в режим “анализа”, т.е. отладки (см. рис. 12):

Рис. 12. Компиляция логической схемы в логическом симуляторе Logic Friday

Шаг 9. В режиме анализа необходимо в меню выбрать пункт “Truthtable” (см. рис. 13):

Рис. 13. Режим просмотра логической схемы в логическом симуляторе Logic Friday

Шаг 10. В пункте “Truthtable” необходимо выбрать подпункт “Show All Rows” для полного отображения таблицы истинности (см. рис. 14 и 15):

Рис. 14. Переключение таблицы истинности в полное состояние для просмотра с помощью подпункта “Show All Rows”

Рис. 15. Таблица истинности до включения “Show All Rows” и после его включения

Шаг 11. Далее на форме необходимо щёлкнуть правой кнопкой мыши и выбрать в появившемся окне пункт “Trace Gate Logic”, это делается для перехода в режим трассировки (см. рис. 16 и 17):

Рис. 16. Переключение схемы в режим трассировки в логическом симуляторе Logic Friday

Рис. 17. Изменение входных значений на логической схеме в логическом симуляторе Logic Friday

Ещё раз заметим, что в логическом симуляторе Logic Friday не реализована возможность навесить отрицание на входы логических элементов, есть для этого только блок отрицания.

К большому преимуществу логического симулятора Logic Friday относится функционал, когда таблица истинности строится в автоматическом режиме сразу после построения логической схемы.

в видео показано решение в логическом симуляторе Logic Friday текстовой задачи с демонстрацией функциональных возможностей логического симулятора Logic Friday:

С ещё одной текстовой логической задачей и её реализацией в логическом симуляторе Logic Friday можно познакомиться по ссылке:

Для того, чтобы закрепить знания по алгебре логики и построению нормальных логических схем в логическом симуляторе Logic Friday предлагается выполнить следующее упражнение №1 (рис. 18) в среде Learning Apps:

Текст задания: "В этом задании необходимо правильно сопоставить элементы с их местоположением на логической схеме. Для того чтобы это сделать, необходимо построить таблицу истинности, основываясь на F0:(0,1,1,1,1,0,1,0), а затем записать СКНФ, на основе которой необходимо получить сокращённую ДНФ. P.S. В верхнем левом углу есть помощь."

Рис. 18. Внешний вид упражнения №1 в среде Learning Apps

Также предлагается выполнить Упражнение №2, позволяющее правильно сопоставить логическую схему в виде нормальной формы и наименованием соответствующей нормальной формы:

Рис. 19. Внешний вид упражнения №2 в среде Learning Apps

В качестве дополнительного Упражнения предлагается составить и опубликовать ссылку в комментариях к этому материалу на СВОЁ упражнение в среде Learning Apps, с помощью которого можно отработать навыки построения логических схем в логическом симуляторе Logic Friday.

Список других программ и программных средств, использующихся для построения логических схем, можно посмотреть по следующим ссылкам: