ملخص تكنولوجيا المعلومات والاتصالات تالتة ثانوي البوابة المنطقية AND ومشروعاتها

أهداف التعلم

• تعريف المنطق والدائرة المنطقية والبوابة المنطقية، وتحديد أنواعها الأساسية.
• شرح بوابة AND وجدول الحقيقة والصيغة البولية وعدد الاحتمالات.
• إنتاج مشروع محاكاة بوابة AND باستخدام VB.NET وPHP وتفسير الكود.

مقدمة: المنطق والبوابات المنطقية

كلمة «منطق» (Logic) تشير إلى قواعد التفكير الصحيح التي نحكم بها على صحة القضايا أو الصيغ الرياضية. وفكرة عمل كثير من الأجهزة الإلكترونية تعتمد على الدوائر المنطقية لإجراء العمليات الأساسية بتكرار ودقة وسرعة عالية جدًا.

• الدائرة المنطقية (Logic Circuit): تتكون من عدد من المكونات تسمى البوابات المنطقية.
• البوابة المنطقية (Logic Gate): دائرة إلكترونية بسيطة لها مدخل واحد أو أكثر (INPUT) ومخرج واحد فقط (OUTPUT). تتحدد قيمة المخرج حسب توافر شروط معينة في المداخل، فهي تنفذ عملية منطقية.
• من أشهر البوابات: AND وOR وNOT وNAND وNOR وXOR وXNOR، والثلاث الأولى (AND وOR وNOT) هي الأساسية التي تُستخدم في تصميم الأنواع الأخرى.

بوابة AND (بوابة التوافق)

لها مدخلان أو أكثر ومخرج واحد. تُمثَّل كهربيًا بمفتاحين أو أكثر (A وB) على التوالي، كل مفتاح مدخل، ويمثلان متغيرين ثنائيين، والمصباح (L) هو المخرج.

• توصيل المفتاحين يغلق الدائرة، وهو مدخل بقيمة (1).
• فصل أي مفتاح يفتح الدائرة، وهو مدخل بقيمة (0).
• المصباح المضاء يعني مخرجًا بقيمة (1)، وغير المضاء بقيمة (0).

جدول الاحتمالات للمفتاحين:

عدد الاحتمالات

القانون: N = 2ⁿ حيث 2 أساس النظام الثنائي وn عدد مداخل البوابة. لبوابة AND بمدخلين N = 2² = 4، وبثلاثة مداخل N = 2³ = 8.

جدول الحقيقة (Truth Table)

جدول يساعد على شرح سلوك البوابة بإظهار العلاقة بين مداخلها ومخرجها. مخرج AND يساوي (1) فقط عندما تكون كل المداخل (1)، أي لا بد من تحقق الشرطين لبوابة ثنائية المداخل.

الصيغة البولية (Boolean Formula)

الجبر البولي صيغة منطقية توضح عمل البوابات، وهو طريقة مختصرة للتعبير عما يحدث في الدائرة. لبوابة AND بمدخلين: Y = A . B أو Y = AB، وتسمى الضرب المنطقي، وتُقرأ: المخرج Y يساوي A AND B.

مشروع محاكاة بوابة AND

الهدف: إنتاج برنامج يحاكي عمل بوابة AND. المتطلبات: الخلفية العلمية للبوابة، وتحديد لغة البرمجة (VB.NET أو PHP). الإجراءات: تصميم واجهة المستخدم (GUI) وتحديد عناصر التحكم، وضبط الخصائص، وكتابة الكود.

باستخدام VB.NET

عناصر التحكم: Form1 (الكائن الأساسي)، Button1 وButton2 (يمثلان المفتاحين ويُنفذ كود عند النقر)، PictureBox1 (صورة المصباح مضاءً أو غير مضاء)، PictureBox2 (صورة الدائرة الكهربية).

فكرة الكود: يُكتب الكود على كائنين أو ثلاثة:

• حدث تحميل النموذج Form1_Load: عرض صورة المصباح غير المضاء (off.jpg) في PictureBox1، وصورة الدائرة (andcircuit.jpg) في PictureBox2، وضبط الزرين على «Off».
• Button1_Click: إذا كان نص الزر Off يُغير إلى On، ثم يفحص الزر الثاني؛ فإن كان On تُعرض صورة المصباح المضاء (on.jpg). وإلا (كان On) يُغير إلى Off ويُعرض المصباح غير المضاء.
• Button2_Click: بنفس الفكرة بالنسبة للمفتاح الثاني.

النتيجة: لا يضيء المصباح إلا إذا كان المفتاحان On معًا. وضبط الخصائص عبر الكود له تأثير أقوى من ضبطها في وضع التصميم.

باستخدام PHP

المتطلبات: أساسيات HTML وتطبيق Expression Web (لتصميم صفحة ثابتة) ولغة PHP. المراحل: التصميم (صفحة تحوي قائمتين منسدلتين Select1 وSelect2 للمفتاحين، وزر Apply، وصورة المصباح)، ثم التنفيذ، ثم كتابة الكود.

الكود يستخدم ثلاثة متغيرات:

• $lightstate: صورة المصباح (on.jpg أو off.jpg) حسب نتيجة الشرط.
• $choosekey1 و$choosekey2: قيمتا المفتاحين المختارتين.

والجملة if(isset($_POST['Submit1'])) تختبر هل ضُغط زر Apply، ثم if ($choosekey1=="on" && $choosekey2=="on") تختبر كون القيمتين on معًا باستخدام الرابط المنطقي && فتُسند on.jpg، وإلا off.jpg. وتُعرض الصورة من المتغير بـ echo.

تنبيهات الامتحان

• مخرج AND = 1 فقط إذا كانت كل المداخل = 1.
• N = 2ⁿ لعدد احتمالات جدول الحقيقة.
• الصيغة البولية لـ AND هي الضرب المنطقي Y = A.B.
• في PHP الرابط && يمثل AND بين شرطين.

قائمة المراجعة

• تعريف البوابة المنطقية، وأسماء البوابات السبع، والثلاث الأساسية.
• تمثيل AND كهربيًا وجدول الاحتمالات.
• N = 2ⁿ، وجدول الحقيقة، والصيغة البولية.
• أجزاء كود VB.NET (Load وButton1_Click وButton2_Click) وكود PHP.