Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 22
Текст из файла (страница 22)
3.3. Переход из начального состояния 5, в состояние 5г произойдет в том случае, когда в автомат будет брошена монета. В состоянии 5, резервуар автомата наполнится водой. Управление остается в состоянии 5~ до тех пор, пока детектор уровня воды й Р не подаст сигнал о достижении определенного уровня заполнения резервуара, т. е. в состоянии 5, автомат ждет момента срабатывания детектора ЛУР. Как только йУР включится, происходит переход в 5у.
В этом состоянии вода нагревается до температуры 100 'С. Управление автоматом остается в данном состоянии до тех пор, пока не будет достигнута температура 100 'С. При достижении этой температуры произойдет переход в состояние 5з, соответствующее той фазе процедуры управления, в течение которой происходит смешива- 'г диаграммы состояний часто называются графами состояний.— Прилс рнд. Диаграммы и коды ние кофе, сахара, молока и нагретой воды за определенное время. Затем соответствующий сигнал инициирует переход в следующее состояние 5ь т.
е. начинается заполнение чашки. Эта операция также ограничивается с помощью таймера, Поистечении определенного времени процедура возвращается в исходное состояние; при этом загорается лампочка, сигнализирующая о том, что заполненную чашку можно взять из автомата. днаа *гга ниа сас аннам уаа дадай гМ'С Снашапго Нопапншпь чашку Рнс. 3.3. Диаграмма состояний для программы приготовления кофе. Если в соответствующих фазах что-то не реализуется, из состояний 5~ — 5я возможен переход в состояние 5м который соответствует возврату монеты. Если резервуар по истечении определенного времени не заполнится до определенного уровня (Т,.Ф12), если температура воды в момент времени Т, не достигнет 100 'С, если не поступит кофе (К), сахар (5) нли молоко (М) или же если не найдется свободной чашки — во всех этих случаях произойдет переход в состояние 5а.
Монета возвращается и процедура перейдет в состояние 5е (дефект), т. е. в ждущее состояние, которое будет прервано только после ремонта автомата. Из ждущего состояния автомат не может возвратиться в исходное состояние, поэтому последующее опускание монеты не приведет к запуску автомата. В последующих главах мы еще возвратимся к модулю управления и, в частности, к тем логическим операциям, которые он выполняет.
(зо Глава 3 3.2. Блок-схемы Несколько диаграмм Хаффмена или диаграмм состояний можно объединить в одну блок-схему. Такие блок-схемы используются при разработке логических схем и при создании программ для ЭВМ. Когда возникает задача автоматизации какого-то устройства с помощью цифровых электронных схем или ЭВМ, первым шагом является анализ данной задачи.
В процессе этого анализа важно точно установить, какие входные переменные имеются в нашем распоряжении, каким образом обрабатывать данные и какие сигналы необходимо получить на выходе системы. Если эти факторы выяснены, можно приступить к составлению блок-схемы, причем сначала в самом общем виде, а затем детализируя ее. Для элементов детализированной блок-схемы можно разработать диаграммы Хаффмена или диаграммы состояний, а полученный вариант проработать логически. В прямоугольнике записывается содержание одной или нескольких операций Параллелограмм используется для указания операций ввода-вывода.
Передача управления: в ромбе записывается условие передачи упРавления. Входные (выходные) линии начинаются (заканчиваются) в вершинах ромба. рядом с выходными линиями размещаются варианты ответов на вопрос усло- вия, т. е, да или нет (1 или О). Начало и конец блок-схемы. В рамке указывается, например, НАЧАЛО илн КОНВП. Диаграммы и коды (3! Выходной соединитель (элемент связи) для части блок-схемы, расположенной на данной странице.
В рамке дана ссылка на входной соединитель, располагающийся на другой странице, Рядом с соединителем сообщается номер страницы или определенной ее части (зоны]. Входной соединитель (элемент связи) для части блок-схемы, расположенной на данной странице. В рамке дана ссылка на выходной соединитель, расположенный на другой странице. Рядом с соединителем сообщается номер страницы нли определенной ее части (зоны). Выходной соединитель (элемент связи) для части блок-схемы„ расположенной на данной странице. В кружке дана ссылка на входной соединитель, расположенный на этой же странице, с указанием зоны. Входной соединитель (элемент связи) для части блок-схемы, расположенной на данной странице, В кружке дана ссылка на выходной соединитель, расла. ложенный на этой же странице, с указанием зоны.
Рнс. 3.4. Символы, используемые в блок-схемах, На рис. 3.4 приведены символы, которые используются при составлении блок-схем, а на рис. 3.5 дан пример блок-схемы, представляющей собой цикл вычитания, который осуществляется импульсом, синхронизированным генератором тактовых сигналов. Из числа 100, помещенного в регистр, на каждом шаге цикла вычитается 1 и полученный результат снова помещается в этот же регистр. Затем проверяется, не равен ли результат нулю, и если нет, то вычитание продолжается, т.
е. мы переходим к следующему шагу цикла. После 100 вычитаний результат действительно будет равен 0 и цикл закончится. 132 Глава 3 (Фа туаиглп Хащ Рис. 3.5. Блок-схема цикла вычитания, который осуществляется импульсом, синхронизированным таймером. Приведем еще пример применения соединительных элементов в блок-схеме. Чтобы связать между собой элементы блок-схемы, записанные на разных страницах, не применяя длинных связывающих линий, используются специальные соединители.
На рис. 3.6 иллюстрируется применение этих символов. На странице 5 некоторой блок-схемы указано внутреннее соединение между элементами 3 в квадратах В2 и Р5. Индикатор зоны в соединителе указывает, где находится его «партнер». Эти зонные индикаторы позволяют быстро отыскивать соединители в сложных блок-схемах. На рис. 3.6 также показан пример соединения между двумя страницами блок-схемы.
На странице 5 рядом с соответствующим соединителем 5 указывается, с какой страницей выполнено соединение и в какой зоне этой страницы находится другой соединитель. На странице 8 рядом с соединителем указано, что другой элемент располагается на странице 5 в квадрате РЗ. 1зз Диаграммы и коды ггпрснш~с с ксппспнппп ней сегпнпд я'У' / г г \ 1 Рис З 6. Связь отдельных частей блок-схемы с немощью соединителей. На странице можно размешать соединители, которые осуществляют связь с дру- гими частями блок-схемы, находящимися на разных страницах. З.З.
Тактовые сигналы иа временнйх диаграммах. Квитирование По человеческим понятиям логические схемы работают с очень высокой скоростью, однако это не означает, что обработка информации в этих схемах не требует совсем времени. Изменение логических уровней напряжения вызывает задержки, величина которых зависит от типа применяемых логических схем (ТТЛ, ЭСЛ и т. д.) и составляет от пяти до нескольких десятков наносекунд. Кроме того, прохождение сигнала в линиях связи также приводит к задержкам.
В логической схеме, состоящей из большого числа отдельных элементов, обработанная информация может появиться на выходе только через довольно большой — по масштабам цифровой электроники — промежуток времени. На рнс. 3.7 показана логическая схема, состоящая из нескольких логических элементов И-НЕ.
В схеме возникает задержка, из-за которой результат обработки появляется на выхо- 134 Глава 3 ола тП Тм Рис. 3.7. Логическая схема, в которой вследствие конечного времени срабатывания элементов возникает задержка сигнала. При считывании информации в Регистр 17з это следует принимать во внимание, де только по истечении конечного времени. Выход логической схемы соединен с регистром (одноразрядный запоминающий элемент), который должен воспринимать информацию в определенный момент времени, контролируемый управляющим сигналом Т„. напшш шш,ьчщи~ Ош Резулошаа тзудрш7иИО ГигУЛТЛГиидгоуйжм д „глгиащ7;г) Спиежжл дегиащт Иодтгст/ д,,„,„пу Тит, Ту Т Т Г, Т, т, ту Т, т, 7; Г, т„гл~ т„лТГУт Тг т, шкшгтг Рис.
3.8, Временная диаграмма для схемы, показанной на рис. 3.7. В момент Т, начинается процесс вычисления, а в момент Тп появляется результат. Момент времени, удобный для считывания информации в регистр кв обозначен через Тсе !35 Диаграммы и коды Тотпопый сигнал О(Оиоооное( (Мополнотьрегистрг( З(Омаппнае( З(епполпитьрегистрг( (((Решить( 5(решать а пополнить Регистр 3( Б(рсшшпь( 7(Олиоать! Он(О(аз О(1ОР гоар(пд Отйнш Зопшнить рсгистрн гп Зопплн(ппьрегастрг г рратнст порп Поено; г Зопппншпь Рсгоспр г (. и и т, Х 4 З Ю Т Ю У Х Враг(гннор (Опало(р(оншп( Рис. Зтк Универсальная временная диаграмма с временными метками для сяи- тывания информации в регистры Х, у и Е. В момент времени Т, появляется информация на входе в логическую схему и начинается обработка данных.
Результат обработки появляется по истечении некоторого времени, что на рнс. 3.7 обозначено как сигнал с(. На диаграмме штриховкой также указан разброс времени задержки (го — ((). Между моментом появления и моментом (( тактового сигнала Тм имеется определенный промежуток, поэтому тактовый сигнал выбирается в качестве сигнала считывания информации в регистр.
В момент времени Т„регистр начинает воспринимать информацию из логической схемы. Опорный сигнал временной диаграммы вырабатывается генератором тактовых сигналов, в качестве которого обычно применяется кварцевый генератор. Как показано в последующих главах, требуемые сигналы для управления работой логических схем можно получить, используя деление частоты и дешифрацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
