Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В положении 1' цепь управления руководит операцией наполнения стирального барабана водой, в который одновременно подмешивается моющее средство, поступающее из резервного бачка. В этом положении цепь управления открывает электромагнитный вентиль,. после чего стиральный барабан начинает наполняться. В положении 1 цепь управления остается до тех пор, пока датчик «уровень высокий» не дает соответствующего сигнала, означающего, что воды в барабане достаточно. Сигнал «уровень высокий» записывается кратко ХРН (!ч!1чеап Ре1ес1ог Н!п)т). По этому сигналу цепь управления переходит в положение 2, в котором производится нагрев моющего раствора и находящихся в нем вещей.
В положении 2 цепь управления через реле включает нагревательные элементы и остается в этом положении до того момента, когда температура моющего раствора достигнет заданного значения (80'С). При достижении этой температуры срабатывает датчик, посылающий сигнал («ТЕМР 80»), по которому цепь управления переходит в положение 3. Включается двигатель привода барабана, вращающий его то влево, то вправо (режим двунаправленного качания барабана).
Операция качания барабана (полоскания) контролируется счетчиком циклов, которых должно быть 100. После циклов качания новый сигнал ЯМТ100 переводит цепь регулирования в положение 4: В этом положении цепь управления включает помпу, откачивающую из барабана использованный раствор. Затем срабатывает датчик «уровень низкий», который выдает сигнал о том, что из барабана использованный раствор выведен.
Этот сигнал записывается кратко !ч!Р(. (Х!чеаи Ре(ес1ог 1.очи). Он переводит цепь управления в положение 5, при котором барабан опять начинает наполняться водой до уровня )ч!РН, достаточного для следующего цикла полоскания. Повторное полоскание проводится в положении цепи управления 6. Барабан опять совершает 100 качаний, после чего цепь управления по сигналу. ЗМТ100 переходит в положение 7, при котором из барабана опять откачивается использованная вода.
Включенная этим сигналом помпа будет работать до тех пор, пока не сработает датчик низкого уровня ХР1.. Сигнал этого датчика переведет цепь управления в положение 8, при котором начинается отжим вещей за счет быстрого вращения барабана. Отжим продолжа- 2224 Глава 4 ется 5 мин; время отсчитывается электронными часами, сннхронизуемыми частотой напряжения сети. По истечении пятиминутного цикла часы посылают сигнал ЕХО, который возвращает цепь управления в положение О. Программа стирки окончена. Характерным для этого процесса управления является то, что каждый очередной шаг программы совершается лишь после того, как завершился предыдущий.
Цепь управления срабатывает от команд различного происхождения в отличие от обычных счетчиков или делителей, на входы которых сигналы поступают от единственного источника. Временнбй режим программы, например моменты переключения цепи регулирования в положение О, можно изменять, можно также пропускать отдельные положения. В нашем примере со стиральным автоматом, в случае когда стираются вещи, не выдерживающие температуру 80', можно пропустить операцию кипячения.
Тогда цепь управления, минуя положение 2, из положения 1 сразу перейдет в положение 3. Само собой понятно, что варианты программы стирки, задаваемые цепи управления, могут быть различными. В ЭВМ блоки управления регулируют счетно-вычислительными операциями, совершаемыми в процессе обработки данных. Частные операции в ЭВМ совершаются одна за другой. Блок управления задает не только моменты начала операций, но и порядок их чередования. И в данном случае блок управле. ния периодически возвращается в нулевое положение, например при сокращении длительности циклов илн когда какая-нибудь частная операция исключается из полного цикла.
При обработке данных в ЭВМ длительность операций может быть различной, т. е. цикличность неравномерная. Бывает даже и так, что блок управления для продолжения процесса управления должен ждать поступлении команды извне. Чаще всего .режим ожидания в ЭВМ связан с временем прохождения информации из ЗУ до адресуемого блока по шине данных. Определенного времени требует и выбор нужной ячейки в ЗУ. Поэтому быстродействующий микропроцессор вынужден будет ждать поступления нз ЗУ сигнала «ГОТОВО>. Разумеется, блоки управления имеются не только в ЭВМ. Их используют, например, и в комбинированных цифровых логических схемах. Рассмотрим еще два примера использования цепей управления.
Первый пример — цифровой частотомер в коротковолновом ,радиоприемнике. Для измерения частоты принимаемого сигнала делитель частоты должен быть заранее запрограммирован на значение центральной частоты диапазона. После измерения цифровые индикаторы на светодиодах показывают значение частоты в течение 2 мс. Цепь управления в данном случае долж- Таблица ню3иробания чисел тИ) г(кф вЮЮ сЯФ) ЮфЮ) В~еменная биаг~анма Рис. 4.6. Взаимосвязь между счетчиком и делителем.
226 Глава 4 на иметь 4 положения: подготовки, измерения (измеряется количество периодов входного сигнала за 1 мс), далее третье и четвертое положения, при которых цифровые индикаторы на светодиодах 2 раза загораются в течение 1 мс. Таким образом, мы имеем дело с простой цепью управления с четырьмя равномерными фазами управления по 1 мс. Второй пример — цепь управления генератором кода в автоматах-излучателях позывных сигналов Морзе в коротковолновых радиостанциях. Согласно международному регламенту радиосвязи, позывной сигнал Морзе, присвоенный радиостанции, до начала передачи должен быть повторен не менее трех раз.
Допустим для примера, что позывной сигнал Морзе получен на выходе генератора один раз, а затем автоматически повторяется три раза. Допустим далее, что после трехкратного повтора позывного сигнала должна излучаться очень короткая тональная одиночная посылка («пнп»). В этом случае цепь управления должна организовать процесс в виде трех событий одинаковой длительности (три позывных сигнала) и одного, четвертого, со значительно меньшей длительностью.
По окончании четырехфазового цикла работы цепь управления возвращается в исходное состояние покоя. Выше мы не раз уже пользовались понятиями счетчика и делителя. Взаимосвязь между ними станет ясной, если таблицу двоичных чисел перевести во временную диаграмму, показанную на рис. 4.6. Сравнивая горизонтальные ряды единиц и нулей, получаемых на двух последовательных триггерах, убеждаемся, что действительно имеем дело с делением частоты. В сериях выпускаемых микросхем ТТЛ и КМОП-логнки имеется множество всевозможных делителей и счетчиков, в том числе в корпусах с двухрядными выводами. Эти микросхемы разделены на несколько основных типов, которые рассматриваются в последующих разделах. 4.2.
Двоичные счетчики Рассматривая выше ДК-триггеры, мы видели, что если одновременно на оба входа (ннформационный и тактовый) подаются активные сигналы при переходе тактового импульса с высокого уровня на низкий, то такой же переход совершит н содержавшийся в триггере информационный сигнал. Если такой процесс инвертирования отобразить на временной диаграмме, то можно заметить, что и здесь мы, в сущности, имеем дело с делением частоты на 2,,поскольку за каждый цикл синхронизации тактовым импульсом содержание информации триггера изменяется только один раз. гэ аЮ вЂ” 7б~о"7етц г 'г Тббб~~а гг Тебе ТЕИ Р г 7МХ7вдт ,4твсясри черте цисяа Тантноббте илгрруярсрг Тр 'сл а, йс Таблица лвгрирвбанил висел И Твр аа! Т гс гпа гмН; бр=г.
Рис. 4.7. Асинхронный делитель на 16. и — саема; б — временнйя диаграмма; е — таблица состояний (табиица кодирования ев- сеаы 228 Глава 4 Если соединить последовательно несколько ЗК-триггеров, причем выход Я каждого предшествующего соединить с синхронизующим входом последующего, то получим двоичный счетчик асинхронного типа. Схема такого двоичного счетчика и временная диаграмма показаны на рис. 4.7.
Если внимательно рассмотреть временную диаграмму, то можно увидеть, что содержание информации триггера изменяется, когда уровень управляющего импульса на входе меняется с Н на Е. Если в триггере была записана 1, то после прихода тактового импульса она изменится на О, и наоборот. На временнбй диаграмме переходы от О к 1 обозначены сплошными стрел- нами, а переходы от ! к Π— штриховыми.
Выходные сигналы Ял, !1в, Яс и Яа между собой некогерентны, т. е. фронты сигналов несинхронны во времени. Это понятно, поскольку изменения состояния сигналов передаются по цепочке триггеров, на что требуется некоторое время. Если рассмотреть, например, переход от цифры 7 к цифре 8, то видно, что сначала переход с 1 на О совершится на выходе Ял, затем уже как следствие этого перехода 1 станет О на выходе Яв и лишь потом 1 станет О на выходе Яс. Следствием третьего перехода будет переход сигнала на выходе Яа от О к 1. Если делитель используется исключительно для деления частоты, то эта некогерентность никакого значения не имеет. Несущественна роль некогерентности и в работе генераторов тактовых сигналов и частотомеров. Когда же выходные сигналы этих устройств используются для управления другими цифровы.
ми устройствами, то эта некогерентность может привести к определенным трудностям. Так, например, даже очень кратковременные взаимные перекрытия сигналов на выходе дешифраторов вызывают нежелательные выбросы импульсов, которые в свою очередь приводят к другим нежелательным явлениям. Эти выбросы, как правило, очень кратковременны, поэтому цифровой индикатор воспринять их не может. Но выходные сигналы счетчиков и делителей могут стать когерентными, если каждый разряд делителя синхронизовать тактовыми импульсами, иначе говоря, сделать их синхронными с входными сигналами двоичного счетчика.
4.3. Синхронный двоичный счетчик Схема синхронного двоичного счетчика на ЯК-триггерах по. казана на рис. 4.8. Чтобы обеспечить когерентность, на тактовые входы С, триггеров подается последовательность импульсов То. Из таблицы кодирования и временной диаграммы видно, что содержание информации триггера изменяется, когда Глава 4 тактовый импульс переходит от 1 к О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
