Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 4. Микрокомпьютеры (1987) (1092084), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При разработке структурной схемы рекомен- дуется, не прибегая к какой-либо символике, сонет ставить список последовательных операций с ~азы большими промежутками между ними, что поз- воляет вставлять те операции, которые первонаи» а- чально были пропущены. Для стороннего наблюдателя структурная схема в первом приближении выглядит как бессмысленный и плохо составленный документ. В конце работы по построению такой схемы, когда заканчивается анализ различных специальных операций, мы переходим к окончательному варианту с понятной всем символикой. На рис.
1.12 — 1.17 приведены шесть специальных структурных схем, применяемых для описания работы частотомера. Эти Рис. 1.13. Реализация интервала в Рис. 1.14. Реализация интервала в ! с. !О с. Глава 1 структурные схемы представляют алгоритмы управления, формирования интервала в 1 с, формирования интервала в 10 с для индикации, счета и сканирования. Из структурной схемы, приведенной на рис.
1.12, видно, что если интервал индикации в 10 с еще не сформировался (Я~ос= =1: «ложно») и на вход счетчика поступило разрешение ((;11» = 1: «истинно»), то счетчик будет считать сигналы с частотой 1,» до тех пор, пока не закончится интервал длиной в 1 с. После этого начинается интервал длиной в 10 с, в котором даетсяразрешение на считывание информации.
В структурной схеме формирования «измерительного окна» (рис. 1.13) двоичный счетчик делит поступающие на его входсигналы с частотой 1о, которые обеспечивает кварцевый генератор, и формирует интервалы длительностью в 1 с. 91« инициируется задним фронтом Я|о„и затем начинается отсчет сигналов с частотой (о. По истечении интервала времени в 1 с Яы переходит в исходное состояние. Измерительное окно представлено в управляющей схеме в виде переменной О„. Интервал длиной в 1О' с формируется ждущим мультивибрвтором, который, как следует из схемы, показанной на рис. 1.14, генерирует асимметричный сигнал.
Ям, Щвс 1дб Струитур также является переменной, которая исван схема «вихрова- пользуется в схеме управления. аврованного декан- Для счетчиков приведена только схема, ного счетчика с пред- относящаяся к предварительной ступеня ° авитал»нмм "Рос деления частоты (рис. 1.15).
Здесь расмотром переноса. смотрен синхронизированный счетчик с предварительным просмотром переноса. Задним фронтом синхросигнала Т подготавливается приращение содержимого счетчика на 1, которое реализуется переднимфронтом этого синхросигнала. Затем следует проверка, достигнута ли величина п,и (состояние счетчика 9), и если она достигнута, то задним фронтом синхросигнала предсказанный перенос передается на выход для управления следующей, ступенью деления. Наконец, передним фронтом синхросигнала осуществляется установка счетчика в состояние О, после чего отсчет импульсов начинается снова.
Систеииыа аллана ВСВА!а) ССВА !2! ВСВ Рнс, !.!6. Структурная схема, иллюстрируюшая работу индикаторов на све- тодиодах. т=!саоге Рнс. !.!7. Реализация временнйх сигналов ТО ... ТЗ для чсканироввнвяа индикаторов на светодиодах и делители счетчика частоты. Рис. 1.!х иллюстрирует каскадное включение декадныхсчетчиков, а рнс. 1.13 — функцию счета входной частоты и 1о. На рис. 1.16 приведена структурная схема, которая иллюстрирует работу индикаторов.
Здесь используется принцип сканирования, который заключается в том, что выходы четырехдекадных счетчиков связаны с дешифратором, который преобразует двоичную информацию в 7-сегментный код. После дешифрации информация поступает на один из четырех индикаторов, выполненных на светодиодах, которые осуществляют вывод из- 38 Глава ! меренных данных. Последовательное сканирование отдельных ступеней деления управляется с помощью временных сигналов Тв...Т,. То же самое происходит и при распределении преобразованных данных на входы четырех имеющихся в наличии индикаторов на светодиодах.
Мы видим, что верхняя функция (рис. 1.16) реализуется дешифратором, а нижняя функция — распределительной схемой (демультиплексором). Наконец, на рис. 1.17 показано, как вырабатываются временныесигналы Та... Ть Временные сигналы обеспечивает один из делителей, формирующих интервал в 1с для измерительного окна. В качестве счетчика для сканирования выбран делитель, который производит отсчеты через каждые 1 мс. Здесь производится опрос содержимого двух младших битов этого счетчика, в результате чего формируются временные сигналы Тв... Тв.
На рис. 1.18 приведен аналог из производственной практики. Здесь рассматривается задача перевозки земли в тачке из пункта А в пункт В. Работа начинается в пункте А с заполнения тачки землей с помощью лопаты. В этом случае можно отметить цикл, который соответствует многократному использованию лопаты для наполнения тачки землей. После каждого наполнения тачка перевозится в пункт В, причем момент прибытия в этот пункт устанавливается посредством многократного опроса.
После получения утвердительного ответа (Да) тачка опрокидывается и затем перевозится обратно в пункт А, после чего она снова наполняется землей. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет перевезена вся земля. Вместо тачки и лопаты можно воспользоваться более сложным устройством, например бульдозером, который переместит всю землю из пункта А в пункт В за один прием.
Системный анализ В случае частотомера вместо дискретной схемы можно также использовать единое устройство, реализующее сложную функцию, на одном кристалле. 1.7. Средства, применяемые при обработке данных Из изложенного выше видно, что для выполнения сложных операций требуется большое количество функциональных элементов. При строительстве дома применяются бульдозеры, экскаваторы и бетономешалки. С другой стороны, требуются н бо-. лее простые средства в виде молотка, лопатки и других инструментов, позволяющие выполнять специальные операции, которые не могут быть реализованы с помощью более сложных устройств (функций). Нечто подобное происходит и при обработке данных.
В комбинационной логике можно применять с высокой эффективностью сложные функции, однако для решения специальных частных задач требуются и более простые функции. В частности, при обработке данных на ЭВМ мы располагаем готовыми программами в виде подпрограмм для решения административно-управленческих задач и задач управления различными процессами. Однако в нашем распоряжении имеются и более простые средства, такие, как элементарные функции, которые необходимы для адекватного программирования в ходе решения специальных прикладных задач.
В начале разработки ЭВМ в 50-х годах системы обработки данных имели довольно простую структуру. Для общения с системой применялся машинный язык, т. е. достаточно простой язык, в котором детально программировались даже специальные функции. В настоящее время используются языки более высокого уровня, которые существенно упрощают процесс программирования. По командам, записанным на этих языках, ЭВМ находит те специальные функции, из которых состоит каждая макрокоманда, и затем реализует их в надлежащем порядке следования. То же самое наблюдается, например, и при обучении ученика столяра. В начале обучения любой новичок с трудом отличает молоток от клещей, но его можно в принципе обучить методам работы с этими инструментами, используя наглядную демонстрацию.
На самом же деле такой метод обучения обычно не применяется. С учеником говорят на «обычном» языке высокого уровня и дают определенные указания, не поясняя в деталях, как выполняется та или иная операция. Однако и здесь может сложиться так, что ученик получит определенные детальные команды, для выполнения которых потребуется использовать н молоток, и клещи. То же самое может произойти и в случае языков программирования высокого уров- Глава 1 ня, применяемых в ЭВМ. Для выполнения определенных операций на ЭВМ также могут понадобиться простые команды. ЭВМ работает с нулями и единицами, поэтому она понимает только те команды, которые выражены в двоичном коде.
Каждая команда ЭВМ состоит нз одного или нескольких слов длиной 8 — 32 бит; кодирование такой команды требует большихзатрат времени. В общем случае биты кода команды разбиваются на группы по 3 или 4 бит, которые используются для записи восьмеричных или шестнадцатеричных чисел соответственно. Обе системы счисления применяются при адресации ЗУ, а также входных и выходных портов.
Простая техника программирования широко применяется в тех случаях, когда с помощью отдельных битов требуется управлять какими-либо входными илн выходными портами илн же когда нужно принимать биты данных. В последнем случае мы имеем в виду считывание величин, поступающих из измерительной аппаратуры. Для более подробной иллюстрации различия между языками высокого уровня и машинным языком можно снова обратиться к аналогу из сферы организационно-производственных отношений. Пусть, например, дается команда доставить некоторый товар в магазин Х.
Того, кто дает эту команду, не интересует, как будут обращаться с товаром грузчики и по какому маршруту его доставят в магазин. В данном случае отдается макроко. маида, которая только указывает, куда и в каком количестве необходимо отправить товар. Затем эту макрокоманду требуется разделить на несколько команд, которые известны тому, кто будет выполнять данную макрокоманду. В процессе выполнения макрокоманды могут возникнутьисовершенно новые операции опроса. В данном случае такая «неожиданная» операция вызывается переменной «красный свет светофора». Соответствующую программу можно рассматривать как автономную (под) программу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
