Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 73
Текст из файла (страница 73)
14.57. В момент 1г ключ 5, подключает к интегратору эталонное напряжение Е„, Так как последнее по абсолютной величине больше и„и имеет отрицательную полярность, то напряжение на выходе интегратора имеет положительный наклон в интервале времени Тв=1з — 1г с крутизной, большей, чем в интервале времени Т,=1,— 1. В момент 1,, когда напряжение на выходе первого операционного усилителя достигает нуля, изменяется полярность выходного напряжения второго ОУ, являющегося компаратором. Это напряжение подается на схему управления, которая возвращает ключи 5, и 5, в первоначальное состояние (5, разомкнут, 5в замкнут). В момент 1з описанный выше процесс повторяется.
Из описания работы схемы следует, что и „(1,) = — — 1' и„г(1; ИС ь г, и„,„(1,) = — — )' из„Ж+ — 1' Еа Й= О. ЯС г, кС в Так как и и Š— величины постоянные, то интегрирование дает следующее равенство: — и,„Т, +Е,„Т,=О, отсюда и,„= (Т,(Т,) Е„. Последнее равенство позволяет, зная Т„Т~ и Е.„определять и,„. Сделав Т, и Е постоянными, можно судить о величине и,„ по значению Т,. Именно. значение Т„ пропорциональное и,, и показывает цифровой индикатор, подключенный через дешифратор к счетчику.
С этой целью схема управления не только переключает ключи 5~ и 5ь но и управляет тактовым генератором и счетчиком таким образом, что последний за время Т, завершает полный цикл счета тактовых импульсов Уь например У,= 100. Таким образом, счетчик нз первоначального нулевого состояния в момент 1, снова возвращается в то же состояние в момент 1ь На выходе счетчика в момент 1з имеется число У„пропорциональное временному интервалу Т,. Для уменьшения ошибки преобразования можно взять Ф, равным не 100, а 1000. Если в процессе интегрирования входное напряжение не постоянно, а немного изменяется, то в результате интегрирования его АЦП даст среднее значение входного напряжения. Это позволяет уменьшить влияние быстро изменяющихся переменных на. пряжений, попадающих на вход схемы вместе с постоянным преобразуемым напряжением.
Переменные напряжения в виде паводок и пульсаций переменного тока можно полностью устранить, сделав временнбй интервал Т, кратным целому числу периодов мешающего напряжения, при условии, что пульсации в эталонном напряжении отсутствуют. Глава 15 МИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ 1ВЛ.
ВВОЛНЬ1В ЗАИЕНАНИЯ Цифровая ЭВМ, или компьютер, является электронным устройством обработки информации. Информация в компьютер вводится с помощью входных устРойств: клавиатуры; устройств, считывающих информацию с перфорированной и магнитной лент; мягких и жестких магнитных дисков. Обработанная компьютером информация выводится на выходные устройства: устройство отображения информации —.экРан дисплея; принтер, печатающий цифры и буквы; устройства записи на магнитные ленты и диски. Рпс.
15.!. Упрощенная структурная схема компь- ютера Часто устройства ввода и вывода объединяются конструктивно в один блок. Например, перед экраном дисплея располагается панель с клавиатурой и на дисплее отображается как вводимая, так и выводимая информация. Устройства ввода-вывода обычно называют периферийныли устройствали. На рис.
15.1 показана упрощенная структурная схема компьютера [21!. Центральный процессор (ЦП) обрабатывает информацию и управляет всей работой компьютера. Компьютер является системой обработки информации по программам, которые вместе с информацией хранятся в памяти. Закладка информации в память называется зависаю, а извлечение ее из памяти — считыванием. При считывании записанная информация не разрушается, при записи в те же ячейки памяти записанная информация заменяется записываемой информацией.
Центральный процессор, память и периферийные устройства соединены системной шиной — совокупностью соединительных линий, по которым передаются сигналы управления, обрабатываемые данные, команды и адреса. Системная шина может состоять из трех отдельных шин; унравления, данных и адресов. Однако часто шины объединяются, например, применяется общая шина адрес — данные.
В этом случае из ЦП или периферийного устройства сначала по шине передается в память адрес, а затем по той же шине производится запись в память или считывание из памяти данных и команд. Естественно, что передача адресов производится по шине только в одном направлении — в память, а передача данных — в двух направлениях: при записи — в память, а при считывании — из памяти.
Такое управление направлением и временем прохождения сигналов производится с помощью шинных формирователей — устройств с тремя состояниями, передающих нули или единицы в направлении, определяемом управляющим сигналом. Такие схемы имеют высокое выходное сопротивление в отсутствие разрешающего сигнала. Сигналы управления в виде стробирующих импульсов передаются из центрального процессора. Схема с тремя состояниями, называемая также тристабильной схемой, построенная на базе ТТЛ-логики, описана в предыдущей главе (см. ,+и„ )-1., утл о Хесе Рис. 1бха Тристабильиые схемы иа МОПетраизисторах; рис. 14.22,б). Для коммутации шин в микропроцессорных системах наиболее часто используются тристабильные КМОП-схемы.
Они обычно строятся на базе иивертора рис. 14.29, причем в целях получения высокоомного состояния дополнительно включаются вспомогательные полевые транзисторы. На рис. 15.2,а приведена схема КМОП-инвертора с тремя состояниями. Транзисторы рТ! и УТ2 образуют основную схему инвертора. Транзисторы )УТ3 и )УТ4 «разрывают» выходную цепь инвертора и создают высокоомное сопротивление на выходе при Хр р — — О. Инвертор на транзисторах )УТ5 и )УТ6 служит для создания в схеме инверсного сигнала управления Х „р, который подается на транзистор )УТ4. На рис. 15.2,б показана схема буфера- вентиля с тремя состояниями. Условные обозначения тристабильных схем, применяемых в микропроцессорных схемах, приведены на рис.
15.3. Буквы СЕ означают сЫр зе1ес1 — выбор кристалла. Для создания шинного формирователя (шинного буфера) в каждый провод шины включают вентнльные элементы так, как это показано на рис. 15.4. Сигнал Хр р на этом рисунке обозначен буквой Е (1о епаЫе — разрешать). Его называют сигналом разрешения. Кружок на входе СЕ означает, что схема реализует свою логическую функцию при Х,„„=О. Роль ЦП выполняет микропроцессор.
Микропроцессором называют программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управления им, построенное на Рис. 18.3. Условиые обозиачеиии тристабильиых схем: а — ваеертер; б— буфер; а — схема и-на 868 одной или нескольких БИС. аяуааа а Лаада а ае а аа а В некоторых компьютерах нроме центрального микропроцессора применяется периферий- ся иый микропроцессор. Он ра- а) ботает под управлением центрального микропроцессора. Прадааасаааа аа а Для построения микрокомпьютеров используется микропроцессорный комплект, состоящий обычно из нескольких микросхем, одной из которых и является микропроцессор.
Микропроцессорным комп- б) лектом интегральных микросхем называют совокупность Рнс, 154 Вентнльные элементы нроэомикропроцессорных и других а — односторонняя передача; б — поочерединтегральных микроехем, сО вая передача в двух ваправяенвях вместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическим параметрам и обеспечивающих возможность совместного применения. Интегральные микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект, позволяют создавать различные микропроцессорные системы — как вычислительные, так и управляющие.
Микросхемы комплекта, необходимые для построения того или иного конкретного устройства, образуют микропроцессорный набор. В набор могут входить не все микросхемы комплекта или некоторые микросхемы могут входить в нескольких экземплярах. Каждый компьютер, а следовательно и микропроцессор, работает со словами определений длины: 8, 16 и 32 двоичных разрядов. Широко применяемые микропроцессоры серии КР580 являются 8-разрядными, а микропроцессоры КМ1810 — 1б-разрядными. В соответствии с этим шина данных является 8- или !6-разрядной.
Ячейки памяти в микропроцессорах обычно являются 8-разрядными. Для хранения 16-разрядных слов используются две соседние 8-разрядные ячейки памяти. Число ячеек определяет емкость памяти. Например, если имеется 2" ячеек, то емкость памяти 2"=2'2'о=64К, где 2"= =1024=1000. Это число обозначают большой латинской буквой К.
Если по каждому нз 64К адресов имеются 8-разрядные ячейки памяти, то память имеет емкость 64 Кбайт. Один разряд двоичного числа называется битом, а 8 разрядов — байтом. Для обращения к 2" ячейкам памяти необходима 16-разрядная шина адреса. Число выводов микросхемы микропроцессора стремятся уменьшать. Например, 8- и 16-разрядные процессоры обычно имеют по 40 выводов. В целях уменьшения числа выводов в некоторых 8-разрядных микропроцессорах 8 разрядов адреса передаются по шине адреса, а остальные 8 разрядов адреса передаются по совмещенной шине адрес — данные. ы Зевав № !!М 369 В 16-разрядных микрон(тоцессорах !6 линий шины используются как для передачи дангнях и команд, так и адреса, Кроме того, для передачи адреса используются дополнительно четыре линии шины управления.
Это дает 2" адресов и размер пространства памяти 2".2'о=И, что,при 8-разрядных ячейках обеспечивает емкость памяти 1 Мбайт.' 1Зпв ЦЕНТРАЛЬНЫИ ПРОЦЕССОР На рис. 15.5 показана типичная архитектура ЦП [221. Архитектурой микропроцессорных систем называют их внутреннюю организацию, а также принципы взаимодействия между их аппаратной ()тагбчсаге) и программной (зо((чсаге) частями (23). Рассмотрим принцип работы ЦП. Прежде всего отметим, что программист через устройство ввода информации записывает программу действия машины в память микропроцессорной системы.
Программа состоит из отдельных шагов, называемых командами. Эти команды под определенными адресами записаны в ячейки памяти. В других ячейках памяти под другими адресами записаны данные, которые обрабатываются в системе в соответствии с записанной программой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
