Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (862477), страница 31
Текст из файла (страница 31)
рис.схемойявляетсяинтегральныйТаблица его состояний отличается от таблицы ис13.20).логическойг) тем, что при неRкоторых значениях входных воздействийовыход определен предыдущим состояниоем.11Воснове13.14,триггерадве ячейки-ИJШ-НЕ, причем выход одной подклюsQQо Q i-1 Qi-111о1оо1 Запрещеночен к одному из входов другой. Утриггераи два(Set) версныйRSR (Reset) и Sпрямой Q и ин-два входавыхода -Рис.13.20.Схема RS-триггера итаблица его состоянийQ.Ячейка ИJШ-НЕ устанавливает на выходе логическую«1»только в томслучае, если на обоих ее входах будет логический «О». При других сочетаниях сигналов на входах на выходе будет «О».
Допустим, после включения навыходеQустановилась«О» и, если на входахR«1»,иSтогда на вход нижней ячейки ИJШ-НЕ придетисходно будет «О», на выходеQтоже будет «О».Это исходное состояние схемы после включения. Зависит оно от сравнительного быстродействия ячеек. При подаче на входвыходеQRсигнала логическойячейки будут в состоянии «О» и ее выходQустановится в состояниеТаким образом, RS-триггер сочетанием сигналов«сброшен» (строка3 таблицысостояний на рис.состояние триггера не изменится (строкаДля установки выхода триггерасочетаниеRа на выходека2«1» наверхней ячейки ИЛИ-НЕ должен появиться «О». Оба входа нижнейQR = «1»13.20). При1 таблицыв состояние«1»иS =«1».«О» будетснятии сигналасостояний на рис.R13.20).следует подать на входы= «О» и S = «1». При этом состояние «О» появится на выходе Q,Qустановится состояниетаблицы состояний на рис.«1», триггер будет «установлен» (стро13.20).
Состояние входов R = « 1» и S = « 1» уRS-триггера запрещено и выход не определен.RS-триггеры выпускают в интегральном исполнении, их функциональноеобозначение ТР. Например, 1533ТР2-четыре RS-триггера с инверснымивходами (активен низкий уровень), выполненных: по технологии ТТЛШ; воснове этих триггеров ячейки 2И-НЕ.Триггеры бывают асинхронные, т. е. переключаемые в любой момент времени,исинхронные,моментпереключениякоторыхзадаетсяспециальным15613.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахразрешающим входомвходом синхронизации.
Синхронные триггеры под-разделяют на статические, когда разрешение на переключение задается уровнем сигнала на входе синхронизации, и динамические, у которых переключение происходит по фронту или спаду сигнала на входе синхронизации. На основе триггеров построены различные счетчики, регистры, схемы памяти и др.Регистры используют в САУ для хранения информации, например дляподачи и хранения сигналов дискретного управления.
Схемотехническое обозначение статического регистра ИР22 и функциональная схема одной егоячейки приведены на рис.13.21.Ячейка состоит из статического синхронногоD-триггера и тристабильного элемента. D-триггер записывает информацию совходаD; вмоменты синхронизации и хранит ее. Восемь ячеек регистра имеют--общие входы синхронизации С и разрешения выхода ОЕ.
Выпускают регистрв сериях ТТЛШ и k-МОП. Запись в регистр осуществляется при низком уровнена входе синхронизации С, но содержимое D-триггеров появляется на выходетолько после перевода вывода ОЕ в активное низкое состояние.DRGQоо]1234234556767ОЕбаРис.13.21.Схемотехническое обозначение (а) исхема одной ячейки( б)статического регистраИР22Запись в регистр ИР28 (динамический аналог ИР22) осуществляется пофронту импульса синхронизации. Для того чтобы записать информацию,необходимо на входахDвыставить требуемые уровни сигналов, затем сформировать отрицательный импульс на входе синхронизации и при его окончании (переход из «О» в«1»)информация будет переписана в регистр.
Такиерегистры удобно подсоединять к микропроцессорам. Линию записи микропроцессора, а она активна в низком уровне, можно непосредственно присоединять к выводу синхронизации.Электронная память бывает постоянной или масочно-программируемой,репрограммируемой и оперативной. В ПЗУ программный код зашивается впроцессе его производства и не может быть изменен.
Такие схемы памятиприменяют для устройств массового применения при стабильной программевыпуска. В САУ станков и станочных комплексов ПЗУ применяют редко.13.2.Электронные компоненты систем автоматического управления157Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) программируют пользователи. Основусовременных РПЗУ(рис.13.22).составляет МОП-транзистор с плавающим затворомВ нем методами планарной технологии, являющейся основойпроизводства микроэлектронных компонентов, на поверхности кремниевогокристалла (подложке) сп-проводимостью формируют две области с р-проводимостью (сток и исток).
Поверхность пластины окислена. КристаллическийкварцSi02толщиной в доли микрометра-прекрасный изолятор. Над карманами кварц вытравлен и сформированы окна, так что алюминиевые дорожки, напыленные на поверхности оксида, контактируют со стоком и истоком,образуя электрические выводы от этих областей. Плавающий затвор (проводник) никуда не присоединен и находится в слое оксида под основным управляющим затвором, от которого также сделан вывод.278Рис.3456Топология МОП-транзистора13.22.с плавающим затвором:изолятор;1твор;4канал; 7 -При20 ...
25 Вподачена2-плавающий затвор;алюминиевый вывод;подложка;управляющий8-5-за3-сток;6-истокзатворположительногоэлектроны с подложки диффундируют черезSi02 инапряжениясобираются наплавающем затворе. При этом их электрическое поле блокирует действиеуправляющего затвора и состояние МОП-транзистора уже нельзя изменить,так как электроны на плавающем затворе отталкивают их из канала и закрывают его.
Заряд на плавающем затворе сохраняется десятилетия, и все этовремя схема памяти будет хранить записанный в нее код.Для стирания информации необходимо снять заряд с плавающего затвора.Это делают двумя способами-облучением кристалла УФ-излучением либоподачей на подложку положительного напряжения относительно управляющего затвора.Чтобы УФ-излучение попало на оксид, в корпусе интегральной схемы надкристаллом делают кварцевое окошко, прозрачное для УФ-волн. Стиратьможно только всю информацию сразу. Запись информации осуществляетсяпобайтно, время записи составляет около миллисекунды. При емкости памяти сотни килобайт это весьма заметное время. Программирование проводят вспециальных программаторах, длячего схема должна изыматься из платы,15813.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахпоэтому такие РПЗУ размещают в специальных колодках.
Схемотехническоеобозначение памяти с УФ-стиранием приведено на рис.13.23, а.Для считывания информации необходимо задать адрес ячейки, затем выбрать кристалл, активизировав выводCS,и подать разрешение сигнал выдачи ОЕ. Содержимое адресуемой ячейки появится на выводахD0, ... , D7.Существуют однократно программируемые схемы, у которых отсутствуетпрозрачное окошко, поэтому они значительно дешевле.PROMАОAlА2АЗА4А5АбА7А8А9RAMDODlD2D3DODlD2D3D4D4D5D7D7D5D6DбAlO5Vcsov13.23.ov6аРис.5VОЕСхемотехIШЧеские обозначенияРПЗУ с УФ-стиранием (а) и статическогоОЗУ(6)Стремление упростить процесс программирования РПЗУ привело к созданию флеш-памяти.
В ее основе также транзистор с плавающим затвором,однако оксид под ним столь тонок (до100нм), что5В достаточно, чтобыплавающий затвор зарядился. Схему флеш-памяти можно программироватьнепосредственно на плате, но для этого нужна специальная программа, многократно записывающая информацию в ячейки. Стирание также выполняютна плате отдельными блоками информации либо всей схемы целиком.На схемах флеш-памяти выполняют флеш-диски, все активнее вытесняющие обычные дисковые накопители, особенно в САУ, где обычно не требуется хранить исключительно большие объемы информации, но необходимавысокая надежность.
Особенно флеш-диски выигрывают при использованиив подвижных объектах, в которых гироскопический эффект обычных дисковых накопителей приводит к повышенным нагрузкам на опоры.ОЗУ, или память с произвольным доступом, бывают статические и динамические. Основу ячейки динамического ОЗУ составляет сформированныйна кристалле конденсатор, заряд на котором ( если он есть) должен с некоторой периодичностью обновляться. Наличие или отсутствие заряда на конденсаторе идентифицирует «О» или«1».Схемы динамического ОЗУ формируют13.2.Электронные компоненты систем автоматического управления159основной массив памяти современных персональных компьютеров, но в САУстараются применять более надежное статическое ОЗУ, ячейки которыхустроены так же, как ячейка регистра (см.
рис.13.21, 6).При одинаковой стоимости статические ОЗУ на порядок менее емки. Схемотехническое обозначение простейшегостатического ОЗУобъемом2Кбайта приведено нарис. 13.23, 6.Чтобы считать информацию из памяти, сначала выставляется адрес требуемой ячейки. Дешифратор, управляющий памятью микроконтроллера, активизирует соответствующую схему, подав активный низкий уровень на вы-вод CS. Затем, удерживая высокий уровень на выводе W/R, подается активный низкий уровень на вывод ОЕ. С задержкой в несколько десятковнаносекунд после этого содержимое адресуемой ячейки появится на выводахсхемыDO, ..
., D7 и поступит на шину данных микроконтроллера.Для записи информации сначала выставляется адрес ячейки и дешифратор активизирует схему низким уровнем на выводеЗатем, удерживаяCS.высокий уровень на ОЕ, подается отрицательный импульс на W/R и по егофронту информация будет записана в соответствующую ячейку памяти.Микропроцессор сам проводит описанные здесь циклы по командам чтения и записи. Важно, чтобы такт записи-чтения микропроцессора по временным промежуткам соответствовал допустимым временам и задержкам длясхемы памяти. В этом следует предварительно убедиться по соответствующей документации.Схемы статической памяти, выполненные по k-МОП-технологии, способны хранить свое содержимое при снятии основного питания. Такие схемыназывают энергонезависимым ОЗУ. Для перевода схемы в режим хранениядостаточно на выводение с выводаCSCSподдерживать уровень логической«1».Потреблекрайне мало, и литиевой батарейки, подключенной к этомувыводу, хватает очень надолго.Ядром сегнетоэлектрических ОЗУ являются сегнетоэлектрические кристаллы, которые обеспечивают хранение данных без всякого внешнего энергопотребления.
Когда электрическое поле прикладывается к сегнетоэлектрическомукристаллу,его центральныеатомы смещаются иостаются в этомположении при снятии поля. Свойства конденсатора, роль диэлектрика в котором выполняет сегнетоэлектрическая пленка, меняются, и ячейка памятиизменяет свое состояние.Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)-это микросхемы с переменной структурой, содержащие набор комбинационных логических и последовательностных схем. В настоящее время наибольшее распространение получили ПЛИС, построенные по FРGА-архитектуре. Они состоят из логических блоков и коммутирующих путей-программируемыхматриц соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
