Электротехника Касаткин (967630), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Запоминание предшествукщнх состояний обычно выполняется при помощи триггеров. Типичными примерами логических автоматов с памятью являются счетчики импульсов и регистры. Рассмотрим работу трехразрядного счетчика (рис. 1ОЛ17, а) па основе двухступенчатых УК-триггеров (рис. 10.11б, б) с представлением результата счета в двоичной системе счисления. Перед началом работы счетчика все его разряды устанавливаются в состояние Д, = Дз = Дз = О. В момент окончания первого счетного импульса триггер младшего разряда ТТ, переключается, а состояние триггеров старших разрядов ТТз и ТТз не изменяется, т, е.
значение двоичного числа иа выходе счетчика равно ДзДзД, = 001, В момент окончания второго счетного импульса триггер ТТ, снова переключается и логическое значение выхода младшего разряда изменяется с 1 на О. Поэтому одновременно переклнюнтся н триггер ТТз, т. е. 0з0з0~ = 010. Палее переключение триггеров происходит аналогично, так что число импульсов на входе счетчика соответствует числу в двоичной системе счисления на его выходе (рис. 10Л 17, б) . Регистрами называются устройства дпя приема, хранения, передачи н преобразования информации, представленной обычно в двоичной системе счисления. На рис. 10.118,а в качестве примера приведена схема трехразрядного регистра сдвига.
Предварительно подачей снг- Выгод Ф 4 Ряс. 1Ол1В 322 палов на установочные входы )! и 5 все триггеры устанавливаются в состояние Д~ =Дз =1)з =О. Установим далее триггер ТГ, в состояние Д = 1. При этом состояние регистра определится совокупностью значений Д~ЩЗз = 100. Под действием первого импульса синхронизации состояние регистра изменится на Д,ДзДз = О!О, под действием второго импульса синхронизации — на 0,020з = 001 н т.д. (рис. 10.118,б). 10.26.
ЛОГИЧЕСКИЕ АВТОМАТЫ БЕЗ ПАМЯТИ Лоеическими автоматами без памяти, илн комбинационными устройствами, называются устройства, логические значения выходов которых однозначно определяются совокупностью логических значений на входах в данный момент времени, К логическим автоматам без памяти опяъсятся дешнфраторы, шифраторы, мультиплексоры, демультнплексоры, сумматоры и другие устройства цифровой техники. Элементной базой для их реализации служат логические злементы. Дешифратором называется устройство, вырабатывающее сигнал 1 только па одном из своих 2" выходов в зависимости от кода двоичного числа на и входах.
На рис. 10.119,а н б приведены условное изображение дешифратора на и = 2 входа, 2" = 4 выхода и его таблица истинности. Шифраторы выполняют функцию, обратную дешифраторам. Мультиплексором называется устройство для коммутации ошюго из 2м информационных входов на один выход. Для реализации необходимой коммутации мультиплексор. имеет кроме информационных входов также пг адресных входов, Значение числа в двоичном коде на адресных входах определяет адрес коммутируемого информационного входа, Условное изображение мультиплексора с двумя адресными тл = 2 (т, и уз) и четырьмя информационными 2 =й (хп хз, хз, х„) входами, а также его таблица истинносш приведены на рис. 10Л20, а и б. Дсмультиплексоры выполняют функцию, обратную мультиплексорам.
И Уг Рис. 10Л19 а) Ряс. 10,120 а) 323 аозт. Анялогозаифаовые и циеРО.АИАлоговые ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Аналого-нифровые преобразгаагели (АЦП) преобразуют информацию о сигнале в аналоговой форме, т, е. о напряжении, непрерывном во времени, в информацию о нем в форме цифрового кода — обычно в двоичной системе счисления, Опи применяются, например, в АСУ техно>югическимн процессами для ввода информации в управляюптую ЭВМ от датчиков состояния объекта управления. Различают последовательные и параллельныс АЦП. Рассмотрим как наиболее распространенные параллельные АЦП, На рис.
!0.121, а приведена принципиальная схема параллельного АЦП на два разряца т = 2 на основе 2а' — ! = 3 компараторов (см. рис, 10.96). Опорные напряжения для компараторов задаются источником постоянной ЭПС се и делителем напряжения на резисторах, Работу преобразователя при значении ЭЯС Ее = 3 В н опорных напряжениях компараторов 0,5; 1,5 и 2,5 В иллюстрирует рис. 10.121, 6. Если значение ЭДС преобразуемого сигнала е ( 0,5 В, то напряжения с с 23 Рас.1ОЛ ! 324 Гаг на выходах всех компараторов имеют отрицательные значения (см. рис. 10.97) и цифровой код на выходе преобразователя равен 00.
При увеличении напряжения преобразуемого сипела сначала в интервале 0,5 В < е < 1,5 В изменится значение напряжения с отрицательного с на положительное на выходе только компаратора 1, затем прн 1,5 < < е < 2,5  — компараторов 1 и 2 и, наконец, при 25 В <с — всех коьаараторов. Устройство на основе логических элементов ЙЕ, И н ИЛИ, показайное на рис. 10.!21, а внутри штриховой линии, преобразует совокупность сигналов с выходов компараторов в цифровой код, Цифроигяалоговые преобразователи (ЦАП) преобразуют цифровой двоичный код в аналоговое выходное напряжение. Это позволяет, например, использовать цифровой двоичный код для управления работой исполнительных механизмов, таких как электрические двигатели, рене, вьжлючателн и т.
д. Имеется несколько типов ЦАП. Здесь рассмотрим ЦАП с двончно. взвешенными сопротивлениями на основе инвертирующего сумматора напряжений (см. рис. 1О В2) . На рис. !0.122 показана принципиальная схема четырсхразрядного ЦАП с двоичными весами сопротивлений резисторов в цепях разрядов. Сопротивление цепи старшего разряда равно г, младшего разряда — Вг . Напряяюние на выходе ЦАП прн и а =Ее по (10,40) г г Г / 2Г 4г аг где наличие нли отсутствие слагаемых в выражении для коэффициента усиления напряжения К совпадает с включенным илн выключенным и ключом в цепи соответствующего разряда. Ключами обычно служа~ транзисторы (см.
рис, 10.98, а), базовые цепи которых подключаются к источнику цифровых сигналов в двоичной системе счисления. тода. оптоэпвктппнныв тствойствя В ряде случаев управление током в цепи целесообразно осуществить прн помощи полупроводникового прибора, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения — оптопара, Условлыс 325 а) с) Рас.!0323 изображения на схемах электрических цепей диодной, транзисторной и тиристориой оптопар приведены на рис. 1ОЛ23,о — в. Главным достоинством оптопар является отсутствие электрической связи между управляющей и управляемой цепями. Оптопары работают в каЧестве управляемых ключей (рис.
10.123, б), реле, коммутаторов и т, д. 10.29, пРОГРАммиРуемые устРОйстВА. микРОпРОцессОРы Программируемые цифровые и логические устройства представляют собой универсальные технические средства для создания электронных устройств различного назначения, Они основаны на применении арифметоко-логического устройства (АЛУ), выполняющего арифметические и логические операции над входными 'величинами А и В в двоичном коде в зависимости от сигналов на управлиющих входах М Яе, Яо Яэ, Я„и на переносе Р, из внешних цепей 1рис.
10.124, а). Реэулыат операции определяется совокупностью сигналов на выходах Р и переноса Р4 из старшего Рав а) Рас. 10.124 разряда, При М = О выполняются арифметические (сложение А и В, сложение А и В с добавлением Р,> в млацший разряд и т. д.), а ири М = 1 — логические (Р = А, г = В и т. д.) операции, Комбинация сигнаяов Яе ... Вз определяет, какая именно операция выполняется, Несмотря на разнообразие операций, выполняемых АЛУ, им присуши недостатки; отсутствуют операции умножения, деления и т, д.
Эта ограниченность преодолена в микропроцессорах. Микропроцессор (МГ!) — это информационное устройство, которое по программе, задаваемой управляющими сигналами, обрабатывает информацию, т, е. Реализует операции: арифметические, логические, ввода, вывода и т. д. Упрощенная структурная схема одного из МП (рис. 10.!24, б) состоит из АЛУ и совокупности л параллельных регистров по т разрядов общего назначения (РОН) для хранения двоичных чисел, исцользуемых в процессе вычислений. В состав МП входят также два параллельных буферных регистра (БР), предназначенных для кратковременного хранения чисел А и В во время выполнения операции АЛУ, и ус~ройство управления (УУ), которое задает режимы работы всех элементов МП.
При работе МП числа А и В, над которыми выполняется операция, передаются по магистрали последовательно из РОН на буферные регистры БРА и БРВ Затем ио команде АЛУ производит указанную операцию, а результат ее по внутренней магистрали передается в РОН. Обычно для этой цели выделяется специальный регистр РОН. называемый аккумулятором, в котором ранее записанное число стирается. Например, сложение трех чисел выполняется таким образом; сначала складываются два первых числа и результат записывается в РОН. Затем в АЛУ поступают результат этого сложения и третье число, вычисляется окончательный резулыат и записывается в РОН. Последовательность выполнения операций практически ие ограни. чивает функциональныс возможности МГ!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
