Особенность функционирования цифрового автомата. Отличие цифровых систем от дискретных. Микропроцессоры и узлы микропроцессорных устройств. Режим загрузки и верификации прикладных программ. Проектирование автоматических систем на базе микропроцессоров.
Аннотация к работе
этих входов придает триггеру дополнительные свойства характерные нескольким типам триггеров. Примером может служить триггер К155ТМ2, который обладает свойствами тактируемого триггера и асинхронного триггера (см. рис. 3.14). Синтез синхронных последовательностных устройств выполняется исходя из заданной (таблично или алгебраически) системы функций выходов и переходов, в предположении, что элементная база определена (заданы разновидности применяемых триггеров и комбинационных элементов; считается, что по способу синхронизации триггеры относятся к двухступенчатым). Рис. 3.14 Условное обозначение триггера К155ТМ2 Составление уравнений выходов и переходов предполагает предварительное установление (на основании содержательного описания автомата) числа его внутренних состояний и кодирования последних наборами внутренних переменных. В практике логического проектирования типовых узлов цифровых устройств число устойчивых состояний, их кодирования и тип применяемых триггеров определяют, как правило, эвристически на основании известных сведений по опыту разработки аналогичных узлов. Каждое уравнение системы переходов определяет переходы одного из триггеров синтезируемого автомата (для произвольной i-ой переменной ). Совместное решение прикладных и характеристических уравнений можно осуществлять алгебраически или с помощью таблиц переходов и соответствующих им карт Карно. Пусть требуется построить автомат, управляющий полумостовым инвертором напряжения (см. рис. 3.15), который должен сформировать импульсы управления силовыми ( и ) и коммутирующими ( и ) тиристорами (рис. 3.16). Рис. 3.15 Принципиальная схема однофазного инвертора Полумостовой инвертор напряжения работает следующим образом. Пусть в некоторый момент времени на управляющие электроды тиристоров VT1 и VT4 поданы отпирающие импульсы. Тиристоры VT1 и VT4 отпираются и через нагрузку Zн начинает протекать ток по цепи: положительная клемма источника питания E, открытый тиристор VT1, нагрузка Zн, конденсатор C2, отрицательная клемма источника питания. На основании словесного описания работы плумостового инвертора напряжения строятся временные диаграммы работы его системы управления. Временные диаграммы входных и выходных сигналов являются одним из способов задания автомата. Они описывают все возможные комбинации сигналов. Таблица 3.13 функционирования автомата, отражает двоичные коды всех предыдущих и последующих его состояний, выраженных через состояния триггеров в моменты времени прихода очередного входного стробирующего (тактирующего) сигнала , а также значение импульсов управления силовыми ( , ) и коммутирующими ( , ) тиристорами в эти же моменты времени. Рис.3.16 Временные диаграммы работы системы управления автономным инвертором Таблица 3.13 № сост 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 2 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 3 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 4 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 5 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 6 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 На основе таблицы 3.13 для каждого триггера составим карты Карно, отражающие переход данного триггера из предыдущего состояния в последующее (см. рис. 3.17). Для этого в клетки карты, соответствующие номерам предыдущих состояний автомата, вписываются 2-х разрядные двоичные числа, выражающие переход триггера при изменении состояния автомата. Обычно вход D0 подключается к выходу при наборе управляющих сигналов 000 … 0, D1 - при 000 … 1 и т.д. Способы построения таких счетчиков основаны на введении в них дополнительных элементов и связей. 1.3 Микропроцессоры и узлы микропроцессорных устройств Микропроцессор (МП) - это программно управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им, построенное на основе одной или нескольких больших (сверхбольших) интегральных схем. Первый МП был разработан фирмой Intel inc. в 1973 г. Это был МП с фиксированной длиной слова и системой команд, физически оформленный в виде 4-х разрядной p-МОП большой интегральной схемы с названием I 4004. На рис. 3.32 показана цоколевка корпуса МК51 и имена выводов. Через 4 программируемых порта ввода/вывода МК51 взаимодействует с внешними устройствами в стандарте ТТЛ - схем с тремя состояниями выхода. Рис. 3.32 Цоколевка корпуса МК 51 и имена выводов В состав МК51 входят: 8-битное АЛУ; ПЗУ емкостью 4 Кбайт; ОЗУ емкостью 128 байт; два 16-битных таймера/счетчика; последовательный порт с максимальной скоростью приемопередачи в асинхронном режиме - 375 Кбит/сек; двухуровневая система прерываний от 5 источников; 32 двунаправленные программируемые линии ввода/вывода. В АЛУ имеются регистры временного хранения операндов Т1 и Т2, схемы десятичной коррекции, формирования признаков результата операции. Восьмибитный регистр - указатель стека SP может адресовать любую область резидентной памяти данных. Начиная с адреса 30Н и до конца адресного пространства (7FH) размещается свободная зона, используемая для хранения данных и/или в качестве стека.