Тема 2.2 Дискретные системы автоматического управления

Содержание программы

Принципы действия дискретной САУ. Основных положения алгебры ло­гики: двоичные функции, определение и классификация дискретных автоматов, основные законы и соотношения для функционально полной системы. Построе­ние логических элементов в потенциальной системе: резистивно-транзисторная логика, транзисторная логика, диодно- транзисторная логика, транзисторно- транзисторная логика, логические интегральные микросхемы.

 

Методические указания

В системах автоматического управления САУ широко применяют логиче­ские элементы (ЛЭ). Они вырабатывают сигнал на выходе в зависимости от оп­ределенных сочетаний сигналов на входе и реализуют логические функции, ко­торые, как и их аргументы, имеют значения 0 или 1. Символом «О» обозначают минимальный уровень (сигнала нет), а «1» - максимальный уровень (сигнал есть). Следует рассмотреть структурные схемы замкнутой и разомкнутой дис­кретных САУ.

Построение дискретных САУ с использованием ЛЭ осуществляют с по­мощью различных методов, в основе которых лежит алгебра логики. Область алгебры логики состоит из множества высказываний (обозначаются А, В, С, ...., X, Y)

Высказывание - это законченное предложение, которое может иметь два значения истинности: либо быть истинным (А - истинно: А=1) либо быть лож­ным (С - ложно: С=0)

Высказывания могут быть простыми и сложными: первые не зависят от других высказываний, а вторые образуются из двух или более простых выска­зываний. Простые высказывания называют логическими переменными, а слож­ные - логическими функциями этих переменных (функциями алгебры логики – ФАЛ или переключательными функциями - ПФ).

При рассмотрении логических функций («И», «ИЛИ», «НЕ», неравнознач­ность, равнозначность, «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») необходимо уделить внимание ус­ловным графическим обозначениям (УГО) соответствующих ЛЭ и таблицам ис­тинности.
При упрощении – минимизации логических функций используют основные за­коны алгебры логики: переместительный, сочетательный, распределительный и закон инверсии, а также основные правила: поглощение; склеивание; повторение; двоичное отрицание, выражения, имеющие всегда значение «I» и значение «О».

ПФ могут быть выражены различными логическими формулами благодаря возможности проведения над ними эквивалентных преобразований. На практике наиболее удобными для представления ПФ оказываются дизъюнктивные (ДНФ) и конъюктивные (КНФ) формы. Дискретные автоматы бывают комбинирован­ного и последовательного типа.

Под синтезом дискретных автоматов понимают проектирование схемы, реализующей заданный закон ее функционирования. Следует рассмотреть по­следовательность этапов синтеза.

При создании дискретных САУ, вычислительной техники широко исполь­зуют полупроводниковые ЛЭ, среди которых часто используются, транзистор­ные, диодно-транзисторные, транзисторно-транзисторные ЛЭ. В настоящее время ЛЭ выпускаются в виде интегральных микросхем.

 

Контрольные вопросы

1 Объясните структурные схемы замкнутой и разомкнутой дискретных САУ.

2 Дайте определение следующим понятиям: высказывание, логические пе­ременные, переключательные функции, синтез.

3 Изобразите УГО основных ЛЭ и их таблицы истинности.

4 Перечислите основные законы и правила алгебры логики.

5 Дайте понятия дизъюнктивным формам: ДНФ и СДНФ.

6 Дайте понятия конъюктивнымформам: КНФ и СКНФ.

7 Дайте определение комбинационным и последовательностным схемам.

8 Перечислите последовательность этапов синтеза.

9 Объясните электрические принципиальные схемы ЛЭ в различных, логи­ках.

 

Раздел 3 Микропроцессорная техника

Тема 3.1 Арифметические и логические основы ЭВМ

Содержание программы

Позиционные системы счисления. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой. Форматы данных. Выполнение арифметических операций над двоичными числами. Физические формы представления информации. Ос­новные логические элементы ЭВМ.

 

Методические указания

Под системой счисления (СС) понимают совокупность приемов и правил обозначения и наименование чисел. Различают два типа систем счисления: непо­зиционные и позиционные.

Необходимо ознакомиться со способами перевода чисел из одной СС в другую.

Разнообразные арифметические и логические операции выполняются в устройствах, называемых арифметическо-логическими устройствами (АЛУ). В цифровых ЭВМ обрабатываются данные трех типов: числа могут быть представ­лены в естественной (с фиксированной точкой ) и натуральной (с плавающей точкой) форме; логические значения – имеют фиксированную разрядность и рассматриваются как наборы независимых друг от друга логических перемен­ных; текстовая информация (набор символов) - буквы, цифры, знаки.

При изучении этой темы следует ознакомиться с правилами кодирования чисел (прямой, обратный и дополнительный коды) и правилами двоичной арифметики (основное внимание уделить сложению и вычитанию чисел в кодах).

Основным блоком АЛУ является сумматор, поэтому следует рассмотреть принцип построения одноразрядных полусумматоров и полных сумматоров (их синтез); многоразрядных сумматоров.

 

Контрольные вопросы

1 Дайте определение АЛУ.

2 В каких формах могут быть представлены данные? Объясните суть этих форм.

3 Для чего двоичные числа представляют в прямом, обратном и дополни­тельных кодах?

4 Перечислите правила двоичной арифметики.

5 Дайте определение одноразрядных полусумматора и полного сумматора. Синтезируйте их схемы.

6 Постройте полный одноразрядный сумматор на полусумматорах.
7 Объясните принцип построения многоразрядных сумматоров.

 

Тема 3.2 Устройства, входящие в состав ЭВМ, микроЭВМ

Содержание программы

Структурная схема ЭВМ, микроЭВМ. Назначение основных блоков, их связь в системе, принцип функционирования. Арифметико-логические устрой­ства процессоров. Устройства управления. Запоминающие устройства микро­процессорных систем (классификация ЗУ, характеристики; типы ЗУ; организа­ция памяти микроЭВМ). Периферийное оборудование микроЭВМ (назначение, основные характеристики, классификация, устройства ввода-вывода информа­ции, система отображения информации, устройства ввода-вывода аналоговой информации, устройства внешней памяти).

 

Методические указания

Структурная схема ЭВМ состоит из блоков: арифметико-логическое уст­ройство (АЛУ), устройство управления (УУ), память ЭВМ (запоминающие уст­ройства), устройства ввода и вывода информации.

Необходимо рассмотреть схемы ЭВМ для различных поколений ЭВМ и определить основные принципы построения.

АЛУ служат для выполнения арифметических и логических действий над двоичными числами и алфавитно-цифровыми кодами. АЛУ классифицируются:

а) по способу действия над операндами:

- последовательного действия;

- параллельного действия;

- параллельно-последовательного действия;

б) по способу представления чисел:

- для двоичных чисел с фиксированной точкой;

- для двоичных чисел с плавающей точкой;

- для десятичных чисел ( в двоично-десятичном поле);

в) по характеру использования элементов и узлов:

-комбинационного типа;

-блочного типа.

Следует рассмотреть типовую структурную схему АЛУ, определить назна­чение основных блоков. Входящее в МП устройство управления (УУ) выполняет две основных функции: управление выполнением операций и выборку команд программы в необходимой последовательности, их дешифрацию и обработку составляющих их частей. В настоящее время в MП используются два типа УУ выполнением операций: - УУ с микропрограммным' управлением; -УУ с «жест­кой» логикой.

В состав ЭВМ входят различного назначения запоминающие устройства, обеспечивающие хранение и выдачу кодов чисел и команд. Обычно ЭВМ имеет многоступенчатую структуру памяти различного типа и назначения:

- внутренние ЗУ (ОЗУ и ПЗУ);

- внешние ЗУ (накопители различного типа, диски);

ВЗУ предназначены для хранения больших объемов информации. Следует рассмотреть следующие ВЗУ:

- накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

- накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД типа «Винчестер»),

- накопители на оптических дисках (НОД);

- накопители на магнитооптических дисках (НМОД);

Периферийные устройства ЭВМ предназначены для ввода, вывода и хра­нения данных с последующим их вводом в ЭВМ являются средствами коммуни­кации ЭВМ с внешними источниками и потребителями информации и обеспечи­вают согласование сигналов внешних объектов и сигналов, используемых в ЭВМ.

Все периферийные устройства ЭВМ обычно подразделяются на три боль­шие группы:

-устройства связи ЭВМ с человеком пользователем. Это прежде всего кла­виатуры (в которых используются клавишные переключатели различного типа: ); графопостроители; устройства управления курсором дисплея (манипуляторы типа «мышь», «джойстик», трекбол, сетевое перо), видеотерминалы (мониторы различного вида), печатающие устройства (принтеры, плоттеры) сканеры.

-устройства связи с объектами контроля и управления: различные датчики и исполнительные органы; цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи. ЦАП подразделяются па электрические и механические. АЦП можно разбить на четыре основные группы:

-преобразователи перемещений (линейных или угловых);

-преобразователи электрических величин (напряжений, токов или сопро­тивлений); - преобразователи интервалов времени;

-преобразователи следящего типа.

 

Контрольные вопросы

1 Дайте определение АЛУ и их классификацию.

2 Из каких блоков состоит АЛУ (дайте назначение этих блоков)

3 Дайте определение УУ.

4 Чем отличаются УУ с микропрограммным управлением и жесткой логи­кой?

5 Дайте определение ОЗУ, СОЗУ, ДОЗУ ПЗУ, ППЗУ, РПЗУ, кэш-памяти, флэш-памяти

6 Приведите примеры ВЗУ и дайте их краткую характеристику.

7 Дайте определение периферийным устройствам ЭВМ, их разделение на группы.

8 Объясните назначение ЦАП и их классификация.

9 Объясните назначение АЦП и их классификация.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I) Получение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы, по возмущению относительно выходной величины, по задающему воздействию относительно рассогласования .
2. I. ПОЧЕМУ СИСТЕМА МАКАРЕНКО НЕ РЕАЛИЗУЕТСЯ
3. I. РАЗВИТИИ ЛЕКСИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯЗЫКА У ДЕТЕЙ С ОБЩИМ НЕДОРАЗВИТИЕМ РЕЧИ
4. I. Теоретические основы использования палочек Кюизенера как средство математического развития дошкольников.
5. II. О ФИЛОСОФСКОМ АНАЛИЗЕ СИСТЕМЫ МАКАРЕНКО
6. II. Основные задачи управления персоналом.
7. II. Основные принципы создания ИС и ИТ управления.
8. II. Система обязательств позднейшего права
9. II. Соотношение — вначале самопроизвольное, затем систематическое — между положительным мышлением и всеобщим здравым смыслом
10. II.2.6. Методы математической статистики
11. IV. Тематика и перечень курсовых работ и рефератов.
12. IХ. Органы управления, контрольно-ревизионный орган и консультативно-совещательные структуры РСМ