Вопросы к практическому занятию
1. Для чего нужен регистр?
2. Что такое регистр сдвига?
3. По каким признакам можно осуществить классификацию регистров?
4. Назначение дешифратора.
5. Какой код следует установить на входе дешифратора, чтобы возбудить выход № 11?
6. На выходе дешифратора установился код 0110, укажите номер возбужденного входа шифратора.
7. Для чего нужны счетчики?
8. Какие триггеры используются для реализации счетчика.
9. Какие типы счетчиков вы знаете?
10. Сколько триггеров нужно для десятичного счетчика?
11. Объясните принципы работы реверсивного счетчика
Практическое занятие 18 Тема: ацп, цап, микропроцессоры и микро эвм
Цель: Формирование у студента компетенции ПК-12
1. Теоретическая часть
Цифровые электронные устройства работают в двоичном коде, а большинство исполнительных механизмов автоматизированных систем управления, как правило, реагирует на аналоговые уровни напряжения или тока. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) преобразует цифровую информацию в аналоговую. ЦАП используют также в бытовой электронике, например, в системах высококачественного воспроизведения звука, записанного в цифровой форме на компакт-дисках.
В системах управления информация о состоянии контролируемого промышленного оборудования снимается чаще всего в аналоговом виде. Для последующей обработки эта информация преобразуется в цифровую форму. Такое образование выполняют в два этапа. Вначале непрерывно изменяющийся сигнал измеряют в дискретные моменты времени. Затем полученные значения сигнала подают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который с некоторым шагом квантования по уровню преобразует их в эквивалентные цифровые значения, представленные в двоичном коде.
Дискретизация во времени выполнена корректно, если возможно однозначное восстановление исходного аналогового сигнала. При этом исходный сигнал должен удовлетворять условиям:
– частотный
(спектральный) состав исходного сигнала
должен быть ограничен некоторой верхней
граничной частотой
;
– частота
дискретизации (следование отсчетов)
должна быть больше или равна 2
.
Обычно выбирают частоту дискретизации = (3…10) .
Основными характеристиками ЦАП и АЦП являются быстродействие и погрешность преобразования.
Быстродействие – это время преобразования информации из одной формы в другую.
Погрешность преобразования определяется абсолютной погрешностью и относительной разрешающей способностью. Абсолютная погрешность преобразования равна половине шага квантования по уровню . При шаге квантования n-разрядный ЦАП обеспечивает 2n различных значений выходного напряжения, максимальное значение которого, называемой напряжением шкалы,
.
Относительная разрешающая способность
.
Число уровней квантования напряжения
.
Период следования тактовых импульсов
,
где
– тактовая частота,
Гц.
Время преобразования в АЦП последовательного типа
.
Число возможных состояний (коэффициент пересчета) двоичного счетчика Kсч=2n, где n – разрядность счетчика и число его триггеров.
Максимальное
число счетчика равно
.
Микропроцессоры (МП) предназначены для приема набора чисел (ввод), выполнения некоторых арифметических и логических операций над числами (обработка), хранение результатов тех или иных операций во внутренней памяти (регистрах), либо их выдаче в другие блоки микропроцессорной системы. МП может обрабатывать только двоичные числа. Информация, получаемая от приборов, перед обработкой МП должна быть преобразована в двоичную форму с помощью подсистемы ввода–вывода, присоединенной к МП.
Достоинством МП является большая скорость обработки данных. МП могут принимать, обрабатывать и выдавать данные со скоростями в миллионы бит в секунду.
Эволюция архитектуры МП пошла по нескольким различным направлениям, в результате чего появились следующие их классы:
– простые однокристальные 4- и 8-разрядные контроллеры относительно невысокой производительности для применения в бытовых приборах и небольших подсистемах,
– быстродействующие секционные комплекты микропроцессорных БИС для создания ЭВМ произвольной разрядности с наращиваемой системой команд,
– мощные однокристальные 16- и 32-разрядные интегральные схемы супер большой интеграции (ССБИС) с фиксированной системой команд для персональных ЭВМ, производительность которых приближается к производительности полупрофессиональных и мини ЭВМ,
– специализированные процессоры цифровой обработки, предназначенные для ускорения выполнения арифметических операций и алгоритмов спектрального анализа сигналов,
– аналоговые процессоры – устройства с аналоговыми входом и выходом, внутри которых вся обработка сигналов ведется в цифровом коде.