Учебное пособие 2192

симметричного

мультивибратора

на

элементах

Коды операций АЛУ

DD5.1,

DD5.2. Тактовые

импульсы

поступают

на

счетный

вход

четырехразрядного

двоичного Код операции в

счетчика

DD4,

на выходе

которого

формируется

шестнадцатеричном

Операция

двоичный

код

числа

введенных

импульсов.

виде

Заносимую в устройство информацию отображают в

0

0

двоичном коде светодиодные индикаторы HL1 —

1

1

HL5, а также цифровой дисплей (HG1) в 16-ричном

2

A

коде. Само же преобразование двоичного кода в16-

ричный

реализуется

на

DD6ПЗУ.

По

3

четырехразрядной шине информация с выхода счет-

4

B

чика DD4 поступает

на

информационные

входы

5

всех регистров ОЗУ (DD1-DD3).

При

нажатии

кнопок

SB

1

—

SB3

6

осуществляют

запись

информации

с

выхода

7

счетчика DD4 в любой из регистров ОЗУ (RGA,

RGB, RGK). Таким образом, за три последова-

8

тельных цикла нажатий на кнопкиSB5 и SB2, SB5

9

в SB3, SB5 и SB1 можно записать соответственно

A

коды

двух

операндов

в

регистрRGA

(DD2)

и

регистр RGB (DD3), а также код команды в

B

регистрRGK (DD1). Причём записи в регистр RGA

C

A+B

соответствует

кнопка SB2, регистру

RGBкнопка

D

A+A

SB3, а регистру команд кнопка SB1.

Четырехразрядный код команды преобразуется в

E

A-B-1

пятиразрядный

код,

управляющий

АЛУ.

Пре-

F

A-1

образователь выполнен на ПЗУ DD7. В

зависимости от кода команды на входахS1 — S4 и

Арифметико-логические

устройства

АЛУ

управляющих сигналов

М и

пС» (логические или

(ALU, Arithmetic-LogicUnit) выполняют над словами

логико-арифметические

операции,

наличие

или

ряд действий.

Основой

АЛУ

служит сумматор,

отсутствие

переноса)

АЛУ

(DD8)

выполняет

схема которого дополнена логикой, расширяющей

различные

операции.

При

арифметических

функциональные

возможности

АЛУ

операциях кнопка SB6 (на рисунке 3 размыкающий

обеспечивающей его перестройку с одной операции

контакт SA1) отжата, а при логических операциях

на другую.

нажата.

Учебная модель ЭВМ (рис.1) выполненав виде

Двоичный код с выходов микросхемы DD8

настольного

стенда

размером140х85х20мм

с

подается

на

информационные

входыD1 — D4

питанием

от

отдельного

малогабаритного

счетчика

DD4,

используемого

также

в

качестве

источника( GPSUO6E-1P1J, 5 В,1А), подключаемого

регистра-аккумулятора.

Запись

информации

в

к

сети 220В,

50гц.

Печатнаяплата

из

RGAK осуществляется нажатием на кнопку SB4, в

фольгированного двухстороннего стеклотекстолита.

результате чего на вход предустановкиS счетчика

Все элементы кроме управляющих кнопок и разъёма

DD4 подается

низкий

уровень. После нажатия

на

питания монтируются в отверстия и установлены с

кнопку

SB4

результат

выполнения

операции

одной

стороны.

Управляющие

кнопки,

разъём

высвечивают

индикаторы HL1—HL5 и

цифровой

питания

(Х1

на

рисунке1), светодиодные

дисплей

HG1. Информацию

с

выхода

переноса

индикаторы

установлены

на

верхней панели

из

АЛУ (вывод 16) при выполнении арифметических

прозрачного

синтетического

пластика

толщиной

операций

индицируют

светодиодHL5 и

запятая

3мм (полиметилметалкрилат

ПММА), накоторой

индикатора HG1.

также

нанесены

все

возможные

, операции

Список всех возможных операций проводимых

проводимых над операндами в данной модели ЭВМ.

над операндами в данной модели ЭВМ приведён в

таблице.Шестнадцать

логических

операций

Литература

позволяют

воспроизводить

все

функции

двух

переменных.

В

логико-арифметических

операциях

1.Фломберг

Э.М. Конструкции

на

элементах

цифровой

встречаются

и

логические

и

арифметическиетехники.-

М.:

Радио

и

,1991связь.-160с.:ил.-

операции

одновременно.Результат

выполнения

(Массоваярадиобиблиотека;Вып.1161).

Целью

представленной

работы

являлась

разработка конструкции устройства для бесконтактного

измерения

скоростей

вращения

микроэлектродвигателей при исследовании их рабочих

характеристик в лабораторном практикуме студентов.

Диапазон

скоростей

вращения

микродвигателей

чрезвычайно широк – от тысячных долей до сотен

оборотов в минуту. Можно выделить следующие

основные

методы

измерения

скорости

вращения:

аналоговый метод прямого преобразования, метод

сравнения и частотный метод.

Метод

прямого

преобразования

основан

преобразовании

частоты

вращения

в

центробежную

силу, вращающий момент, электрическое напряжение,

давление и т. д., которые в свою очередь преобразуются

Рис. 1.

Принципиальная

схема стробоскопического

в удобное для измерения величины— электрический

тахометра

ток, напряжение, угол

закручивания

пружины.

Точность такого метода невысока.

на

Принцип

работы

следующий: устройство

Метод

сравнения

основан

сравнении

короткие

вспышки

, светачастоту

измеряемой

скорости

вращения

с

эталонной. Этот

вырабатывает

повторения которых можно регулировать от2,5 до 100

метод более точен. На основе этого метода строят

Гц, что позволяет визуально «остановить» одиночную

тахометры:

фрикционные,

стробоскопические,

метку, нанесенную на объект, вращающийся с частотой

вибрационные.

В

стробоскопических

тахометрах

от 150 до 6000 об/мин. Именно

в

этих

единицах

проводят сравнение скорости вращения исследуемого

установленное

значение

частоты

выводится

двигателя с частотой световых импульсов, а в

цифровой индикатор прибора.

вибрационных — с резонансной частотой вибраторов.

позволяют

Тахометр

собран

на

микроконтро

Стробоскопические

тахометры

ATtiny2313),

тактовая

частота

проводить измерения бесконтактным способом. Это

DD1(микросхема

которого (10 МГц) стабилизирована кварцем ZQ1. Для

является большим их преимуществом, однако они

вывода сигналов, подаваемых на катоды светодиодных

неудобны

для

измерения

быстроменяющихся

по

величине скоростей вращения, т.к. требуют постоянной

элементов индикатора HG1, использован порт D

микроконтроллера, а на их общие аноды (раздельно для

настройки на каждую скорость.

каждого из четырёх знакомест) -

выходы PB4-PB7

При использовании частотного метода датчик

через усилители тока на транзисторахVT1, VT2, VT4,

прибора преобразует измеряемую скорость вращения в

VT5.

частоту электрических импульсов, которая измеряется

Одновременно

с

переключением

знакомест

частотомером. Частотный метод измерения скорости

индикатора

микроконтроллер

проверяет

состояние

вращения является точным и совершенным [1].

кнопок SB2—SB5. Их соединённые вместе правые(по

В

лабораторной

установке

для

исследованиясхеме) контакты

подключены

к

входу

PB0

характеристик

микродвигателей (рис.3)

[1]

микроконтроллера. Нажатиями на эти кнопки изменяют

используется частотный метод измерения скорости, тем

частоту импульсов, формируемых микроконтроллером

не менее для более полного

усвоения

студентамина

выходе PB3.

Сразу

после

включения

питания

методов

измерения

скоростей

вращения

микродвигателей

решено

было

частота импульсов на этом выходе равна25 Гц (1500

допол ить

мин

).

-1

существующую

установку

стробоскопическим

Для генерации импульсов программа настраивает

тахометром за основу которого была взята , схема шестнадцатиразрядный

таймер-счётчик 1

описанная в журнале радио[2] и представленная

на

микроконтроллера

на

работу в

режиме

СТС(Clear

рис. 1.

Timer on Compareочистка таймера при совпадении),

который увеличивает длительность этих импульсов до

2 мс. Импульсы

с

выхода

таймера, усиленные

транзистором VT3, поступают

на

излучающий диод

EL1.

Число К,

записываемое

в 1

регистр

совпадения

OCR1A таймера-счетчика 1 и

задающее

период

следования импульсов, вычисляется по формуле

=

∙ ∙ 60

(1)

Рис. 3. Испытание цифрового тахометра в составе

fкв

лабораторной установки

где

—

частота

тактового

генератора

микроконтроллера, Гц; 64 — коэффициент

ее

деления

Литература

перед подачей на счетный вход таймера; n — частота

1.Кондусов В.А. Физические процессы электромеханических

вращения, мин-1; 60 - число секунд в минуте. Это число

по заданной частоте вычисляет специальная процедура.

систем

электронных

средств: лабораторный

практикум:

учеб.

пособие/ В.А.

Кондусов. Воронеж:

ГОУВПО

Минимальная

частота nmin,

которая может

быть

«Воронежский государственный технический университет»,

достигнута при тактовой частоте 10

МГц

и

2014, 152 с.

максимально возможном числе в регистре OCR1А

2.Бандура С. Стробоскопический тахометр.- Радио, №8, с.39

равна

=

∙(

) ∙ 60 = 143 мин-1

-1

(2)

однако

программно

она

ограничена

до

150 мин . Частоту вращения менее 3000 мин

можно

измерить с погрешностью не более 1 мин-1, а выше

указанного значения — 4 мин-1.

Тахометр

(рис.2)

выполнен

в

виде

настольного

стенда

размером 200х80х20мм

с

питанием

от

отдельного малогабаритного источника( GPSUO6E-

1P1J, 5

В,1А),

подключаемого

к

сети220В,

50

Гц.