- •М.И. Герасимов
- •Оглавление
- •Раздел 1. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах 7
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов 50
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления 69
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления 126
- •Раздел V. Реализация модулей памяти 193
- •Введение
- •Раздел 1. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах Лекция 1. Постановка задачи курса
- •Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе
- •Место дисциплины в структуре ооп впо
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Разделы дисциплины
- •Содержание разделов дисциплины
- •Раздел I. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах – 8 час.
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов – 4 часа.
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления – 8 часов.
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления – 10 часов.
- •Раздел V. Реализация модулей памяти – 6 часов.
- •Рекомендуемая литература
- •Учебники (рис. 2)
- •Справочники
- •Программное обеспечение и интернет-ресурсы
- •Методические рекомендации для студентов по изучению учебной дисциплины для очной формы и нормативного срока обучения
- •Указания по работе с основной и дополнительной литературой, рекомендованной программой дисциплины
- •1.5. Советы по подготовке к текущей аттестации и зачету
- •Лекция 2. Преобразователи статических параметров сигнала
- •Лекция 3. Преобразователи динамических параметров сигнала
- •Лекция 4. Релаксационные микросхемы и узлы на их основе
- •4.1. Одновибраторы
- •4.2. Мультивибраторы
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 5. Анализ функциональных узлов цифровых устройств комбинационного типа
- •Лекция 6. Способы синтеза функциональных узлов цифровых устройств комбинационного типа
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 7. Методы подключения устройств сопряжения
- •7.1. Хабовая архитектура
- •7.2. Шинная архитектура
- •Правила обмена по шине
- •Особенности архитектуры шин
- •Лекция 8. Описание шины isa
- •8.1. Начальные сведения
- •8.2. Сигналы, протокол, циклы шины isa
- •8.3. Общие сведения о разновидностях структуры
- •Лекции 9-10. Структурные решения управляющих систем с протоколом isa
- •9.1. Узел сопряжения с магистралями шины
- •9.2. Селектор адреса
- •9.3. Выработка адресованных команд
- •9.4. Формирователи сигналов оповещения и управления темпом обмена Реализация 16-разрядного обмена данными
- •Асинхронный обмен по isa
- •9.5. Регистр состояния
- •9.6. Регистры данных
- •9.7. Сторожевой таймер
- •9.8. Схема управления прерываниями
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 11. Основные и факультативные функции узлов ввода-вывода
- •Лекция 12. Блоки ввода-вывода дискретных сигналов
- •12.1. Блоки ввода двухпозиционных сигналов. Технические требования и возможности
- •12.2. Блоки вывода двухпозиционных сигналов. Технические требования и возможности
- •12.3. Блоки вывода кодированных и числоимпульсных сигналов
- •12.4. Блоки ввода кодированных сигналов
- •12.5. Блоки ввода числоимпульсных сигналов
- •Лекция 13. Блоки ввода-вывода аналоговых сигналов
- •13.1. Технические требования и возможности
- •13.2. Вывод импульсных сигналов скважности и фазы
- •13.3. Вывод аналоговой информации в виде напряжений
- •13.4. Цифро-аналоговые преобразователи напряжения
- •Цапн с параллельной резисторной матрицей
- •Цап на структурах r-2r
- •Двуполярная схема цапн
- •Параметры цап
- •С татические параметры
- •Динамические параметры
- •Шумы, помехи и дрейфы
- •Характеристики массовых цап
- •13.5. Ввод в су фазовых сигналов
- •13.6. Ввод амплитудных сигналов
- •13.7. Аналого-цифровые преобразователи
- •Основные характеристики ацп
- •Типовые значения характеристик ацп
- •Лекция 14. Схемотехника различных ацп
- •14.1. Параллельные ацп
- •14.2. Последовательные ацп
- •Ацп с линейно изменяющимся эталонным напряжением
- •Ацп с поразрядным взвешиванием
- •Ацп с двойным интегрированием
- •Лекция 15. Сигма-дельта ацп и цап
- •Передискретизация
- •Цифровая фильтрация и децимация
- •Способы реализации цифровых фильтров
- •Дельта-сигма цап
- •Особенности применения
- •Раздел V. Реализация модулей памяти
- •Лекция 16. Схемотехника логических устройств с программируемыми функциями
- •Лекция 17. Узлы постоянной памяти
- •17.1. Постоянные запоминающие устройства
- •17.2. Флэш-память
- •Лекция 18. Узлы оперативной памяти
- •Вопросы для зачета
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Вопросы для зачета
Понятие интерфейса как совокупности разнородных средств и его программная модель.
Как интерфейс представляется процессору и компоненты этого представления.
Назначение и разновидности шинных формирователей.
Организация адресного пространства объектов управления шины ISA.
Идентификация объектов управления и устройств при использовании шины ISA.
Построение схем селекции адресов.
Дешифрация адресов в интерфейсах и объектах управления; элементная база.
Сторожевой таймер: назначение, организация, управление.
Организация параллельных каналов обмена между удаленными объектами; элементная база.
Элементная база для записи информации в интерфейсах и объектах управления, использование в разных режимах обмена.
Понятие регистра данных интерфейсного модуля и его разновидности.
Понятие регистра состояния интерфейсного модуля, обработка состояния ИМ процессором.
Алгоритмы анализа и синтеза комбинационных схем.
Функция кольцевых коммутаторов (КК).
Элементная база КК.
Особенности КК при числе фаз М ≠ 2к.
Способы исключения ложных циклов.
Структура КК на основе триггеров, описание работы собранных схем.
Структура КК на основе регистров, описание работы собранных схем.
Структура КК на основе счетчиков, описание работы собранных схем.
Организация сдвоенных КК.
Формирователи задержек в интерфейсах.
Функции линий задержки и реализация ЛЗ.
Физика работы кварцевого резонатора и его эквивалентная эл. схема.
Одновибраторы, мультивибраторы, таймеры: реализации на релаксационных и цифровых элементах.
Микроконтроллеры: назначение, возможности.
Структура блоков ввода и вывода дискретных сигналов, требования стандарта по схемотехнике и параметрам.
Структура блока ввода/вывода аналоговых сигналов, требования стандартов.
Структура и принцип действия блока ввода фазовых сигналов.
Структура и принцип действия блока ввода числоимпульсных сигналов.
Структура блока вывода сигналов регулируемой скважности.
Советы по подготовке к зачету см. выше.
Заключение
Задачей пособия было формирование у студентов упорядоченной системы знаний в области базовых аппаратных средств цифровой схемотехники, в первую очередь тех узлов, которые являются основой микроконтроллеров последних лет разработки.
В ходе изучения курса от студента требовалось выполнить большой объем самостоятельной работы как по изучению материалов самого пособия, так и по выполнению дополнительных заданий. Выполнение этой работы позволит использовать полученные знания при изучении последующих дисциплин специальности «Управление в технических системах»: «Микропроцессорные устройства систем управления», «Управляющие микро-ЭВМ» и при выполнении выпускных квалификационных работ.
Библиографический список
Угрюмов, Е.П. Цифровая схемотехника / Е.П. Угрюмов. СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000 (Режим доступа http://cifrobook.ru/).
Новожилов, О.П. Основы цифровой техники: учеб. пособие / О.П. Новожилов. М.: ИП РадиоСофт, 2004.
Чертежи схем: учеб. пособие / М.И. Герасимов, Д.А. Ефремов, Е.К. Лахина, C.C. Ревнев, В.Н. Семыкин, И.В. Ткачев. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007.
Герасимов, М.И. Цифровая электроника в устройствах управления: учеб. пособие / М.И. Герасимов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013.
Вениаминов, В.Н. Микросхемы и их применение: справочное пособие / В.Н. Вениаминов, О.Н. Лебедев, А.И. Мирошниченко. М.: Радио и связь, 1989.
Белоус, А.И. Биполярные микросхемы для интерфейсов систем автоматического управления / А.И. Белоус, О.Е. Блинков, А.В. Силин. Л.; Машиностроение, 1990.
Герасимов, М.И. Микропроцессорные устройства управления РТС: учеб. пособие. / М.И. Герасимов, Д.А. Ефремов. Воронеж: ВГТУ, 2011. Ч. 1.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник / под ред. С.В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1989.
Пухальский, Г.И. Цифровые устройства: учебное пособие / Г.И. Пухальский, Т.Я. Новосельцева. СПб.: Политехника, 1996.
Применение интегральных схем в электронной вычислительной технике: справочник / Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов и др.; под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. М.: Радио и связь, 1986.
Васильев, Е.М. Теория систем и системный анализ: учеб. Пособие / Е.М. Васильев, О.Я. Кравец. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2008.
Бурковский, В.Л. Математические методы системного анализа: учеб. пособие / В.Л. Бурковский, Е.М. Васильев. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2011.
Потемкин, И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики / И.С. Потемкин. М.: Энергоатомиздат, 1988.
Проект iXBT.com. Режим доступа: http://www.ixbt.com/mainboard/i55p-chipset.shtml.
Гук М. Интерфейсы ПК: справочник / М. Гук. СПб: Питер Ком, 1999.
Новиков Ю.В. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC: практ. пособие / Ю.В. Новиков, О.А. Калашников, С.Э. Гуляев; под общ. ред. Ю. В. Новикова. М.: ЭКОМ, 1997.
А.с. N1203500 СССР, МКИ3 4 G 06 А 3/00, 13/00. Устройство для вывода информации / М.И. Герасимов, А.И. Шиянов (СССР). № 1203500; Заявлено 18.07.84; Опубл. 07.01.86, Бюл. № 1.
Микропроцессоры: в 3-х кн. / под ред. Л.Н. Преснухина. Кн. 2: Средства сопряжения, контролирующие и информационно-управляющие системы / В.Д. Вернер, Н.В. Воробьев, А.В. Горячев и др. М.: Высш. шк., 1986.
Рюмик, С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 1 / С.М. Рюмик. М.: Додэка_XXI, 2010. Режим доступа: http://www.dodeca.ru/files/pdf/33085.pdf
Рюмик, С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С.М. Рюмик. М.: Додэка_XXI, 2011.
ГОСТ 26642-85. Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Внешние связи со станками.
ГОСТ 27696-88. Роботы промышленные. Интерфейсы. Технические требования.
Каталог изделий АООТ «Воронежский завод полупроводниковых приборов». Воронеж, 1996.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Доступ: http://ru.wikipedia.org/wiki/RAMDAC.
Исследование узлов систем управления: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Схемотехника элементов и устройств СУ» … Ч.2 / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. М.И. Герасимов. Воронеж, 2011 (МУ 145-2012).
ГОСТ 26242-90. Системы числового программного управления. Преобразователи перемещений. Общие технические требования.
Учебное издание
Герасимов Михаил Инович
ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА В УСТРОЙСТВАХ УПРАВЛЕНИЯ
В авторской редакции
Компьютерный набор М.И. Герасимова
Подписано к изданию 10.12.2013.
Объем данных 11,8 Мб.