Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программирование микропроцессорных систем управления подвижного состава железных дорог. Учебное пособие по дисциплинам «Автоматизированные и микропроц.pdf
обозначение. Изображение данного символа приведено на ри-
среду и вход из внешней среды (начало или конец схемы
сунке A.9.
Рисунок 5.9 – Изображение символа «Коннектор»
10. Терминатор. Символ отображает выход во внешнюю
программы, внешнее использование и источник или пункт
назначения данных). Изображение данного символа приведено на
рисунке 5.10.
Рисунок 5.10 – Изображение символа «Терминатор»
11. Комментарий. Символ используют для добавления
описательных комментариев или пояснителных записей тв целях
объяснения или примечаний. Пунктирные линии в символе
коментария связаны с соответствующим символом или могут
обводить группу символов. Текст комментариев или примекчаний
должен быть помещён около ограничивающей фигуры. Изображение данного символа приведено на рисунке 5.11, а; пример применения – на рисунке 5.11, б.
Правила применения символов [5]. Символ предназначен
для графической идентификации функции, которую он отображает, независимо от текста внутри этого символа.
Символы в схеме должны быть расположены равномерно. Следует придерживаться разумной длины соединений и минимального числа длинных линий.
Большинство символов задумано так, чтобы дать возможность включения текста внутри символа. Формы символов, установленные стандартом, должны служить руководством для фактически используемых символов. Не должны изменяться углы и другие параметры, влияющие на соответствующую форму символов.
Символы должны быть, по возможности, одного размера.
111
Символы могут быть вычерчены в любой ориентации, но, по
возможности, предпочтительной является горизонтальная ориентация. Зеркальное изображение формы символа обозначает одну и
ту же функцию, но не является предпочтительным.
Рисунок 5.11 – Изображение символа «комментарий» (а) и пример
его применения (б)
Минимальное количество текста, необходимого для понимания функции данного символа, следует помещать внутри данного
символа. Текст для чтения должен записываться слева направо и
сверху вниз независимо от направления потока.
Если объём текста, помещаемого внутри символа, превышает
его размеры, следует использовать символ комментария.
Если использование символов комментария может запутать
или разрушить ход схемы, текст следует помещать на отдельном
листе и давать перекрёстную ссылку на символ.
Несколько выходов из символа следует показывать:
1) несколькими линиями от данного символа к другим символам (рисунок 5.12, а);
2) одной линией от данного символа, которая затем разветвляется в соответствующее число линий (рисунок 5.12, б).
112
Рисунок 5.12 – Примеры обозначения элементов со
многими выходами
Каждый выход из символа должен сопровождаться соответствующими значениями условий, чтобы показать логический путь,
который он представляет, с тем чтобы эти условия и соответствующие ссылки были идентифицированы (рисунок 5.13).
При решении задач применяются алгоритмы трёх основных
типов: линейный, разветвляющийся и циклический.
Линейный алгоритм – алгоритм, в котором все действия вы-
полняются последовательно друг за другом и только один раз.
Схема такого алгоритма представляет собой совокупность блоков,
которые располагаются последовательно (как правило, сверху
вниз), в порядке их выполнения. Первичные и промежуточные данные не оказывают влияния на направление процесса вычисления.
Разветвляющийся алгоритм – алгоритм, выбор определён-
ной ветви которого выполняется по результатам проверки выполнения некоторого условия. Исходные данные для проверки могут
быть как предопределёнными, так и быть полученными в результате выполнения некоторых предварительных действий в процессе выполнения программы. При написании программ разветвляющийся алгоритм реализуют при помощи условного оператора.
Циклический алгоритм – алгоритм, предусматривающий
многократное выполнение некоторого фрагмента программы.
Условия входа в цикл и количество раз выполнения повторяющегося фрагмента определяются разновидностью операторов программы, реализующих циклический алгоритм.
113
Рисунок 5.13 – Примеры обозначения элементов со многими выхо-
дами и обозначением условий ветвления
На практике достаточно редко встречаются алгоритмы какого-либо одного типа (например, линейные). Алгоритмы решения
прикладных задач являются, как правило, комбинацией перечисленных выше разновидностей.
Разрабатываемые алгоритмы должны удовлетворять следующим требованиям:
• Детерминированность (определённость). В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат для одного и того же набора
исходных данных.
• Конечность – при корректно заданных исходных данных
алгоритм должен завершать работу и выдавать результат
за конечное число шагов.
• Массовость (универсальность). Алгоритм должен быть
применим к разным наборам исходных данных.
114
Необходимо отметить, что решение любой задачи возможно
Тип
функции
Варианты
аналитиче-
ской
записи
истинности
Изображе-
по ГОСТ
Изображе-
ние по
ANSI
Унарная
0 0 1
1
A
Y
0 1 1
0
разными способами, то есть с использованием различных алгоритмов. Выбор конкретного алгоритма из множества предлагаемых
следует осуществлять в соответствии с принятым критерием оптимальности.
6. Элементы математической логики
Некоторые используемые логические
функции
В таблице 6.1 приведены наименования, аналитические выражения, таблицы истинности и условные обозначения по стандартам ГОСТ 2.743-91 [6] и ANSI 91-1984 [7] некоторых логических
функций, упоминаемых в пособии.
Таблица 6.1 Перечень обозначений логических функций
ние
Функция
Таблица
A Y
Повторитель
(буфер)
Инвертор
(Логическое
НЕ, Отрица-
ние, NOT)
=
= ¬,
=
115
Бинарная
Конъюнкция,
A B Y
0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1
1
A B Y
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1
1
A B Y
0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
0
A B Y
0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0
Неравнознач-
ИЛИ,
)
A B Y
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1
0
(Логическое
умножение,
AND)
= ,
= & ,
=
Дизъюнкция
(логическое
сложение,
OR)
Инверсия
конъюнкции
(Элемент
Шеффера, И-
НЕ, NAND)
Инверсия
дизъюнкции
(Стрелка
Пирса, ИЛИ-
НЕ, NOR)
ность,
сумма по мо-
дулю 2 (ис-
ключающее
XOR
= ,
= +
= ,
= |
= ,
=
= ,
=
+
+
116
7. Краткие сведения о компонентах,
используемых при выполнении прак-
тических заданий
Макетная плата
При выполнении работ, сборка исследуемой схемы осуществляется на макетной плате, внешний вид которой приведён на
рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 – Макетная плата
Плата имеет четыре шины питания, помеченные синим и красным цветом, и наборное поле, состоящее из двух независимых областей. Шины питания предназначены для электроснабжения активных компонентов электронной схемы, собранной на макетной
плате. На эти шины подавать напряжение необходимо от внешнего
источника, в качестве которого можно использовать, например, соответствующие выводы платы Arduino. Настоятельно рекоменду-
ется шину питания, отмеченную красным цветом, подключать
к выводу «+» внешнего источника, а шину, помеченную синим
цветом – к выводу «–» источника. Это существенно упростит
сборку, проверку и отладку электронной схемы. Группа контак-
тов, объединённая шиной питания, соответствует длине линии
цветовой маркировки. Например, на рисунке 7.1, шины питания
117
имеют разрыв, поэтому при необходимости, независимые части
шин следует соединять внешними проводниками.
Наборное поле разделено на две области, каждая из которых
содержит 63 группы контактов по 5 штук в каждой группе (соединены вертикально), предназначенных для размещения элементов
электронной схемы. Электрического соединения групп контактов
между собой и между областями нет. Примеры внутренних соединений внутри шин питания и в группах контактов изображены на
рисунке 7.1.
Постоянный резистор
Постоянный резистор представляет собой компонент электрических цепей, обладающий определённым, фиксированным
значением электрического сопротивления.
На рисунке 7.2 приведено изображение одного из типов постоянных резисторов с цветовой маркировкой параметров, а также
обозначение его на электрических схемах [8].
Рисунок 7.2 – Пример внешнего вида постоянного резистора (а) и
условное обозначение его на электрических схемах (б)
К основным параметрам, характеризующим резистор, отно-
сятся:
– номинальное сопротивление, R, Ом;
– точность изготовления, ±, %;
– рассеиваемая мощность, P, Вт.
В настоящее время широко применяется цветовая маркировка резисторов, способы её нанесения и расшифровки приведены на рисунке 7.3и таблице 7.1.
118
Цвет
Основание
Множитель
Точность
изготовления
Черный
0
10
0
Коричневый
1
10
1
± 1 %
Красный
2
10
2
± 2 %
Оранжевый
3
10
3
Жёлтый
4
10
4
Зелёный
5
10
5
± 0,5 %
Синий
6
10
6
± 0,25 %
Фиолетовый
7
10
7
± 0,1 %
Серый
8
10
8
± 0,05 %
Белый
9
10
9
Серебро
10
-1
± 5 %
Золото
10-2
± 10 %
Рисунок 7.3 – Правила нанесения цветовой маркировки постоян-
ных резисторов
Таблица 7.1 Расшифровка цветовой маркировки постоянных
резисторов
Переменный резистор
обладающий изменяемым значением электрического сопротивления. Внешний вид одного из типов переменных резисторов и его
электрическая схема приведены на рисунках 7.4 а и б соответственно. Очевидно, что величина сопротивления между выводами
a и с постоянна, между выводами a и b, а также b и c зависит от положения подвижного контакта.
Переменный резистор – это компонент электрических цепей,
119
Максимальный ток, мА
50 при напряжении 12 В
Сопротивление изоляции,
МОм, не менее,
100, испытательное
напряжение ~250 В
Рисунок 7.4 – Пример внешнего вида (а) и электрическая схема (б)
переменного резистора
При выполнении заданий используется переменный резистор номинальным сопротивлением (т.е., между контактами a и с)
10 кОм.
Тактовая кнопка DTS-61N
На рисунке 7.5 изображены внешний вид (а, б) и схема внутренних электрических соединений тактовой кнопки DTS-61N,
предназначенной для поверхностного монтажа на печатную плату,
в таблице 7.2 приведены некоторые из её технических характеристик.
Рисунок 7.5 – Внешний вид и схема внутренних
электрических соединений тактовой кнопки
Таблица 7.2 Некоторые технические характеристики
тактовой кнопки типа DTS-61N
120
Переходное сопротивление
контактов, мОм,
не более