Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «лэти»
ЛЕКЦИИ
по дисциплине «Компьютерная техника в приборостроении»
Выполнила студентка гр.5581, ФПБЭИ
Петухова М.Н.
Преподаватель: Еид М.М.
Санкт-Петербург
2007
ЛЕКЦИИ по КТВП
15.09.07
Системы счисления
Двоичная {0,1}
Десятичная {0,1,2...9}
Шестнадцатиричная hex {…}
0 0 0 0
.
.
. . . . . F
Логические элементы
1)Элемент “НЕ”, реализующий функцию логического отрицания.
2) Элемент “И” (AND) реализует функцию логического умножения.
Звуковая карта состоит из двух основных элементов: АЦП и ЦАП. Генератор импульсов носит название «клок».Данный элемент работает как электронный ключ.
3) Элемент “ИЛИ” (OR) реализует функцию логического сложения.
4) Элемент “И-НЕ” (отрицательный “И”, NAND)
5)
Элемент “ИЛИ-НЕ” (отрицательный
“ИЛИ”,NOR)
6) Элемент “Исключающее ИЛИ”. Сумматор (XNOR): Y=X1+X2
Перенос
Пример: 1+1=2, то на выходе Y=0
Пример: перевести число 00110111 из двоичной системы счисления в шестнадцатиричную.
Решение:
|
Двоичная |
16-ричная |
|
0000 |
0 |
|
0001 |
1 |
|
0010 |
2 |
|
… |
… |
|
1000 |
8 |
|
1001 |
9 |
|
1010 |
A |
|
1011 |
B |
|
1100 |
C |
|
1101 |
D |
|
1110 |
E |
|
1111 |
F |
Число 00110111 соответствует числу 37 в шестнадцатиричной системе счисления.
Логические элементы
Логические элементы делятся на комбинационные (порт: транзистор + элемент) и последовательные. Последние отличаются наличием памяти (ПЗУ).
Триггеры и регистры являются простейшими представителями цифровых микросхем, имеющих внутреннюю память. Выходные сигналы микросхем с внутренней памятью зависят от того, какие входные сигналы и в какой последовательности поступали на них в прошлом, то есть они помнят предысторию поведения схемы. Триггеры и регистры сохраняют свою память только до тех пор, пока на них подается напряжение питания. Большим преимуществом триггеров и регистров перед другими типами микросхем с памятью является их максимально высокое быстродействие (то есть минимальные времена задержек срабатывания и максимально высокая допустимая рабочая частота). Однако недостаток триггеров и регистров в том, что объем их внутренней памяти очень мал, они могут хранить только отдельные сигналы, биты (триггеры) или отдельные коды, байты, слова (регистры).
В основе любого триггера (англ. — "тrigger" или "flip-flop") лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания.
Пример так называемой триггерной ячейки на двух двухвходовых элементах И-НЕ приведен на рис ниже.
|
-S |
-R |
Q |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
Без изменен. | |
|
0 |
0 |
Не определено | |
У схемы есть два инверсных входа: -R — сброс (Reset), и -S — установка (Set), а также два выхода: прямой выход Q и инверсный выход –Q.
Для правильной работы схемы отрицательные импульсы должны поступать на ее входы не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход -Q в состояние единицы, а так как сигнал -S при этом единичный, выход Q становится нулевым. Этот же сигнал Q поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Поэтому даже после окончания импульса на входе -R состояние схемы не изменяется (на Q остается нуль, на -Q остается единица). Точно так же при приходе импульса на вход -S выход Q в единицу, а выход -Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс, — иными словами, схема обладает памятью.
Существуют J-,K-, JK- триггеры, RS- триггеры. В счетчиках используются К- триггеры. В линиях, интерфейсах, портах для передачи используют Latch- триггеры
1) RS-триггер
S Q S-set, R- reset
R
Здесь на входе не может быть два одинаковых уровня 0 и 0 или 1 и 1, ввели: 0 и 1: set и reset
|
S |
R |
Q |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
На выходе не может быть 2 одинаковых уровня.
RS-триггер (обозначается ТР) — самый простой триггер, но редко используемый.
2) D-триггер
D-триггер (обозначается ТМ) — наиболее распространенный тип триггера. Помимо общих для всех триггеров входов установки и сброса S и R, он имеет один информационный вход D (вход данных) и один тактовый вход.
3) J,K– тип (для счетчиков):
J
K
JK-триггер (обозначается ТВ) значительно сложнее по своей структуре, чем RS-триггер. Он относится к так называемым тактируемым триггерам, то есть он срабатывает по фронту тактового сигнала.
Таким образом, цель изучения данной дисциплины – привлечь возможности компьютера для разработки, проектирования ,моделирования и дизайна прибора.