Функции цифровых устройств
Любое цифровое устройство от самого простейшего до самого сложного
всегда действует по одному и тому же принципу (рис2,11). Оно принимает входные сигналы,
выполняет их обработку, передачу, хранение и выдает выходные сигналы. При этом
совсем не обязательно любое изменение входных сигналов приводит к немедленному
и однозначному изменению выходных сигналов. Реакция устройства может быть очень
сложной, отложенной по времени, неочевидной, но суть от этого не меняется.
В качестве входных сигналов нашего устройства могут выступать
сигналы с выходов других цифровых устройств, с тумблеров и клавиш или с
датчиков физических величин. Причем в последнем случае, как правило, необходимо
преобразование аналоговых сигналов с датчиков в потоки цифровых кодов (рис 2,21)с
помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Например, в случае
персонального компьютера входными сигналами являются сигналы с клавиатуры, с
датчиков перемещения мыши, с микрофона (давление воздуха, то есть звук,
преобразуется в аналоговый электрический сигнал, а затем — в цифровые коды), из
кабеля локальной сети и т.д.
Рис.
2.11. Включение цифрового устройства
Рис.
2.12. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое
преобразование
Выходные сигналы цифрового устройства могут предназначаться для
подачи на другие цифровые устройства, для индикации (на эк
...
Читать дальше »
|
Для перевода 16-ричного числа в
десятичное необходимо умножить значение младшего (нулевого) разряда на единицу,
значение следующего (первого) разряда на 16, второго разряда на 256 (162)
и т.д., а затем сложить все произведения. Например, возьмем число A17F:
A17F=F*160 + 7*161 + 1*162 + A*163 = 15*1 + 7*16+1*256+10*4096=41343
...
Читать дальше »
|
Двоичное кодирование
Одиночный цифровой сигнал не слишком информативен, ведь он может
принимать только два значения: нуль и единица. Поэтому в тех случаях, когда
необходимо передавать, обрабатывать или хранить большие объемы информации,
обычно применяют несколько параллельных цифровых сигналов. При этом все эти
сигналы должны рассматриваться только одновременно, каждый из них по
отдельности не имеет смысла. В таких случаях говорят о двоичных кодах, то есть
о кодах, образованных цифровыми (логическими, двоичными) сигналами. Каждый из логических сигналов, входящих в код,
называется разрядом . Чем больше
разрядов входит в код, тем больше значений может принимать данный код.
В отличие от привычного для нас десятичного кодирования чисел, то
есть кода с основанием десять, при двоичном кодировании в основании кода лежит
число два (рис 2,9). То есть каждая цифра кода (каждый
разряд) двоичного кода может принимать не десять значений (как в десятичном
коде: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), а всего лишь два — 0 и 1. Система
позиционной записи остается такой же, то есть справа пишется самый младший
разряд, а слева — самый старший. Но если в десятичной системе вес каждого
следующего разряда больше веса предыдущего в десять раз, то в двоичной системе
(при двоичном кодировании) — в два раза. Каждый
разряд двоичного кода называется бит (от
английского "Binary Digit" — "двоичное число").
Рис. 2.9. Десятичное
и двоичное кодирование
В табл 2,3 показано соответствие первых
двадцати чисел в десятичной и двоичной системах.
Из таблицы видно, что требуемое количество разрядов двоичного кода
значительно больше, чем требуемое количество разрядов десятичного кода.
Максимально возможное число при количестве разрядов, равном трем, составляет
при десятичной системе
...
Читать дальше »
|
Корпуса цифровых микросхемБольшинство микросхем имеют корпус, то есть прямоугольный контейнер (пластмассовый, керамический, металлокерамический) с металлическими выводами (ножками). Предложено множество различных типов корпусов, но наибольшее распространение получили два основных типа:
Рис. 2.8. Примеры корпусов DIL и Flat - Корпус с двухрядным вертикальным расположением выводов, например, DIP (Dual In Line Package, Plastic) — пластмассовый корпус, DIC (Dual In Line Package, Ceramic) — керамический корпус. Общее название для таких корпусов — DIL (рис 2,8). Расстояние между выводами составляет 0,1 дюйма (2,54 мм). Расстояние между рядами выводов зависит от количества выводов.
- Корпус с двухрядным плоскостным расположением выводов, например, FP (Flat-Package, Plastic) — пластмассовый плоский корпус, FPC (Flat-Package, Ceramic) — керамический плоский корпус. Общее название для таких корпусов — Flat (рис 2,8). Расстояние между выводами составляет 0,05 дюйма (1,27 мм) или 0,025 дюйма (0,628 мм).
Номера выводов всех корпусов отсчитываются начиная с вывода, помеченного ключом, по направлению против часовой стрелки (если смотреть на микросхему сверху). Ключом может служить вырез на одной из сторон микросхемы, точка около первого вывода или утолщение первого вывода (рис 2,8). Первый вывод может находиться в левом верхнем или в правом нижнем углу (в зависимости от того, как повернут корпус). Микросхемы обычно имеют стандартное число выводов из ряда: 4, 8, 14, 16, 20, 24, 28,.… Для микросхем стандартных цифровых серий используются корпуса с количеством выводов начиная с 14. Назначение каждого из выводов микросхемы приводится в справочниках по микросхемам, которых сейчас имеется множество. Правда, лучше ориентироваться на справочники, издаваемые непосредственно фирмами-изготовителями. В данном курсе назначение выводов не приводится. Отечественные микросхемы выпускаются в корпусах, очень похожих на DIL и Flat, но расстояния между их выводами вычисляются по метрической шкале и поэтому чуть-чуть отличаются от принятых за рубежом.
...
Читать дальше »
|
Серии цифровых микросхем
В настоящее время выпускается огромное количество разнообразных
цифровых микросхем: от простейших логических элементов до сложнейших
процессоров, микроконтроллеров и специализированных БИС (Больших Интегральных
Микросхем). Производством цифровых микросхем занимается множество фирм — как у
нас в стране, так и за рубежом. Поэтому даже классификация этих микросхем
представляет собой довольно трудную задачу.
Однако в качестве базиса в цифровой схемотехнике принято
рассматривать классический набор микросхем малой и средней степени интеграции,
в основе которого лежат ТТЛ серии семейства 74, выпускаемые уже несколько
десятилетий рядом фирм, например, американской фирмой Texas Instruments (TII).
Эти серии включают в себя функционально полный комплект микросхем, используя
который, можно создавать самые разные цифровые устройства. Даже при
компьютерном проектировании современных сложных микросхем с программируемой
логикой (ПЛИС) применяются модели простейших микросхем этих серий семейства 74.
При этом разработчик рисует на экране компьютера схему в привычном для него
элементном базисе, а затем программа создает прошивку ПЛИС, выполняющую
требуемую функцию.
Рис.
2.5. Система обозначений фирмы Texas Instruments
Каждая микросхема серий семейства 74 имеет свое обозначение, и
система обозначений отечественных серий существенно отличается от принятой за
рубежом.
В качестве примера рассмотрим систему обозначений фирмы Texas
Instruments (рис 2,5). Полное обозначение состоит из
шести элементов:
-
...
Читать дальше »
|
Рис. 2.2. Обозначение входов и выходовДля обозначения полярности сигнала на схемах используется простое правило: если сигнал отрицательный, то перед его названием ставится знак минус, например, -WR или -OE, или же (реже) над названием сигнала ставится черта. Если таких знаков нет, то сигнал считается положительным. Для названий сигналов обычно используются латинские буквы, представляющие собой сокращения английских слов, например, WR — сигнал записи (от "write" — "писать"). Инверсия сигнала обозначается кружочком на месте входа или выхода. Существуют инверсные входы и инверсные выходы (рис 2,2). Если какая-то микросхема выполняет функцию по фронту входного сигнала, то на месте входа ставится косая черта (под углом 45°), причем наклон вправо или влево определяется тем, положительный или отрицательный фронт используется в данном случае (рис 2,2). Тип выхода микросхемы помечается специальным значком: выход 3С — перечеркнутым ромбом, а выход ОК — подчеркнутым ромбом (рис 2,2). Стандартный выход (2С) никак не помечается.
...
Читать дальше »
|
Для изображения электронных устройств
и их узлов применяется три основных типа схем:
·
принципиальная
схема ;
·
структурная схема ;
·
функциональная
схема.
Различаются они своим назначением и,
самое главное, степенью детализации изображения устройств.
...
Читать дальше »
| |
