Тема 2.2 Дискретные системы автоматического управления

Содержание программы

Принципы действия дискретной САУ. Основных положения алгебры ло­гики: двоичные функции, определение и классификация дискретных автоматов, основные законы и соотношения для функционально полной системы. Построе­ние логических элементов в потенциальной системе: резистивно-транзисторная логика, транзисторная логика, диодно- транзисторная логика, транзисторно- транзисторная логика, логические интегральные микросхемы.

Методические указания

В системах автоматического управления САУ широко применяют логиче­ские элементы (ЛЭ). Они вырабатывают сигнал на выходе в зависимости от оп­ределенных сочетаний сигналов на входе и реализуют логические функции, ко­торые, как и их аргументы, имеют значения 0 или 1. Символом «О» обозначают минимальный уровень (сигнала нет), а «1» - максимальный уровень (сигнал есть). Следует рассмотреть структурные схемы замкнутой и разомкнутой дис­кретных САУ.

Построение дискретных САУ с использованием ЛЭ осуществляют с по­мощью различных методов, в основе которых лежит алгебра логики. Область алгебры логики состоит из множества высказываний (обозначаются А, В, С, ...., X,Y)

Высказывание - это законченное предложение, которое может иметь два значения истинности: либо быть истинным (А - истинно: А=1) либо быть лож­ным (С - ложно: С=0)

Высказывания могут быть простыми и сложными: первые не зависят от других высказываний, а вторые образуются из двух или более простых выска­зываний. Простые высказывания называют логическими переменными, а слож­ные - логическими функциями этих переменных (функциями алгебры логики – ФАЛ или переключательными функциями - ПФ).

При рассмотрении логических функций («И», «ИЛИ», «НЕ», неравнознач­ность, равнозначность, «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») необходимо уделить внимание ус­ловным графическим обозначениям (УГО) соответствующих ЛЭ и таблицам ис­тинности.
При упрощении – минимизации логических функций используют основные за­коны алгебры логики: переместительный, сочетательный, распределительный и закон инверсии, а также основные правила: поглощение; склеивание; повторение; двоичное отрицание, выражения, имеющие всегда значение «I» и значение «О».

ПФ могут быть выражены различными логическими формулами благодаря возможности проведения над ними эквивалентных преобразований. На практике наиболее удобными для представления ПФ оказываются дизъюнктивные (ДНФ) и конъюктивные (КНФ) формы. Дискретные автоматы бывают комбинирован­ного и последовательного типа.

Под синтезом дискретных автоматов понимают проектирование схемы, реализующей заданный закон ее функционирования. Следует рассмотреть по­следовательность этапов синтеза.

При создании дискретных САУ, вычислительной техники широко исполь­зуют полупроводниковые ЛЭ, среди которых часто используются, транзистор­ные, диодно-транзисторные, транзисторно-транзисторные ЛЭ. В настоящее время ЛЭ выпускаются в виде интегральных микросхем.

Контрольные вопросы

1 Объясните структурные схемы замкнутой и разомкнутой дискретных САУ.

2 Дайте определение следующим понятиям: высказывание, логические пе­ременные, переключательные функции, синтез.

3 Изобразите УГО основных ЛЭ и их таблицы истинности.

4 Перечислите основные законы и правила алгебры логики.

5 Дайте понятия дизъюнктивным формам: ДНФ и СДНФ.

6 Дайте понятия конъюктивнымформам: КНФ и СКНФ.

7 Дайте определение комбинационным и последовательностным схемам.

8 Перечислите последовательность этапов синтеза.

9 Объясните электрические принципиальные схемы ЛЭ в различных, логи­ках.

Раздел 3 Микропроцессорная техника

Тема 3.1 Арифметические и логические основы ЭВМ

Содержание программы

Позиционные системы счисления. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой. Форматы данных. Выполнение арифметических операций над двоичными числами. Физические формы представления информации. Ос­новные логические элементы ЭВМ.

Методические указания

Под системой счисления (СС) понимают совокупность приемов и правил обозначения и наименование чисел. Различают два типа систем счисления: непо­зиционные и позиционные.

Необходимо ознакомиться со способами перевода чисел из одной СС в другую.

Разнообразные арифметические и логические операции выполняются в устройствах, называемых арифметическо-логическими устройствами (АЛУ). В цифровых ЭВМ обрабатываются данные трех типов: числа могут быть представ­лены в естественной (с фиксированной точкой ) и натуральной (с плавающей точкой) форме; логические значения – имеют фиксированную разрядность и рассматриваются как наборы независимых друг от друга логических перемен­ных; текстовая информация (набор символов) - буквы, цифры, знаки.

При изучении этой темы следует ознакомиться с правилами кодирования чисел (прямой, обратный и дополнительный коды) и правилами двоичной арифметики (основное внимание уделить сложению и вычитанию чисел в кодах).

Основным блоком АЛУ является сумматор, поэтому следует рассмотреть принцип построения одноразрядных полусумматоров и полных сумматоров (их синтез); многоразрядных сумматоров.

Контрольные вопросы

1 Дайте определение АЛУ.

2 В каких формах могут быть представлены данные? Объясните суть этих форм.

3 Для чего двоичные числа представляют в прямом, обратном и дополни­тельных кодах?

4 Перечислите правила двоичной арифметики.

5 Дайте определение одноразрядных полусумматора и полного сумматора. Синтезируйте их схемы.

6 Постройте полный одноразрядный сумматор на полусумматорах.
7 Объясните принцип построения многоразрядных сумматоров.