Входные преобразователи аналоговых сигналов

Входные преобразователи аналоговых сигналов

Такие преобразователи обеспечивают:

- гальваническую развязку внутренних цепей реле от цепей ТТ и ТН;

- приведение сигналов к единому виду, а именно к сигналам и к нормированию уравнению, т.е. к единому диапазону измерений;

- принимаются меры по защите элементов устройства от воздействия помех;

- в некоторых преобразователях осуществляется предварительная частотная фильтрация.

Такие преобразователи обычно выполняются:

- на базе трансформаторов с ферромагнитным сердечником;

- на базе датчиков Холла.

Основное требования – это линейность преобразования.

В трансформаторных преобразователях большое внимание уделяется снижению междуобмоточной емкости, по которой возможно попадание помех внутрь устройства. С этой целью между обмотками помещается электростатический экран.

Для защиты от импульсных помех и перенапряжений во вторичной цепи включаются варисторы.

Такие преобразователи выполняются на базе оптронов. Он предсавляет собой излучатель- светодиод и фотоприемник, в качестве которого могут быть фототиристроры, фоторезисторы, фототранзисторы. Между излучателем и фотоприемником существует оптическая связь, т.е. исключаются паразитные каналы передачи информации. Время переключения оптронов – доли микросекунд, а входной ток 3-5 мА.

Малый входной ток обуславливает низкую помехозащищенность передачи.

Если протяженность тракта передачи дискретного сигнала от ключа S2 до оптрона велика, то возможно ложное срабатывание при перезарядке паразитной емкости при коммутации ключа S1 в сторонней цепи. Чтобы исключить ложную работу на выходе устанавливается элемент задержки ДТ с фиксированной или регулируемой задержкой на 0,5-3 мс.

Микропроцессоры

программно-управляемое универсальное устройство для цифровой обработки дискретной или аналоговой информации и управления процессом этой обработки, построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС). По существу, МП может выполнять те же функции, что и процессор ЭВМ. Микропроцессор устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде.

7.

Запоминающие устройства-устройства предназначенное для записи и хранения данный. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект обеспечивающий приведение системы к двум и более устойчивым состояниям. Делятся на:

1 Оперативное-преднозначено для хранения временных файлов

2. Постоянное запоминающее устройства.

Таймеры.

Таймерыпредназначены для формирования временных интервалов, позволяя микропроцессорной системе (компьютеру или микроконтроллеру) работать в режиме реального времени. Именно благодаря таймерам удается согласовать время реакции микропроцессорной системы с окружающей аппаратной средой. Кроме того, таймеры в ряде случаев позволяют формировать импульсы заданной длительности, периодические последовательности и другие радиотехнические сигналы.

Таймеры представляют собой обычные цифровые счётчики, которые подсчитывают импульсы от высокостабильного генератора частоты (который и является эталоном времени). К системной шине микропроцессора таймеры, как и все рассмотренные ранее устройства, входящие в состав микропроцессорной системы, подключаются при помощи внутренних параллельных портов.

Генератор частоты, входящий в состав схемы таймера, определяет минимальный интервал времени, который может определять данный таймер. Интервалы времени, задаваемые таймером, могут устанавливаться только из дискретного набора допустимых значений. Их конкретные значения тоже определяется частотой задающего генератора. Разрядность цифрового счётчика, входящего в состав схемы таймера, определяет максимальный интервал времени, который может определять таймер.

Шинные формирователи

В вычислительной технике достаточно часто к одному проводу необходимо подключать много устройств, при соблюдении условия, что в любой промежуток времени по этому проводу обмениваться информацией будут только два устройства. Кроме этого необходимо усилить ток, идущий от источника к приемнику информации. Эти задачи можно решить с помощью элементов с тремя состояниями. На основе элементов с тремя состояниями изготавливаются шинные формирователи.Условное обозначение элемента с тремя состояниями на выходе показано на рисунке 1.75,а. Информация передается от «a» к «b» при y=1. Если y=0, то элемент находится в высокоимпедансном состоянии.

В настоящее время схемы с тремя состояниями широко используются для построения шин. Шина представляет собой проводник к которому могут подключаться несколько микросхем. При этом часть из них используют этот проводник для передачи по нему цифрового сигнала, а часть используют его для получения информации. То есть этот проводник может быть использован в качестве элемента коммутации.

В настоящее время шинные формирователи в основном присутствуют в составе более сложных микросхем, таких как центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ или параллельные или последовательные порты.

Регистром называется последовательное или параллельное соединение триггеров. Они обычно строятся на основе D триггеров. При этом для построения регистров могут использоваться как ,так и статические D-триггеры

Параллельные регистры

Параллельный регистр служит для запоминания многоразрядного двоичного (или недвоичного) слова. Количество триггеров, входящее в состав параллельного регистра определяет его разрядность. Для реализации параллельного регистра можно использовать как триггеры с статическим, так и с динамическим входом синхронизации. В переводной литературе при использовании для построения параллельного регистра триггеров-защелок этот регистр, в свою очередь, называют регистром-защелкой Промышленностью выпускаются четырёхразрядные и восьмиразрядные микросхемы параллельных регистров. Для построения восьмиразрядных микросхем обычно используются регистры со статическим входом синхронизации. В настоящее время параллельные регистры обычно являются частью более сложных цифровых устройств, таких как цифровые фильтры, ОЗУ, синтезаторы частот или схемы прямого цифрового синтеза DDS.

11. Шифратор (называемый также кодером) осуществляет преобразование сигнала в цифровой код, чаще всего десятичных чисел в двоичную систему счисления.

В шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичным числами (0, 1,2,..., m - 1), и n выходов. Число входов и выходов определяются зависимостью 2n = m. Символ «CD» образован из букв, входящих в английское слове Coder.

Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру входа. Например, при подаче импульса на 4-й вход на выходах возникает цифровой код 100.

12.

Дешифратор – это устройство, преобразующее цифровой сигнал, в какой либо кодировке в другую, не закодированную форму.Главное назначение дешифратора – выбор одного из устройств, номер которого приходит на вход дешифратора. В качестве таких выбираемых устройств часто выступают различные цифровые микросхемы, имеющие вход выбора кристалла. При этом сигналы с выходов дешифратора поступают на входы CS выбираемых микросхем. Именно по этому активным сигналом на выходе дешифратора является сигнал логического нуля. На практике применяются дешифраторы на два, на три и на четыре входа. Дешифраторы широко применяются в микропроцессорной технике. И главное их применение – это обеспечение возможности подключения нескольких регистров или ячеек памяти к одной шине данных.

Мультиплексоры.

Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Аналоговые и цифровые^[1][2] мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами^[3] или коммутаторами.

Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором; такие устройства могут называться коммутаторами.

Аналоговые коммутаторы.

Аналоговый коммутатор служит для переключения непрерывно изменяющихся электрических сигналов. Если коммутатор находится в состоянии «включено», его выходное напряжение должно по возможности точно равняться входному; если же коммутатор находится в состоянии «выключено», выходное напряжение должно быть как можно ближе к нулю или, во всяком случае, должно как можно меньше зависеть от входного напряжения.

Существуют различные схемные решения коммутаторов, удовлетворяющие указанным условиям. Их принцип действия показан на примере механических (контактных) переключателей (рис. 3.9).

В последовательном коммутаторе (рис. 3.9, а) пока контакт замкнут, U_ВЫХ = U_ВХ. Когда контакт размыкается, выходное напряжение становится равным нулю. Все это справедливо, если источник сигнала имеет нулевое выходное сопротивление, и емкость нагрузки равна нулю. При значительном выходном сопротивлении источника сигнала напряжение U_ВЫХ делится между этим сопротивлением и резистором R. Поэтому эту схему не следует применять в случае, если источником сигнала является источник тока, например, фотодиод. При существенной емкости нагрузки во время разряда этой емкости при размыкании ключа S выходное напряжение коммутатора снижается до нуля довольно долго.

В схеме параллельного коммутатора (рис. 3.9, б) U_ВЫХ = U_ВХ при разомкнутом ключе, если входное сопротивление нагрузки коммутатора бесконечно велико. Если же оно соизмеримо с сопротивлением резистора R, то на резисторе будет падать часть выходного напряжения источника сигнала. При наличии емкостной нагрузки будет относительно медленно устанавливаться выходное напряжение после размыкания ключа.

Последовательно-параллельный коммутатор (рис. 3.9, в) не имеет недостатков двух предыдущих схем (см. рис. 3.9, а, б). В любом рабочем состоянии он имеет выходное сопротивление, близкое к нулю.

ЦАП

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения.

По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода.

По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные.

По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия.

ПРИМЕНЕНИЕ ЦАП

Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы. Ниже рассмотрены некоторые схемы обработки сигналов, включающие ЦА-преобразователи.

Блок питания

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц в заданный постоянный ток.

Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителем. Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости. Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.

18.Ввод и первичная обработка аналоговой информации

Функциональная схема 3-х разрядного АЦП параллельного кодирования

Функциональная схема последовательного АЦП напряжения в двоичный код

Быстродействие АЦП определяется числом разрядов и частотой генератора импульсов. Время преобразования- величина переменная и зависит от уровня входного сигнала. Это АЦП сравнительно небольшого быстродействия. Время преобразования 1-1000 мкс. Погрешность АЦП определяется погрешностью ЦАП.

Осуществляют квантования входного сигнала по уровню с помощью компараторов с различными уставками переключения.

Уставки переключения компараторов задаются с помощью резистивного делителя напряжения, подключенного к источнику опорного напряжения.

Число уровней квантования 2n-1=7. При подаче на вход АЦП аналог. сигнал на выходе АЦП имеется квантованный сигнал. Если уровень входного сигнала не выходит за 2,5∆U-3,5∆U, то срабатывают компараторы К1, К2 и К3 и на их выходах устанавливается 1, а на остальных – 0. Затем этот квантованный сигнал с помощью кодирующего устройства преобразуется в цифровой код. АЦП этого типа обладают самым высоким быстродействием компараторов и задержки кодирующих устройств.

Недостатки

– большое количество компараторов

- сложность.

Входной информацией для РЗ как правило являются токи и напряжения получаемые от первичных измерительных преобразователей , т.к. сигналы от первичных преобразователей очень велики и не могут обрабатываться средствами микропроцессорной техники, то кроме первичных применяются вторичные измерительные преобразователи. Они могут быть как активными так и пассивными. В качестве пассивных преобразователей используются промежуточные трансформаторы и делители напряжения. Активные преобразователи обычно выполняются на базе операционных усилителей. Главным требованием ко вторичным преобразователям является линейность преобразования (выходной сигнал был равен входному и совпадал с ним по фазе).

Выбор шага дискретизации.

В настоящее время отсутствуют методы выбора оптимального шага дискретизации. При оценке максимального шага дискретизации пользуются теоремой Котельникова (теорема Найквиста). Если непрерывна и ее частотный спектр не содержит составляющих выше F Гц, то полностью определена совокупностью ординат, отстоящие друг от друга на интервал . В результате дискретизации передача непрерывного сигнала заменяется передачей отдельных дискретных значений сигнала. При этом точность передачи не нарушается. Это означает что если дискретные значения функции взяты через интервал подать на вход идеального частотного фильтра с верхней границей пропускания , то на выходе получим функцию в ее первоначальном виде. При этом надо иметь ввиду, что если содержит составляющие выше F Гц, то такая частота при цифровой обработке будет восприниматься как гармоническая составляющая с частотой меньше F Гц, т.е. происходит маскировка высших частот под низшие.

20.Интерфейсы цифровых устройств.

Интерфейс - совокупность апаратных и программных средств, необходимых для организации взаимодействия различных устройств. Для связи между микропроцессором и переферийными устройствами используются 2 вида интерфейсов: параллельный, последовательный. Наиболее быстрый обмен информацией обеспечивает пареаллельный интерфейс. В этом случае по синхронизирующему сигналу передатчик подает на шину данных все разряды машинного слова. Приемник считывает эти данные. При одновременной передаче сигналов по проводникам и их изменении на соседних проводниках могут индуктироваться импульсы тока, которые могут восприниматься как помехи. При увеличении дальности передачи возрастает емкость проводов и кабелей и интенсивность помех, поэтому дальность передачи не превышает 1-2 м. Кроме того, требуется достаточно сложный тракт передачи информации выключателей n+1 физических линий, где N- разрядность передаваемого слова. Более просто выполняется последовательный интерфейс.В режиме ожидания передачи существует сигнал 1. Начало передачи приемник распознает по появлению на линии сигнала 0. Это так называемый стартовый бит. Затем разряд за разрядом передаются все биты данных, а затем передается бит паритета. Оканчивается сообщение передачей стоповых битов (1-2 бита). Стоповые биты определяют минимальный интервал между передачей отдельных слов данных.Длительность передачи одного бита заранее оговорена, т.е. приемник и передатчик должны быть заранее настроены. Обычно используется стандартный ряд скоростей : 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200…бит/сек. Бит паритета используется для обнаружения сбоев в работе. Для повышения помехозащищенности в кодовые комбинации вводиться дополнительный избыточный разряд. Бит паритета устанавливается передатчиком состояние 1, если в слоге данных нечетное число единиц и используется четный паритет. В случае договоренности о работе с нечетным паритетом биту данных присваивается 0. Существует много стандартов на каналы последовательной связи, различающие по организации и длине скорости связи.RS232: В основе интерфейса лежит однопроводная несогласованная линия связи по которой информация передается двуполярными импульсами со скоростью до 20кбит/сек при длине линии связи не более 15м.Для передачи сигнала используется один провод напряжения которого сравниваются в приемнике с напряжение линия-земля. Эта линия земля используется для всех других цепей. Такой способ построения линии связи наиболее прост, но имеет существенный недостаток. На информационный сигнал накладываются помехи. Т.к. помехи в линии связи пропорциональны длине линии и ширине полосы рабочих частот, то накладываются ограничения на оба параметра.Во многих реле по последовательной связи выполненные в стандарте RS485, которые требуют симметричной дифференциальной линии связи (витая пара, радиочастотные кабели). В этом случае сигнал передается в виде разносного напряжения, а помехи остаются синфазные.RS485-интерфейс обеспечивает связь длинной до 1200м при скорости обмена до 10 мбит/сек.

21.Для отображения цифровой и буквенной информации может использоваться:

1)7-сегментные индикаторы (ССИ).

общий вывод(земля)

к логическим элементам

С помощью 7 элементов можно высвечивать десятеричные и шестнадцатеричные числа, а также некоторые буквы русского и латинского алфавита.

Для их подключения используются логические элементы или специальные преобразователи кодов.

2)Светодиоды;

3)Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ):

- неработоспособные при низких температурах;

- низкая контрастность изображения.

В цифровых реле используются 2 способа представления информации:

- в относительных единицах;

- в именованных единицах.

Удобнее именованные единицы, но это требует внесение информации в реле, а именно коэффициент трансформации измерительных трансформаторов, а на дисплей надо выводить размерность отображаемых единиц.

Методы борьбы с помехами.

Помеха - внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению аналоговой или дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.

Различают помехи общего и нормального вида.

Помехи нормального вида - такие помехи, источник которых находится в цепях данного канала связи. Источниками помех нормального вида могут быть элементы цепи, генерирующие сигналы, точки соединения разнородных проводников.

Помехи общего вида - такие помехи, источник которых находится в сигнальных или силовых цепях, не относящихся к данному каналу связи. Источниками помех общего вида могут быть электрические цепи, электротехническое оборудование, системы заземления, токопроводящие элементы строительных конструкций.

Методы борьбы с помехами:

1) Воздействие на источники помех - предотвращение появления или уменьшение числа источников помех и уровня создаваемых ими помех.

2) Уменьшение или исключение паразитных связей источников помех с каналами передачи данных и увеличение затухания помех на пути их проникновения в канал передачи данных.

3) Выделение и фильтрация помех в приемнике.

Для исключения и ослабления паразитных связей используют:

1)Пространственное разделение цепей

- существует минимально допустимое расстояние между силовыми и сигнальными цепями, которое зависит от тока и напряжения в силовых цепях. Например для тока 10А и напряжения 220В - не менее 30 см.

- не следует располагать силовые и сигнальные линии параллельно, если пересекать, то под углом 90^о.

- расстояние от сигнальных линий до металлических конструкций должно быть не менее 30 см.

- сигнальные линии следует прокладывать не ближе 10-15 см от помещений с интенсивным источником помех (машинные залы и т.д.)

2)Экранирование сигнальных цепей. Использование экранированных кабелей, а также прокладка кабелей в металлических трубах и желобах ослабляет влияние паразитных электромагнитных и электростатических полей.

3)Симметрирование. Например использование витой пары - это эффективное средство борьбы с помехами от внешних НЧ электромагнитных полей. ЭДС наводимое в составляющих пару проводах полностью компенсируется по знаку и модулю.

4)Гальваническое разделение канала связи на несколько контуров (трансформаторная или оптическая развязка). Обычно такое разделение используют в том случае, когда канал связи имеет несколько заземляющих устройств.

Цифровые защиты двигателей.

Для надежной защиты электродвигателей, в первую очередь асинхронных, мощностью от единиц до сотен киловатт служат универсальные блоки защиты (УБЗ). Они представляют собой цифровые микропроцессорные устройства с высокой степенью точности. Такие устройства обладают широкими возможностями настройки параметров защиты, при этом ключевая функция блока – осуществление непрерывного контроля параметров сетевого напряжения, действующих значений линейных и фазных токов трехфазного оборудования.

Контроль сетевого напряжения и фазных токов осуществляется раздельно, но одновременно, что позволяет определить конкретный вид аварии, в случае ее возникновения, и отключить защищаемое оборудование от сети. Если аварийная ситуация наступит, то после восстановления приемлемых значений параметров напряжения, блок защиты автоматически произведет повторное включение нагрузки. Если же причиной аварийного срабатывания стало внутреннее повреждение двигателя, то произойдет автоматическая блокировка повторного пуска.

Так, эффективная защита оборудования осуществляется в следующих случаях:

1) Некачественное сетевое напряжение:

Возникли недопустимые скачки напряжения;

Произошел обрыв фазы;

Имеет место слипание фаз;

Нарушилось чередование фаз;

Зафиксирован перекос напряжений фаз.

Дуговая защита КРУ.

Дуговая защита — особый вид быстродействующей защиты от коротких замыканий, основанный на регистрации спектра света открытой электрической дуги. Значительную опасность для комплектных распределительных устройств (КРУ) напряжением 6-10 кВ представляют внутренние короткие замыкания (КЗ), сопровождаемые электрической дугой (ЭД). Температура электрической дуги может достигать значений порядка 7 000 … 12 000 °C за время менее одного периода промышленной частоты.

Электрическая дуга воздействует на элементы конструкции КРУ, вызывая повреждения различной степени тяжести, а в случае отсутствия адекватных и своевременных мер по её ликвидации неминуемо приводит к их разрушению. Опыты, проведенные в научно-исследовательском центре испытаний высоковольтной аппаратуры (НИЦ ВВА), показывают, что открытая электрическая дуга в изолированных отсеках КРУ приводит к повреждению изоляции (как правило, это проходные изоляторы). Степень ущерба зависит от типа изоляционного материала, величины тока КЗ и времени его протекания.Дуговая защита шин (ДуЗШ) или защита от дуговых замыканий (ЗДЗ) применяется для защиты сборных шин и элементов ошиновки распределительных устройств 6-10 кВ, размещенных в закрытых отсеках (КРУ или КРУН). Работа защиты основана, в основном, на физическом принципе. Может реагировать на два фактора: вспышка света в отсеках распредустройства и на механическое воздействие дуги. В связи с этим может применяться только в КРУ, где все токоведущие части размещены в закрытых отсеках.

Входные преобразователи аналоговых сигналов

Такие преобразователи обеспечивают:

- гальваническую развязку внутренних цепей реле от цепей ТТ и ТН;

- приведение сигналов к единому виду, а именно к сигналам и к нормированию уравнению, т.е. к единому диапазону измерений;

- принимаются меры по защите элементов устройства от воздействия помех;

- в некоторых преобразователях осуществляется предварительная частотная фильтрация.

Такие преобразователи обычно выполняются:

- на базе трансформаторов с ферромагнитным сердечником;

- на базе датчиков Холла.

Основное требования – это линейность преобразования.

В трансформаторных преобразователях большое внимание уделяется снижению междуобмоточной емкости, по которой возможно попадание помех внутрь устройства. С этой целью между обмотками помещается электростатический экран.

Для защиты от импульсных помех и перенапряжений во вторичной цепи включаются варисторы.

Такие преобразователи выполняются на базе оптронов. Он предсавляет собой излучатель- светодиод и фотоприемник, в качестве которого могут быть фототиристроры, фоторезисторы, фототранзисторы. Между излучателем и фотоприемником существует оптическая связь, т.е. исключаются паразитные каналы передачи информации. Время переключения оптронов – доли микросекунд, а входной ток 3-5 мА.

Малый входной ток обуславливает низкую помехозащищенность передачи.

Если протяженность тракта передачи дискретного сигнала от ключа S2 до оптрона велика, то возможно ложное срабатывание при перезарядке паразитной емкости при коммутации ключа S1 в сторонней цепи. Чтобы исключить ложную работу на выходе устанавливается элемент задержки ДТ с фиксированной или регулируемой задержкой на 0,5-3 мс.

Микропроцессоры

программно-управляемое универсальное устройство для цифровой обработки дискретной или аналоговой информации и управления процессом этой обработки, построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС). По существу, МП может выполнять те же функции, что и процессор ЭВМ. Микропроцессор устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде.

7.

Запоминающие устройства-устройства предназначенное для записи и хранения данный. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект обеспечивающий приведение системы к двум и более устойчивым состояниям. Делятся на:

1 Оперативное-преднозначено для хранения временных файлов

2. Постоянное запоминающее устройства.

Таймеры.

Таймерыпредназначены для формирования временных интервалов, позволяя микропроцессорной системе (компьютеру или микроконтроллеру) работать в режиме реального времени. Именно благодаря таймерам удается согласовать время реакции микропроцессорной системы с окружающей аппаратной средой. Кроме того, таймеры в ряде случаев позволяют формировать импульсы заданной длительности, периодические последовательности и другие радиотехнические сигналы.

Таймеры представляют собой обычные цифровые счётчики, которые подсчитывают импульсы от высокостабильного генератора частоты (который и является эталоном времени). К системной шине микропроцессора таймеры, как и все рассмотренные ранее устройства, входящие в состав микропроцессорной системы, подключаются при помощи внутренних параллельных портов.

Генератор частоты, входящий в состав схемы таймера, определяет минимальный интервал времени, который может определять данный таймер. Интервалы времени, задаваемые таймером, могут устанавливаться только из дискретного набора допустимых значений. Их конкретные значения тоже определяется частотой задающего генератора. Разрядность цифрового счётчика, входящего в состав схемы таймера, определяет максимальный интервал времени, который может определять таймер.

Шинные формирователи

В вычислительной технике достаточно часто к одному проводу необходимо подключать много устройств, при соблюдении условия, что в любой промежуток времени по этому проводу обмениваться информацией будут только два устройства. Кроме этого необходимо усилить ток, идущий от источника к приемнику информации. Эти задачи можно решить с помощью элементов с тремя состояниями. На основе элементов с тремя состояниями изготавливаются шинные формирователи.Условное обозначение элемента с тремя состояниями на выходе показано на рисунке 1.75,а. Информация передается от «a» к «b» при y=1. Если y=0, то элемент находится в высокоимпедансном состоянии.

В настоящее время схемы с тремя состояниями широко используются для построения шин. Шина представляет собой проводник к которому могут подключаться несколько микросхем. При этом часть из них используют этот проводник для передачи по нему цифрового сигнала, а часть используют его для получения информации. То есть этот проводник может быть использован в качестве элемента коммутации.

В настоящее время шинные формирователи в основном присутствуют в составе более сложных микросхем, таких как центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ или параллельные или последовательные порты.

Регистром называется последовательное или параллельное соединение триггеров. Они обычно строятся на основе D триггеров. При этом для построения регистров могут использоваться как ,так и статические D-триггеры

Параллельные регистры

Параллельный регистр служит для запоминания многоразрядного двоичного (или недвоичного) слова. Количество триггеров, входящее в состав параллельного регистра определяет его разрядность. Для реализации параллельного регистра можно использовать как триггеры с статическим, так и с динамическим входом синхронизации. В переводной литературе при использовании для построения параллельного регистра триггеров-защелок этот регистр, в свою очередь, называют регистром-защелкой Промышленностью выпускаются четырёхразрядные и восьмиразрядные микросхемы параллельных регистров. Для построения восьмиразрядных микросхем обычно используются регистры со статическим входом синхронизации. В настоящее время параллельные регистры обычно являются частью более сложных цифровых устройств, таких как цифровые фильтры, ОЗУ, синтезаторы частот или схемы прямого цифрового синтеза DDS.

11. Шифратор (называемый также кодером) осуществляет преобразование сигнала в цифровой код, чаще всего десятичных чисел в двоичную систему счисления.

В шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичным числами (0, 1,2,..., m - 1), и n выходов. Число входов и выходов определяются зависимостью 2n = m. Символ «CD» образован из букв, входящих в английское слове Coder.

Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру входа. Например, при подаче импульса на 4-й вход на выходах возникает цифровой код 100.

12.

Дешифратор – это устройство, преобразующее цифровой сигнал, в какой либо кодировке в другую, не закодированную форму.Главное назначение дешифратора – выбор одного из устройств, номер которого приходит на вход дешифратора. В качестве таких выбираемых устройств часто выступают различные цифровые микросхемы, имеющие вход выбора кристалла. При этом сигналы с выходов дешифратора поступают на входы CS выбираемых микросхем. Именно по этому активным сигналом на выходе дешифратора является сигнал логического нуля. На практике применяются дешифраторы на два, на три и на четыре входа. Дешифраторы широко применяются в микропроцессорной технике. И главное их применение – это обеспечение возможности подключения нескольких регистров или ячеек памяти к одной шине данных.

Мультиплексоры.

Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Аналоговые и цифровые^[1][2] мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют

Наши рекомендации