Файл: Основные виды микропроцессорных систем (мпс) и их особенности.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 244
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Основные виды микропроцессорных систем (МПС) и их особенности.Микроконтроллеры (МК) предназначены для сбора информации, контроля и управления производственными и другими объектами. Разработаны с ориентацией на конкретную область применения в качестве встраиваемых приборов. Это определило их аппаратную реализацию, отличающуюся функциональной завершенностью, малыми габаритами и энергопотреблением, значительным числом портов для подключения внешних устройств, а также наличием специальных устройств — контроллеров обмена данными, генераторов и таймеров, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), блоков автономного электропитания. Микроконтроллеры имеют архитектурные отличительные признаки: упрощенный сравнительно небольшой набор команд, незначительную емкость ОЗУ.МикроЭВМ (микрокомпьютер) представляет собой конструктивно завершенную микропроцессорную систему, оснащенную устройствами связи с внешней аппаратурой, панелью управления, собственным источником электропитания и комплектом программного обеспечения, которая предназначена для широкого класса задач обработки массивов данных.Компьютеры и самые распространенные из них — персональные компьютеры — это самые универсальные из микропроцессорных систем. Они обязательно предусматривают возможность модернизации, а также широкие возможности подключения новых устройств. Их системная шина доступна пользователю. Кроме того, внешние устройства могут подключаться к компьютеру через несколько встроенных портов связи (число портов доходит иногда до 10). Компьютер имеет сильно развитые средства связи с пользователем, средства длительного хранения информации большого объема, средства связи с другими компьютерами по информационным сетям. Области применения компьютеров могут быть самыми разными: математические расчеты, обслуживание доступа к базам данных, управление работой сложных электронных систем, подготовка документов, компьютерные игры и т.д.Обобщенная структура МПС. Основные характеристики и параметры МПС.Краткая характеристика возможностей МПС. Применение МПС.Микропроцессорные системы предназначены для автоматизации обработки информации и управления различными процессами.
применения МПС: системы управления; контрольно-измерительная аппаратура; техника связи; бытовая и торговая аппаратура; транспорт; военная техника; вычислительные машины, системы, комплексы и сети.Параметры цифровых устройств. Особенности применения цифровых устройств серии ТТЛ в МПСОсновными параметрами логических элементов и цифровых устройств являются функциональные, статические, динамические.\Функциональные параметры определяют логические возможности узла или устройства.\К статическим параметрам относят входные и выходные токи и напряжения\К динамическим параметрам относятся: t01 -время перехода из состояния логического 0 в состояние логической 1; t10 — время перехода из состояния логической 1 в состояние логического 0;Параметры цифровых устройств. Особенности применения цифровых устройств серии КМОП в МПС.Первой и основной особенностью КМОП микросхем является большое входное сопротивление этих микросхем. В результате на вход этой цифровой микросхемы может наводиться любое паразитное напряжение, в том числе и равное половине напряжения питания, и храниться на нем достаточно долго.Второй особенностью КМОП микросхем является то, что они могут работать при отключенном питании (если подавать на входы этих микросхем логические сигналы). Однако работают они в таком режиме чаще всего неправильно. Эта особенность связана с конструкцией входного каскада КМОП микросхем.К
омбинационные цифровые устройства МПС. Дешифратор. Шифраторы.Под комбинационным цифровым устройством (КЦУ) понимается цифровое устройство, обеспечивающее преобразование совокупности N входных цифровых сигналов в M выходных, при этом состояние выходных сигналов в данный момент времени определяется состоянием входных сигналов в этот же момент времени. Иными словами, КЦУ «не помнит» предыстории поступления сигналов на его входы. Правила функционирования КЦУ определяются реализуемыми ими функциями алгебры логики.Дешифратор – это комбинационный узел, преобразующий двоично-позиционный код в код 1 из N. Код 1 из N содержит одну и только одну 1, остальные комбинации запрещенные.Шифраторы (кодеры) – устройства, предназначенные для преобразования алфавитно-цифровой информации, поданной унитарным n-разрядным кодом в эквивалентный двоичный m-разрядный код. Особенностью унитарного кода является активное состояние только одной переменной
Xi входного набора {Xn-1…X1 X0}, порядковый номер i которой подлежит кодированию.К
омбинационные цифровые устройства МПС. Мультиплексоры. Демультиплексоры.Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему единственному выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует управляющему двоичному коду. мультиплексор - это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный.Д
емультиплексор - устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и много выходов. Двоичный код определяет, какой выход будет подключен ко входу.Другими словами, демультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких своих выходов и подключает его к своему входу или, ещё, это переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий один вход и несколько выходов.Цифровые устройства МПС последовательностного типа. RS-триггеры. D-триггеры.В
простейшем случае RS триггер это два логических элемента "2И-НЕ", соединенные последовательно друг с другом.Простой RS-триггер использует особый принцип работы, основанный на получении входных сигналов, которые в зависимости от поставленной задачи изменяют состояние выходов устройства. При входе сигнала на основной блок, на выходах происходит скачкообразное изменение напряжения, вследствие чего осуществляется управление поставленной задачей.Интегральным D-триггером называется триггер с одним сигнальным и одним тактовым входом.Т акие тригг1еры носят другое название - триггер задержки.D-триггеры предназначены для выполнения следующих основных операций:запоминание информации;задержка логических сигналов;
счет поступающих импульсов.D-триггеры являются синхронными триггерами и классифицируются по количеству тактов работыо днотактныйдвухтактный (2х ступенчатый).Цифровые устройства МПС последовательностного типа. Регистры. Счетчики.Регистр – цифровой автомат, предназначенный для приема, запоминания и выполнения определённых операций.Назначение регистров.Основным назначением регистров является:временное хранение двоичного числа;сдвиг числа (как в микрокалькуляторе);выполнение логических операций (сложение, умножение, преобразование кода);С
четчиком называют устройство, сигналы, на выходе которого в определенном кодеотображают число импульсов, поступивших на его вход. Примером простейшего счетчика, cчитающего до 2 является Т - триггер. Счетчик, образованный из Т - триггеров сможет подсчитать в двоичном коде импульсов. Числоmпредставляет число разрядов двоичного числа, которое может быть записано в счетчик. Число называют коэффициентом(модулем) счета.Цифровые устройства МПС. Триггеры. Т-триггер. JK-триггер.ТриггерыИнтегральные триггеры обычно реализуются на логических элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Триггер предназначен для хранения значения одной логической переменной (или значения одноразрядного двоичного числа; при хранении многоразрядных двоичных чисел для запоминания значения каждого разряда числа используются отдельный триггер). В соответствии с этим, триггер имеет два состояния: одно из них обозначается как состояние 0, другое – как состояние 1. Воздействуя на входы триггера, его устанавливают в нужное состояние.Т риггер имеет два выхода: прямой Q и инверсный . Состояние, в котором находится триггер, определяется уровнями напряжения на этих выходах: если напряжение на выходе Q соответствует уровню лог.0 (Q = 0), то принимается, что триггер находится в состоянии 0, при Q = 1 триггер, находится в состоянии 1. Логический уровень на инверсном выходе
представляет собой инверсию состояния триггера (в состоянии 0 = 1, и наоборот).T-триггер — это счетный триггер. У данного триггера имеется только один вход. Принцип работы T-триггера заключается в следующем. После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние.JK-триггер — это универсальный триггер, на базе которого можно реализовать любой из рассмотренных ранее триггеров.Цифровые устройства МПС. Характеристики АЦП и ЦАП. Особенности аналогоцифрового и цифроаналогового преобразования. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода.Цифровые устройства МПС. Генераторы. Мультивибраторы. Особенности кварцевой стабилизации частоты генераторов.Мультивибраторы применяются для генерирования прямоугольных импульсов в тех случаях, когда нет жестких требований ких длительности и частоте повторения.Кварцевый резонатор применяется в гетеродинах радиоприемников в качестве частотозадающего колебательного резонансного LC контура. Благодаря малым потерям энергии в данном резонаторе удается достигнуть добротности порядка нескольких тысяч.Классификация устройств памяти. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Статические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). Flash- и EEPROM-памятьПЗУ (flash)— это энергонезависимая память, в которой хранятся программы для
применения МПС: системы управления; контрольно-измерительная аппаратура; техника связи; бытовая и торговая аппаратура; транспорт; военная техника; вычислительные машины, системы, комплексы и сети.Параметры цифровых устройств. Особенности применения цифровых устройств серии ТТЛ в МПСОсновными параметрами логических элементов и цифровых устройств являются функциональные, статические, динамические.\Функциональные параметры определяют логические возможности узла или устройства.\К статическим параметрам относят входные и выходные токи и напряжения\К динамическим параметрам относятся: t01 -время перехода из состояния логического 0 в состояние логической 1; t10 — время перехода из состояния логической 1 в состояние логического 0;Параметры цифровых устройств. Особенности применения цифровых устройств серии КМОП в МПС.Первой и основной особенностью КМОП микросхем является большое входное сопротивление этих микросхем. В результате на вход этой цифровой микросхемы может наводиться любое паразитное напряжение, в том числе и равное половине напряжения питания, и храниться на нем достаточно долго.Второй особенностью КМОП микросхем является то, что они могут работать при отключенном питании (если подавать на входы этих микросхем логические сигналы). Однако работают они в таком режиме чаще всего неправильно. Эта особенность связана с конструкцией входного каскада КМОП микросхем.К
омбинационные цифровые устройства МПС. Дешифратор. Шифраторы.Под комбинационным цифровым устройством (КЦУ) понимается цифровое устройство, обеспечивающее преобразование совокупности N входных цифровых сигналов в M выходных, при этом состояние выходных сигналов в данный момент времени определяется состоянием входных сигналов в этот же момент времени. Иными словами, КЦУ «не помнит» предыстории поступления сигналов на его входы. Правила функционирования КЦУ определяются реализуемыми ими функциями алгебры логики.Дешифратор – это комбинационный узел, преобразующий двоично-позиционный код в код 1 из N. Код 1 из N содержит одну и только одну 1, остальные комбинации запрещенные.Шифраторы (кодеры) – устройства, предназначенные для преобразования алфавитно-цифровой информации, поданной унитарным n-разрядным кодом в эквивалентный двоичный m-разрядный код. Особенностью унитарного кода является активное состояние только одной переменной
Xi входного набора {Xn-1…X1 X0}, порядковый номер i которой подлежит кодированию.К
омбинационные цифровые устройства МПС. Мультиплексоры. Демультиплексоры.Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему единственному выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует управляющему двоичному коду. мультиплексор - это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный.Д емультиплексор - устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и много выходов. Двоичный код определяет, какой выход будет подключен ко входу.Другими словами, демультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких своих выходов и подключает его к своему входу или, ещё, это переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий один вход и несколько выходов.Цифровые устройства МПС последовательностного типа. RS-триггеры. D-триггеры.В простейшем случае RS триггер это два логических элемента "2И-НЕ", соединенные последовательно друг с другом.Простой RS-триггер использует особый принцип работы, основанный на получении входных сигналов, которые в зависимости от поставленной задачи изменяют состояние выходов устройства. При входе сигнала на основной блок, на выходах происходит скачкообразное изменение напряжения, вследствие чего осуществляется управление поставленной задачей.Интегральным D-триггером называется триггер с одним сигнальным и одним тактовым входом.Т акие тригг1еры носят другое название - триггер задержки.D-триггеры предназначены для выполнения следующих основных операций:запоминание информации;задержка логических сигналов;
счет поступающих импульсов.D-триггеры являются синхронными триггерами и классифицируются по количеству тактов работыо днотактныйдвухтактный (2х ступенчатый).Цифровые устройства МПС последовательностного типа. Регистры. Счетчики.Регистр – цифровой автомат, предназначенный для приема, запоминания и выполнения определённых операций.Назначение регистров.Основным назначением регистров является:временное хранение двоичного числа;сдвиг числа (как в микрокалькуляторе);выполнение логических операций (сложение, умножение, преобразование кода);С
четчиком называют устройство, сигналы, на выходе которого в определенном кодеотображают число импульсов, поступивших на его вход. Примером простейшего счетчика, cчитающего до 2 является Т - триггер. Счетчик, образованный из Т - триггеров сможет подсчитать в двоичном коде импульсов. Числоmпредставляет число разрядов двоичного числа, которое может быть записано в счетчик. Число называют коэффициентом(модулем) счета.Цифровые устройства МПС. Триггеры. Т-триггер. JK-триггер.ТриггерыИнтегральные триггеры обычно реализуются на логических элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Триггер предназначен для хранения значения одной логической переменной (или значения одноразрядного двоичного числа; при хранении многоразрядных двоичных чисел для запоминания значения каждого разряда числа используются отдельный триггер). В соответствии с этим, триггер имеет два состояния: одно из них обозначается как состояние 0, другое – как состояние 1. Воздействуя на входы триггера, его устанавливают в нужное состояние.Т риггер имеет два выхода: прямой Q и инверсный . Состояние, в котором находится триггер, определяется уровнями напряжения на этих выходах: если напряжение на выходе Q соответствует уровню лог.0 (Q = 0), то принимается, что триггер находится в состоянии 0, при Q = 1 триггер, находится в состоянии 1. Логический уровень на инверсном выходе
представляет собой инверсию состояния триггера (в состоянии 0 = 1, и наоборот).T-триггер — это счетный триггер. У данного триггера имеется только один вход. Принцип работы T-триггера заключается в следующем. После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние.JK-триггер — это универсальный триггер, на базе которого можно реализовать любой из рассмотренных ранее триггеров.Цифровые устройства МПС. Характеристики АЦП и ЦАП. Особенности аналогоцифрового и цифроаналогового преобразования. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода.Цифровые устройства МПС. Генераторы. Мультивибраторы. Особенности кварцевой стабилизации частоты генераторов.Мультивибраторы применяются для генерирования прямоугольных импульсов в тех случаях, когда нет жестких требований ких длительности и частоте повторения.Кварцевый резонатор применяется в гетеродинах радиоприемников в качестве частотозадающего колебательного резонансного LC контура. Благодаря малым потерям энергии в данном резонаторе удается достигнуть добротности порядка нескольких тысяч.Классификация устройств памяти. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Статические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). Flash- и EEPROM-памятьПЗУ (flash)— это энергонезависимая память, в которой хранятся программы для