7-Ma’ruza.
Mexatron modullarni bashqarishda elektron raqamli qurilmalar
Mexatronika va avtomatlashtirishda raqamli qurilmalarning ahamiyati juda katta.
Raqamli qurilma – raqamli ma’lumotni qabul qilish, qayta ishlash va uzatish uchun xizmat qiladigan qurilma hisoblanadi. EHM, kompyuterlar va boshqa avtomatlashtirish qurilmalarining asosiy qurilmalari raqamli qurilmalar hisoblanadi.
Raqamli qurilma elementlari - qurilmani mantiqiy loyihalash va texnik ishlatishda bo‘linadigan kichik vazifaviy qismlaridir. Ushbu kichik vazifaviy qismlar oddiy mantiqiy yoki yordamchi vazifani bajaradi.
Integral sxemalar, turli xil tranzistorlar va diodlar, rezistorlar, kondensatorlar va induktorlar raqamli qurilma elementlarining komponentlari bo‘lib hisoblanadi.
Raqamli qurilma elementlari qo‘llanilish tartibiga ko‘ra quyidagilarga bo‘linadi: mantiqiy, eslab qoluvchi, kuchaytiruvchi-shakllantiruvchi, yordamchi, maxsus qurilmalar.
Mantiqiy elementlar - raqamli qurilmalarning konkret strukturasi bilan aniqlanadigan mantiqiy vazifalarni amalga oshiradi.
Xotira elementlari - ma’lumot va dasturlarni raqamli kodlar ko‘rinishida saqlaydigan qurilmalarda ishlatiladi.
Kuchaytiruvchi-shakllantiruvchi elementlar – raqamli qurilmalarning turli zanjirlaridagi nostandart signallarni mantiqiy elementlar qayta ishlash mumkin bo‘lgan signallar darajasiga o‘zgartirib beradi.
Yordamchi elementlar – biron bir aniq vazifani bajarmasdan balki yordamchi, qo‘shimcha vazifalarni bajarishda qo‘llaniladi (masalan raqamli qurilma ishlash qobiliyatini nazorat qilishda).
Raqamli qurilmalar ikkilik o‘zgaruvchilarni kodlash usuliga ko‘ra quyidagilarga bo‘linadi: impulsli, dinamik, potensialli, impulsli-potensialli va fazali.
Impulsli elementlarda - «1» tok yoki kuchlanishning elektr impulsi mavjudligini, «0» tegishli signalni mavjud emasligini (yo‘qligini) ko‘rsatadi.
Dinamik elementlarda - «1» impulslar qutisi yoki ma’lum vaqt oralig‘idan keyin yangilanadigan potensialni, «0» - esa impulsning yo‘qligini (yoki teskarisi) ko‘rsatadi.
Potensial elementlarda kiruvchi va chiquvchi ikkilik o‘zgaruvchilar turli kattalikdagi elektr potensiali ko‘rinishida kodlanadi.
Impulsli-potensialli elementlarda signala kirishda potensial darajada ham, elektr impulsi sifatida ham uzatilishi mumkin, chiqish signali esa qoidaga ko‘ra impulsli xarakterga ega bo‘ladi.
Impulsli signal – takt davomiyligidan kichik bo‘lgan davomiylikdagi signaldir.
Fazali elementlarda signallar sinusoidal kuchlanish ko‘rinishida qabul qilinadi, «1» va «0» ikkilik o‘zgaruvchilari tayanch kuchlanishlariga nisbatan sinusoidal kuchlanishlar fazasi bilan kodlanadi.
Mantiqiy vazifani amalga oshirish ko‘rinishiga qarab mantiqiy elementlar shartli ravishda VA, YoKI, Yo‘Q, VA-Yo‘Q, YoKI-Yo‘Q vazifalarini bajaradigan bir pog‘onali mantiqiy elementga hamda VA-YoKI, YoKI-VA, VA-YoKI-Yo‘Q, YoKI-VA-Yo‘Q, VA-YoKI-VA, va h.k. vazifalarini bajaradigan mantiqiy elementlarga ajratiladi.
Mantiqiy elementlarning ish qobiliyati parametrlarning sonli qiymatiga qo‘yilgan texnik shartlarni bir vaqtda bajarilishi davomida axborot signallarini to‘g‘ri uzatish bilan belgilanadi.
Murakkab mantiqiy qurilmalarga quyidagilar kiradi: shifrator va deshifrator, kodlarni o‘zgartiruvchi qurilma, sanoqli qurilma, impuls chastotasini bo‘luvchi va impulslarni taqsimlovchi qurilma, triggerlar, registrlar, qo‘shuvchi qurilmalar, xotira qurilmalari.
Ko‘pgina raqamli qurilmalar ma’lumotni saqlash va qayta ishlashda bir-birini o‘rnini bosadi yoki to‘ldiradi. Arifmetik va mantiqiy qurilmalarda ma’lumot saqlashda ko‘proq triggerlardan foydalaniladi.
Trigger – elementar xotira yacheykasi va boshqarish sxemasidan tashkil topgan, elementar xotira yacheykasining kirish qismiga bevosita ta’sir qiluvchi ma’lumotni signallar kombinasiyasiga o‘zgartiruvchi ikkita barqaror holatli chiqishga ega qurilmadir.
Triggerlar impuls shakllantiruvchilarida, yakka signal generatorlarida, chastota bo‘luvchilarini qurishda, hisoblagichlarda (schetchik), registrlarda, to‘plovchi summatorlarda, boshqarish qurilmalarida keng qo‘llaniladi.
7.1-rasmda triggerning umumiy sxemasi ko‘rsatilgan. x1…xn – ma’lumotlar kiritilishi, s1 …sm – sinxronizatsiya kirishi yoki taktli kirish, v1 …vk boshqaruvchi kirish, Sy , Ry –o‘rnatilgan kirish, S*R* - elementar xotira yacheykasining ma’lumot kirishi, -chiqishlar.
7.1-rasm
Kommutatsion kirishlar dasturlanadigan universal triggerlarda tashqi birikishlar uchun qo‘llaniladi. 7.1-rasmda ko‘rsatilgan ba’zi bir kiruvchi signallar triggerlarning real sxealarida mavjud bo‘lmasligi mumkin, oddiy triggerlarda esa boshqarish sxemalari ham bo‘lmasligi mumkin.
Triggerlarning vazifaviy belgilanishi va texnik hujjjatlarda tasvirlanishi qoidaga ko‘ra GOST 2.743.82 ga ko‘ra aniqlanadi.
M’lumotli kirishlar uchun quyidagi belgilanishlar qabul qilingan: S (Set-moslama) - trigger bo‘linuvchi moslamasini «1» holati uchun kirish ( ), R (reset –tashlab yuborish, bekor qilish) trigger bo‘linuvchi moslamasini «0» holati uchun kirish ( ), T (Toogle-relaksator)- trigger hisobli kirishi, J (Jerk – tasodifiy ulanish)
Triggerlar klassifikatsiyasi ularning turli xil aniqlashtiruvchi belgilari bo‘yicha amalga oshirilishi mumkin.
Mantiqiy aloqalarni tashkil etish usuli bo‘yicha bo‘linuvchi moslama holati «0» yoki «1» (RS - triggerlar), hisoblovchi kirishli (T - triggerlar), universal bo‘linuvchi moslamaning holati «0» va «1» (JK - trigger), ma’lumotni bitta kirishda qabul qiluvchi (D- trigger), universal moslamali bitta kirishli (DV -trigger), kombinasiyalashgan (masalan, RST-, JKRS-, DRS- triggerlar va h.k.), murakkab mantiqiy kirishli.
Triggerlar yana quyidagi turlarga bo‘linadi:
Ma’lumotni yozib olish usuli bo‘yicha: sinxronlanmaydigan (asinxron, taktlanmaydigan), sinxronlanadigan (sinxron, taktlanadigan);
Sinxronlash usuli bo‘yicha: statik boshqariladigan xotirali, dinamik boshqariladigan xotirali;
Ma’lumotli kirishlar soniga ko‘ra bir kirishli, ikki kirishli va ko‘p kirishli;
Taktli kirishlar soniga ko‘ra: bir taktli, ikki taktli, ko‘p taktli;
Chiqish signali ko‘rinishiga ko‘ra: statik va dinamik (statik triggerlarda chiqish signal barqaror holatlarda vaqt o‘tishi bilan o‘zgarmaydi);
Ma’lumotni eslab qolish usuli bo‘yicha: xotirani mantiqiy va dinamik tashkil etuvchilari;
Ma’lumotni saqlash usuliga ko‘ra: ma’lumotni aktiv saqlovchi, passsiv saqlovchilarga bo‘linadi.
Triggerlar strukturani tashkil etilishiga ko‘ra to‘g‘ri va dual, o‘zgarmas strukturali va dasturlanuvchi triggerlarga ajratiladi.
Avtomatikaning diskret qurilmalarida va EHM larida ba’zan shunday zaruriyat tug‘iladiki, bunda n-razryadli ikkilik kodni asosli bir razryadli kodga aylantirish yoki shunday teskari o‘zgartirishni bajarish kerak bo‘ladi. Xuddi shunday o‘zgartirishlarni amalga oshiruvchi mantiqiy qurilma mos ravishda deshifrator va shifrator deb ataladi. Quyida CHE (chegeraviy element) va FN (formal neyron) asosidagi shifrator va deshifratorning qurilishiga misol ko‘ramiz.
7.2-расм. Уч киришли синхрон 7.3-расм. 3 чиқишли
дешифратор асинхрон дешифратор
Avval deshifrator sxemasini qaraymiz. n-razryadli ikkilik kodni qayta o‘zgartirish uchun deshifratorda har biri n chiqishga ega 2n klapanlardan quriladi. Klapanlarga kirishda ikkilik o‘zgaruvchilar to‘plami (argumentlar) beriladi, o‘zgaruvchilarning to‘g‘ri qiymati mos triggerlarning birlik chiqishidan, invers qiymati nol chiqishdan olib qolinadi. Agar n katta son bo‘lmasa sxema bir kaskadli bo‘lib qoladi va bunday deshifratorni qurish uchun 2t ga teng element kerak bo‘ladi. Agar n katta son bo‘lsa va klapanga kirishlar soni chegaralangan bo‘lsa , unda sxema ko‘pkaskadli (ko‘ppog‘onali) bo‘ladi va bunday deshifratorlarni qurish uchun sezilarli miqdorda elementlar talab etiladi.
7.2-rasmda CHE uch kirishli deshifrator ko‘rsatilgan. Bu deshifratorning xarakterli tomoni shundan iboratki u faqat to‘g‘ri qiymatli argumentlardan foydalanadi va sinxron prinsipda ishlaydi.
Shifrator deshifratorning qarama-qarshi funksiyasini bajaradi, shunga ko‘ra asosli bir razryadli kodni n – razryadli ikkilik kodga o‘zgartiradi. CHE va FN da shifrator qurishda YoKI vazifasini amalga oshiradigan to‘g‘ri va inversli chiqishli elementlardan foydalanish mumkin. – rasmda shunday sakkizli ikkilik shifratorga misol keltirilgan.
8-Ma’ruza.
|
