Егоров В.А. Основы микропроцессорных систем управления
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 52. Варианты логических схем
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
0) 1)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3 F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
2) 3)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
4)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
5)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
6)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
7)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
8)
F
X
Э2
Y
Z
Э1
Э3
9)
61
Задание 4
Для заданной схемы, составленной из трех логических элементов ЛЭ1, ЛЭ2, ЛЭ3
записать логическое выражение и составить таблицу истинности. Вариант схемы
берётся из рис. 52 согласно последней цифре номера зачётной книжки, вариант типов
элементов ЛЭ1, ЛЭ2 и ЛЭ3 берется на табл. 24 согласно предпоследней цифре номера
зачётной книжки.
Таблица 24
Элемент
в схеме
Тип элемента
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Э1 ИЛИ-
НЕ
ИЛИ И-НЕ И И И-
НЕ
ИЛИ ИЛИ-
НЕ
ИЛИ-
НЕ
И
Э2 ИЛИ И-
НЕ
ИЛИ-
НЕ
ИЛИ-
НЕ
ИЛИ-
НЕ
ИЛИ ИЛИ-
НЕ
И ИЛИ ИЛИ-
НЕ
Э3 И ИЛИ ИЛИ ИЛИ И-НЕ ИЛИ И ИЛИ И-НЕ ИЛИ-
НЕ
6.2. Методические указания к контрольной работе
После изучения первой главы пособия об основах представления информации в
вычислительных устройствах выполнение первого задания особых трудностей не
представляет.
Второе задание лучше выполнять в виде таблицы, где последовательности
двоичных и шестнадцатеричных кодов для простого представления в КОИ-7 и для
представления с дополнительным старшим разрядом контроля четности записываются
в отдельные колонки (табл. 25).
Например, при передаче сообщения "МИКРО-ЭВМ" по каналам связи каждая
буква кодируется в КОИ-7 согласно табл. 1. КОИ-7 даст семь двоичных разрядов,
которые записываются во вторую колонку табл. 25. Для записи этих кодов в
шестнадцатеричной форме в восьмой разряд добавляем 0 и переводим из двоичной
системы счисления в шестнадцатеричную (третья колонка табл. 25). Если при передаче
выполняется проверка на отсутствие "сбоев" путем контроля четности, то в восьмой
разряд добавляется 0 или 1 так, чтобы количество единиц при передаче каждой буквы
было четным (четвертая колонка табл. 25).
Таблица 25
Буква
Код КОИ-7 Код КОИ-7 с
контрольным
разрядом на
чётность
Двоичное
представление
Шестнадцатеричное
представление
М
И
К
Р
О
-
Э
В
М
1101101
1101001
1101011
1110010
1101111
0101101
1111100
1110111
1101101
6D
69
6B
72
6F
2D
7C
77
6D
11101101
01101001
11101011
01110010
01101111
00101101
11111100
01110111
11101101
62
Выполнение третьего задания поясним на примере из табл. 24. Логическое
выражение проще всего записать в нормальной дизъюнктивной форме, для чего
берётся столько слагаемых, сколько единиц в колонке функции (в данном случав
четырех слагаемых). Каждое слагаемое представляет собой логическое произведение
всех трёх аргументов, причем, если в строке аргумент равен нулю, то он берётся с
инверсией.
Полученное выражение необходимо упростить, используя законы алгебры
логики. В рассмотренном примере функция будет иметь вид:
Z*XY*X)YY(*Z*X)ZZ(*Y*X
)Z*Y*X()Z*Y*X()Z*Y*X()Z*Y*X()Z,Y,X(F
Для составления логической схемы используют логические элементы И, ИЛИ и
НЕ и соединяют так, чтобы сигналы X,Y и Z, проходя через эти элементы, выполняли
действия согласно правилу приоритета логических операций, то есть сначала
инверсию, затем конъюнкта и в последнюю очередь дизъюнкцию. На схеме полезно
указывать промежуточные результаты (рис. 53).
Рис. 53. Пример логической схемы
Четвёртое задание – это задача, обратная третьему заданию. На рис. 53 показано,
как составить по схеме логическое выражение. Таблицу истинности получают из
логического выражения подстановкой значений аргументов и его вычислением для
всех восьми строк.
6.3. Содержание отчёта по контрольной работе
Отчет по контрольной работе должен содержать:
1. исходные данные, промежуточные и конечные результаты с подробными
пояснениями для всех четырех заданий согласно варианту;
2. список литературы.
Z*XY*X
Y*X
Z*X
Y
X
1
&
Y
Z
&
1
X
1
63
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Системы счисления. Преобразование чисел из одной системы счисления в другую.
2. Двоичная арифметика (операции сложения, вычитания, умножения).
3. Однопеременные коды. Код Грея. Защита информации от помех. Код Хемминга.
4. Двоичные коды (прямой, обратный, дополнительный, кодирование десятичных
чисел и алфавитно-цифровой информации).
5. Понятие логической переменной и логической функции. Логические операции
(И, ИЛИ, НЕ, исключающее ИЛИ – схема технического аналога, таблица истинности,
условное обозначение). Логические операции над многоразрядными двоичными
кодами. Маскирование данных.
6. Дешифратор и мультиплексор.
7. Триггеры (асинхронный, синхронный и двухтактный RS, JK, D и T триггеры –
назначение, функциональная схема, принцип действия, таблица состояния).
8. Регистр и счетчик.
9. Полусумматор, сумматор, многоразрядный параллельный сумматор.
10. Классификация микросхем памяти.
11. Элемент памяти и структура статического ОЗУ.
12. Основные функциональные узлы центрального процессора.
13. Принцип работы управляющего автомата с жесткой логикой.
64
ЛИТЕРАТУРА
1. Каган Б.М. ЭВМ и системы. М.: Энеpгоатомиздат, 1985. - 522 с.
2. Электронные промышленные устройства: Учебник для студ. вузов спец.
«Промышленная электроника» / В.И. Васильев, Ю.М. Гусев, В.Н. Миронов и др. М.:
Высш. шк., 1988. - 303 с.
3. Введение в микроЭВМ / С.А. Майоров, В.В. Кириллов, А.А. Приблуда. Л.:
Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 304 с.
4. Компьютер: справочное руководство. В 3 т. Т. 1. / Пер. с англ.; Под ред. Г.
Хелмса. - М.: Мир, 1986. - 416 с.
5. Основы цифровой техники / Л.А. Мальцева, Э.М. Фромберг, В.С. Ямпольский.
– М.: Радио и связь, 1987. – 128 с.
6. Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. – М.: Радио и связь, 1990.
– 160 с.
7. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и
связь, 1987. – 352 с.
65
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................3
1. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.....4
1.1. Понятие о позиционных системах счисления.....................................................4
1.1.1. Двоичная система счисления..................................................................5
1.1.2. Восьмеричная система счисления..........................................................5
1.1.3. Шестнадцатеричная система счисления.............................................5
1.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую....................................6
1.2.1. Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную.........6
1.2.2. Перевод чисел в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной
системах счисления...........................................................................................6
1.3. Двоичная арифметика...............................................................................................7
1.4. Двоично-десятичный код..........................................................................................8
1.4.1. Арифметические действия над двоично-десятичными кодами........8
1.5. Вопросы для повторения..........................................................................................9
2. ДВОИЧНЫЕ КОДЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ЗАЩИТА ИХ ОТ ПОМЕХ...9
2.1. Стандартные коды обмена информацией...........................................................9
2.2. Однопеременные коды...........................................................................................10
2.3. Помехоустойчивое кодирование..........................................................................12
2.3.1. Код с проверкой на чётность...............................................................12
2.3.2. Код Хемминга...........................................................................................13
2.4. Вопросы для повторения........................................................................................14
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ СХЕМ С ПОМОЩЬЮ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ. 15
3.1. Понятие логической функции и логической переменной...............................15
3.2. Логические операции...............................................................................................16
3.2.1. Конъюнкция или логическое умножение...............................................16
3.2.2. Дизъюнкция или логическое сложение.................................................16
3.2.3. Инверсия или логическое отрицание...................................................17
3.3. Приоритет логических операций..........................................................................17
3.4. Законы алгебры логики...........................................................................................17
3.5. Сложносоставные элементы цифровой микросхемотехники.......................18
3.6. Составление логических выражений по таблице истинности......................19
3.7. Составление логических выражений по бесконтактным схемам.................20
3.8. Построение схем по логическому выражению..................................................20
3.9. Составление таблицы истинности по логическому выражению..................21
3.10. Вопросы для повторения.....................................................................................21
4. ТИПОВЫЕ УЗЛЫ ЦИФРОВОЙ МИКРОСХЕМОТЕХНИКИ.................................21
4.1. Комбинационные схемы.........................................................................................21
4.1.1. Понятие о комбинационной схеме........................................................21
4.1.2. Схема совпадения кодов.........................................................................21
4.1.3. Дешифратор...........................................................................................22
4.1.4. Мультиплексор.......................................................................................24
4.1.5. Вопросы для повторения.......................................................................25
4.2. Триггеры......................................................................................................................25
4.2.1. Общие сведения о триггерах................................................................25
4.2.2. Асинхронный RS – триггер...................................................................25
4.2.3. Синхронный RS – триггер...................................................................27
4.2.4. Двухтактный RS – триггер..................................................................27
4.2.5. Универсальный JK-триггер...................................................................28
66
4.2.6. Информационный D-триггер................................................................30
4.2.7. Счётный Т-триггер................................................................................30
4.2.8. Вопросы для повторения.......................................................................31
4.3. Регистры.....................................................................................................................32
4.3.1. Вопросы для повторения.......................................................................33
4.4. Счётчики.....................................................................................................................34
4.4.1. Вопросы для повторения.......................................................................36
4.5. Арифметико-логическое устройство...................................................................36
4.5.1. Сумматор................................................................................................36
4.5.2. Логические операции..............................................................................40
4.5.3. Вопросы для повторения.......................................................................40
4.6. Память.........................................................................................................................40
4.6.1. Информационная ёмкость блока памяти...........................................40
4.6.2. Адресная организация памяти..............................................................41
4.6.3. Классификация микросхем памяти......................................................41
4.6.4. Организация ПЗУ на базе диодной матрицы......................................42
4.6.5. Построение регистрового ОЗУ...........................................................43
5. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ МИКРОПРОЦЕССОРОВ....................................45
5.1. Основные функциональные узлы центрального процессора.......................45
5.2. Процессор, работающий с одноадресными командами................................47
5.2.1. Описание работы...................................................................................47
5.2.2. Примеры реализации некоторых команд.............................................49
5.3. Реализация устройства управления...................................................................50
(управляющий автомат с жёсткой логикой).......................................................50
(для процессора с одноадресными командами)..............................................52
5.5. Вопросы для повторения........................................................................................53
6. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.....................................................................................54
6.1. Задания к контрольной работе.............................................................................54
6.2. Методические указания к контрольной работе.................................................56
6.3. Содержание отчёта по контрольной работе.....................................................57
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ..........................................................................................58
ЛИТЕРАТУРА.............................................................................................................59
67
Учебное издание
Владислав Алексеевич Егоров
канд. техн. наук, доцент
ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Учебное пособие
Редактор Е.В. Трифонова
ЛР № 020825 от 21.09.93
Подписано в печать 15.10.2002.
Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 7,02. Уч.-изд. л. 4,05. Тираж
Редакционно-издательский отдел ГОУВПО «Комсомольский-
на-Амуре государственный технический университет»
681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
Полиграфическая лаборатория ГОУВПО «Комсомольский-
на-Амуре государственный технический университет»
681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.