Automatinio valdymo
5 (100%) 1 vote

Automatinio valdymo

1. LOGINE AUTOMATIKA. LOGINES AUTOMATIKOS SISTEMU SANDARA IR ELEMENTINE

BAZE.

Loginių automatikos sistemų realizavimo bazę sudaro šios pagrindinės

elementų grupės:

– valdymo signalų formuotuvai (komandų formuotuvai, jutikliai)

– loginių funkcijų formuotuvai (loginiai elementai)

– galios stiprintuvai

2. LOGINIU AUTOMATIKOS SISTEMU KINTAMIEJI IR FUNKCIJOS:

Būdingas loginių atuomatikos sistemų bruožas yra tas, kad visi jos

paibrėžiantys signalai yra loginiai kintamieji. Kintamasis a laikomas

loginiu kintamuoju tuomet ir tik tuomet, kai jis bet kuriuo momentu gali

įgyti tik vieną iš dviejų galimų reikšmių. Šios reikšmės gali būti žymimos

taip/ne, tiesa/netiesa. Paprastai šios reikšmės žymimos skaitmenimis 1 ir

0. Pagal vykdomas funkcijas visus loginės valdymo sistemos kintamuosius

galima suskirstyti į 3 grupes: įėjimo kintamieji, išėjimo kintamieji ir

tarpiniai (atminties) kintamieji.

Loginė funkcija IR – loginė daugyba, arba konjunkcija. Šią funkciją vykdo

loginis elementas, kurio schemą sudaro nuosekliai sujungti raktai

(jungikliai).Raktus valdo loginiai kintamieji X ir Y. Raktas atviras, kai X = 0. Raktas

trumpina grandinę, kai X = 1.

Loginės funkcijos užrašomos algebrine išraiška arba funkcijos reikšmių

lentele.

Loginė funkcija IR žymima įvairiais simboliais. Pagrindinė ir plačiausiai

vartojama jos išraiška – algebrinė loginių kintamųjų sandauga F = X . Y

Loginė funkcija ARBA – loginė sudėtis, arba disjunkcija. Šią funkciją

realizuoja loginis elementas su lygiagrečiai sujungtais raktais

Loginės funkcijos ARBA reikšmių lentelėje išsiskiria derinys, kai visi

loginiai kintamieji lygūs nuliui – tada ir tik tada loginė funkcija ARBA

lygi nuliui

Pagrindinė loginės funkcijos ARBA algebrinė išraiška: F = X + Y. Kartais ši

funkcija žymima ir kitaip: F = X(Y arba F = X(Y.

Loginė funkcija NE – loginis neigimas, arba inversija. Loginio elemento

inverterio schema – varžinis stiprinimo laipsnis

Loginis neigimas žymimas brūkšniu virš loginio kintamojo: F = X.

Inversija paprastai žymima skritulėliu ant loginio elemento kontūro.Vieno ir dviejų loginių kintamųjų loginės funkcijos

Aptartosios elementarios loginės funkcijos IR, ARBA, NE – dar ne visos

vieno ir dviejų loginių kintamųjų loginės funkcijos. Kai loginė funkcija

turi n argumentų (loginių kintamųjų), galima sudaryti 2n skirtingų

argumentų derinių – reikšmių lentelės eilučių. Kadangi kiekvieną argumentų

derinį gali atitikti dvi skirtingos loginės funkcijos reikšmės 0 arba 1,

galima sudaryti 22n skirtingų loginių funkcijų. Kai n = 1, 221 = 4; kai n

= 2, 222 = 4(4 = 16; kai n = 3, 223 = 16(16 = 256; kai n = 4, 224 =

256[pic]256 = … . Iš to išplaukia, kad didėjant loginių kintamųjų

skaičiui, loginių funkcijų analizė tampa vis sudėtingesnė.

3. LOGINIU FUNKCIJU FORMOS TRANSFORMAVIMO METODAI:

Elementariosios sandaugos ir suma:

Elemntariosiomis sandaugomis(sumomis) laikomos bet kokio nepriklausomų

kintamųjų skaičiaus sandaugos (sumos), į kurias kintamieji tiesiogiai ar

invertuoti įeina ne daugiau, kaip vieną kartą.PVZ: abc – elementari

sandauga, a+b+c – elemntari suma. Kintamųjų skaičius elementarioje

sandaugoje (sumoje) yra vadinams jos ilgiu ir apibrežia jos rangą.

Normaliosios sandaugų ir sumų formos:

Bet koko elementariųjų sandaugų skaičiaus suma yra vadinama normaliąją

sandaugų sumos forma.PVZ reiškinys abc+abc+b+ac – tai viena iš daugelų

galimų trijų loginų kintamųjų normaliųjų sandaugų sumos formų.

Kiekvienas loginis reiškinys gali turėti keletą ekvivalentiškų normaliųjų

sandaugų sumos arba normaliųjų sumų sandaugos formų išraiškų.

Kanonines sumos ir sandaugos formos:

Šios formos yra svarbios užrašant loginio įtaiso vieneto ar nulio formavimo

sąlygas. Turint n įėjimų loginį įtaisą, kanonines sumos forma gaunama

logiškai sumojant visų kintamųjų kodines kombinacijas, išreikštas loginėmis

sandaugomis, formuojančiomis įtaiso išėjime loginiį vienetą. Tai

apibendrinta loginio vieneto formavimo sąlyga.Pavyzdžiui, n įėjimų loginio

įtaiso i-tojo išėjimo vieneto formavimo sąlyga galima užrašyti kaip visų

galimų įėjimo signalų kodinių kombinacijų sumą:

[pic]

Transformavimas:

Minimizavimas

Minimizuojant būtina laikytis veiksmų nuoseklumo logikos algebroje: pirma

atliekama inversija, po to IR bei ARBA (jei skliausteliais nenustatyta

kitokia veiksmų eilė).

Prastinsime loginį reiškinį šios schemos išėjime:

(A+B)((B+C) ( AB+AC+BB+BC(

( BB+BC+BA+AC.

Pritaikę teoremą gausime, kad

BB+BC+BA+AC ( B+AC

[pic]

Šiam loginiam reiškiniui įgyvendinti pakanka dviejų loginių elementų.

Karno diagramų metodas

Karno (Maurice Karnaugh) diagrama – tai kitas reikšmių lentelės pavidalas,

kuriame kiekvienas loginių kintamųjų derinys – reikšmių lentelės eilutė

arba mintermas – vaizduojamas kvadratėliu. Karno diagrama sudaroma taip,

kad gretimuose jos kvadratėliuose skirtųsi tik vieno loginio kintamojo

reikšmės, o visų kitų – sutaptų. Taip bus, jei užpildydami diagramą palei

jos kraštus paeiliui užrašysime visas galimas
loginių kintamųjų

kombinacijas Grėjaus kodo nuoseklumu.

4. KOMBINACINĖS LOGINĖS SCHEMOS

Kombinacinėmis vadinamos tokios loginės schemos, kurių išėjimų signalus

vienareikšmiškai nustato tuo metu veikiantys signalai šių schemų įėjimuose.

Kombinacinės loginės schemos – tai schemos be atminties, automatai su

nuline atmintimi, arba nulinės eilės automatai.Paprasčiausias dvejetainių skaičių sumatorius (angl. – binary adder)

skirtas vienaskilčiams žemiausios nulinės skilties skaičiams sumuoti, dar

vadinamas pussumatoriumi (angl. – half adder). Jis turi du įėjimo signalus

– sumuojamus nulinėje skiltyje skaičius a0 ir b0 – ir du išėjimo signalus –

sumą nulinėje skiltyje S0 ir perkeliamo iš nulinės skilties vieneto signalą

COUT0

Pilnasis sumatorius (angl. – full adder), sumuojantis bet kurios i-tosios

skilties du dvejetainius skaičius, turi tris įėjimus: sumuojamų skaičių ai

ir bi bei iš žemesniosios (i – 1)-osios skilties keliamojo vieneto CINi =

COUTi–1. Kaip ir pussumatorius, taip ir pilnasis sumatorius turi du

išėjimus: sumos i-oje skiltyje Si ir iš i-tosios skilties keliamojo

vieneto signalo COUTi.

[pic]pav. Pussumatoriaus grafiniai žymenys

[pic]

pav. Pilnojo sumatoriaus grafinių žymenų variantai

Kodus keičiantis įtaisas vadinamas kodo keitikliu

Kodo keitiklių schemos sudaromos taip pat, kaip ir kitų kombinacinės

logikos įtaisų schemos. Pirmiausiai užpildoma kodo keitiklio reikšmių

lentelė.Grejaus kodas pasižymi tuo kad dviejų greta esančių kodų reikšmės

skiriasi tik vieno kintamojo reikšme. Ši savybė yra išnaudojama

minimizuojant loginių funkcijų išraiškas.

Šifratorius -(angl. – encoder arba coder) – tai kombinacinė loginė schema,

keičianti signalą viename iš n įėjimų m išėjimų signalų deriniu – kodu.

Kitaip tariant, kiekvienas išėjimo signalų derinys atitinka vieną įėjimo

signalą. Jei išėjimų skaičius yra m, galima sukurti ne daugiau kaip 2m

skirtingų kodų, vadinasi, įėjimų skaičius n negali būti didesnis kaip 2m.

Galima ir atvirkščia formuluotė: šifratorius su n įėjimų turi turėti ne

mažiau kaip m išėjimų: 2m ( n .

Šifratorius, kurio įėjimų ir išėjimų skaičius sieja lygybė n = 2m,

vadinamas pilnuoju šifratoriumi. Labai dažnai naudojami šifratoriai, kurių

2m ( n. Jie vadinami nepilnaisiais. Tipiškas nepilnojo šifratoriaus

pavyzdys – telefono klaviatūros šifratorius, koduojantis dvylikos telefono

klavišų signalus keturių skilčių dvejetainiu kodu.

Dažnai naudojami nepilnieji šifratoriai “iš 10 į 4”, šifruojantys

dešimtainius simbolius dvejetainiais-dešimtainiais kodais, šifratoriai “iš

10 į 7” arba “iš 16 į 7”, šifruojantys dešimtainius arba šešioliktainius

simbolius septynių segmentų indikatorius valdančiais kodais, sudarytais tik

iš dvejetainių simbolių.

Dešifratorius (angl. – decoder) atpažįsta kodinę signalų jo įėjimuose

kombinaciją ir sukuria signalą viename tą kodinę kombinaciją atitinkančiame

išėjime. Plačiai naudojamas adresams kompiuteriuose dekoduoti. Jei

dešifratoriaus įėjimų skaičių n ir išėjimų skaičių m sieja lygybė m = 2n,

tai toks dešifratorius vadinamas pilnuoju.

Dešifratoriai dažnai turi įėjimo leidimo (angl. – enable input – EI)

įėjimus

[pic]

pav. Dešifratorius „iš 3 į 8“ su įėjimo leidimo įėjimu

Demultiplekseris (angl. – demultiplexer) – tai įtaisas, kuris ateinančius

viena įėjimo linija signalus pagal n skilčių adreso kodą nukreipia į vieną

iš 2n išėjimo linijų. Demultiplekseris – tai kodo keitiklis, keičiantis

nuoseklųjį kodą lygiagrečiuoju.Multiplekseris (angl. – multiplexer), arba duomenų selektorius (angl. –

data selector), – tai įtaisas, kuris pagal n skilčių adreso kodą atrenka

vieną iš 2n įėjimo linijų ir šia linija ateinančius signalus nukreipia į

vieną išėjimo liniją.

Multiplekseris – tai kodo keitiklis, keičiantis lygiagretųjį kodą

nuosekliuoju. Dažniausiai multiplekseriai turi ir įėjimo leidimo įėjimą.

5.LOGINIAI AUTOMATAI

Mūro ir Mylio sinchroniniai būvių automataiMūro (E.F.Moore) ir Mylio (G.H.Mealy) sinchroniniai būvių automatai (angl.

–synchronous state machine), – tai sinchroninės trigerinės schemos su

skirtingai valdomais išėjimų signalais. Mūro automatų išėjimų signalai

priklauso tik nuo jų atminties įtaisų – trigerių – būvių, o nuo išorinių

įėjimų signalų tiesiogiai nepriklauso. Mylio automatų išėjimų signalai

tiesiogiai priklauso ir nuo jų trigerių būvių, ir nuo išorinių įėjimų

signalų.

[pic]

pav. Mūro (a) ir Mylio (b) sinchroninių būvių automatų struktūrinės schemos

[pic]

pav. Mūro SBA1 schema

[pic]

pav. Mūro SBA2 schema

[pic]

pav. Mūro SBA5 (dviejų

skilčių sinchroninio dvejetainio

skaitiklio) schema

6. TRIGERIAI

Kombinacinių loginių schemų (angl. – combinational logic) įėjimų signalai

vienareikšmiškai nustato jų išėjimų signalus. Šioms schemoms neegzistuoja

praeitis. Tik įgijusios atmintį loginės schemos gali kaupti patirtį ir

priimti protingus sprendimus. Schemoje įkūnyta atminties ląstelė – tai

trigeris; protingos loginės schemos – trigerinės schemos. Protingi šių

schemų sprendimai yra praeityje įsimintos informacijos pasekmė, tad

trigerinės schemos dar vadinamos sekvencinėmis.

Trigerių klasifikavimas

Trigeriai klasifikuojami pagal įvairius požymius.

Pagal keičiančius trigerio būvį įėjimo signalus trigeriai skirstomi į tris

grupes:

1. Elementarius potencialinius, arba lygiais vartomus (angl. – level

triggered), trigerius. Jų būvius keičia (varto) žemi ir aukšti įtampos

lygiai informaciniuose įėjimuose, jei tai atlikti leidžia signalai trigerių

valdymo įėjimuose. Valdymo įėjimų ir valdančiųjų signalų šios grupės

trigeriuose gali ir nebūti.

2. Impulsinius (pulse triggered), arba MS tipo, trigerius (šį pavadinimą

išsiaiškinsime šiek tiek vėliau). Į informacinius įėjimus paduoti signalai

nekeičia šios grupės trigerių būvio, kol nepasibaigia impulsas trigerio

valdymo įėjime. Dėl to jie dar vadinami trigeriais su atidėtuoju išėjimo

signalu (postponed output).

3. Dinaminius, arba frontais valdomus (edge triggered), trigerius. Jų būvį

informacinių įėjimų signalai keičia tik ir tik impulso valdymo įėjime

fronto (priekinio arba galinio – nelygu koks trigeris) metu.Bazinis SR trigeris

Paprastai vienas tokio trigerio įėjimas vadinamas nustatymo, arba įrašymo,

įėjimu (angl. – set), kitas – numetimo, arba ištrynimo, įėjimu (angl. –

reset). Pagal angliškųjų įėjimų pavadinimų pirmąsias raides S ir R šis

trigeris vadinamas SR trigeriu.

Trigerių išėjimai paprastai žymimi raidėmis Q ir Q. Tiesioginiu trigerio

išėjimu Q laikomas tas išėjimas, kuriame gaunamas įėjimo S signalas.

Sakoma, kad trigeris yra nustatytas į loginio 1 būvį, arba įrašytas (set),

kai išėjimo Q loginis lygis yra aukštas: Q = 1. Trigeris yra nustatytas į 0

būvį, arba ištrintas (reset), kai Q = 0.

[pic]

pav. Bazinio SR trigerio elektrinė principinė schema

[pic]

pav. Bazinio SR

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1745 žodžiai iš 5810 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.