Схемотехника: аппаратура и программы (3000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

Стр.12

Стр.13

Стр.14

Стр.15

Стр.16

Стр.17

Стр.18

Стр.19

Стр.20

Стр.21

Стр.22

Стр.23

Стр.24

УДК 004.3:621.382 ББК 32.973.26-04+32.844 А19 Рецензент: доктор технических наук, профессор филиала МЭИ в г. Смоленске Борисов В. В. А19 Аверченков О. Е. Схемотехника: аппаратура и программы. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 588 с. ISBN 978-5-97060-585-1 Данное пособие предназначено для первоначального ознакомления с элементной базой и функциональными типовыми узлами микропроцессорных систем. В нем описываются ключевые и логические элементы, комбинационные устройства, триггеры, регистры, счетчики, микросхемы памяти. Большое внимание уделено усилителям и аналого-цифровым устройствам, без которых не может обойтись процессор при общении с внешними датчиками. Главной особенностью пособия, ориентированного на самостоятельное усвоение материала, является попытка совместить изучение схемотехнической аппаратуры с практическими приемами подключения ее к однокристальной вычислительной машине (ОВМ), являющейся ядром современных систем обработки данных. В ряде случае приведены программы, программно реализующие схемотехнические функции и позволяющие исключить или упростить внешнюю аппаратуру. Рассмотрены не только принципы действия типовых устройств, но и приведены конкретные примеры их реализации и практического использования, что позволяет рекомендовать данное пособие для курсового проектирования, особенно, если оно осуществляется одновременно с чтением лекций. Несмотря на то, что пособие предназначено в первую очередь для первоначального ознакомления с основами схемотехники, некоторые материалы могут представлять интерес и для подготовленных читателей. УДК 004.3:621.382 ББК 32.973.26-04+32.844 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Аверченков О. Е., 2012 ISBN 978-5-97060-585-1 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2018

Стр.3

Оглавление Введение.................................................................................24 ГЛАВА 1. Ключевые схемы ......................................................27 §1.1. Базовая ключевая схема ..................................................27 1.1.1. Схема с идеальным ключом..........................................................................27 1.1.2. Временная диаграмма выходного напряжения .....................................28 1.1.3. Ограничение величины внешнего резистора снизу .............................28 1.1.4. Влияние сопротивления нагрузки ............................................................29 1.1.5. Мощность, выделяемая на ключе ...............................................................29 1.1.6. Реальный ключ .................................................................................................30 §1.2. Влияние емкостей на форму импульсов ............................31 1.2.1. Влияние емкости нагрузки ..........................................................................31 1.2.2. Интегрирующая цепочка ..............................................................................32 1.2.3. Дифференцирующая цепочка .....................................................................32 §1.3. Свойства полупроводникового диода ................................34 1.3.1. Вольтамперная характеристика ..................................................................34 1.3.2. Эквивалентная схема проводящего диода .............................................35 1.3.2. Эквивалентная схема непроводящего диода ..........................................36 §1.4. Диодные логические элементы .........................................37 1.4.1. Схема диодного ключа .................................................................................37 1.4.2. Диодный логический элемент «И» (AND) ............................................38 1.4.3. Диодный логический элемент «ИЛИ» (OR) ........................................39 1.4.4. «Монтажное ИЛИ» ........................................................................................40 §1.5. Диодные ограничители уровня сигнала .............................41 1.5.1. Ограничитель отрицательного сигнала ....................................................41 1.5.2. Параллельный ограничитель отрицательной полярности ................42 1.5.3. Ограничитель положительного напряжения сверху ...........................42 1.5.4. Двусторонний ограничитель на стабилитроне ......................................43 §1.6. Свойства биполярного транзистора в ключевом режиме ....44 1.6.1. Режимы работы биполярного транзистора .............................................44 1.6.2. Токи транзистора в режиме глубокой отсечки ......................................46 1.6.3. Токи транзистора в режиме с оборванной базой ...................................47 1.6.4. Токи транзистора в режиме «заземленной» базы .................................47 1.6.5. Схемы замещения непроводящего транзистора....................................48 1.6.6. Токовое условие насыщения биполярного транзистора ....................49 1.6.7. Схема замещения проводящего транзистора .........................................50 §1.7. Ключ на биполярном транзисторе .....................................51 1.7.1. Схема и работа ключа .....................................................................................51 1.7.2. Условие работоспособности ключа в режиме отсечки ........................52

Стр.4

4 ОГЛАВЛЕНИЕ 1.7.3. Условие работоспособности ключа в режиме насыщения .................54 1.7.4. Упрощенный порядок расчета ключа ........................................................55 §1.8. Переходный процесс при включении биполярного транзистора ........................................................................55 1.8.1. Метод заряда ......................................................................................................55 1.8.2. Процесс включения транзистора ................................................................56 1.8.3. Нахождение времени включения ..............................................................57 1.8.4. Режим сильного отпирающего сигнала ..................................................58 1.8.5. Режим слабого отпирающего сигнала .....................................................59 §1.9. Переходный процесс при выключении биполярного транзистора ........................................................................59 1.9.1. Временные диаграммы ...................................................................................59 1.9.2. Нахождение времени выключения ............................................................60 1.9.3. Режим сильного запирающего сигнала ..................................................61 1.9.4. Режим слабого запирающего сигнала .....................................................61 1.9.5. Учет заряда в области коллектора ..............................................................62 §1.10. Повышение быстродействия ключа на биполярном транзисторе ........................................................................62 1.10.1. Оптимальная форма базового тока .........................................................62 1.10.2. Ключ с ускоряющим конденсатором .....................................................63 1.10.3. Выбор емкости ускоряющего конденсатора .........................................64 1.10.4. Экспериментальная оценка правильности выбора СУ .......................66 1.10.5. Ключ с нелинейной обратной связью (ОС) ........................................66 1.10.6. Преимущества и недостатки ключа с нелинейной ОС .....................68 ГЛАВА 2. Интегральные логические элементы ..........................69 §2.1. Разновидности логических интегральных элементов на биполярных транзисторах ...............................................69 2.1.1. Резистивно-транзисторная логика (РТЛ) ..............................................69 2.1.2. Диодно-транзисторная логика (ДТЛ) ......................................................70 2.1.3. ДТЛ элемент с одним источником питания ...........................................71 2.1.4. Многоэмиттерный транзистор ....................................................................72 §2.2. Структура ТТЛ элемента ..................................................73 2.2.1. Иллюстративная схема ТТЛ элемента ....................................................73 2.2.2. Двухтранзисторный выходной каскад ......................................................73 2.2.3. «Сквозной» ток двутранзисторного выходного каскада ....................74 2.2.4. Программное управление двухтранзисторным каскадом .................76 §2.3. Базовая схема ТТЛ элемента ............................................76 2.3.1. Функциональная схема ..................................................................................76 2.3.2. «Фазоразделитель» ........................................................................................76 2.3.3. Базовая схема ТТЛ элемента .......................................................................77 2.3.4. Работа ТТЛ элемента ......................................................................................78

Стр.5

ОГЛАВЛЕНИЕ 5 2.3.5. Работа ТТЛ элементов на общую информационную линию ............79 2.3.6. ТТЛ элемент с открытым коллектором ..................................................80 2.3.7. ТТЛ элемент с третьим состоянием .........................................................81 §2.4. Параметры и характеристики ТТЛ элемента ......................82 2.4.1. Основные параметры ......................................................................................82 2.4.2. Входная характеристика ..............................................................................82 2.4.3. Определение входных токов ТТЛ элемента ...........................................83 2.4.4. Определение порогового напряжения ......................................................84 2.4.5. Передаточная характеристика ...................................................................85 2.4.6. Особенности выходных (нагрузочных) характеристик .....................85 2.4.7. Единичная нагрузочная характеристика .................................................86 2.4.8. Нулевая нагрузочная характеристика ......................................................87 2.4.9. Временные параметры ....................................................................................87 §2.5. Нормализация входного сигнала для ТТЛ элемента ...........89 2.5.1. Двухключевая схема .......................................................................................89 2.5.2. Схема с одним верхним ключом .................................................................89 2.5.3 Схема с верхним ключом и резистором ....................................................90 2.5.4. Схема с нижним ключом и резистором ...................................................90 2.5.5. Преобразователь двуполярного напряжения в ТТЛ уровень ..........91 2.5.6. Стабилитронный ограничитель двуполярного сигнала .....................92 §2.6. Ключи на полевых транзисторах ......................................93 2.6.1. Общие сведения о МОП транзисторах ....................................................93 2.6.2. Ключ на полевом транзисторе ....................................................................94 2.6.3. Схемы замещения полевого транзистора ................................................95 2.6.4. Ключ на полевом транзисторе с транзисторной нагрузкой .............97 2.6.5. Ключ на разнотипных МОП транзисторах ............................................97 2.6.6. Быстродействие ключей на полевых транзисторах ...........................98 §2.7. Логика на полевых транзисторах ......................................99 2.7.1. Общие сведения ...............................................................................................99 2.7.2. МОПТЛ элементы на однородных транзисторах ..............................100 2.7.3. Базовая схема кМОПТЛ элемента «И-НЕ» ........................................101 2.7.4. Характеристики кМОПТЛ элемента .....................................................102 ГЛАВА 3. Подключение нагрузки к выходу микросхем ............ 104 §3.1. Подключение нагрузки без преобразования уровня сигнала ... 104 3.1.1. Нагрузка в виде входов логических элементов ...................................104 3.1.2. Нагрузка в виде светодиода ........................................................................105 3.1.3. Параллельная работа элементов ..............................................................106 §3.2. Однокаскадные ключи для преобразования уровня выходного сигнала ............................................................ 107 3.2.1. Использование элемента с открытым электродом .............................107 3.2.2. Внешний ключ на n-p-n транзисторе ....................................................107 3.2.3. Внешний ключ без источника смещения .............................................108

Стр.6

6 ОГЛАВЛЕНИЕ 3.2.4. Внешний ключ на p-n-p транзисторе ......................................................109 §3.3. Двухкаскадные ключевые усилители .............................. 109 3.3.1. Ключ на составном транзисторе ...............................................................110 3.3.2. Устранение недостатков составного транзистора ...............................111 3.3.3. Двухкаскадный ключ ....................................................................................111 3.3.4. Защита мощных выходных транзисторов .............................................112 3.3.5. Ключ с двуполярным выходным напряжением ..................................113 3.3.6. Микросхемы с наборами мощных ключей ............................................114 §3.4. Ключи на мощных полевых транзисторах ....................... 115 3.4.1. Ключ на полевом транзисторе с низковольтным управлением .....115 3.4.2. Ключ на полевом транзисторе с преобразованием управляющего уровня .............................................................................................116 3.4.3. Биполярный транзистор с изолированным затвором .......................117 ГЛАВА 4. Ключевые устройства с гальваническим разделением входа и выхода ...................................................................... 118 §4.1. Ключевые устройства с оптической связью ..................... 118 4.1.1. Транзисторный оптрон .................................................................................118 4.1.2. Коэффициент передачи тока оптрона .....................................................120 4.1.3. Параметры транзисторного оптрона .......................................................120 4.1.4. Оптронный преобразователь тока в ТТЛ сигнал ................................121 §4.2. Оптически управляемый тиристорный ключ .................... 123 4.2.1. Основные свойства тиристора ...................................................................123 4.2.2. Недостатки тиристора ..................................................................................124 4.2.3. Оптически управляемый тиристорный ключ ......................................124 4.2.4. Особенности релейного режима ...............................................................125 4.2.5. Фазоимпульсное управление тиристором ............................................126 4.2.6. Управление мощностью за счет пропуска полупериодов ................127 §4.3. Особенности электромагнитных цепей ............................ 127 4.3.1 Основные магнитные параметры ..............................................................128 4.3.2 Закон полного тока .........................................................................................129 4.3.3. Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) .....................130 4.3.4. Магнитные материалы ................................................................................130 §4.4. Уравнения импульсного трансформатора ........................ 131 4.4.1. Общие сведения ..............................................................................................131 4.4.2. Интегральное уравнение импульсного трансформатора .................132 4.4.3. Оценка вторичного напряжения ..............................................................133 4.4.4. Оценка токов трансформатора ..................................................................133 4.4.5. Временные диаграммы .................................................................................134 §4.5. Режимы работы импульсного трансформатора ................ 134 4.5.1. Воздействие на сердечник однополярных импульсов ......................134 4.5.2. Введение немагнитного зазора ..................................................................136 4.5.3. Действие импульса большой длительности .........................................136

Стр.7

ОГЛАВЛЕНИЕ 7 §4.6. Искажения, вносимые трансформатором ........................ 137 4.6.1. Эквивалентная схема трансформатора ..................................................137 4.6.2. Формирование вершины импульса .........................................................138 4.6.3. Разрыв индуктивной цепи ..........................................................................140 4.6.5. Колебания при разрыве индуктивной цепи ..........................................141 4.6.6. Экспериментальная оценка параметров трансформатора ...............142 4.6.7. Формирование фронта выходного сигнала ..........................................142 §4.7. Ключ с импульсным трансформатором ........................... 143 4.7.1. Схема ..................................................................................................................143 4.7.2. Процесс формирования импульса ...........................................................144 4.7.3. Процесс формирования выброса ..............................................................145 4.7.4. Параметры выброса .......................................................................................145 4.7.5. Оценка числа витков трансформатора ...................................................146 4.7.6. Расчет сопротивлений ключа.....................................................................147 ГЛАВА 5. Основы схемотехники ИОУ .................................... 148 §5.1. Обратная связь в усилителях.......................................... 148 5.1.1. Общие сведения об усилителях ................................................................148 5.1.2. Разновидности обратной связи .................................................................150 5.1.3. Коэффициент усиления усилителя с ПОС ...........................................151 5.1.4. Коэффициент усиления усилителя с ООС...........................................152 5.1.5. Общие свойства отрицательной ОС ........................................................153 5.1.6. Самовозбуждение усилителя .....................................................................154 5.1.7. Методы срыва генерации ............................................................................154 5.1.8. Основные требования к усилительным каскадам ..............................155 §5.2. Параметры усилительного каскада ................................. 156 5.2.1. Схемы включения транзисторов ..............................................................156 5.2.2. Эквивалентная схема усилительного каскада с ОЭ ..........................156 5.2.3. Входное сопротивление схемы с ОЭ .......................................................157 5.2.4. Коэффициент усиления напряжения для схемы с ОЭ .....................158 5.2.5. Выходное сопротивление схемы с ОЭ ....................................................158 5.2.6. Схема и входное сопротивление эмиттерного повторителя ...........159 5.2.7. Коэффициент усиления ЭП по напряжению .......................................160 5.2.8. Выходное сопротивление ЭП ....................................................................160 §5.3. Простейшие УПТ .......................................................... 161 5.3.1. УПТ на одном транзисторе .........................................................................161 5.3.2. Дрейф нулевого уровня УПТ ....................................................................162 5.3.3. Усилительный каскад с термокомпенсацией........................................163 5.3.4. Дифференциальный каскад ........................................................................164 §5.4. Структура и параметры ИОУ.......................................... 165 5.4.1. Описание иллюстративной схемы ИОУ ................................................165 5.4.2. Условное графическое обозначение (УГО) ..........................................166 5.4.3. Параметры входной цепи ............................................................................168

Стр.8

8 ОГЛАВЛЕНИЕ 5.4.4. Параметры выходной цепи .........................................................................169 5.4.5. Передаточные параметры ............................................................................169 5.4.6. Частотные и временные параметры.........................................................170 5.4.7. Типы ИОУ .........................................................................................................170 §5.5. Неинвертирующий УПТ на основе ИОУ ......................... 171 5.5.1. Схема ..................................................................................................................171 5.5.2. Коэффициент усиления ...............................................................................172 5.5.3. Входное сопротивление ...............................................................................173 5.5.4. Главные особенности неинвертирующего УПТ ..................................173 5.5.5. Порядок расчета .............................................................................................174 5.5.6. Числовой пример расчета ...........................................................................174 §5.6. Инвертирующий УПТ на основе ИОУ ............................. 175 5.6.1. Схема ..................................................................................................................175 5.6.2. Коэффициент усиления ...............................................................................176 5.6.3. Входное сопротивление ..............................................................................177 5.6.4. Зависимость коэффициента β от сопротивления RУ ........................177 5.6.5. Главные особенности инвертирующего УПТ ......................................178 5.6.6. Порядок расчета .............................................................................................179 5.6.7. Числовой пример расчета ...........................................................................179 §5.7. Погрешности УПТ ......................................................... 180 5.7.1. Общие сведения ..............................................................................................180 5.7.2. Потенциальная аддитивная составляющая ..........................................181 5.7.3. Токовая аддитивная составляющая .........................................................182 5.7.4. Оценка общей аддитивной погрешности ...............................................183 5.7.5. Мультипликативная погрешность ...........................................................184 ГЛАВА 6. Примеры использования УПТ на ИОУ ..................... 186 §6.1. Использование инвертирующего УПТ ............................ 186 6.1.1. Инвертирующий сумматор напряжений ...............................................186 6.1.2. Интегратор .......................................................................................................187 6.1.3. Преобразователь тока в напряжение .......................................................188 6.1.4. Устранение неинформационного нулевого уровня ............................190 §6.2. Использование неинвертирующего УПТ ......................... 191 6.2.1. Повторитель напряжения ...........................................................................191 6.2.2. Неинвертирующий сумматор напряжений ..........................................192 6.2.3. Усилитель с программируемым усилением ..........................................192 §6.3. Дифференциальные УПТ с обратной связью ................... 193 6.3.1. Усилитель разности однополярных напряжений ...............................193 6.3.2. Усилитель разности с повышенным входным сопротивлением ....195 6.3.3. Усилитель разности с повышенным коэффициентом усиления ...195 6.3.4. Измерительный усилитель разности ......................................................196 §6.4. Усилитель с мощным выходным каскадом ....................... 197 6.4.1. Общие сведения ..............................................................................................197

Стр.9

ОГЛАВЛЕНИЕ 9 6.4.2. Эмиттерный повторитель класса А .........................................................198 6.4.3. Двухтактный эмиттерный повторитель класса В .......................................199 6.4.3. Достоинства и недостатки каскада класса В ........................................199 6.4.4. Усилитель с мощным выходным каскадом ...........................................200 6.4.6. Выбор типа транзисторов выходного каскада .....................................201 6.4.7. Усилительный каскад класса D .................................................................202 §6.5. Усилители переменного напряжения ............................... 203 6.5.1. Расчет разделительного конденсатора ...................................................203 6.5.2. Инвертирующий УНЧ .................................................................................204 6.5.3. Влияние нулевого уровня УПТ ................................................................204 6.5.4. Порядок расчета инвертирующего УНЧ ...............................................205 6.5.5. Неинвертирующий УНЧ .............................................................................205 6.5.6. Неинвертирующий УНЧ с раздельной ООС по переменному и постоянному токам ...............................................................................................207 6.5.6. Неинвертирующий УНЧ с повышенным входным сопротивлением .........................................................................................................208 §6.6. Однополярное питание усилителей ................................. 209 6.6.1. Смещение информационной составляющей ........................................209 6.6.2. Учет смещения сигнала при обработке .................................................210 6.6.3. Инвертирующий УНЧ с однополярным питанием .........................211 6.6.4. Параметры ИОУ при однополярном питании .....................................212 6.6.5. Получение отрицательного напряжения из импульсов ...................214 §6.7. Генератор синусоидальных колебаний ............................ 215 6.7.1. Общие сведения ..............................................................................................215 6.7.2. Условия возникновения генерации в усилительной схеме .............216 6.7.3. Схема генератора Вина ................................................................................216 6.7.4. Коэффициент передачи звена обратной связи ....................................217 6.7.5. Нахождение частоты генерации ...............................................................217 6.7.6. Нахождение требуемого коэффициента усиления ............................218 §6.8. Кварцевые генераторы .................................................. 218 6.8.1. Свойства кварцевого резонатора ..............................................................219 6.8.2. Кварцевый генератор на неинвертирующем усилителе ...................220 6.8.3. Кварцевый генератор на инвертирующем усилителе .......................222 ГЛАВА 7. Внутренние ресурсы ОВМ семейства х51 ................. 224 §7.1. Общее описание ОВМ х51 ............................................. 224 7.1.1. Внутренняя структура ОВМ ......................................................................224 7.1.2. Процессорное ядро ........................................................................................224 7.1.3. Внутренняя периферия ................................................................................225 7.1.4. Условное графическое обозначение ........................................................226 7.1.5. Служебные выводы общего назначения ................................................227 7.1.6. Выводы для обслуживания внешней памяти .......................................229 7.1.7. Альтернативные функции порта Р3 .......................................................230

Стр.10

10 ОГЛАВЛЕНИЕ §7.2. Особенности выходных цепей портов ............................. 230 7.2.1. Выходные цепи порта Р0 .............................................................................230 7.2.2. Выходные цепи портов Р1, Р2, Р3 ............................................................231 7.2.3. Особенности маловыводного варианта х51 ..........................................232 7.2.4. Подключение нагрузки к выводу порта .................................................233 7.2.5. Внешний ключ на n-p-n транзисторе ......................................................235 7.2.6. Внешний ключ на p-n-p транзисторе ......................................................237 §7.3. Работа ОВМ и структура памяти .................................... 237 7.3.1. Общие сведения ..............................................................................................237 7.3.2. Структура памяти команд (ПЗУ) ............................................................238 7.3.3. Способы занесения кодов во внутреннее ПЗУ ....................................239 7.3.4. Структура памяти данных ..........................................................................240 7.3.5. Навигация по ячейкам памяти ..................................................................241 §7.4. Спецрегистры ОВМ х51 ................................................. 242 7.4.1. Аккумулятор ....................................................................................................242 7.4.2. Регистр признаков .........................................................................................242 7.4.3. «Нефиксируемые» признаки результата ...............................................244 7.4.4. Особые биты регистра признаков ............................................................244 7.4.5. Регистры указатели .......................................................................................244 7.4.6. Спецрегистры внутренней периферии (SFR)......................................245 §7.5. Память данных – регистры и операнды ........................... 246 7.5.1. Структура основного ОЗУ .........................................................................246 7.5.2. Определение операндов пользователя ...................................................247 7.5.3. Использование зарегистрированных имен ...........................................248 §7.6. Методы адресации операндов ........................................ 248 7.6.1. Непосредственная адресация .....................................................................248 7.6.2. Регистровая адресация .................................................................................249 7.6.3. Прямая адресация ..........................................................................................250 7.6.4. Косвенная адресация ....................................................................................250 7.6.5. Относительная адресация ...........................................................................251 §7.7. Особенности ассемблерных команд ................................ 251 7.7.1. Мнемокоды команд .......................................................................................251 7.7.2. Особенности записи мнемокода команды .............................................252 §7.8. Команды пересылки данных .......................................... 253 7.8.1. Общий вид команд пересылки ..................................................................253 7.8.2. Регистровые пересылки ..............................................................................253 7.8.3. Пересылки с косвенно-регистровой адресацией.................................254 7.8.4. Пересылки с прямой адресацией .............................................................255 7.8.5. Пересылка (загрузка) констант ...............................................................256 7.8.6. Загрузка констант из ПЗУ с адресацией по сумме регистров ........257 §7.9. Арифметические команды ............................................. 257 7.9.1. Общие особенности .......................................................................................257 7.9.2. Команды сложения (ADD) ........................................................................258

Стр.11

ОГЛАВЛЕНИЕ 11 7.9.3. Команды вычитания .....................................................................................259 7.9.4. Команда десятичной коррекции аккумулятора ..................................259 7.9.5. Команда умножения ......................................................................................260 7.9.6. Команда деления ...........................................................................................260 §7.10. Логические команды .................................................... 260 7.10.1. Команды логического умножения .........................................................261 7.10.2. Команды логического сложения ............................................................261 7.10.3. Команды «иcключaющeго ИЛИ»...........................................................261 7.10.4. Команды ротации (сдвига) ......................................................................262 7.10.5. Команды очистки и инвертирования аккумулятора .......................263 7.10.6. Команды побитовой обработки ..............................................................263 §7.11. Команды передачи управления ..................................... 264 7.11.1. Общие сведения ...........................................................................................264 7.11.2. Разновидности команд перехода ............................................................265 7.11.3. Безусловные переходы ...............................................................................265 7.11.4. Условные переходы .....................................................................................267 7.11.5. Сдвоенные условные команды перехода ............................................268 7.11.6. Вызовы подпрограмм ................................................................................269 §7.12. Оформление ассемблерной программы ......................... 270 7.12.1. Структура ассемблерной программы ...................................................270 7.12.2. Определение констант и распределение внешних выводов .........271 7.12.3. Резервирование переменных в памяти данных .................................272 7.12.4. Заполнение особых ячеек в ПЗУ ..........................................................272 7.12.5. Текст основной части программы .........................................................273 7.12.6. Подпрограмма и макрос ...........................................................................273 7.12.7. Тексты используемых процедур .............................................................274 7.12.8. Размещение массивов констант в ПЗУ ...............................................274 7.12.9. Общие советы ...............................................................................................275 ГЛАВА 8. Управление внутренней аппаратурой ОВМ х51 ......... 276 §8.1. Вывод информации битовыми командами ....................... 276 8.1.1. Особенности адресации битов ..................................................................276 8.1.2. Установка, сброс и инвертирование отдельных битов ......................277 8.1.3. Вывод (копирование) групп битов ..........................................................277 8.1.4. Вывод битов в последовательном формате ...........................................278 §8.2. Ввод информации битовыми командами ......................... 279 8.2.1. Ввод (чтение) одиночного бита .................................................................279 8.2.2. Чтение и анализ бита ....................................................................................280 8.2.3. Чтение групп битов из разных портов ....................................................281 8.2.4. Чтение последовательного формата битов ...........................................281 §8.3. Ввод-вывод информации байтовыми командами .............. 282 8.3.1. Вывод (запись) байтовых констант и переменных ............................282 8.3.2. Установка групп битов байтовыми командами ..................................283

Стр.12

12 ОГЛАВЛЕНИЕ 8.3.3. Сброс групп битов байтовыми командами ...........................................284 8.3.4. Инвертирование групп битов байтовыми командами ......................285 8.3.5. Ввод (чтение) байтовой информации .....................................................285 8.3.6. Чтение групп битов байтовыми командами .........................................285 §8.4. Управление прерываниями ............................................. 286 8.4.1. Общие сведения ..............................................................................................286 8.4.2. Регистр разрешения прерываний IE .......................................................286 8.4.3. Регистр управления приоритетами IP ....................................................287 8.4.4. Управление типом внешних прерываний ..............................................287 8.4.5. Запросы прерываний ....................................................................................288 §8.5. Пример программы для внешнего прерывания ................. 288 8.5.1. Организация внешнего прерывания ......................................................288 8.5.2. Пример процедуры внешнего прерывания ...........................................289 8.5.3. Использование процедуры прерывания ................................................290 § 8.6. Регистры и возможности таймеров................................. 290 8.6.1. Регистр управления таймерами TCON ..................................................290 8.6.2. Формат регистра режима TMOD .............................................................291 8.6.3. Инициализация (загрузка) регистра TMOD .......................................292 8.6.4. Загрузка регистров данных .........................................................................293 8.6.5. Чтение регистров данных ............................................................................293 §8.7. Счет времени при помощи таймеров ................................ 294 8.7.1. Общие сведения ..............................................................................................294 8.7.2. 16-битный счет времени .............................................................................295 8.7.3. 8-битный счет времени с перезагрузкой ................................................297 8.7.4. Отсчет времени без использования прерывания ................................297 8.7.5. Отсчет времени с использованием прерываний .................................298 §8.8. Управление последовательным портом ............................ 300 8.8.1. Общие сведения ..............................................................................................300 8.8.2. Назначение битов регистра управления SCON ..................................301 8.8.3. Управление режимами последовательного порта ...............................302 8.8.4. Режим аппаратного различения 9 бита при приеме .........................304 8.8.5. Бит последовательного порта в регистре управления мощностью PCON.....................................................................................................305 §8.9. Инициализация последовательного порта ....................... 306 8.9.1. Выбор режима тактирования последовательного порта ..................306 8.9.2. Использование таймера Т1 для тактирования последовательного порта ........................................................................................307 8.9.3. Погрешность задания стандартной скорости .......................................308 8.9.4. Пример инициализации последовательного порта ............................309 §8.10. Процедуры для последовательного порта ...................... 310 8.10.1. Программное ожидание посылки ...........................................................310 8.10.2. Прием по прерыванию ..............................................................................310 8.10.3. Передача байта без использования прерываний .............................311

Стр.13

ОГЛАВЛЕНИЕ 13 8.10.4. Передача с ожиданием окончания посылки .......................................312 8.10.5. Передача пакета данных по прерыванию ............................................312 ГЛАВА 9. Особенности программирования ОВМ х51 на языке Си ....314 §9.1. Директивы #include и #define ......................................... 314 9.1.1. Общие сведения .............................................................................................314 9.1.2. Особенности включаемых файлов ...........................................................315 9.1.3. Директива препроцессора #define ..........................................................316 §9.2. Ресурсы ОВМ х51 для языка Си .................................... 317 9.2.1. Общие сведения ..............................................................................................317 9.2.2. Указание места размещения переменных ..............................................318 9.2.3. Размещение локальных переменных ......................................................319 9.2.4. Работа со спецрегистрами ...........................................................................319 9.2.5. Ассемблерные вставки .................................................................................320 §9.3. Объявления переменных и констант ............................... 321 9.3.1. Объявления переменных .............................................................................321 9.3.2. Объявление не удаляемых локальных переменных ..........................322 9.3.3. «Изменчивые» переменные типа volatile ..............................................322 9.3.4. Объявления констант ...................................................................................323 9.3.5. Объявления многобайтовых переменных и массивов ......................323 §9.4. Объявления функций .................................................... 324 9.4.1. Общие сведения ..............................................................................................324 9.4.2. Функция, не получающая и не возвращающая данные ....................325 9.4.3. Объявление функции, получающей параметры..................................325 9.4.4. Объявление функции, возвращающей значение ................................325 9.4.5. Бесконечный цикл в главной функции ..................................................326 9.4.6. Пример записи простейшей программы ................................................326 §9.5. Адресуемые биты ОВМ х51 ............................................ 327 9.5.1. Общие сведения ..............................................................................................327 9.5.2. Объявления битовых переменных ...........................................................328 9.5.3. Операции с битовыми переменными ......................................................329 §9.6. Типовые преобразования данных ................................... 330 9.6.1. Битовые операции для целочисленных операндов ............................330 9.6.2. Сдвиги переменных ......................................................................................331 9.6.3. Преобразование «коротких» типов переменных в «длинные» ......332 9.6.4. Преобразование бита в целое число ........................................................332 9.6.5. Преобразование «длинных» типов переменных в «короткие» ......333 9.6.6. Преобразование целого числа в бит ........................................................334 §9.7. Работа с отдельными битами целых чисел ....................... 334 9.7.1. Указание места бита в целочисленной переменной ...........................334 9.7.2. Образование маски для нескольких значащих битов .......................335 9.7.3. Установка отдельных битов целочисленного операнда ....................335 9.7.4. Сброс незначащих битов .............................................................................336

Стр.14

14 ОГЛАВЛЕНИЕ 9.7.5. Инвертирование отдельных битов ...........................................................336 9.7.6. Обмен частей переменных ..........................................................................337 9.7.7. Объединение (упаковка) битов разных переменных ........................337 9.7.8. Разъединение (распаковка) переменной на биты...............................338 §9.8. Процедуры задержки .................................................... 338 9.8.1. Общие сведения ..............................................................................................338 9.8.2. Реализация микросекундных задержек .................................................339 9.8.3. Реализация задержки при помощи оператора for ...............................340 9.8.4. Оценка времени задержки mDelayFOR .................................................340 9.8.5. Реализация задержки при помощи оператора do-while ...................341 9.8.6. Эмуляция «паскалевской» процедуры Delay .......................................342 9.8.7. Использование и недостатки процедур задержки ..............................342 §9.9. Примеры программ преобразования кодов ...................... 343 9.9.1. Вычисление контрольной суммы массива во внешнем ОЗУ .........343 9.9.2. Прием данных в буфер со сдвигом ...........................................................344 9.9.3. Скользящее осреднение результатов оцифровки ...............................344 ГЛАВА 10. Управление ресурсами х51 на языке Си .................. 346 §10.1. Вывод-ввод информации битовыми командами ............. 346 10.1.1. Генерация пачки импульсов .....................................................................346 10.1.2. Генерация звука «бип-бип» ......................................................................347 10.1.3. Ввод сигнала от контактного датчика ..................................................347 10.1.4. Счет числа нажатий кнопки с «дребезгом» ........................................348 §10.2. Вывод-ввод байтовыми командами ............................... 349 10.2.1. Управление простейшим светофором ..................................................349 10.2.2. Программа для простейшего светофора ..............................................350 10.2.3. Вычисление скан-кода матрицы ключей .............................................351 10.2.4. Двунаправленный опрос матрицы ключей .........................................352 10.2.5. Текст программы для двунаправленного опроса ............................353 §10.3. Регистры и биты системы прерывания ........................... 353 10.3.1 Управление разрешениями и приоритетами .......................................353 10.3.2. Биты типа внешних прерываний ...........................................................354 10.3.3. Биты запросов прерываний .....................................................................355 §10.4. Оформление прерывающих процедур ........................... 356 10.4.1. Объявление прерывающей процедуры ................................................356 10.4.2. Результат работы прерывающих процедур .........................................357 10.4.3. Инициализация прерываний .................................................................357 10.4.4. Пример процедуры для счета внешних импульсов .........................357 10.4.5. Измерение частоты внешних импульсов ............................................358 §10.5. Регистры, биты и режимы таймеров .............................. 358 10.5.1. Регистр TCON и пуск-останов счета ....................................................359 10.5.2. Формат регистра TMOD и задание режима.......................................359 10.5.3. Задание режима счета ..............................................................................360

Стр.15

ОГЛАВЛЕНИЕ 15 10.5.4. Изменение режима только одного из таймеров ................................361 10.5.5. Загрузка 16-разрядных регистров данных таймеров ......................362 10.5.6. Чтение регистров данных таймеров ......................................................362 §10.6. Формирование интервалов времени при помощи таймеров ... 363 10.6.1. Общие сведения ...........................................................................................363 10.6.2. Определение кода загрузки таймера .....................................................363 10.6.3. Отсчет заданного времени без использования механизма прерываний .................................................................................................................364 10.6.4. Пример инициализации таймера при работе в режиме прерывания ..................................................................................................................364 10.6.5. Отсчет времени с использования механизма прерываний ...........365 10.6.6. Использование таймера для отсчета одной секунды ......................366 10.4.7. Использование флажков-семафоров ....................................................367 §10.7. Измерение длительности и частоты импульсов .............. 367 10.7.1. Внешнее управление счетом таймера ...................................................367 10.7.2. Программа для измерения длительности импульса соответствует вышеописанной последовательности действий: ............................................368 10.7.3. Счет переполнений таймера при измерении длинных импульсов ....................................................................................................................369 10.7.4. Использование механизма прерываний для определения начала и окончания импульса...............................................................................370 10.7.5. Измерение частоты импульсов .............................................................370 §10.8. Ресурсы последовательного порта ................................ 371 10.8.1. Регистры данных приемника и передатчика ......................................372 10.8.2. Регистр управления последовательным портом ...............................372 10.8.3. Биты задания режима работы последовательного порта (SM0, SM1, SM2, REN) ........................................................................................................373 10.8.4. Особенности работы с девятым битом .................................................374 §10.9. Инициализация последовательного порта ...................... 375 10.9.1. Общие сведения ...........................................................................................375 10.9.2. Задание режима работы последовательного порта битовыми командами ....................................................................................................................375 10.9.3. Задание режима работы последовательного порта байтовой командой ......................................................................................................................376 10.9.4. Задание скорости и инициализация таймера 1 .................................376 10.9.5. Удвоение скорости приема-передачи ....................................................377 10.9.6. Пример инициализации последовательного порта .........................378 §10.10. Процедуры приема для последовательного порта ......... 378 10.10.1. Программное ожидание посылки ........................................................378 10.10.2. Прием по прерыванию одного байта ..................................................379 10.10.3. Прием по прерыванию заданного количества байтов ..................380 10.10.4. Прием строки символов по прерыванию ..........................................381 10.10.5. Примеры простейшей обработки принятой информации ..........381

Стр.16

16 ОГЛАВЛЕНИЕ § 10.11. Процедуры передачи для последовательного порта ..... 382 10.11.1. Передача одного байта без прерывания .............................................382 10.11.2. Передача байта с ожиданием окончания посылки ........................382 10.11.3. Передача пакета данных без прерывания .........................................383 10.11.4. Передача пакета по прерыванию ..........................................................383 10.11.5. Передача строки символов по прерыванию .....................................384 10.11.6. Примеры подготовки пакета для передачи ......................................385 ГЛАВА 11. Комбинационные узлы .......................................... 386 §11.1. Дешифраторы ............................................................. 386 11.1.1. Общие сведения ...........................................................................................386 11.1.2. Иллюстративная модель дешифратора ..............................................387 11.1.3. Таблица и уравнения для простейшего дешифратора ..................387 11.1.4. Схема линейного дешифратора ............................................................388 11.1.5. УГО и микросхемы дешифраторов .......................................................389 11.1.6. Каскадное соединение дешифраторов..................................................390 11.1.7. Прямоугольный (матричный) дешифратор .......................................392 §11.2. Применение микросхем дешифраторов ......................... 393 11.2.1. Дешифратор в микропроцессорной системе ......................................393 11.2.2. Программная реализация дешифратора ..............................................394 11.2.3. Реализация табличной функции ............................................................395 11.2.4. Дешифратор для управления банками памяти .................................396 11.2.5. Дешифратор адреса для внешних устройств .....................................397 §11.3. Дешифраторы для управления светодиодными индикаторами ................................................................... 399 11.3.1. Семисегментные индикаторы .................................................................399 11.3.2. Типы семисегментных светодиодных индикаторов ........................400 11.3.3. Дешифратор К514ИД1 ............................................................................401 11.3.4. Дешифратор КР514ИД2, ........................................................................402 11.3.5. Обслуживание однодекадного индикатора ........................................403 11.3.6. Обслуживание двухдекадного индикатора ........................................403 §11.4. Дешифраторы в динамических индикаторах .................. 404 11.4.1. Схема динамического индикатора .........................................................404 11.4.2. Временные диаграммы динамического индикатора ........................406 11.4.3. Реализация периодического обслуживания динамического индикатора ...................................................................................................................406 11.4.4. Подготовка данных для индикации ......................................................407 11.4.5. Двоично-десятичное преобразование байта .......................................407 11.4.6. Процедура индикации знакоместа mIndZn3 ......................................408 §11.5. Программное управление сегментами одиночного индикатора ....................................................................... 409 11.5.1. Схема ................................................................................................................409

Стр.17

ОГЛАВЛЕНИЕ 17 11.5.2. Таблицы для преобразования тетрады в код управления семисегментным индикатором .............................................................................410 11.5.3. Ассемблерная программа для табличного преобразования кодов ..............................................................................................................................411 11.5.4. Программа управления сегментами индикатора ..............................411 §11.6. Динамический индикатор с программно-управляемыми сегментами ....................................................................... 412 11.6.1. Схема четырехзначного динамического индикатора, .....................412 11.6.2. Подготовка данных в буфере индикации ............................................413 11.6.4. Программа индикации знакоместа на Си ...........................................413 §11.7. Шифраторы ................................................................ 414 11.7.1. Общие сведения ...........................................................................................414 11.7.2. Схема линейного шифратора на 8 входов ...........................................415 11.7.3. Каскадный шифратор с 16 входами ....................................................415 11.7.4. Микросхема КР155ИВ1 ..........................................................................417 11.7.5. Программная реализация функции шифратора ...............................418 §11.8. Коммутаторы .............................................................. 419 11.8.1. Общие сведения ...........................................................................................419 11.8.2. Аналоговый и логический ключи...........................................................419 11.8.3. Реализация коммутатора ..........................................................................420 11.8.4. Каскадное соединение коммутаторов ...................................................420 11.8.5. Неявный коммутатор на основе элементов с открытым коллектором ................................................................................................................421 11.8.6. Неявный коммутатор на основе элементов с третьим состоянием ...................................................................................................................422 11.8.7. Реализация логической табличной функции ....................................423 11.8.8. Управление внешним коммутатором ....................................................423 §11.9. Сумматоры .................................................................. 424 11.9.1. Полусумматор (сумматор по модулю 2) .............................................425 11.9.2. «Исключающее ИЛИ», как управляемый инвертор .......................426 11.9.3. Полный сумматор ........................................................................................426 11.9.4. Многоразрядные сумматоры .................................................................427 11.9.5. Арифметико-логическое устройство ...................................................428 §11.10. Узлы контроля ........................................................... 428 11.10.1. Цифровой компаратор ............................................................................428 11.10.2. УГО микросхемы цифрового компаратора ......................................429 11.10.3. Схемы контроля по четности ...............................................................429 11.10.4. Искатели старшей единицы ..................................................................431 11.10.5. Мажоритарный элемент ..........................................................................432 ГЛАВА 12. Триггеры и регистры ............................................. 434 §12.1. Триггеры RS-типа ........................................................ 434 12.1.1. Общие сведения ...........................................................................................434

Стр.18

18 ОГЛАВЛЕНИЕ 12.1.2. Асинхронный RS-триггер .......................................................................435 12.1.3. Применение RS-триггера для подавления дребезга ........................436 12.1.4. Тактируемый уровнем RS-триггер .......................................................437 12.1.5. Тактируемый фронтом (перепадом) RS-триггер ..............................437 12.1.6. RS-триггеры с приоритетными входами .............................................438 §12.2. Триггеры D-типа .......................................................... 438 12.2.1. Тактируемый уровнем D-триггер ...........................................................438 12.2.2. Тактируемый фронтом триггер D-типа................................................439 12.2.3. Микросхема триггера D-типа, тактируемого фронтом ..................440 §12.3. Триггеры Т- и JК-типов ................................................. 440 12.3.1. Асинхронный триггер Т-типа ..................................................................440 12.3.2. Синхронный счетный триггер .................................................................441 12.3.3. JK-триггер.......................................................................................................442 12.3.4. Микросхема JK триггера ...........................................................................442 §12.4. Регистры памяти .......................................................... 443 12.4.1. Общие сведения ...........................................................................................443 12.4.2. Обозначение регистра памяти .................................................................444 12.4.3. Управление приемом информации ........................................................444 12.4.4. Управление выдачей информации .........................................................445 §12.5. Регистры сдвига .......................................................... 446 12.5.1. Общие сведения ...........................................................................................446 12.5.2. Регистр сдвига вправо ................................................................................446 12.5.3. Реверсивный регистр сдвига ....................................................................447 12.5.4. Микросхема реверсивного регистра КР155ИР13 ............................448 12.5.5. Регистровая память типа очередь ..........................................................448 §12.6. Регистры сдвига в асинхронном приемопередатчике ...... 450 12.6.1. Передатчик асинхронного последовательного порта......................450 12.6.2. Программная передача асинхронной посылки .................................451 12.6.3. Приемник асинхронного последовательного порта ........................451 12.6.4. Программный прием асинхронной посылки .....................................452 §12.7. Регистр сдвига в синхронном клавиатурном интерфейсе 453 12.7.1. Передача битов в синхронном виде .......................................................453 12.7.2. Приемник сигналов от клавиатуры .......................................................453 12.7.3. Программная передача синхронной посылки ...................................454 12.7.4. Программный прием синхронной посылки .......................................455 §12.8. Регистр сдвига в дуплексном синхронном интерфейсе типа SPI ....455 12.8.1. Приемник и передатчик интерфейса SPI ............................................455 12.8.2. Пример программы приема-передачи для SPI ..................................457 ГЛАВА 13. Счетчики .............................................................. 458 §13.1. Двоичные счетчики ...................................................... 458 13.1.1. Асинхронный двоичный счетчик ...........................................................458 13.1.2. Обозначение асинхронного счетчика ...................................................459

Стр.19

ОГЛАВЛЕНИЕ 19 13.1.3. Синхронный двоичный счетчик .............................................................460 13.1.4. Асинхронный реверсивный счетчик .....................................................461 13.1.5. Синхронный реверсивный счетчик ......................................................461 13.1.6. УГО синхронного реверсивного счетчика ..........................................463 §13.2. Счетчики с программируемым коэффициентом пересчета ...463 13.2.1. Счетчики с двоично-взвешенным коэффициентом пересчета ....463 13.2.2. Программируемый инкрементный счетчик с асинхронным сбросом ........................................................................................................................464 13.2.3. Программируемый инкрементный счетчик с предустановкой ...465 13.2.4. Программируемый декрементный счетчик с предустановкой ....466 13.2.5. Программируемый счетчик с цифровым компаратором ...............467 §13.3. Двоично-десятичные и часовые счетчики ...................... 467 13.3.1. Двоично-десятичные счетчики ...............................................................467 13.3.2. Микросхема асинхронного двоично-десятичного счетчика КР155ИЕ2....................................................................................................................468 13.3.3. Микросхема синхронного реверсивного двоично-десятичного счетчика КР155ИЕ6 ...............................................................................................468 13.3.4. Микросхема асинхронного часового счетчика КР155ИЕ4 ...........469 13.3.5. Схема счетчика секунд или минут .........................................................469 13.3.6. Микросхема цифровых часов с параллельным интерфейсом .....470 13.3.7. Микросхема цифровых часов с последовательным интерфейсом ...............................................................................................................471 §13.4. Некоторые применения счетчиков ................................ 471 13.4.1. Принцип измерения длительности импульсов и частоты ............471 13.4.2. Распределитель тактов ...............................................................................472 13.4.3. Командный аппарат ....................................................................................473 ГЛАВА 14. Микросхемы памяти и их использование ................ 475 §14.1. Микросхемы памяти .................................................... 475 14.1.1. Общие сведения ...........................................................................................475 14.1.2. Внутренняя структура микросхем памяти .........................................476 14.1.3. Разновидности запоминающих ячеек ПЗУ ........................................477 14.1.4. Типы электрически программируемых ПЗУ .....................................477 14.1.5. Ресурс работы программируемых ПЗУ ...............................................478 14.1.6. Интерфейсы микросхем ППЗУ ..............................................................480 14.1.7. Разновидности ячеек ОЗУ .......................................................................481 §14.2. Некоторые применения ПЗУ ........................................ 482 14.2.1. Реализация табличных функций ...........................................................482 14.2.2. Реализация командоаппарата ..................................................................482 14.2.3. Микропрограммный автомат ..................................................................483 14.2.3. Цифро-аналоговый генератор ...............................................................483 §14.3. Программируемые логические ИС ................................ 484 14.3.1. Общие сведения ...........................................................................................484

Стр.20

20 ОГЛАВЛЕНИЕ 14.3.2. Принцип действия программируемого комбинационного устройства ....................................................................................................................485 14.3.3. Составные части ПЛИС ............................................................................487 14.3.4. Конфигурирование ПЛИС .......................................................................488 14.3.5. Программируемые аналоговые ИС .......................................................489 14.3.6. Система на кристалле .................................................................................489 §14.4. Обмен данными между процессором, ЗУ и ВУ .............. 490 14.4.1. Средства для обмена ...................................................................................490 14.4.2. Основные механизмы обмена данными ...............................................491 14.4.3. Синхронный программный обмен .........................................................492 14.4.4. Асинхронный программный обмен .......................................................494 §14.5. Подключение регистров и памяти к процессору ............. 495 14.5.1. Чтение данных из регистра ......................................................................495 14.5.2. Чтение данных из ПЗУ ..............................................................................496 14.5.3. Запись данных во внешний регистр ......................................................497 14.5.4. Подключение ОЗУ для чтения и записи данных .............................497 §14.6. Подключение внешней памяти к ОВМ ........................... 498 14.6.1. Шины ОВМ для подключения внешней памяти .............................498 14.6.2. Подключение внешнего ПЗУ к ОВМ ...................................................499 14.6.3. Подключение внешнего ОЗУ к ОВМ ...................................................500 14.6.4. Программное использование внешнего ОЗУ ....................................501 14.6.5. Внешнее ОЗУ в качестве памяти команд ............................................502 §14.7. Подключение к ОВМ в режиме 8-битной адресации ....... 503 14.7.1. Два типа адресации внешней памяти ...................................................503 14.7.2. Подключение микросхемы часов ...........................................................504 14.7.3. Подключение АЦП к порту Р0 ...............................................................505 14.7.4. Подключение ЖКИ с параллельным интерфейсом ........................506 ГЛАВА 15. Аналоговые ключи и коммутаторы ......................... 508 §15.1. Аналоговый ключ......................................................... 508 15.1.1. Общие сведения ...........................................................................................508 15.1.2. Проводящее состояние ключа .................................................................509 15.1.3. Непроводящее состояние ключа ............................................................510 15.1.4. Динамическая погрешность ключа........................................................511 15.1.5. Обозначение аналогового ключа ............................................................512 15.1.6. Выбор микросхемы ключа ........................................................................512 §15.2. Аналоговый коммутатор ............................................... 513 15.2.1. Внутренняя структура и обозначение ..................................................513 15.2.2. Параметры ......................................................................................................514 15.2.3. Пример использования аналогового коммутатора ..........................514 15.2.4. Разновидности микросхем аналоговых коммутаторов ..................516 §15.3. Схема выборки-хранения ............................................. 516 15.3.1. Схема и принцип действия .......................................................................516

Стр.21

ОГЛАВЛЕНИЕ 21 15.3.2. Погрешность недозаряда ...........................................................................517 15.3.3. Погрешность хранения ..............................................................................518 15.3.4. Микросхема выборки-хранения КР1100СК2 ....................................518 §15.4. Аналоговые ключи с изолированным управлением ......... 519 15.4.1. Ключ с трансформаторным управлением ...........................................519 15.4.2. Ключ с оптическим управлением ...........................................................520 15.4.3. Контактные ключи ......................................................................................520 15.4.4. «Летающий конденсатор» .........................................................................522 ГЛАВА 16. Цифро-аналоговые преобразователи ..................... 524 §16.1. Структура ЦАП ........................................................... 524 16.1.1. Общие сведения ...........................................................................................524 16.1.2. Основные параметры ЦАП ......................................................................525 16.1.3. Структура ЦАП ............................................................................................526 16.1.4. ЦАП на основе двоично-взвешенных резисторов ............................526 16.1.5. ЦАП на основе резисторной матрицы R-2R ......................................528 §16.2. Микросхемы ЦАП и их интерфейсы .............................. 529 16.2.1. Обозначение ЦАП ......................................................................................529 16.2.2. Параллельный интерфейс ЦАП .............................................................529 16.2.3. Последовательный интерфейс типа SPI ..............................................531 16.2.4. Последовательный интерфейс типа Up/Down .................................532 16.2.5. Области использования ЦАП .................................................................533 §16.3. Время-импульсный ЦАП .............................................. 534 16.3.1. Общие сведения ...........................................................................................534 16.3.2. Формирование ШИМ сигнала................................................................535 16.3.3. Аппаратное формирование ШИМ сигнала ........................................536 16.3.4. Сглаживающий фильтр .............................................................................537 ГЛАВА 17. Пороговые устройства и генераторы импульсов ...... 539 §17.1. Аналоговые компараторы ............................................. 539 17.1.1. Общие сведения ...........................................................................................539 17.1.2. Основные параметры компаратора .......................................................541 17.1.3 Схемы сравнения ..........................................................................................542 17.1.4 Двухпороговый компаратор ......................................................................543 17.1.5 Формирование прямоугольного сигнала .............................................544 §17.2. Пороговое устройство с гистерезисом (триггер Шмитта) ....545 17.2.1. Общие сведения ...........................................................................................545 17.2.2 Формирование прямоугольного импульса ..........................................545 17.2.3 Логический элемент с гистерезисом ......................................................546 17.2.4 Прецизионный триггер Шмитта .............................................................547 §17.3. Микросхема таймера КР1006ВИ1 ................................. 548 17.3.1. Общие сведения ...........................................................................................548

Стр.22

22 ОГЛАВЛЕНИЕ 17.3.2. Структура микросхемы таймера ............................................................549 17.3.3. Обозначение таймера .................................................................................550 17.3.4. Основные параметры таймера КР1006ВИ1 .......................................551 17.3.5. Применение таймера в качестве порогового устройства ...............552 §17.4. Генератор одиночного импульса на таймере ................... 552 17.4.1. Схема и временные диаграммы ..............................................................553 17.4.2. Определение длительности импульса ..................................................554 17.4.3. Порядок расчета одновибратора ............................................................555 §17.5. Автоколебательные генераторы импульсов на таймере ... 555 17.5.1. Генератор несимметричных импульсов ...............................................555 17.5.2. Определение частоты несимметричных импульсов ........................557 17.5.3. Порядок расчета генератора несимметричных импульсов ...........558 17.5.4. Генератор симметричных импульсов ...................................................558 17.5.5. Определение частоты симметричных импульсов ............................559 17.5.6. Генератор на основе логического инвертора с гистерезисом ........560 17.5.7. Частотные преобразователи для датчиков .........................................561 ГЛАВА 18. Аналого-цифровые преобразователи ..................... 562 §18.1. Общие сведения и параллельный АЦП .......................... 562 18.1.1. Основные параметры АЦП ......................................................................562 18.1.2. Параллельный АЦП ....................................................................................563 18.1.3. Последовательно-параллельный АЦП.................................................564 §18.2. АЦП на основе ЦАП и компаратора .............................. 565 18.2.1. Общие сведения ...........................................................................................565 18.2.2. Развертывающий алгоритм ......................................................................565 18.2.3. Следящий алгоритм ....................................................................................566 18.2.4. Алгоритм поразрядного уравновешивания ........................................567 §18.3. Особенности обслуживания микросхем АЦП ................ 568 18.3.1. Обслуживание АЦП К572ПВ3 ...............................................................568 18.3.2. АЦП с последовательным интерфейсом .............................................569 18.3.3. Программа обслуживания АЦП с последовательным интерфейсом ..............................................................................................................571 18.3.4. Особенности встроенных АЦП ...............................................................571 §18.4. Время-импульсный АЦП развертывающего типа ........... 572 18.4.1. Основные сведения .....................................................................................572 18.4.2. Схема простейшего время-импульсного АЦП ..................................573 18.4.3. Расчетные соотношения ............................................................................574 18.4.4. Уменьшение погрешности ........................................................................575 §18.5. АЦП двойного интегрирования ..................................... 576 18.5.1. Общие сведения ...........................................................................................576 18.5.2. Реализация АЦП двойного интегрирования .....................................577 §18.6. Частотные и сигма-дельта АЦП .................................... 579 18.6.1. Частотные АЦП ............................................................................................579

Стр.23

ОГЛАВЛЕНИЕ 23 18.6.2. Преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) ..............................579 18.6.3. Структура сигма-дельта АЦП .................................................................580 18.6.4. Передискретизация .....................................................................................581 18.6.4. Замена однобитовых устройств ..............................................................582 Список используемых сокращений ......................................... 584 Литература ........................................................................... 585

Стр.24