Логическими сообщениями называют такие, истинность или неверность которых может быть определена однозначно. Логические сообщения могут принимать состояние "ИСТИНА" (1) или "НЕПРАВДА" (0). Такие же состояния могут принимать устройства релейно-контактной автоматики ("включен - выключен"), поэтому последовательность их действий (алгоритм) могут описывать уравнение, составленные из логических сообщений.
Основными операциями обработки логических сообщений есть: операция НЕТ (логическое возражение или инверсия), операция ИЛИ (логическое добавление или дизъюнкция) и операция И (логическое умножение или конъюнкция). Кроме этих основных логических операций используют еще производные от них операции ИЛИ-НЕТ, И-НЕТ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (ОПЕРАЦИЯ НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ) и ОПЕРАЦИЯ РАВНОЗНАЧНОСТИ.
Логические элементы, которые реализуют логические операции НЕТ, ИЛИ, И и прочие могут быть созданы на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах, диодах, резисторах), на ИМС, на гидравлических или пневматических элементах. Технико-экономические преимущества ИМС обусловили применение для логических операций почти исключительно ИМС.
|
|
Широко распространенными логическими элементами, которые имеют два стойких состояния, которые они могут менять скачком при поступлении сигналов управления, являются триггеры. Наиболее простые асинхронные R-S триггеры имеют два входа - R и S и два выхода - прямой Q и инверсный . Таблица истинности R-S триггера:
S R Qn +1
0 0 Qn
0 1 0
1 0 1
1 1 запрещенная операция.
Универсальные J - К -триггеры кроме входов R и S имеют входы J, К и синхронизирующий вход С. Для входов J, К таблица истинности имеет вид:
На базе J-К -триггеров можно создать синхронный R-S -триггер, счетный Т -триггер, D -триггер. Синхронный R-S -триггер на базе J - К -триггера реагирует на смену входных сигналов лишь в момент срезания тактового импульса на входе С. У Т -триггера входы J и К соединяют между собою и подают на их напряжение логической единицы, так что J = К = 1. Тогда при каждом тактовом импульсе на входе синхронизации С = Т = 1 выходы триггера будут перебрасываться в противоположное состояние. Такие триггеры используют в счетчиках частоты. В D - триггерах . В таком триггере всегда сигнал на выходе Qn +1 становится равной Qn +1 = D по фронту тактового импульса на входе С, то есть триггер запоминает сигнал на входе D в момент тактового импульса и держит его к следующему тактовому импульсу. Поэтому этот триггер может использоваться как элемент памяти.
|
|
Путем последовательного соединения нескольких Т -триггеров в таким образом, что выход каждого триггера соединяется с входом следующего Т -триггера, можно получить счетчик импульсов, который будет превращать количество импульсов, что поступило к входу первого Т -триггера, в двойное число, разряды которого получаются на выходах всех триггеров в виде параллельного кода.
Параллельный регистр - это устройство с п входами и п выходами. При поступлении синхронизирующего импульса на соответствующий вход С состояние всех входных разрядов передается в выходные разряды и сохраняется там до поступления следующего импульса. Ведь параллельный регистр можно использовать как элемент оперативной памяти.
Последовательный регистр можно получить с п последовательно соединенных D -триггеров. Если подать на синхронизирующий вход С первого триггера п импульсов, то на выходе можно прочитать информацию, накопленную регистром, в последовательному двоичном коде.
Дешифратор - это комбинационно-логическое устройство, которое для каждой комбинации кодов на входах создает логическую единицу или нуль лишь на одном своем выходе. Используется для выбора определенной микросхемы в микропроцессорных устройствах и для преобразования двоичного кода в десятичный. Существуют также дешифраторы, которые превращают определенный входной код в определенный исходный код. Такие дешифраторы используют для управления индикаторами, которые отображают знаковую информацию.
Мультиплексор - это комбинационное устройство, в котором выход соединяется с одним из нескольких входов в соответствии с кодом, поданным на его адресные входы.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - это большая интегральная микросхема, которая имеет m адресных входов и п выходов. Количество входов определяет количество адресных ячеек памяти, которое равняется 2 n. На выходах получаются двойные числа, любое из которых отвечает определенному адресу ячейки памяти.
В цифровых устройствах, которые руководят техническими системами, возникает необходимость преобразования аналоговой величины (угловой скорости вращения, температуры, давления) в цифровой код, который подается на вход цифрового устройства. Для создания аналоговых сигналов управления необходимое обратное преобразование двоичных кодов цифровых устройств в аналоговый сигнал. Эти задачи решаются с помощью специальных устройств - аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Конструктивно они выполняются в виде интегральных микросхем.