Линейные цепи постоянного тока Расчет и исследование сложных электрических схем

Микропроцессоры

Микропроцессор (МП) – программируемое электронное устройство, которое предназначено для обработки информации, представленной в цифровом коде, и управления процессом этой обработки. Микропроцессоры изготовляют по интегральной технологии. Они представляют собой одну или несколько БИС (рис. 16.6).

Рис. 16.6

Микропроцессор обрабатывает входные данные с помощью команд, представленных в двоичном коде. Двоичная система исчисления (с основанием 2) использует только две цифры (1 и 2) для записи чисел. Эти цифры называются битами. Цифровые электронные устройства представляют биты в виде определенных уровней напряжения: 0 – низкое напряжение, 1 – высокое. Например, число 13 в двоичной системе  представляется следующим образом: 13=1·23+1·22+0·21+1·20=1101. Крайний правый бит двоичного числа называется младшим битом, крайний слева – старший. Микропроцессор работает с битами, объединенными в слова. Слово из восьми битов называется байтом.


Архитектура микропроцессора отражает структуру его строения. Микропроцессор состоит из следующих основных блоков (рис. 16.7):

Рис. 16.7

– арифметико-логическое устройство (АЛУ) – реализует арифметические (сложение и вычитание) и логические (И, ИЛИ, сравнение) операции;

– регистр временного хранения данных (РГ) – на вход его поступают результаты операций;

– регистр команд (РК) – 8-разрядный регистр, содержащий первый байт команды;

– дешифратор команд (Д) – устройство расшифровки содержимого регистра команд (Д определяет, что следует выполнить в данный момент);

– счетчик команд (СЧ) – устройство, содержащее 16-разрядный адрес очередной команды;

– аккумулятор (АК) – 8-разрядный регистр, используемый для выполнения и хранения промежуточных результатов арифметических и логических операций;

– регистр слова состояния процессора или файловый регистр (РФ) – группа триггеров, состояние которых зависит от результатов последней операции АЛУ – является индикатором состояния МП в данный момент времени;

– логический блок управления и синхронизации (ЛБУС) – передает сигналы управления и синхронизации во все остальные устройства МП и внешние устройства.

Все блоки МП связаны между собой и с внешними устройствами тремя группами параллельных проводов, называемыми шинами. Шина данных (ШД) служит для обмена исходными элементами данных (числовые данные, команды). Шина адресов (ША) служит для передачи адресов – указаний местоположения ячейки памяти в запоминающем устройстве. Шина управления (ШУ) служит для обмена сигналами управления между блоками МП и внешними устройствами.

Микропроцессор является основным элементом ЭВМ. Кроме него, в состав ЭВМ (рис. 16.8) входит запоминающее устройство (ЗУ), выполненное на основе триггеров. ЗУ бывают двух типов:


Рис. 16.8

– постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), предназначенное для хранения неизменных данных – констант, программы монитора, обеспечивающей функционирование системы, некоторых стандартных программ. Такую информацию ПЗУ может только считывать;

– оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – содержит изменяемые данные – программы пользователей, результаты вычислений и др. В процессе работы информация ОЗУ может удаляться и записываться в процессе выполнения программ. При отключении питания информация ПЗУ сохраняется, а в ОЗУ стирается.

В состав ЭВМ также входят различные устройства ввода – вывода УВВ информации. Для ввода информации используются клавиатура, преобразователи сигналов, датчики и т.д.

Вывод информации осуществляется с помощью индикаторов, дисплеев, печатающих устройств, средств регистрации.

Элементы ЭВМ соединяются друг с другом и с внешними устройствами при помощи специальных аппаратных средств, называемых интерфейсом. Синхронизация работы всех элементов осуществляется генератором тактовых импульсов (ГТ), задающим частоту работы ЭВМ.

Принцип действия машины постоянного тока

      Рассмотрим работу машины постоянного тока на модели рис.11.2,

     где 1 - полюсы индуктора, 2 - якорь, 3 - проводники, 4 - контактные щетки.
     Проводники якорной обмотки расположены на поверхности якоря. Очистим внешние поверхности проводников от изоляции и наложим на проводники неподвижные контактные щетки.
     Контактные щетки размещены на линии геометрической нейтрали, проведенной посредине между полюсами.
     Приведем якорь машины во вращение в направлении, указанном стрелкой.

     Определим направление ЭДС, индуктированных в проводниках якорной обмотки по правилу правой руки.

     На рис.11.2 крестиком обозначены ЭДС, направленные от нас, точками - ЭДС, направленные к нам. Соединим проводники между собой так, чтобы ЭДС в них складывались. Для этого соединяют последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности (рис. 11.3)


Расчет неразветвленных магнитных цепей