《数字系统分析》PPT课件.ppt

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1、第15章数字系统分析15.1数字系统的组成15.2多路数据采集系统15.3可编程时钟控制电路15.4可编程彩灯控制电路15.1数字系统的组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、存储电路、运算电路、输出电路等基本部分。1.输入电路输入电路的主要功能是进行A/D转换、电平变换、串行-并行变换等，使外部信号源与数字系统内部电路在负载能力、驱动能力、电平、数据形式等方面相适配。同时，还提供数据锁存、缓冲，以解决外部电路和数字系统内部在数据传输速度上的差别。2.输出电路除了作D/A变换外，输出电路的其它功能与输入电路类

2、似。而信号的传输方向是从内到外。3.控制电路控制电路是系统的核心，它根据输入信号及运算电路的运算结果，先后发出各种指挥系统各部分电路工作的命令，使整个系统有条不紊地工作。4.运算电路在控制电路指挥下，运算电路进行各种算术及逻辑运算，将运算结果送控制电路或者直接输出。5.存储电路输入数字系统的各种信息，以及运算电路在运算中的各种中间结果，都要由存储电路存储。在数字系统工作过程中，存储电路的内容不停地变化。15.2多路数据采集系统在生产及科学实验中，如果要对某个对象进行监测和管理，就需要不断地对对象的状态进行检测。

3、把被监测对象的有关物理量，例如电压、电流、温度等，转换成计算机或其它数字设备能处理的数字量，这个过程叫作数据采集。如果被监测和管理的有多个对象，就是多路数据采集。15.2.1查询式数据采集系统这种系统的框图如图15.1所示。图中假定被采集的对象有8路。采集数据时，被采集的模拟量有电模拟量，也有非电模拟量。非电模拟量要经传感器变成电模拟量。如果被采集对象本身就是数字量，就不用A/D转换。图15.1查询式数据采集系统框图每路的A/D转换电路转换后的数字信号被数据锁存器锁存。同时该锁存器向状态寄存器输出状态信号S来表示数据

4、是否准备好。如果S=1，表示数据准备好，若S=0就表示数据尚未准备好。每路数据锁存器的数据能否输出，还受来自地址译码器选通信号OE的控制，当某个锁存器的OE输入端是高电平时，该锁存器输出端打开，向系统的数据总线输送数据；当OE是低电平时，该锁存器输出端处于高阻状态，与数据总线断开。图15.1所举的例子，被采集的对象有8路，状态寄存器有八位，从S0到S7，分别对应于第0路至第7路的数据准备状态。当计算机需要读取某路数据时，它就向状态寄存器查询该路的数据准备状态。要读取第i路数据时，就从状态寄存器中读进Si。若读进的S

5、i=1，它就经地址总线输出对应于第i路的三位地址码A2A1A0，经地址译码器译码后，只有第i路数据锁存器的OE端输入高电平，使第i路的数据送上了数据总线，被计算机读取。其它各路锁存器的OE=0，数据输出端处于高阻状态。各路数据的位数，因系统的不同而不同。图15.1所举的例子是八位。15.2.2中断式数据采集系统中断式数据采集系统的原理框图如图15.2所示，仍以8路八位为例。在这种系统里，当某一路的数据已在数据锁存器中准备好，该路锁存器就从INT输出端向系统的中断优先权排队电路输出申请,要求向计算机输送数据,这个过程叫中

6、断申请。由于各路的轻重缓急不同，所以设有中断优先权排队电路。中断优先权排队电路收到中断申请信号后，经过比较，确定在提出申请的各路锁存器中,哪一路的优先级别最高。在经它自己的INT输出端向计算机提出中断申请时，同时把优先级别最高的那一路锁存器的地址也输送给计算机。计算机在接到申请后，认为自己目前的工作可以被暂时中断（这是“中断”一词的由来），就暂停目前的工作，转而去接收数据，将优先权排队电路送来的优先级别最高的那一路锁存器地址，经地址总线送至地址译码器，选通对应锁存器，将其锁存的数据送上数据总线,被计算机读取。这里，控制锁存

7、器能否输出数据的控制端子,仍用符号OE表示。图15.2中断式数据采集系统电路框图此外，还有直接数据采集方式。这种方式适用于在对某路数据进行采集时,该路数据总是准备好的情况。计算机只要输出对应于该路的地址码，经地址译码器选通该路的数据锁存器，即可将该路数据读入计算机。控制电路当然比查询式和中断式简单。15.3可编程时钟控制电路数字钟除用作计时外，还可用来定时，例如定时启闭电路，在工程及家用电器中用得越来越多。15.3.1原理方框图数字钟的原理框图如图15.3所示。由于石英晶体稳定度高，故计时电路中的振荡器都是晶体振荡器。

8、秒信号发生器由若干级分频器组成，对石英晶体振荡器输出的频率较高的信号，经过若干次分频，秒计数器输入端便得到1Hz的时钟脉冲。图15.3数字钟原理方框图秒、分计数器中，秒个位和分个位是十进制计数、译码、显示电路；秒十位和分十位是六进制计数、译码、显示电路。对时钟周期取12小时的计时系统来说，小时计数器的