20-ma’ruza. Rakamli kurilmalarning tarkibiy elementlari

20-ma’ruza. RAKAMLI KURILMALARNING TARKIBIY ELEMENTLARI

1. 
   SHina texnologiyalarining elementlari. Katta integral sxemalar (BIS).
   
2. 
   Analog - rakamli, rakam analogli uzgartkichlar. Analog-rakamli uzgartirish prinsiplari.
   
3. 
   Mikroprotsessor tarkibi.
   
4. 
   Mikrokontroller tarkibi.
   
5. 
   Kompyuterli boshkarishning tarkibi va prinsiplari.
   

Xalq xo’jaligining barcha jabxalarida sanoatni avtomatlashtirish bir qanchamuammolarni keltirib chiqaradiki, bo’lar asosan agregat va texnik ob`yektlarni boshqarish sifatini oshirish, avtomat ishidagi jarayon vaqtini qisqartirish, rostlanuvchi parametrning aniqlik darajasini oshirish, qurilmalarni mikrominiatyuralash, ishlash puxtaligini oshirish, texnik iqtisodiy ko’rsatkichlarini yaxshilash bilan bog’liq bo’ladi.
Aytib o’tilgan muammolarni echish faqat xisoblash tizimlari katta va kichik boshqaruvchi xisoblash mashinalari (BXM), raqamli rostlagichlar va uzatuv tizimlari xamda boshqa shunga o’xshash, tarkibidaanzlog-raqamli va raqam-analogli vositalar bo’lgan jixozlarni qo’llash orqadigina amalga oshirilishi mumkin.
BXM li tizimlarda boshqaruv signallarining ketma-ketligi xar bir qadamdaapparatli avtomatlashtiriga vositalari bajaradigan vazifalarni o’zgartirish qobiliyatiga ega bo’lib, xar qanday murakkab vazifalarni bajarish imkonini beradi. Bu ketma-ketlik, odatda dasturni tashkil qiladi va BXM li tizimli dasturli bajarish tizimi deb yuritiladi.
Raqamli rostlagich va raqamli kuzatuv tizimlari bo’lgan avtomatlashtirish tizimlarida boshqaruv, oldindan ularga qo’yilgan vazifalarga ko’ra, qat`iy tuzilma (xar bir boshqaruv apparatlari ma`lum vazifani bajarganda) asosida bajariladi. Bunday turdagaapparatlarga ega tizimlar apparaturali echimlar deb yuritiladi.
Boshqariluvchi ob`yektlarga ega bo’lgan xisoblash tizimlari bilan aloqa qilish
va bog’lanish qurulmalari sifatida, axborotga ishlov berish uchun (masshtablash, liniyaviy vaoperativ o’zgartirish, chiziqlashtirish, aproskimasiyalash, prognozlash vab.k.), shuningdek boshqaruvchi ta`sirlarni ishlab chiqish uchun analog-raqamli o’zgartirgichlar (ARO’) va raqam-analogli o’zgartgichlar (RAO’) qo’llaniladi. ARO’ va (RAO’) larni qurishda turli elektron, elektromagnit va elektromexanik qurilmalardan foydalaniladi.
Mikroprosessorlar asosini mantiqiy katta integral sxemalar (KIS) tashkil
etib, ularda dasturlanishlik va ko’p funksiyalanish tamoillari amalgaoshiriladi.
Avtomatlashtirish tizimlarida boshqaruv vazifasining murakkabligiga ko’ra, mikroprosessorlar, xisoblash-echish bloklari yoki mikrodasturlash qurilmalari ishlatiladi. Mikrodasturlash qurilmalari, ularning baza elementlari, ishchi siginallar, ishlash sharoitlari, qurilish turlari va maqsadli funksiyalari bilan aniqlanadigan apparatli vositalar yordamida bajariladi. Apparat vositalari asosidi diskret avtomatik qurilmalarning dasturiy turlari yaratiladi. Kuchli moslashuvchanlik xususiyatiga ega bo’lgan, unchalik tezkor bo’lmagan xozirgi zamon boshqaruv tizimlarida mikroprosessorlar ko’llaniladi. Ular nisbatan sodda ravishda xaqiqiy vaqt masshtabidaaxborot ishlab chikaruvchi bloklarni ishga tushiradi. Bunday bloklar tarkibiga mikroprosessor yig’malari kiradi. Ular dasturlash, arifmetikmantikiy jarayonlarni bajarish, xotira qurilmalari (ularda dasturlar, operativ axboratlar, xar xil kichik, o’rta va katta interval sxemalar) va bolokalardan ibornt. Mikroprosessorning afzalligi, qiritilayottan axborot mazmuniga qarab uz vazifalarini o’zgartaraolish qobilyatiga egaligidir. Ular yordamida taymerdan, dasturiy isharifmetik mantiqiy qurilmalar, avtomatik o’rnatuvchi sxemalar va boshqalar
boshqariladi. Mikroprosessorlarning yuqori darajalagi texnik tavsiflari va ishlab chiqarilayotgan axborot birligiga nisbatan olganda kichik qiymatga egaligi, ayrim sanoat korxonalari texnologii jarayonlarini avtomatlashtirishda, robot texnikasini qo’llashda kattaomil xisoblanadi.
Analog-rqamli va raqam-analogli o’zgartirgichlar. Analog-raqamli O’zgartirgichlar- bo’lar kodlovchi o’zgatgichlar bo’lib, ulardasignalni daraja va vaqt bo’yicha kvantlash amali bajariladi. 8.1a-rasmda texnologik parametrlar (xarorat, bosim va boshqalar) ning vaqt bo’yicha uzluksiz o’zgarishi ko’rsatilgan. 8.16 -rasmdaana shu parametrning daraja-satxi bo’yicha diskret o’zgarishi va 8.1v -rasmda esa, vaqt bo’yicha o’zgarishi ko’rsatilgan.

1 -rasm
Uzluksiz analog axborot o’zgartgichini raqamli o’zgartgichga aylantirish imkoni, uni xar xil xisoblash va mikroprosessor qurilmalarida qo’llashlikka asos yaratadi va fizik tabiatidan qat`iy nazar xar xil sanoat jarayonlarini avtomatlashtirish va boshqarish mumkinligini isbotlaydi. Xisoblash qurilmasi chiqish qismida ishlab chiqilgan raqamli axborot raqam-analogli o’zgartgich yordamida uzluksiz axborotga aylanadi.
Analog-raqamli o’zgartgich (ARO’) va raqam-analogli o’zgartgich (PAO’) larni,
qurishda katta integral sxemalar qo’llanishga ega.
Raqamli avtomatik tizimlarda axborotni uzatish va ishlab chiqishda kvantam davrini xisoblash katta axamiyat kasb etadi. Odatda kvantlash juda kichik bo’masligi kerak, chunki bu xolda tizimning raqamli qismi juda murakkablashib, uning natijasida axborotni uzatish samarasi pasayib ketadi. Satx bo’yicha kvantlashda uning davri kirshi qismidagi uzluksiz signal spektridagi eng tez o’zgaruvchi komponent davridan kamida ikki marotaba kam bo’lmog’i lozim.
Elektr avtomatika tizimlarida ARO’ sifatida kuchlanish-kod o’zgartgichi (KKO’), burchak-kod o’zgartgichi (BKO’), (masalan, kodlovchi disk) kullanilsa, RAO’ sifatida esa kod-kuchlanish o’zgartgichi (Kod. KO’) va kod-burchak o’zgartgichi (KBO’) (masalan, qadamli motor) qo’ullanishga ega.
Raqamli regulyatorga ega bo’lgan avtomatik tizimlarda ARO’ da RAO’ lar
qo’llaniladi (8.2a -rasm). Datchik 9 nazorat qilinayotgan kmymatni kuchlanish U<sub>D</sub> ga
aylantiradi. KKO’ da uzluksiz qiymat U<sub>D</sub> rakamli kod [X<sub>TB</sub>] ga aylanadi va u raqamli
regulyator (RR) ga kiritilib, raqamli kodga aylantiriladi va KKO’ ga uzatiladi
So’ngra bu signal, kuchaytirgich K da kuchaytirilib boshqarish ob`yekti BO ni
boshqarish uchun ijrochi element IE ga beriladi.
ARO’ va RO’A larda xisoblovchi va kontaktsiz kommutasiyalovchi qurilmalar
sxemalarining asosini tashkil qiluvchi trigterli qurilmalar qo’llaniladi.
Uzluksiz qiymatlarni diskret qiymatlshga o’zgartilish turli usullardabajariladi. 8.26-rasmda shunday sxemalarning bittasi keltirilgan. Unda KKO’ da kuchlanishni kodga aylantirish ko’rsatilgan. Kuchlanish U_K ni kodga aylangirish bir necha bosqichda bajarilgan: avvaliga kuchlanish U_K vaqt impuls o’zgartkichi (VIO’) da
t_U=f(U_k) elektr impulsiga aylangach, vaqt bytervali t_u impulslar soniga aylanadi va
xicoblagich-schyotchik yordamida raqamli kod ko’rinishiga o’tadi. VIO’ dan olinayotgan
impulslar uzlukliligi U qiymatiga bog’liq bo’lib qoladi. Uning qiymati qanchalik
katta bo’lsa, vaqt uzlukliligi t_U shunchalik uzun bo’ladi. Mantiqiy element «I» ning
kirish qismiga impuls generatori GI dan yuqori chastotali uzluksiz, signallar, VIO’
dan esa past chastotali t_u impulslari ta`sir qiladilar. t<sub>u</sub> vaqt ichida, ya`ni "I" elementining ikkala kirish qismiga signallar berib turilganda, GI dan ikkilik tartibidagi xisoblagichning kirish qismiga impulslar berilishi ta`minlanadi. Ikkilik tartibdagi xisoblagich, o’zaro ketma-ket ulangan tritgerlarda yig’ilgan bo’lib,
ularning xar biri ikkilik son 2, 2<sup>1</sup>, 2<sup>2</sup>,..., 2<sup>n-1</sup> razryadiga to’g’ri keladi. Xisoblagich
kirish qismiga n son impuls (t<sub>U</sub> vaqtida) kelib tushganda, xisoblagich tritgerlari ikkilik sonlar razryadiga mos keluvchi xolatga keladilar.
20.2v-rasmda teskari aloqa kod orqali amalga oshirilgan KKO’ ning sxemasi
keltirilgan. Bunday o’zgartgichlar balansli O’zgartgichlar deb ataladi. Ularda KKO’
chikik qismidagi kod, uni kuchlanishga aylantirib beruvchi o’zgartgich yordamida, raqamli kodga proporsional bo’lgan kuchlanish U<sub>TB</sub>ga o’zgartiriladi. Element TE da kuchlanishlar U<sub>K</sub>va U<sub>TB</sub> lar taqqoslanadilar. U<sub>K</sub>=U<sub>TB</sub> bo’lganda mantiqiy element "I" ning kirish qismiga signal berilishi to’xtaydi.
8,2g-rasmda ko’rsatilgan kodni kuchlanishga aylantiruvchi o’zgartgichning ishlash prinspi toklarni jamlashga asoslangan. Kommutasiyalovchi (uning sxematik ifodasi rasmda kalitlar K<sub>0</sub>,K<sub>1</sub>,...,K<sub>n-1</sub> ko’rinishda keltirilgan) qurilmalar
xisoblagich triggeri yoki registorlardan boshqariladi. Andozaviy registorlar Ru,2Ru, 4Ru,...,2<sup>n-2</sup>Ru o’zaro ketma-ket ulanib, ularning qiymatlari kommutasiyalovchi kalitlar K<sub>0</sub>, K<sub>1</sub>, ..., K<sub>p-1</sub> ketma-ket ulanganda chiqish kuchlanishning ikkilik qonunining ta`minlanishini xisobga olib qa`bo’l qilingan. Undan tashqari sxemada R<sub>i</sub> »R<sub>U</sub>. Shunga ko’ra R<sub>i</sub> rezistorli zanjir toklari amalda bir xil qiymatlarga ega, zero ular ta`minlovchi kuchlanish U va qarshilik R_i bilan belgilanadi. KKO’ ning chiqish qismidagi kuchlanish U_Ch ketma-ket ulangan qarshiliklar R_i dagi kuchlanishlar tushishining yig’indisiga teng. Registr triggerlaridan K₀-K_n-1 boshqaruv kalitlari orqali belgilanadigansiginallar KKO’ ning tegishli zanjirlarini ulaydi. Agar ayni kod razryadi tarkibida 1 raqami bo’lsa, unga tegishli kalit ulanadi. Agar, masalan, kodning barcha razryadlari 1 raqamiga ega bo’lsalar, demak barcha kalitlar ulanadi va rezistorlar K_U,..,^n-2R_Udan o’tuvchi toklar I chiqish qismda maksimal qiymatli kuchlanish xosil qiladilar: U₄=IR_U(2⁰+2¹+2²+...+2^n-2). Kod KO’ chiqish qismidagi kuchlanish U_Ch o’pgartgich sxemasida tegishli kalit ulangandagi kod bilan aniqlanadi.



2-rasm

Sanoat qurilmalarini avtomatlashtirishda ARO’ sifatida burchak kod
o’zgartirgichi-kodlovchi disklar qo’llanishga ega. Ular ijrochi mexanizm valiga
maxkamlab o’rnatilgan bo’ladi. Disk xar xil konsentrik doiralarga bo’lingan. Ularning soni kod razryadi soniga teng. Bu doiralarda kodlar ifodalangan. Disk aylanishi bilan xisoblovchi qurilma (u qo’zg’olmas xolatga ega) kodlarni belgilay boshlaydi va qancha aylanganini aniqlaydi. Kod burchak RAO’ sifatida qadamli motorlarning raqamli boshqaruv sxemalari yoki raqamli xolatli kuzatuv tizimlari qo’llanadi. Bunda ijrochi element sifatida o’zgarmas tok motori ishlatiladi.



Mikroprosessorlar va mikroprosessorli tizimlar va komplektlar.