Temos:
- Įvadas
- Loginiai vartai
- Kombinacinės grandinės ir taikymas automobiliams
Įvadas:
Šiuolaikinių variklinių transporto priemonių informacijos apdorojimas iš esmės arba ne visiškai skaitmeninis. Skaitmeninę informaciją sudaro elektros įtampa, kur pagal įtampos lygį formuojamas taip/ne arba įjungimas/išjungimas. Viduje sąsajos elektronika yra ant A/D keitiklio (analoginis / skaitmeninis), kur jutiklio įtampa konvertuojama į skaitmeninį pranešimą, kurį sudaro vienetai ir nuliai.
Skaitmeninėje elektronikoje kalbame apie loginį 1 arba loginį 0. Įtampos yra TTL lygyje (Transistor Transistor Logic).
- Taip arba įjungta: logiška 1: 5 voltų
- Ne arba išjungta: logiška 0: 0 voltų
Pagrindinėse ECU elektroninėse grandinėse yra daug IC, kurios sukuria logines grandines. Šiose loginėse grandinėse yra loginiai vartai, kuriuos CPU gali valdyti aparatinė arba programinė įranga.
Loginiai vartai:
ALU (Aritmetinis loginis vienetas) yra centrinė mikroprocesoriaus dalis ECU. ALU atlieka aritmetines ir logines operacijas. ALU taip pat patikrina, kur atmintyje yra kita vykdomos programos komanda.
ALU yra loginiai vartai, kurie dažnai yra pagaminti iš silicio puslaidininkių. Loginiai vartai gali atlikti operacijas per kelias nanosekundes naudodami dvejetainį kodą; vienetų ir nulių derinys. Tai suteikia komandą, kurią sudaro dvi parinktys: įjungta arba išjungta, laidžioji arba nelaidžioji. Kelios komandos yra apdorojamos vienu metu ALU ir kartu sudaro 8, 16 arba 32 bitų „žodį“, atsižvelgiant į kompiuterio architektūrą. Žodis yra didžiausias duomenų kiekis, saugomas viename duomenų registre. Tai duomenų kiekis, kurį procesorius gali apdoroti vienu metu.
ALU atliekamos šios pagrindinės operacijos:
- vienos ar kelių bitų pozicijų perkėlimas į kairę arba dešinę (slinkimas)
- aritmetinių operacijų su dviem žodžiais atlikimas, pavyzdžiui, pridėjimas arba pridėjimas (pridėti);
- loginių operacijų atlikimas su duomenimis (IR, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR).
Toliau pateiktuose paveikslėliuose ALU parodytas kaip simbolis (kairėje) ir su IEC simboliais, kurie verčia operaciją iš A ir B (įeinantis) į R (išeinantis).
NOT, OR ir AND vartai, kuriuos matome dešiniajame ALU, yra dažniausiai naudojami loginėms operacijoms atlikti. Yra prievadų, kurie papildo šiuos tris pagrindinius prievadus. Prie to grįšime vėliau šiame puslapyje. Naudojant NOT, OR ir AND vartus, įvesties rezultatus galima iš anksto užprogramuoti. Naudojant grandinę, kuri įjungia atsakymą, pvz., taip/ne arba teisingą/klaidingą, pavyzdžiui, rankinio stabdžio įspėjamajai lemputei, lemputė gali būti įjungta pagal du įėjimus.
- ar uzjungtas rankinis stabdis?
- ar stabdžių skysčio bako lygis yra tinkamas?
Jei į vieną ar abu atsakymus galima atsakyti „taip“, įsijungia įspėjamoji lemputė. Daugiau pavyzdžių rasite toliau šiame puslapyje.
Žemiau esančioje lentelėje parodyti šie trys pagrindiniai prievadai. Šiame puslapyje mes dažniausiai naudojame angliškus pavadinimus (IR vietoj EN), kad nesukeltume painiavos jums, kaip skaitytojui, tačiau, žinoma, abu yra teisingi. Tas pats pasakytina ir apie simbolius (IEC ir ANSI). Mes taikome IEC simbolius, tačiau Amerikos literatūroje daugiausia matome ANSI simbolius. Taip pat galioja: nemaišykite jų ir naudokite vieno tipo simbolį.
Žemiau lentele pateikiamas kiekvieno vartų savybių paaiškinimas, o tiesos lentelė parodo, kurios įvestys suteikia jums išvestį 0 arba 1.
Žemiau pateikiamas trijų vartų su simboliu ir tiesos lentele paaiškinimas, rodantis skirtingų įvesties kombinacijų išvestis.
IR vartai:
AND vartai (oland. AND vartai) gali turėti kelis įėjimus, bet visada turi tik vieną išvestį. Paveiksle matome įėjimus a ir b. Galima nustatyti 1 arba 0 abiejuose įėjimuose, nepriklausomai vienas nuo kito. Išėjimas (Q) tampa 1, jei abu įėjimai (a ir b) yra 1. Visais kitais atvejais išvestis Q yra 0.
- Su dviem AND vartų įėjimais (šiuo atveju įvestis A ir B), yra keturios galimos grandinės, skirtos generuoti išvestį. Jie rodomi tiesos lentelėje, dešinėje nuo IR vartų vaizdo.
- Su keturiais įėjimais yra 16 galimybių;
- Su aštuoniais įėjimais yra net 256 galimybės.
ARBA vartai:
OR vartai (oland. OF vartai) taip pat gali turėti kelis įėjimus su vienu išėjimu. Naudojant ARBA vartus, išėjimas yra 1, jei vienas iš dviejų įėjimų yra 1, arba jei abu įėjimai yra 1.
NE vartai:
NOT vartai (olandiškai: NOT gate) veikia kaip keitiklis ir turi tik vieną įėjimą ir išėjimą. Įvesties signalas yra invertuojamas: kai įvesties signalas yra 1, išėjimo signalas tampa 0 ir atvirkščiai.
Be minėtų grandinių (AND, OR ir NOT), žinome ir daugybę išvestinių loginių grandinių. Su šiomis grandinėmis galime sujungti dvi iš anksčiau aptartų grandinių į vieną grandinę.
NAND vartai:
Ne-AND vartai yra AND vartai, po kurių seka NE vartai. Išvestis yra 1, jei keli įėjimai turi 1. Tik tada, kai visi įėjimai turi 1, išvestis yra 0. Tai yra visiškai priešinga anksčiau aptartam AND vartams.
NOR vartai:
Ne-ARBA vartai (Non-OR vartai) yra ARBA vartai, po kurių seka NE vartai. Jis gali turėti kelis įėjimus ir turi tik vieną išėjimą. Šioje grandinėje išėjimas bus tik 1, kai abu įėjimai yra 0.
XOR vartai:
Išskirtiniai ARBA vartai yra vartai, kurių išėjimas yra 1, kai tik vienas įėjimas yra 1. Kai abu įėjimai turi tą pačią loginę būseną, išvestis tampa 0. XOR vartai niekada neturi daugiau nei dviejų įėjimų.
XNOR prievadas:
Išskirtiniai-ARBA vartai yra su NOT vartais, todėl jie yra išskirtiniai-NE-OR vartai. Išėjimas yra apverstas prie XOR vartų.
Kiekvienai IC svarbu, kad būtų prijungtas maitinimo šaltinis ir įžeminimas, kad būtų sudaryta uždara grandinė. Abu prievadai taip pat turi gauti įtampą, kad būtų išvengta slankiojo matavimo. Norint tinkamai perjungti įėjimus ir išėjimus, reikalingi ištraukiami ir nuleidžiami rezistoriai. Be šių rezistorių prievadai gali likti „aktyvūs“, o nekontroliuojami. Tada prievadai nėra patikimi.
Kombinacinės grandinės ir automobilių pritaikymas:
Skaitmeninius IC galima sujungti prijungus vieno IC išvestį prie kito IC įvesties. Su šiais deriniais galima sukurti grandines, kurios sukuria pageidaujamą išvesties derinį bet kokiam norimam įvesties deriniui. Kai sujungti keli IC, kalbame apie kombinuotą grandinę. Norėdami pajusti kombinuotas grandines, toliau pateikiami automobilių techniniai pavyzdžiai.
Šviesos įspėjimo grandinė:
Praktinis kombinuotosios grandinės pavyzdys yra šviesos įspėjimas. Išjungus degimą ir atidarius duris, kai dega išoriniai žibintai, vairuotojas turi būti įspėtas garsiniu signalu. AND vartai naudojami trims įvesties signalams. Kaip aprašyta ankstesniame skyriuje, visi AND vartų įėjimai turi būti 1, kad išvestis gautų 1 ir suaktyvintų garsinį signalą. Jei vienas iš trijų AND vartų įėjimų yra 0, išėjimas lieka 0, o garsinis signalas lieka išjungtas.
- Šviesos jungiklis: kai jungiklis išjungtas, įvestyje a bus rodoma 0. Kai įjungiami stovėjimo arba artimųjų šviesų žibintai, tai tampa 1;
- Uždegimo užraktas: įjungus uždegimo užraktą, įėjime b pasirodo 1. Kai degimas išjungtas, 0. Šiuo atveju NOT vartai paverčia 0 į 1, kad gautų teisingą signalą AND vartams.
- Durų jungiklis: atidarius duris signalas perjungiamas į žemę. Kaip ir su uždegimo jungikliu, 0 turi būti apverstas į 1, kad AND vartai veiktų tinkamai.
