Digitális technika az automatizálásban

Tartalom

Előszó.........................................................11
1. A digitális technika módszertani alapjai...................................13
1.1 Alapelvek, számrendszerek............................................13
1.11 Digitális elv, analóg elv .............................................................13
1.12 Számrendszerek......................................................................................14
1.121 Poliadikus számrendszerek ........................................................14
1.122 Számrendszerek közötti átszámítás ..........................................16
1.123 összeadás és szorzás duális számokkal .................................18
1.124 A duális számrendszer előnyei ..................................................18
1.125 Maradékosztály rendszerek........................................................19
1.13 A szorzás és osztás visszavezetése összeadásra és kivonásra............20
1.2 Kódok ..............................................................21
1.21 A kódolás célja...................................................21
1.22 Gray-kód.............................................................22
1.23 Távíró-ABC a CCIT 2 szerint..............................................................24
1.24 A kódszavak fellépése............................................................................24
1.25 Soros és párhuzamos üzem....................................................................25
1.26 Néhány fontos fogalom: tetradikus kódok, bit, redundancia..........26
1.261 Követelmények a tetradikus kódokkal szemben ....................27
1.262 Decimális-duális kód .........................................27
1.263 Egy 1224-kód ................................................................................28
1.27 n-ből m kódok ..................................................................28
1.271 Pentadikus kódok, Walking-kód ..............................................29
1.272 Bikoináris kód, koibináris kód. Maradékosztály-kód ............29
1.28 Helyesbíthető kódok .........................................30
1.281 Blokkátvitel..................................................................................30
1.282 Hamming-kódok............... ..........................................32
1.283 Több hiba helyesbíthetősége......................................................37
1.3 Boole-algebra ..................................................................................................37
1.31 A Boole-algebra mint rövidítési előírás ..........................39
1.311 Boole-féle szorzat mint logikai ES............................................39
1.312 Boole-féle kiegészítés mint logikai NEM..................................40
1.313 Boole-féle összeg mint logikai VAGY ......................................41
1.314 • és + bevezetése & és V helyett ............................................42
1 .32 Igazságtáblázatok ..............................................................................43
1.321 Szorzat, kiegészítés és összeg igazságtáblázatai ......................43
1.322 Függvényábrázolás igazságtáblázatokkal................................43
1.323 Függvény leolvasása az igazságtáblázatból . ......................45
1.33 Szemléltetés a halmazelmélet alapján ............ . ................47
1.331 Boole-féle szorzat mint átlag....................................47"
1.332 Boole-féle összeg mint egyesítés ..............................................47
1.333 A Boole-féle számítási törvények szemléltetése ......................48
1.34 A Boole-algebra axiómái és levezetett tételei....................................50
1.341 A Huntington-féle axiómarendszer............................................50
1.342 A Huntington-féle axiómákból levezetett tételek ..................51
1.343 Az axiómarendszer levezetése igazságtáblázatokból; levezetett tételek...... 56
1.35 A Boole-algebra alaptétele ....................................................................57
1.351 Minimáltagok és maximáltagok . . .....................................57
1.352 A minimáltagokra és maximáltagokra vonatkozó tételek . . 58
1.353 Igazságtáblázat a minimáltag alakjának leolvasásához .... 58
1.354 A Boole-algebra alaptétele.........................................................59
1.36 n-változójú Boole-függvények véges száma ......................................60
1.37 Műszaki rendszerek leképezése a Boole-algebrára ............................61
2. Memória nélküli digitális rendszerek megvalósítása ........................................62
2.1 A Boole-függvények megfogalmazása........................................62
2.11 Generátor példa...............................................................................62
2.12 Kazán védő kapcsolás .................................................................62
2.13 Négy fogyasztói csatlakozás egymáshoz viszonyított reteszelése . 63
2.14 Addíciós kapcsolóelem duális számjegyekhez.........................64
2.15 Kivonó kapcsolóelem duális számjegyekhez...............................64
2.2 A Boole-függvények átalakítása kapcsolási körök szimbólumaivá .... 65
2.21 A Boole-féle szorzat, összeg és kiegészítő érték szimbólumai..........65
2.22 Kapcsolási körök a 2.1 pontban tárgyalt példákhoz........................66
2.221 A generátor példa........................................................................66
2.222 Kazánvédő kapcsolás .................................................................66
2.223 Négy fogyasztói csatlakozás reteszelése....................................66
2.224 Addíciós kapcsolóelem................................................................67
2.225 Kivonásos kapcsolóelem ............................................................67
2.23 Teljes összeadómű két duális számhoz................................................68
2.3 A szimbólikus kapcsolási körök megvalósítása műszaki építőkockákkal .....68
2.31 Jelfogók (relék).........................................69
2.311 Generátor példa...................................70
2.312 Kazánvédő kapcsolás..............................70
2.3J 3 Kiegészítő dióda alkalmazási példái .................71
2.314 Reed-érintkezők rövid kapcsolási időkhöz.............72
2.32 Diódás gatter..........................................72
2.321 Boole-féle szorzat ós összeg diódás gatterekkel ........72
2.322 A feszültségek tűréstartományai ....................73
2.323 Függvény ábrázolás diódás gatterekkel, példák ........73
2.324 A diódák ideálistól eltérő tulajdonságai ..............74
2.325 Gatterek segédfeszültség nélkül. Küszöbértéklogika ....75
2.33 Tranzuiztoroi kapcsolási elemek ..........................75
2.331 Emitterkapcsolás .................................76
2.332 Kapcsolás a Boole-féle kiegészítő érték megvalósításához
2.333 Kollektorkapcsolás ...............................77
2.334 Különféle tranzisztoros áramköri elemek .............78
2.34 Egyéb megvalósítási rendszerek ..........................................................79
2.341 Parametron ..................................................................................79
2.342 Kryotron ......................................................................................79
2.343 Mikrotechnika ..............................................................................80
2.4 Alkatrészek segédacélokra ...................................................................80
2.41 A diódás mátrix ......,......................................................................80
2.42 Mágnesmagos mátrix ............................................................................81
2.5 Az AEG vállalat I. sorozatú Logistat rendszere........................................82
2.51 Az I. sorozatú Logistat logikai elemei................................................83
2.52 Bemenő és kimenő elemek...................................83
2.8 Az AEG vállalat II. sorozatú Logistat rendszere .................. . 85
2.61 AII. sorozatú Logistat logikai elemei .......................................85
2.62 Kimenő és bemenő elemek................................................86
3. A Boole-függvények egyszerűsítése .................................................87
3.1 A Boole-algebra szabályainak közvetlen alkalmazása 87
3.2 Quine módszere......................................................90
3.21 1. lépés: A minimáltagos alak felállítása............................................90
3.22 2. lépés: Az AB + AB = A azonosság alkalmazása ................90
3.23 3. lépés: A primtagok és minimáltagok A táblázatának felállítása 91
3.24 4. lépés: A főtagok megkeresése ..........................................................92
3.25 5. lépés: Főtag nélküli B táblázat felállítása ....................................92
3.26 6. lépés: Kétszeresen meghatározott minimáltagok kihagyása ... 93
3.27 7. lépés: C táblázat felállítása a már meghatározott tagok kihagyásával ....... 93
3.28 8. lépés: A kedvezőtlen primtagok kihagyása ..................................93
3.29 9. lépés: Másodfajú főtagok .........................................94
3.210 10. lépés: Az E táblázat felállítása ..........................................94
3.211 11. lépés: A legegyszerűbb primtag-kombináció megkeresése
az összes még meg nem határozott minimáltag teljes meghatározásához . . . 94
3.212 Példák a Quine-módszerre..........................................................95
3.3 A Karnaugh-Veitch-diagram módszer......................................................98
3.31 Két változó elrendezése egy diagramban ..........................................98
3.32 Példa........................................................99
3.33 Elemi blokkok ........................................................................................100
3.34 Karnaugh-Veitch-diagram kettőnél több változóhoz ....................100
3.35 Minimáltagok kombinálhatósági szabályai ........................................101
3.36 Szisztematikus lépések minimáláshoz a Karnaugh-Veitchdiagramban .....102
3.37 Egyszerűsítési példák.....................................................................103
3.38 Több függvény egyszerűsítése a Karnaugh-Veitch-diagrammal . 104
3.4 Keduridanciák felhasználása a Karnaugh-Veitch-diagramban..............105
3.41 lietcjszolőkapcsolás négy fogyasztói csatlakozáshoz..........................105
3.42 Egy további példa..................................................................................107
3.5 Minimáltag átalakítása maximái taggá a Karnaugh-Veitch-diagram segítségével.... 107
4. Digitális tárolók (memóriák) megvalósítása és feladata
4.1 Mágneses tárolók.......................110
4.11 Ferritmagos tárolók .................................................110
4.111 A tárolóferritmagok tulajdonságai............................................110
4.112 Tárolómagos mátrix, áramkoincidencia ..................................110
4.113 Olvasási művelet....................................................112
4.114 Zavaró alhurkok .....................................112
4.115 Szelekció, választómagok..................................112
4.12 Mágnesdobos, mágneslemezes és mágnesszalagos tárolók................113
4.13 Twistor, igen vékony mágnesrétegek...............................113
4.14 Transfluxor..................................... ...........114
4.2 Elektronikus tárolóelemek, regiszterek ......................................................115
4.21 Elektroncsöves bistabil multivibrátor (flip-flop) .........................115
4.22 Tranzisztoros bistabil multivibrátor....................................................116
4.23 Statikus és dinamikus tárolóelemek....................................................117
4.24 Számlálóláncok, számlálógyűrűk............. . . ...................117
4.25 Csúsztató regiszterek .......................................................................118
4.26 Memória-tároló ........ 119
4.27 Alagútdiódák.................................................119
4.3 Holtidős tárolók.....................................................................120
4.4 Kriotronos bistabil multivibrátor ........... ................... 120
4.5 Elektrosztatikus számlálócsövek ....................................120
4.6 Tárolóelemek az AEG vállalat I. sorozatú Logistat rendszerében ..... 121
4.7 Tárolóelemek az AEG vállalat II. sorozatú Logistat rendszerében .... 122
5. Tárolóelemes digitális rendszerek elmélete ........................................................123
5.1 A tárolóelemek átviteli függvénye ..............................................................123
5.11 RS-tárolóelem ......................................................123
5.12 IK-tárolóelemek.........................................................124
5.13 EL-tárolóelem .......................................................125
5.2 Problémafüggvény......................................................126
5.21 Példa a problémafüggvényre...................................................126
5.22 A problémafüggvény általánosított alakja ........................................127
5.3 Boole-féle meghatározó egyenletek és bemeneti függvények ..................127
5.31 Megoldás az RS-tárolóelemhez ..........................................................128
5.32 Megoldás az IK-tárolóelemhez ..................................129
5.33 Megoldás az EL-tárolóelemhez ............................................................130
5.4 A paraméterek meg választása, a bemeneti függvények átalakítása
kapcsolási rajzzá ................................................................................131
5.41 Példa a kódolt számlálókapcsolásra ..................................................131
5.42 Példa pentádosan kódolt számlálókapcsolásra..................................132
5.43 Utalás a szabad paraméterek számának optimalizálására és a redundanciák bevezetési módszereire ....................................................135
6. Bevezetés a kapcsolókörszintézisbe Huffman és Moore automata
modellje alapján....................................................................................................136
6.1 Turing-gép és logikai hozzárendelő..............................................................136
6.2 Huffman és Moore automata modellje........................................................136
6.3 Huffman és Mealy minimálási módszere tárolókapcsolásokhoz ............137
6.31 Kapcsolás három tárolóelemmel ........................................................137
6.32 A táblázat átalakítása ..........................................................................138
6.33 Úgynevezett kombinációgyanús csoportok képzése..................139
6.34 Állapotok kombinálása..........................................................................140
6.35 Egy tárolóelem megtakarítása ......................................................141
6.36 A kapcsolási rajz elkészítése ......................................................142
6.4 Pszeudo-tetrádokat kijelző digitális kapcsolási kör szintézise ................144
6.41 A kapcsolási kör feladata......................................................................144
6.42 Állapottáblázat felállítása ....................................................................144
6.43 A Huffman-Mealy módszer alkalmazása ........................................146
6.44 A számításos módszer alkalmazása tárolókapcsolásoknál................147
6.45 Redundanciák felhasználása ................................................................149
6.5 Pszeudo-tetrádokat definiált időütemekben kijelző kapcsolási kör szintézise ...150
6.51 Időjelek előállítása ................................................................................150
6.52 A kapcsolási kör állapot jegyzéke ........................................................152
6.53 A kapcsolási rajz összeállítása..............................................................155
Irodalom........156

Témakörök