Цифровые устройства и микропроцессоры: Учебное пособие, страница 5

Использование универсального компьютера в качестве контроллера позволяет в кратчайшие сроки производить разработку новых систем связи, легко их модернизировать (путём простой смены программы) а также использовать готовые массовые (а значит дешёвые) блоки.

Если же к контроллеру предъявляются особые требования, такие, как работа в условиях тряски, расширенном диапазоне температур, воздействия агрессивных сред, то приходится использовать промышленные варианты универсальных компьютеров. Естественно, что эти компьютеры значительно дороже обычных универсальных , но всё равно они позволяют экономить время разработки системы, за счёт того, что не нужно вести аппаратную разработку  контроллера.

Контроллеры требуются не только для больших систем, но и для малогабаритных радиоэлектронных устройств таких как радиоприёмники, радиостанции, магнитофоны или сотовые телефоны. В таких устройствах к контроллерам предъявляются жёсткие требования по стоимости, габаритам и температурному             диапазону поэтому, приходится применять микроконтроллеры.                                                                                                                

Микроконтроллеры присутствуют практически во всех предметах и устройствах, которые окружают нас. В качестве примера на рисунке 2 приведены узлы автомобиля, в которых применяются микроконтроллеры.

                 

Рисунок 2 - Узлы автомобиля, в которых применяются микроконтроллеры

Внешний вид автомобильной и носимой радиостанции, в которых тоже применяются однокристальные микроконтроллеры, показаны на рисунках 3 и 4 соответственно.

                        

Рисунок 3 - Автомобильная радиостанция с применением микроконтроллеров

                                                                      

                  Рисунок 4 - Носимая радиостанция с применением микроконтроллеров

Быстрое расширение областей применения микроконтроллеров привело к появлению на потребительском рынке многих семейств микроконтроллеров производства различных фирм. Наиболее распространёнными из восьмиразрядных микроконтроллеров являются изделия фирм Motorolla,  Atmel ( семейство AVR),  а также  микроконтроллеры семейства MCS – 51. Это семейство поддерживается многими фирмами – производителями и широко используется в связной аппаратуре. Поэтому, содержание данного пособия ориентировано на семейство MCS – 51 и предполагает изучение архитектуры и основ программирования этих микропроцессоров (микроконтроллеров).

1 Логические основы электронно-вычислительных

устройств

1.1 Основные понятия

      Алгебра логики - раздел математической логики, создателем которой является англичанин Джорж Буль (1815г - 1864г), поэтому ее иногда называют булевой алгеброй.

      Основной единицей булевой алгебры является высказывание.

      Высказывание - это некоторое предложение, о котором можно утверждать истинно оно или ложно. Высказывание обозначают буквой (идентификатором). Например, два высказывания

                X1 = < Москва - столица России >                       X1 = 1 – истина

                X2 = < Солнце - спутник Земли >                         X2 = 0 – ложь

      Если высказывание истинно, то его обозначают единицей, если ложно – нулём.

     Логическая переменная – некоторая переменная величина X, которая может принимать одно из двух  значений 0 или 1, то есть быть ложной или истинной X={0,1}.

     Логическая функция  (булева функция, переключательная функция, функция алгебры логики - ФАЛ) - это  функция, которая может принимать одно из двух  значений 0 или 1 на некотором наборе переменных Хк.    F (X1, X2,…,Xm) = {0,1}

     Логическая функция задается таблицей истинности.

     Таблица истинности – это совокупность всех возможных наборов (комбинаций) логических переменных и значений функции на этих наборах.

     Например, логические функции одной переменной  n = 1 – тривиальные функции.

Таблица 1 – Логические функции одной переменной