В.2. Основные направления развития цифровых устройств
Развитие промышленных технологий предъявляет повышенные требования к точности, быстродействию и надежности систем автоматического управления. Цифровые системы в наибольшей степени удовлетворяют этим требованиям.
На базе цифровых устройств легко реализуются простейшие системы управления, особенно логические. На основе структурного автомата возможно построение управляющего программируемого устройства со сложным алгоритмом работы.
Развитие микроэлектроники привело к созданию малогабаритных и дешевых микропроцессоров и микро-ЭВМ. Это обусловило широкое внедрение современных микропроцессорных устройств в системах автоматизированного управления. В микропроцессорных системах используются микросхемы с высокой степенью интеграции. Микросхемы малой и средней степени интеграции в этих системах используются для расширения функциональных возможностей системы и для построения устройств сопряжения с объектами управления.
Однако, реализация сложных нестандартных узлов и устройств на стандартных микросхемах малого и среднего уровня интеграции приводит к резкому росту числа корпусов и, как следствие, к усложнению монтажа, снижению надежности и быстродействия. Повышение степени интеграции разрабатываемы устройств, при одновременном сохранении универсальности используемых микросхем, стало возможным с появлением сложных больших интегральных схем (СБИС) с программируемой и репрограммируемой структурой.
Первым шагом в этом направлении было появление микросхем программируемых логических матриц (ПЛМ) и программируемой матричной логики (ПМЛ). Дальнейшее развитие ПЛМ шло по пути включения в матричную структуру стандартных функциональных элементов, типа конфигурируемых логических ячеек, мультиплексоров, триггеров, элементов памяти, с программируемыми и репрограммируемыми связями между ними. Все это позволяет создавать методом программирования сложную систему на кристалле, содержащую миллионы транзисторов. Программирование таких кристаллов производится с использованием соответствующих аппаратных и программных средств.
Однако, понимание функционирования, программирование и использование СБИС требует усвоения принципов действия функциональных узлов и устройств, реализованных на микросхемах малой и средней степени интеграции. Знание теоретических основ построения и функционирования цифровых и микропроцессорных средств автоматизации является необходимым условием создания и эксплуатации современных систем управления.
В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний
Для успешного изучения дисциплины «Схемотехника» необходимо регулярно работать над закреплением и углублением знаний. Предлагаемое пособие не охватывает в полном объеме всей дисциплины и предполагает самостоятельную работу студента по расширению теоретических знаний и практических навыков. Теоретический курс должен подкрепляться циклом лабораторных работ, охватывающих наиболее сложные разделы. Помощь в самостоятельном освоении дополнительного материала осуществляется при индивидуальной работе со студентами и проведении лабораторных работ.
Контроль знаний может проводиться в форме регулярных собеседований, проводимых при организации лабораторного практикума и приеме лабораторных работ, коллоквиумах, при проведении консультаций.
Списки использованных и рекомендуемых дополнительных источников приведены в конце пособия.
Систематическая работа с разделами пособия поможет изучить работу основных узлов цифровой схемотехники, успешно сдать экзамен, качественно, на современном уровне, выполнить соответствующие разделы дипломного проекта и применять знания в практической деятельности.
