高等职业技术教育电子电工类系列教材：西安电子科技大学出版社《电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第15章 数字系统分析

第15章数字系统分析 第15章数字系统分析 151数字系统的组成 152多路数据采集系统 153可编程时钟控制电路 154可编程彩灯控制电路 Back

第15章数字系统分析 第15章 数字系统分析 15.1 数字系统的组成 15.2 多路数据采集系统 15.3 可编程时钟控制电路 15.4 可编程彩灯控制电路

第15章数字系统分析 151数字系统的组成 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、存 储电路、运算电路、输出电路等基本部分 1输入电路 输入电路的主要功能是进行AD转换、电平变换、 串行-并行变换等,使外部信号源与数字系统内部电路 在负载能力、驱动能力、电平、数据形式等方面相适 配。同时,还提供数据锁存、缓冲,以解决外部电路 和数字系统内部在数据传输速度上的差别

第15章数字系统分析 15.1 数字系统的组成 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、存 储电路、运算电路、输出电路等基本部分。 1.输入电路 输入电路的主要功能是进行A/D转换、电平变换、 串行-并行变换等，使外部信号源与数字系统内部电路 在负载能力、驱动能力、电平、数据形式等方面相适 配。同时，还提供数据锁存、缓冲，以解决外部电路 和数字系统内部在数据传输速度上的差别

第15章数字系统分析 2输出电路 除了作DA变换外,输出电路的其它功能与输入电 路类似。而信号的传输方向是从内到外。 3控制电路 控制电路是系统的核心,它根据输入信号及运算 电路的运算结果,先后发出各种指挥系统各部分电路 工作的命令,使整个系统有条不紊地工作 4运算电路 在控制电路指挥下,运算电路进行各种算术及逻 辑运算,将运算结果送控制电路或者直接输出

第15章数字系统分析 2. 除了作D/A变换外，输出电路的其它功能与输入电 路类似。而信号的传输方向是从内到外。 3.控制电路 控制电路是系统的核心，它根据输入信号及运算 电路的运算结果，先后发出各种指挥系统各部分电路 工作的命令，使整个系统有条不紊地工作。 4.运算电路 在控制电路指挥下，运算电路进行各种算术及逻 辑运算，将运算结果送控制电路或者直接输出

第15章数字系统分析 5存储电路 输入数字系统的各种信息,以及运算电路在运算 中的各种中间结果,都要由存储电路存储。在数字系 统工作过程中,存储电路的内容不停地变化 Back

第15章数字系统分析 5.存储电路 输入数字系统的各种信息，以及运算电路在运算 中的各种中间结果，都要由存储电路存储。在数字系 统工作过程中，存储电路的内容不停地变化

第15章数字系统分析 15.2多路数据采集系统 在生产及科学实验中,如果要对某个对象进行监 测和管理,就需要不断地对对象的状态进行检测。把 被监测对象的有关物理量,例如电压、电流、温度等 转换成计算机或其它数字设备能处理的数字量,这个 过程叫作数据采集。 如果被监测和管理的有多个对象,就是多路数据 采集

第15章数字系统分析 15.2 多路数据采集系统 在生产及科学实验中，如果要对某个对象进行监 测和管理，就需要不断地对对象的状态进行检测。把 被监测对象的有关物理量，例如电压、电流、温度等， 转换成计算机或其它数字设备能处理的数字量，这个 过程叫作数据采集。 如果被监测和管理的有多个对象，就是多路数据 采集

第15章数字系统分析 152.1查询式数据采集系统 这种系统的框图如图15.1所示。图中假定被采集的 对象有8路。 采集数据时,被采集的模拟量有电模拟量,也有 非电模拟量。非电模拟量要经传感器变成电模拟量 如果被采集对象本身就是数字量,就不用AD转换

第15章数字系统分析 15.2.1 查询式数据采集系统 这种系统的框图如图15.1所示。图中假定被采集的 对象有8路。 采集数据时，被采集的模拟量有电模拟量，也有 非电模拟量。非电模拟量要经传感器变成电模拟量。 如果被采集对象本身就是数字量，就不用A/D转换

第15章数字系统分析 模拟信号 模拟信号 模拟信号 A/D转 A/D转换 A/D转换 读S命令 8 8 S IN IN 状态寄存器 S:读入 计 S 数据锁存器 数据锁存器 数据锁存器 算 OE OE OE 机 OUT OUT OUT 地址译码器 0 8 数 据 线 图15.1查询式数据采集系统框图

第15章数字系统分析 A / D 转 换 模拟信号 数 据 锁 存 器 IN OUT S O E 8 A / D 转 换 模拟信号 数 据 锁 存 器 IN OUT S O E 8 A / D 转 换 模拟信号 数 据 锁 存 器 IN OUT S O E 8 状 态 寄 存 器 地 址 译 码 器 S0 S1 S7 Y7 Y0 Y1 计 算 机 8 8 8 读 Si 命 令 Si 读 入 A0 A1 A2 数 据 总 线 … … 图15.1 查询式数据采集系统框图

第15章数字系统分析 每路的AD转换电路转换后的数字信号被数据锁存 器锁存。同时该锁存器向状态寄存器输出状态信号S来 表示数据是否准备好。如果S=1,表示数据准备好,若 S=0就表示数据尚未准备好。 每路数据锁存器的数据能否输出,还受来自地址译 码器选通信号OE的控制,当某个锁存器的OE输入端是 高电平时,该锁存器输出端打开,向系统的数据总线输 送数据;当OE是低电平时,该锁存器输出端处于高阻状 态,与数据总线断开

第15章数字系统分析 每路的A/D转换电路转换后的数字信号被数据锁存 器锁存。同时该锁存器向状态寄存器输出状态信号S来 表示数据是否准备好。如果S=1，表示数据准备好，若 S=0就表示数据尚未准备好。 每路数据锁存器的数据能否输出，还受来自地址译 码器选通信号OE的控制，当某个锁存器的OE输入端是 高电平时，该锁存器输出端打开，向系统的数据总线输 送数据；当OE是低电平时，该锁存器输出端处于高阻状 态，与数据总线断开

第15章数字系统分析 图15.1所举的例子,被采集的对象有8路,状态寄存器 有八位,从S0到S7,分别对应于第0路至第7路的数据 准备状态。 当计算机需要读取某路数据时,它就向状态寄存器查 询该路的数据准备状态。要读取第i路数据时,就从状态 寄存器中读进S。若读进的S:=1,它就经地址总线输出对 应于第i路的三位地址码A2A1A,经地址译码器译码后, 只有第i路数据锁存器的OE端输入高电平,使第i路的数据 送上了数据总线,被计算机读取。其它各路锁存器的 OE=0,数据输出端处于高阻状态 各路数据的位数,因系统的不同而不同。图151所举 的例子是八位

第15章数字系统分析 图15.1所举的例子，被采集的对象有8路，状态寄存器 有八位，从S 0到S 7，分别对应于第0路至第7路的数据 准备状态。 当计算机需要读取某路数据时，它就向状态寄存器查 询该路的数据准备状态。要读取第i路数据时，就从状态 寄存器中读进Si。若读进的Si=1，它就经地址总线输出对 应于第i路的三位地址码A2A1A0，经地址译码器译码后， 只有第i路数据锁存器的OE端输入高电平，使第i路的数据 送上了数据总线，被计算机读取。其它各路锁存器的 OE=0，数据输出端处于高阻状态。 各路数据的位数，因系统的不同而不同。图15.1所举 的例子是八位

第15章数字系统分析 1522中断式数据集系统 中断式数据采集系统的原理框图如图152所示,仍 以8路八位为例。在这种系统里,当某一路的数据已在数 据锁存器中准备好,该路锁存器就从ⅠNT输出端向系统 的中断优先权排队电路输出申请,要求向计算机输送数据, 这个过程叫中断申请。由于各路的轻重缓急不同,所以 设有中断优先权排队电路。中断优先权排队电路收到中 断申请信号后,经过比较,确定在提出申请的各路锁存 器中,哪一路的优先级别最高。在经它自己的ⅠNT输出端 向计算机提出中断申请时,同时把优先级别

第15章数字系统分析 15.2.2中断式数据采集系统 中断式数据采集系统的原理框图如图15.2所示，仍 以8路八位为例。在这种系统里，当某一路的数据已在数 据锁存器中准备好，该路锁存器就从INT输出端向系统 的中断优先权排队电路输出申请,要求向计算机输送数据, 这个过程叫中断申请。由于各路的轻重缓急不同，所以 设有中断优先权排队电路。中断优先权排队电路收到中 断申请信号后，经过比较，确定在提出申请的各路锁存 器中,哪一路的优先级别最高。在经它自己的INT输出端 向计算机提出中断申请时，同时把优先级别