Тема 1. Микропроцессорные системы

Тема 1. Микропроцессорные системы

По строке КУПД: всего 2 ч; лекции 1 ч; отдельное ЛПЗ не указано.

Открыть полный конспект PDF · Скачать Word

1. Области применения

КУПД предусматривает рассмотрение областей использования микропроцессорных систем в технологических процессах. В КИПиА такие системы применяются там, где требуется программная обработка сигналов, хранение параметров, обмен данными, формирование управляющих воздействий или диагностика состояния.

2. Состав микропроцессорной системы

По КУПД в состав входят генератор тактовых импульсов, микропроцессор или микроконтроллер, запоминающие устройства, устройства ввода-вывода, периферийные устройства и шины. Эти узлы образуют единую систему и работают совместно.

3. Генератор тактовых импульсов

Генератор формирует временную основу работы цифровой системы. Тактовые импульсы согласуют последовательность внутренних операций. Конкретная схема генератора и допустимые частоты определяются документацией применяемого процессора или микроконтроллера.

4. Микропроцессор и микроконтроллер

Микропроцессор является вычислительным ядром и в классической системе использует внешние память и периферию. Микроконтроллер обычно объединяет вычислительное ядро, память и часть периферии в одном корпусе. Это учебное пояснение к указанным в КУПД компонентам.

5. Запоминающие устройства

В теме 1 память рассматривается только как функциональный узел, хранящий программу и данные. Информационная ёмкость, быстродействие, энергозависимость и классификация полупроводниковой памяти относятся к теме 2.

6. Устройства ввода и вывода

Устройства ввода передают системе информацию от датчиков, органов управления и других устройств. Устройства вывода передают результаты обработки к исполнительным устройствам, индикации или внешним системам. Подробное преобразование технологических параметров относится к теме 3.

7. Периферийные устройства

Периферия дополняет вычислительное ядро специализированными функциями: таймерами, счётчиками, интерфейсами, преобразователями, индикацией и другими модулями. Конкретный набор зависит от устройства.

8. Системные шины

• Шина адреса — выбирает адресуемый узел или ячейку.
• Шина данных — передаёт информацию между узлами.
• Шина управления — передаёт сигналы чтения, записи, разрешения и синхронизации.

9. Структура и принцип работы

Упрощённо работу системы можно представить как цикл: получение команды → декодирование → получение необходимых данных → выполнение → запись результата → переход к следующему действию. Реальные архитектуры сложнее, но эта модель объясняет общий принцип.

10. Основные характеристики

• Тактовая частота характеризует частоту следования тактов системы.
• Разрядность характеризует ширину обрабатываемых данных или соответствующих трактов в заданном контексте.
• Быстродействие отражает способность системы выполнять операции за единицу времени и зависит не только от частоты.
• Объём памяти определяет доступное пространство хранения программы и данных.

11. Учебная логика диагностики

Для связи темы с работой КИПиА полезно рассматривать первичную проверку по цепочке: питание → RESET и тактирование → наличие обмена → ввод-вывод → программная логика. Конкретные контрольные точки определяются документацией оборудования.

12. Контрольные вопросы

1. Где микропроцессорные системы применяются в технологических процессах?
2. Какие узлы входят в состав системы по КУПД?
3. Для чего нужен генератор тактовых импульсов?
4. Чем микропроцессор отличается от микроконтроллера на уровне структуры?
5. Какую функцию выполняет память?
6. Что относится к вводу и выводу?
7. Какую роль играет периферия?
8. Чем отличаются шины адреса, данных и управления?
9. Как выглядит упрощённый цикл работы системы?
10. Что характеризуют тактовая частота, разрядность, быстродействие и объём памяти?

Граница темы: классификация памяти оставлена теме 2; технологический ввод-вывод — теме 3; интерфейсы — теме 4; внешние устройства — теме 5.

Статус: отдельное ЛПЗ по теме 1 в КУПД не указано. Задания используются для самостоятельного закрепления.

1. По структурной схеме указать CPU/MCU, память, ввод-вывод, периферию и шины.
2. Объяснить назначение генератора тактовых импульсов.
3. Сравнить микропроцессор и микроконтроллер на уровне состава системы.
4. Объяснить роль шин адреса, данных и управления.
5. Расположить этапы упрощённого цикла: получение команды, декодирование, получение данных, выполнение, запись результата.
6. Пояснить, что характеризуют тактовая частота, разрядность, быстродействие и объём памяти.

Проведена индивидуальная консультация по теме «Микропроцессорные системы» дисциплины ОП.05 «Основы микропроцессорной техники» для слесаря по КИПиА 6-го разряда. Рассмотрены области применения микропроцессорных систем в технологических процессах, генератор тактовых импульсов, микропроцессор и микроконтроллер, память, устройства ввода-вывода, периферийные устройства и системные шины. Разобраны структура и общий принцип работы системы, тактовая частота, разрядность, быстродействие и объём памяти. Материал закреплён контрольными вопросами и самостоятельными карточками; отдельное ЛПЗ по теме 1 в КУПД не предусмотрено.