Главная Физические и химические датчики



менения датчиков этого типа - многодорожечные ,at Интегральное исполнение. Распространение инте-нитные головки в цифровых магнитофонах для заппс ной технологии и повышение уровня интеграции и воспроизведения звуковых сигналов импульсно-код( грал датчики. Уже сейчас на базе этой

вой модуляции (ИКМ-сигналов). Технологии в датчики встраиваются схемы усилителей.

Взяв за основу элементы Холла или магниторези, /злого-цифровых преобразователей и другие схемы тивные, можно с помощью промежуточных преобраз( рфейса Современные датчики изображения пол-вании явлении (см. § 3) создать датчики давления, ма( "тью изготавливаются по технологии БИС. сы, расхода жидкости и др. " 2. Комбинирование. Комбинируя несколько датчи-

Эффект Джозефсона, или, иными словами, эффек корпусе, можно с помощью одного уни-сверхпроводимости при очень низких температурах, лс ного датчика фиксировать несколько физических

зволяет получить сверхчувствительные магнитные да; ,ров одновременно. Например, датчик! измеряю-

чики. С их помощью можно обнаруживать микроизмеле "Р. одновременно температуру и влажность, был бы ния магнитного поля, связанные с потоками крови g кондиционеров Другое направление-

системе кровообращения человека, Не исключено, чт .бирование датчиков с исполнительными устройст-подобные датчики потребуются в медицине. Например, в последнее время обсуждается созда-

ние сплавов с запоминанием формы, сочетающих функ-5. Перспективы развития цр датчиков и исполнительных устройств.

3. «Интеллектуализация». Датчики и микропроцес-

Сначала перечислим основные требования, предъя! изготавливаются в одном корпусе. При этом сигна-ляемые к современным датчикам. регистрируемые датчиками, не будут выдаваться на

1. Высокие качественные характеристики: чувства непосредственно такими, какие они есть, а будут тельность, точность, линейность, воспроизводимость, ил обрабатываться и контролироваться микропроцессором, повторяемость, показании, скорость отклика, взаимс q/ g .. щ тосительно получен-заменяемость, отсутствие гистерезиса и большое отнс условий окружающей среды. Особенно это

n"rf"""" " г необходимо в системах обеспечения безопасности, где

2. Высокая надежность: длительный срок службь недопустима ложная информация, устойчивость к внешней среде, безотказность в рабок

3. Технологичность: малые габариты и масса, прс стота конструкции, низкая себестоимость.

Конечно, изготовление датчиков, удовлетворяюши Глава вторая всем перечисленным здесь требованиям, представляе

собой значительную трудность. Однако при работе дат ТЕХНИКА МИКРО-ЭВМ

чиков совместно с микро-ЭВМ часть недостатков дат

ков можно скомпенсировать за счет вычислительны> „ „

логических возможностей машины. В частности, с история развития

мощью ЭВМ 1) линеаризуется нелинейная характер q момента появления первых микро-ЭВМ прошло тика датчика; 2) подавляются шумы датчика; 3) коррсь немногим более десяти лет. За это время благодаря про-тируется чувствительность и точка нуля, которые обы грессу в технологии БИС техника микро-ЭВМ шагнула изменяются при продолжительной эксплуатации; 4) к( \ далеко вперед

пенсируется влияние температуры окружающей сре.- Самая первая микро-ЭВМ была разоаботана для 5) производится автоматическая диагностика датчи. электрических клавишных пультов и предназначена для Тенденции развития техники датчиков -оказыв. параллельной обработк-; четырехразрядны слов дан-что в будущем при разработке датчиков придется ных. выставляемы клавиатурой п>льта. А сейчас уже шать следующие задачи: серийно производятся 16-разрядные микро-ЭВМ и одна



за другой разрабатываются машины для обработки hl-формационных слов длиной в 32 бита. Наряду с ЭВМ, выполненными на нескольких БИС, выпускаются тк называемые однокристальные микро-ЭВМ, содержащие в единственном корпусе БИС кроме процессора запом! -нающие устройства, генератор синхроимпульсов, схему управления индикатором, например жндкокристаллич ским дисплеем, а также ряд других необходимых схс Эти ЭВМ удобны для оснащения различных издели , чаще всего путем встраивания в последние.

После появления микро-ЭВМ их функциональпь возможности по отношению к постоянно снижающей»-1 стоимости стремительно росли, что способствовало бы-строму распростране1П1ю этих вычислительных машин i самых различных областях человеческой деятельност!. Сфера применения микро-ЭВМ охватила многие отрасли- от промышленного производства до домашнего xt-зяпства - и день ото дня расширяется.

Появление микро-ЭВМ обусловлено последними достижениями в полупроводниковой технологии, и все последующее их развитие неразрывно связано с прогрессом в современной технологии БИС. На рис. 9 показаны

основные временные вехи развития этих вычислительных машин ка этапы повышения плотнс • сти интегральных cxe., составляющих основ; ЭВМ. Начало историч микро-ЭВМ было поле жено в 1971 г., когда американская фирма «И: • тел-»- разработала по заказу японской фирм .1 «Бусиком Корп.» одн -кристальный нейтрал, ный процессор типа 40(1 для обпаботк--т четыре -разр.дных слов 1а11иы к...торый в.мес.-е с Б И постоянной и onepiirifBH памяти вхсднл н наб "рбкоЛ ap.xirreK?;.к;..-кулятср.:, Од*?оь1>еме11.

f iAPX 32

64Ко/

У*68000

16*S086

/ «6501

/*8048

/ «6802

8080/©

/6500

-Ж /

0 /8008

- уЛ4040

/•4004

"9

£: IS8:

9 Пи-;

.ни: с

Ill ijh.

Р

дкпамичьсц

..oueccoot.

с выполнением договора микропроцессорный набор был представлен для широкой продажи. Все БИС набора изготавливались по р-канальной МОП-технологии с кремниевыми затворами. Кристалл БИС микропропессора содержал свыше 2200 транзисторов и позволял выполнять до 45 видов инструкций.

В конце 1973 г. опять же фирмой «Интел» был разработан микропроцессор 8080 с параллельной обработкой восьмиразрядных слов данных. В новом процессоре была резко повышена скорость обработки благодаря использованию «-канальной МОП-технологии, Его архитектура и набор команд были значительно расширены. Это была микро-ЭВМ уже второго поколения. На основе лицензионных соглашений с фирмой «Интел» производство приборов серии 8080 было освоено многими полупроводниковыми фирмами. Большое число поставщиков привело к необычайно быстрому распространению БИС серии 8080. Наряду с этим ряд фирм предприняли попытку разработать свои микропроцессорные наборы. Например, фирма «Моторола» (США) предложила серию БИС во главе с микропроцессором М6800. Разнообразие типов микропроцессоров быстро увеличивалось, В настоящее время среди микропроцессоров общего назначения универсальные восьмиразрядные приборы являются самыми распространенными, а среди микро-ЭВМ второго поколения лучшие технические характеристики имеют вычислительные машины на микропроцессорах 280 (фирма «Зилог», США), 8085 («Иигел») и 6809 («Моторола»),

Сравнительно недавно появились универсальные 16-разрядные микропроиессоры с вычислительными возможностями на уровне машин класса мини-ЭВЛл. Эти микропроцессоры используются в высокопроизвол и тельных персональных ЭВ.М - микро-ЭВМ третьего поколения. Среди вычислительных машин этого покотения наибольшей вычислительной мощностью . бла.тагот представители уже упомянутых фирм, а имени- 8086 («Интел»), Z8000 (Зилог-А и М68П0П (<.Моторолп*). В табл. 5 сравнива--ся основные хапактерустикк 4-. 8-и 1б-разряднь:л у<кГ1чпо;:ессог:р. т.е. асех т:?е> гоко-лений и видно, кач быстро росли во!можности этих приборов от покслемгя к тколенпь

В конце 1973 г ф:гмом «Телас H-i.Tj-умектс впервые была разработана однокристальная микро-ЭВ.Л типа



Таблициб. Технические характеристики некоторых микро-ЭВМ

Характеристика

4040 (4 бита)

Z80 (8 бит)

Z8000 (16 бит)

Число выводов корпуса Число инструкций Организация регистров Адресное пространство Число ступеней преры-

24 60 4X24 8К байт 1

158 8X14 64 К байт 2

40/48 110/191 16/16 8М байт 3

вания

Число уровней вложения Технология

р-МОП

Неограниченно д-МОП

Неограниченно л-МОП

TMS1000. На кристалле размещены центральный процессор, память и схемы сопряжения для ввода-вывода. Основные цели разработки однокристальных вычислительных машин: сокращение числа компонентов, снижение стоимости и уменьшение размеров приборов. Крупнейшие полупроводниковые фирмы разработали свои варианты однокристальных микро-ЭВМ, нашедшие широкое применение как в промышленности, так и в быту Среди однокристальных микро-ЭВМ наибольшее распространение получили четырехразрядные устройства.

1980 1979 1978 1977 1976 1975 1974 1973 1972 1971 1970

/ \ 18086

мб8000

\ *Z8000 \ • ДСОМ1600

»м6805 • м6801

тм 59940

16 бит \ х#о

tms9900 \ . а pfl16a» • расе*

СР1600

8085

28« мк3870*

.z80 f8 «°.дс0м41 .smi

s2650 .pps8 • .pps4/1 м6800 • pps4/2 •

•2«ympd1701 j8022 / •

♦ >м58840*

18041 уМШ ;iic0m46

• x •дсом43 )ис0м42*

• \ фцсомв

TLCS12V18080

pps4

tms1000/ бит

Вбит

vi8008

14004

Промышленностью выпускаются универсальные микропроцессоры общего и специального применения (рис. 10).

7. Аппаратные средства

Как видно из рис. 11, структура микро-ЭВМ принципиально не отличается от структуры большой ЭВМ. Центральный процессор ЩП) микро-ЭВМ состоит из групп регистров различного назначения, арифметическо-логического устройства (АЛУ) и блоков управления, в частности управления синхронизацией. Память, как и в больших ЭВМ, служит для записи программ и необходимых данных и функционально делится на оперативную-оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянную - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Первое позволяет осуществлять как запись, так и считывание, а ПЗУ предназначено только для считывания. Схемы управления вводом-выводом обеспечивают соединение основной части ЭВМ с различными периферийными устройствами, как например алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) и др.

Современная полупроводниковая технология БИС позволяет создавать микро-ЭВМ всего лишь на нескольких или даже на одном кристалле со стороной несколько миллиметров. В настоящее время имеются однокри-

j--------------------------1

микро-эвм

Обше--. применения

"пе.1иапьного применения

микропроцессор

группа регистров

блок,! управления

Схема управления вводом-выводом

угтройство ввода-вывода

10 Развитие микр:-ЭВМ още1. и ц-оцнального применения

Рис, 11, Структура однокристальной микро-ЭВМ



0 1 2 3 [4] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


0.0141