ČÍSLICOVÁ TECHNIKAČÍSLICOVÁ TECHNIKAzpracování informacezpracování informace

Informace, signál, kód, kódování, číselné soustavy

Informace je to, co si navzájem sdělují lidé nebo stroje(PC). člověk-člověk, stroj-stroj, člověk-stroj

INFORMACE JE ABSTRAKTNÍ POJEM, KTERÝ VYJADŘUJE OBSAH NEBO VÝZNAM tohoto SDĚLENÍ

Signál je nositelem informací – je to časově proměnná fyzikální veličina (napětí, tlak, světlo, zvuk …..)

Číslicové signályČíslicové signály

Signál analogový je Signál analogový je spojitýspojitý

Signál číslicový-Signál číslicový-digitální je digitální je nespojitý nespojitý

Je to posloupnost Je to posloupnost binárních pulsůbinárních pulsů

Číslicové zpracování analog. Číslicové zpracování analog. signálůsignálů

Současnost – maximální snaha o číslicové/digitální zpracování Současnost – maximální snaha o číslicové/digitální zpracování analog. signálů - k tomu slouží A/D převodníkyanalog. signálů - k tomu slouží A/D převodníky

analogový signál se rozdělí na konečný počet analogový signál se rozdělí na konečný počet úseků-vzorků - úseků-vzorků - vzorkovánívzorkování

Ke každému vzorku přiřadíme kvantizační hladinu –Ke každému vzorku přiřadíme kvantizační hladinu –jedno binární číslo - jedno binární číslo - kvantováníkvantování

Z teorie vyplývá že vzorkovací kmitočet musí být Z teorie vyplývá že vzorkovací kmitočet musí být nejméně dvakrát vyšší než nejvyšší kmitočet nejméně dvakrát vyšší než nejvyšší kmitočet vzorkovaného analogového signálu-vzorkovaného analogového signálu-

jinak Pulsně kódová modulace PCM, jinak Pulsně kódová modulace PCM, telekomunikace, MT, digiTV …telekomunikace, MT, digiTV …

Použití digitálních signálůPoužití digitálních signálů

Zvukové karty - analogový zvuk z Zvukové karty - analogový zvuk z mikrofonu je digitalizován, CD, MT, mikrofonu je digitalizován, CD, MT, ….….

Výhody DS –větší bezpečnost dat, Výhody DS –větší bezpečnost dat, menší rušení, snadné zpracování, menší rušení, snadné zpracování, opakovatelnost …….opakovatelnost …….

Zobrazení informacíZobrazení informací Nejmenší jednotka informace 1bit (b) binary digit Nejmenší jednotka informace 1bit (b) binary digit

(0,1)(ano,ne)(0,5V)….(0,1)(ano,ne)(0,5V)…. BitBit – v dvojkové soustavě nabývá hodnot 0 nebo 1 – v dvojkové soustavě nabývá hodnot 0 nebo 1 DATA - Číslicové , abecední, nebo jiné grafické znaky, které DATA - Číslicové , abecední, nebo jiné grafické znaky, které

uchováváme, přenášíme, zpracováváme jsou DATAuchováváme, přenášíme, zpracováváme jsou DATA Kódování – jedna množina znaků(abeceda, text, číslice..) se Kódování – jedna množina znaků(abeceda, text, číslice..) se

převádějí do jiné(nové) množiny dat podle předem převádějí do jiné(nové) množiny dat podle předem dohodnutých pravideldohodnutých pravidel

Kódování je jednoznačné přiřazení prvků z první množiny Kódování je jednoznačné přiřazení prvků z první množiny prvkům z druhé množiny (překlad, … databáze rodné číslo prvkům z druhé množiny (překlad, … databáze rodné číslo jméno, jméno,

Kód je předpis, jak k sobě jednoznačně přiřadit prvky dvou Kód je předpis, jak k sobě jednoznačně přiřadit prvky dvou množin, seznamů, tabulek množin, seznamů, tabulek

Číselné soustavy a kódyČíselné soustavy a kódy Nejčastěji používané:Nejčastěji používané: desítková desítková lidé deset prstůlidé deset prstů binární (dvojková) binární (dvojková) počítače (mají jen dva stavy)počítače (mají jen dva stavy) šestnácková (hexadecimální) šestnácková (hexadecimální) Používají jej programátoři programátoři - používá se Používají jej programátoři programátoři - používá se

pro označení všech 16. stavů u 4bitového binárního pro označení všech 16. stavů u 4bitového binárního čísla čísla

octalová – osmičková dříve používanáoctalová – osmičková dříve používaná

Číselné soustavy a kódyČíselné soustavy a kódy ČÍSELNÉ SOUSTAVY V DIGITÁLNÍ TECHNICEČÍSELNÉ SOUSTAVY V DIGITÁLNÍ TECHNICE ČLOVĚK - DESÍTKOVÁ SOUSTAVA ČLOVĚK - DESÍTKOVÁ SOUSTAVA

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 základ 10: příklad 2*102+ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 základ 10: příklad 2*102+ 1*101+ 5*100=2151*101+ 5*100=215

(jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními (jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními váhami, které jsou mocninami základu 10)váhami, které jsou mocninami základu 10)

PC - DVOJKOVÁ SOUSTAVA 0,1 (BIT)PC - DVOJKOVÁ SOUSTAVA 0,1 (BIT) základ 2: příklad základ 2: příklad 1*23+0*22+0*21+1*20=1001(9)1*23+0*22+0*21+1*20=1001(9)

(jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními (jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními váhami, které jsou mocninami základu 2)váhami, které jsou mocninami základu 2)

(dvojková soustava v běžném životě nevhodná- plně (dvojková soustava v běžném životě nevhodná- plně vyhovuje digitálnímu zpracování)vyhovuje digitálnímu zpracování)

poziční váhy zapisujeme zprava doleva od nejmenší poziční váhy zapisujeme zprava doleva od nejmenší váhy –index- k číslům s největší vahouváhy –index- k číslům s největší vahou

PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI

POUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICEPOUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICE

Číselné soustavy a kódyČíselné soustavy a kódy

BINÁRNÍ KODOVÁNÍ POUŽÍVANÉ V DIGITÁLNÍCH BINÁRNÍ KODOVÁNÍ POUŽÍVANÉ V DIGITÁLNÍCH OBVODECH (PŘEHRÁVAČE CD, DECODERY, OBVODECH (PŘEHRÁVAČE CD, DECODERY, KODOVANÍ PŘI PŘENOSU DAT V SÍTÍCH APOD.) KODOVANÍ PŘI PŘENOSU DAT V SÍTÍCH APOD.)

DŮVOD- VĚTŠÍ ODOLNOST PROTI PORUCHÁM DŮVOD- VĚTŠÍ ODOLNOST PROTI PORUCHÁM

POUŽÍVÁME TABULKY VYJADŘUJÍCÍ VZTAH MEZI POUŽÍVÁME TABULKY VYJADŘUJÍCÍ VZTAH MEZI BINÁRNÍM, DEKADICKÝM A HEXADECIMÁLNÍM BINÁRNÍM, DEKADICKÝM A HEXADECIMÁLNÍM KODEMKODEM

PŘÍKLADY LOG FUNKCÍ - AND, NOT, OR, PŘÍKLADY LOG FUNKCÍ - AND, NOT, OR,

PRO 8 BITOVÉ SLOVO (BYTE) JE V OBLASTI PC PRO 8 BITOVÉ SLOVO (BYTE) JE V OBLASTI PC ČASTO POUŽÍVANÁ KODOVACÍ TABULKA ASCII ČASTO POUŽÍVANÁ KODOVACÍ TABULKA ASCII

PRINCIP DAT. PŘENOSŮ PRINCIP DAT. PŘENOSŮ

LOGICKÉ FUNKCE A OBVODYLOGICKÉ FUNKCE A OBVODY ZÁKLADY DIGITÁLNÍ TECHNIKY:ZÁKLADY DIGITÁLNÍ TECHNIKY:

LOGICKÉ – BINÁRNÍ – DIGITÁLNÍ ŘÍZENÍ: LOGICKÉ – BINÁRNÍ – DIGITÁLNÍ ŘÍZENÍ: JE REALIZOVÁNO POMOCÍ LOGICKÝCH OBVODŮ JE REALIZOVÁNO POMOCÍ LOGICKÝCH OBVODŮ

RŮZNÉHO STUPNĚ INTEGRACE , LOG. FUNKCí A RŮZNÉHO STUPNĚ INTEGRACE , LOG. FUNKCí A ZAPOJENÍZAPOJENÍ

LOGICKÉ OBVODY DĚLÍME NA : LOGICKÉ OBVODY DĚLÍME NA : KOMBINAČNÍ OBVODYKOMBINAČNÍ OBVODY - VÝSTUP JE - VÝSTUP JE

JEDNOZNAČNĚ URČEN OKAMŽITOU KOMBINACÍ JEDNOZNAČNĚ URČEN OKAMŽITOU KOMBINACÍ VSTUPNÍCH HODNOT – VSTUPNÍCH HODNOT –

ZÁKLADNÍ LOG. FUNKCE A ZÁKLADNÍ LOG. FUNKCE A OBVODY DIGITÁLNÍ LOGIKY OBVODY DIGITÁLNÍ LOGIKY JSOU: NOT, AND, OR,JSOU: NOT, AND, OR,

ODVOZENÉ ODVOZENÉ (NAND, NOR, XOR)(NAND, NOR, XOR)

SEKVENČNÍ OBVODYSEKVENČNÍ OBVODY – VÝSTUP JE ZÁVISLÝ – VÝSTUP JE ZÁVISLÝ NEJEN NA VSTUPNÍCH KOMBINACÍCH, ALE I NEJEN NA VSTUPNÍCH KOMBINACÍCH, ALE I NA JEJICH PŘEDCHOZÍM SLEDU(MAJÍ NA JEJICH PŘEDCHOZÍM SLEDU(MAJÍ PAMĚTˇ PAMĚTˇ

PŘEDCHOZÍCH VSTUPÍCH A VÝSTUPNÍCH PŘEDCHOZÍCH VSTUPÍCH A VÝSTUPNÍCH KOMBIBNACÍ) SEKVENČNÍ OBVODY DĚLÍME KOMBIBNACÍ) SEKVENČNÍ OBVODY DĚLÍME NA :NA :

KLOPNÉ OBVODY,RS, RST, D, T, JK – KLOPNÉ OBVODY,RS, RST, D, T, JK – POSUVNÉ REGISRY,ČÍTAČE, POSUVNÉ REGISRY,ČÍTAČE, PAMĚTI,MIKROPROCESORYPAMĚTI,MIKROPROCESORY ….. …..

LOGICKÉ FUNKCE A OBVODYLOGICKÉ FUNKCE A OBVODY

K ŘEŠENÍ ÚLOH V TECHNICKÉ PRAXI POUŽÍVÁME :K ŘEŠENÍ ÚLOH V TECHNICKÉ PRAXI POUŽÍVÁME : ALGEBRU LOGIKU – BOOLEOVU ALGEBRU ALGEBRU LOGIKU – BOOLEOVU ALGEBRU (VYTVOŘIL 1854 IRSKY MATEMATIK GEORGE BOOLE) (VYTVOŘIL 1854 IRSKY MATEMATIK GEORGE BOOLE) NAZÝVÁME JI TÉŽ DVOUSTAVOVÁ –DVOUHODNOTOVÁ NAZÝVÁME JI TÉŽ DVOUSTAVOVÁ –DVOUHODNOTOVÁ

LOGIKA.LOGIKA. LOGICKÉ PROMĚNNÉ V BOOLEOVĚ ALGEBŘE NABÝVAJÍ JEN LOGICKÉ PROMĚNNÉ V BOOLEOVĚ ALGEBŘE NABÝVAJÍ JEN

DVOU HODNOT:DVOU HODNOT: PRAVDA-NEPRAVDAPRAVDA-NEPRAVDA PLATÍ-NEPLATÍ, PLATÍ-NEPLATÍ, LOG1-LOG0, LOG1-LOG0, (NA VSTUPU LOG. OBVODU)(NA VSTUPU LOG. OBVODU) ANO-NE, ANO-NE, (ROZHODUJÍCÍ FUNKCE)(ROZHODUJÍCÍ FUNKCE) ZAPNUTO –VYPNUTO (ČERPADLO)ZAPNUTO –VYPNUTO (ČERPADLO)

LOGICKÉ FUNKCE A OBVODYLOGICKÉ FUNKCE A OBVODY

LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY

TUTO DVOUSTAVOVOU DVOUHODNOTOVOU TUTO DVOUSTAVOVOU DVOUHODNOTOVOU VÝROKOVOU LOGIKU POUŽÍVÁME VÝROKOVOU LOGIKU POUŽÍVÁME V ŘEŠENÍ MNOHA ÚLOH V PRAXI KDE V ŘEŠENÍ MNOHA ÚLOH V PRAXI KDE MŮŽEME JEDNOZNAČNĚ ROZHODNOUT MŮŽEME JEDNOZNAČNĚ ROZHODNOUT ZDA VÝROK PLATÍ , NEBO NEPLATÍ. ZDA VÝROK PLATÍ , NEBO NEPLATÍ. (oběhové čerpadlo je zapnuto-není (oběhové čerpadlo je zapnuto-není zapnuto)zapnuto)

VEDLE AUTOMATIZACE TVOŘÍ I ZÁKLAD VEDLE AUTOMATIZACE TVOŘÍ I ZÁKLAD ČÍSLICOVÉ A VÝPOČETNÍ TECHNIKY.ČÍSLICOVÉ A VÝPOČETNÍ TECHNIKY.

1

PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI

POUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICEPOUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICE

ZÁKLADNÍ LOGICKÉ FUNKCE :Typ logické funkce určuje výslednou hodnotu z kombinace vstupních hodnot. (mechanické kontakty,relé,logické IO , programovatelné automaty PLC, řídící počítače, CNC) __

NEGACE- INVERZE Y=ANejjednodušší logická funkce. Jeden vstup a jeden výstup. Hodnota výstupu je vždy opačná než hodnota vstupu.

Zkratka: NOT, INV _Pravdivostní tabulka log funkce: Y=A log spojka –výrok: neplatí, že

A-vstupní proměnná

Y-výstupní proměnná

0 1

1 0

LOGICKÝ SOUČIN - KONJUNKCE LOGICKÝ SOUČIN - KONJUNKCE Y=ABY=AB

Logický součin je definován pro více vstupních Logický součin je definován pro více vstupních proměnných(např A,B….). Výstupní log.proměnná Y=1 je proměnných(např A,B….). Výstupní log.proměnná Y=1 je rovna jedné pouze tehdy jsou-li všechny vstupní rovna jedné pouze tehdy jsou-li všechny vstupní proměnné (A,B…) současně rovny jedné. proměnné (A,B…) současně rovny jedné.

Zkratka: ANDZkratka: AND Pravdivostní tabulkaPravdivostní tabulka log funkce: Y=AB log funkce: Y=AB log spojka –výrok: a, a současně ilog spojka –výrok: a, a současně i

seriové zapojení kontaktů seriové zapojení kontaktů

A B Y-výstup

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

LOGICKÝ SOUČET– DISJUNKCE LOGICKÝ SOUČET– DISJUNKCE Y=A+B Y=A+B

Logický součet je definován pro více vstupních Logický součet je definován pro více vstupních proměnných (např A,B….). Výstupní log.proměnná proměnných (např A,B….). Výstupní log.proměnná Y=1 je rovna jedné vždy je-li alespoň jedna Y=1 je rovna jedné vždy je-li alespoň jedna vstupní proměnná (A,B…) rovna jedné. vstupní proměnná (A,B…) rovna jedné.

Zkratka: ORZkratka: OR Pravdivostní tabulkaPravdivostní tabulka log funkce: Y=A+Blog funkce: Y=A+B

log spojka –výrok: a, a log spojka –výrok: a, a současně isoučasně i PARALELNÍ PARALELNÍ ZAPOJENÍ (SPÍNACÍ KONTAKT)ZAPOJENÍ (SPÍNACÍ KONTAKT)

A B Y-výstup p.

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

1

BOOLEOVA ALGEBRA

PRAVIDLA BOOLEOVY ALGEBRY – ZÁKONYZÁKON KOMUTATIVNÍ(ZÁMĚNA): A+B=B+A, AB=BAZÁKON ASOCIATIVNÍ(SDRUŽOVANÍ): A+(B+C)=(A+B)+C, A(BC)=(AB)CZÁKON DISTRRIBUTIVNÍ(ROZNÁSOBENÍ): A(B+C)=AB+AC, A+(BC)=(A+B)(A+C)DALŠÍ PRAVIDLA:=A=AA*1=A A*0=0A+1=1 A+0=A _ _A+A=1 A*A=0A+A=A A+A=A

___ _ _ ____ _ _DE MORGANOVY ZÁKONY A*B=A+B A+B=A*BPŘÍKLADY: Y=A*B+A = A*(B+1)=A(1)=A

Y=A*B*C+A*B= A*B*(C+1)= A*B*(1)= A*B _ _ _ _

Y=A*B*C*D*A*B=A*A*B*B*C*D=0*0*C*D=0