组合逻辑控制器工作原理
多参数组合逻辑控制原理与设计
的特 点 是 ： 据 不 同场 合 的 需 求 ， 控 制 器 根 各 可独立使用 ， 也可 组 合 使 用 ； 要 有 以下各 主 种 逻辑 组合 方 式 ，表 １ （ ） 串行 组 合 逻 辑 控 制 ， 一种 最 简 单 的逻 是 辑组 合 是 由 时间 控制 器 、 红外 控 制器 和光 照 控 制器 三部 分 串联 构 成（ 图２ 如 所示 ） ： 该 组 合 可 实现 的功 能 之 一 是 ： 时 间控 在 制器 设 置 的 时间 范 围 内 ， 当光 照强 度 大于 设
・Leabharlann 学 术论 坛 ・ 多参数 组合逻 辑控制 原理 与设 计
俞 忻 蔡 晓 磊 （ 苏大 学计 算机 科 学 与通 信 工程 学院 江 苏镇 江 ２ Ｏ ） 江 １ ｌ ２ ３
摘 要： 缸外 感应技 术和 光控 技术 虽是 高新技 术 ， 但对 它 们的研 究 已经很 成熟 ； 而时 间， 声光控 制 器早 在九 十年代 就 已 出现 并应 用于生 活生 产。 研 究 的 多参 数 组合 逻 辑控 制器 ， 本 解决 了声 光 ． 问 ， 时 红外 等 多个参 数 组合 逻 辑 控 制 的 Ｉ 题 。 用声 光 、 间 ． 外 等 多参 数 组合 逻 辑 控 － ＊ １ 使 时 虹 制 器可 以应， 于各 种控 制环境 ， 一 种适合推 广以及 应 用的 节电控 制方 法 ， 有 明显的 经济效 益和 社会 效益 。 ｑ ｌ 是 具 关键 词 ： 声光控 制 时问控 制 红外 感应 组合逻 辑 逻辑控 制 中 图分 类 号 ： Ｍ５ １ Ｔ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ —９ １ （ ０ Ｊ － ｉ ｌ １ １ ７ ４ ２ １ ） ２ ｏ ｏ —ｏ ０ ６ ０ 个 输入 变量 ， １ Ｆ ， ． ｍ是 电路 的ｍ个 输 Ｆ ，２ … Ｆ １ 前 言 组 多 参数 组合 式逻 辑控 制器 ， 以 由时 间、 出信 号 ， 合 电路 的输 出与 输 入之 间 的逻辑 可 红外 、 声光 控制器 等 多种控 制参 数构 成 ， 并按 关 系可 表示 为 ： Ｆｉ ｉ ，ｘ ・ ｘ ，：１ ２ … ， Ｉ －ｆ（ ｘｌ ２，一， ｎ）ｉ ， ， Ｉ Ｔ 照 不 同的组 合 逻辑 进 行组 合控 制 。 各个 参 数 从 组 合逻 辑 电路 功 能 特 点 可 以看 到 ， 电 作为一 种逻 辑既 可 以单 独使 用又 可 以组合使 所 用。 当用 时 间 、 光控 、 外三 种控 制器 进 行组 路 的输 出 与历 史状 况无 关 ， 以 电路 中就 不 红 这 合时 ， ｌ 种不 同 的控制 方式 ， 以适用 于各 需 要 任何 记 忆 组件 。 就是 组合 逻 辑 电路 结 有 ７ 可 构 上 的 共 同特 点 。 种不 同的场合 和各种 不 同的控制 目的 。 ２ ２ 各种控 制器 原理 和作 用 ． ２ ２ １ 时间控 制器 ．． ２ 多参 数组合 逻辑的定 义和特 点 ２ １ 组 合逻 辑的定 义和 特点 ． 时 间控 制 器 属 自动控 制领 域 的 电器 件 ， 组 合逻 辑就 是 将 两个 （ 者 两个 以上 ） 或 给 主 要 用 于 在 多 段 时 间 周 期 内控 制 多 个 电路 定的 逻辑 加 以组 合从 而 产 生一 个 新 的逻 辑 ， 的开 启或 关 闭 ， 具有 多 周期 设 置 和 多触 点 即 并增 加给 定 的逻 辑 的表 达 力 ， 这就 是 组合 逻 输 出 。 ２ ２ ２ 红外感 应控 制器 ．． 辑 的 定义 。 采 用 热 释 电 红 外 探 头 并 对 探 头 接 收 到 逻辑 电路有 两 个 重要 的特 征 ：１输 入端 （） 满 足 了某 种特定 逻辑 状态 的组 合且 不分 先后 的 微 弱 信 号 加 以 放 大 ， 后 驱 动 继 电器 ， 然 可 基 的组 合顺 序 ， 使 输 出端 产 生 逻 辑 “ 或 者 以制成 热 释 电人 体感 应 控 制器 等 。 于 红 外 可 １ … ， 于多 参数组 合逻 辑控 制器 而言就 被定 线 技术 的 自动 控 制 产 品 ， 有 人 （ 热 源 ） ０ 对 当 或 进 义为 “ 通 ” “ 开 ” （） 种 逻辑 电路 状 态 入开 关感 应范 围 时 ， 接 与 断 ；２这 专用 传感 器 探 测 到人 体 的输入 可 以影响 输出 ， 输 出不 会影 响输入 。 但 红 外光 谱 的变 化 ， 关 自动 接 通 负 载 ， 不 开 人 因此 ， 以应 用组 合逻辑 理 论 中的布尔 代数 、 离开 感应 范围 ， 关将 持 续 接通 ； 离开 后 ， 可 开 人 真值 表来 分 析输 出与输 入 的逻 辑 关 系 。 多 开关 延 时 自动 关闭 负 载 。 在 参 数组 合逻辑控 制 器 中 ， 将声音 、 间、 时 光控 、 ２ ２ ３ 声光 控 制器 ．． 红外 等不 同 因素 定义 为多 参数 ， 而各 种 参数 光 线 变 暗 时 ， 用 声 音 自动 接 通 电源 ， 可 的状 态则 作为组 合逻 辑控制 器 的输入 端 。 根据 设 定 时 间延 时（ 或者 定 时） ， 后 自动 断 电， 组 合 逻 辑 电路 的 输入 与 输 出 状 态 关 系 白天光 线 充 足 时 ， 无论 多 大 的声 音 干扰 也 不 如 图ｌ 示 。 所 图中 ， ， Ｘ２， Ｘｎ 电路的ｎ Ｘｌ …， 是 能 接 通 用 电设 备 。 特 别 适 用 于 住 宅 楼 、 它 办 公 楼 楼道 、 廊 、 库 、 下室 、 所 等 公 共 走 仓 地 厕 ｒ 纽 场所 的照 明看 自动控 制 ， 一 种集 声 、 、 是 光 定 ＾ Ｉ２ ’ 时于 一 体的 即节 电又方便 的 自控 开 关 。 逻
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理(一)
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理(一)硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计引言在数字电路设计中，组合逻辑电路（Combinational Logic Circuit）由一系列的逻辑门和逻辑门之间的连线组成。
而硬布线控制器（Hardwired Control Unit）是指根据固定的逻辑规则实现的指令解析和控制信号生成功能的电路单元。
在本文中，我们将介绍如何利用logisim设计一个基本的硬布线控制器组合逻辑单元。
设计原理硬布线控制器的核心是组合逻辑电路，通过逻辑门和逻辑门之间的连线实现不同的控制信号生成功能。
在logisim中，我们可以利用预置的逻辑门模块和连线工具来实现硬布线控制器的设计。
步骤1.导入logisim在首先，我们需要下载并安装logisim软件。
logisim是一款开源的数字电路设计工具，提供了丰富的组合逻辑元件和连线工具。
2.创建新电路打开logisim后，点击“新建”按钮创建一个新的电路文件。
我们可以将电路文件保存为任意名称，方便后续使用。
3.添加输入端口在logisim中，我们可以通过添加端口元件来实现输入和输出的连接。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择“端口”，然后将端口元件拖放到电路画布上。
4.添加逻辑门元件根据具体的设计需求，我们可以在logisim中选择合适的逻辑门元件。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择对应的逻辑门元件，然后将其拖放到电路画布上。
5.连线连接通过选中逻辑门元件和端口元件，使用连线工具将它们连接起来。
可以通过点击逻辑门元件或端口元件的输入或输出端口，然后拖动连线工具来绘制连线。
6.设计控制信号逻辑利用不同的逻辑门元件和连线工具，根据逻辑规则来设计控制信号的生成逻辑。
可以使用与门、或门、非门等来实现逻辑运算，并利用连线工具进行输入端口和逻辑门元件之间的连接。
7.添加输出端口在logisim中，通过添加输出端口元件来输出结果。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择“端口”，然后将端口元件拖放到电路画布上。
第5章控制器原理
• 因为对比较简单的指令，将有很多节拍是 不用的，处于等待。所以，在实际应用中 都不采用这种典型的同步控制方式，而是 采用某些折衷的方案。
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（2）异步控制方式
• 异步控制方式：没有统一的同步信号，采用 问答方式进行时序协调，将前一操作的回答 信号作为下一操作的启动信号。
• ② 微操作 由微命令控制实现的最基本的 操作。
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• ③ 微指令 用以产生一组微命令，控制完成 一组微操作的二进制编码字称为微指令。
• ④ 微程序：一系列微指令的有序集合称为 微程序。
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程序、指令、微程序、微指令、微命令、微操 作的关系
微指（ 令 1 微命1、 令微命2令 、 微命令 n）
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控制方式可分为： （1）同步控制 （2）异步控制 （3）联合控制
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（1）同步控制方式
• 同步控制方式：任何指令的运行或指令中各 个微操作的执行，均由确定的具有统一基准 时标的时序信号所控制。
• 即所有的操作均由统一的时钟控制，在标准 的时间内完成。
• 在同步控制方式下，每个时序信号的结束就 意味着对应操作的完成，随即开始执行后续 的微操作或下条指令的运行。
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②指令寄存器 IR
指令寄存器用于存放当前正在执行的指令。
③指令译码器 ID
指令译码器是指令分析部件，对指令寄存器 中的指令操作码进行译码分析，产生相应 操作的控制电位，提供给微操作控制信号 形成部件。
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④地址形成部件
计组实验四_组合逻辑控制器n
2) 按RESET按键；节拍指示灯T3～T0显示1000；(本拍在第1次复位后
才会执行) 3) 按START按键；节拍指示灯T3～T0显示0000；(以上两拍,为公共节拍，
在手动置指令方式下无意义)
4) 按START按键；节拍指示灯T3～T0显示0010；(本拍也是公共节拍， 将指令编码写入指令寄存器IRH、IRL) 5) 按START 按键；节拍指示灯T3～T0 显示0011；(本拍执行ADD指令， R0←R0+R1 操作) 可以看到，A组指令（包括ADD、SUB、CMP、AND、XOR、SHR、 SHL、INC、DEC、TEST、OR、MVRR、JR、JRC、JRNC、JRZ、JRNZ） 的执行除公共节拍外，只需一步完成。
五、实验要求与实验报告内容：
1、明确实验的目的和具体实验内容，认真地学懂几条典型指令的在执行 步骤划分和每一个执行步骤（每一个节拍）使用的控制信号的取值等有 关内容，对硬连线控制器的组成和运行原理有一个初步的理解。
3、想一想实验的操作步骤，明确可以通过实验学习得到哪些知识，想一 想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果；在教学实验过程中，要爱护
(2) 选择基本指令的B组指令中的PUSH指令，观察其节拍流程： 可以看到，B组指令（包括JMPA、LDRR、IN、STRR、PSHF、PUSH、OUT、 POP、MVRD、POP、RET）的执行除公共节拍外,需两步完成。 (3) 选择基本指令的D组指令中的CALA指令，观察其节拍流程： 可以看到，D 组指令CALA 除公共节拍外，需四步完成；
教学实验设备和用到的辅助仪表，记录实验步骤中的数据和运行结果，仔
细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新 思维能力。 4、实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，最终正确 的节拍发生器的逻辑表达式，控制信号产生部件的逻辑表达式，实验过程、 遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的 建议等。
计算机组成原理13-控制器-微程序
微程序控制器的组成框图
指令的OP与微程序入口的可能映射方式及比较 指令的OP OP与微程序入口的可能映射方式及比较 OP就是指令微程序的入口地址 或高几位) OP就是指令微程序的入口地址(或高几位) 就是指令微程序的入口地址(
OP 01000 10001 11001
01000 . . 10001 . . 11001
微指令格式
水平型微指令 垂直型微指令 混合型微指令
（1）垂直型微指令 一条微指令定义并执行一种基本操作。 一条微指令定义并执行一种基本操作。 优点： 微指令短、简单、规整，便于编写微程序。 优点： 微指令短、简单、规整，便于编写微程序。 缺点： 微程序长，执行速度慢；工作效率低。 缺点： 微程序长，执行速度慢；工作效率低。 （2）水平型微指令 一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 优点： 微程序短，执行速度快。 优点： 微程序短，执行速度快。 缺点： 微指令长，编写微程序较麻烦。 缺点： 微指令长，编写微程序较麻烦。
CPU周期与微指令周期的关系 CPU周期与微指令周期的关系
机器指令与微指令的关系
一条机器指令对应一段微程序，由微指令解释执行 一条机器指令对应一段微程序，
机器指令与内存M有关，微指令与控制存储器CM有关 机器指令与内存M有关，微指令与控制存储器CM CM有关
每个CPU周期对应一条微指令 每个CPU CPU周期对应一条微指令
(IR(AD)) MAR , M(R); (MBR) ALU , ALU AC ; IRo , MARi , R; S0S1(直送), MBRo , S0S1(直送), ACi 直送
4 2 PCo PCi M 1 P
P S W
A ACi ALU C
微程序控制器与组合逻辑控制器的区别
微程序控制器的基本原理详细图解1、控制存储器：控制存储器是微程序控制器中的核心部件，通常由只读存储器ROM器件实现，简称控存。
2、微指令：控制存储器中的一个存储单元（字）表示了某一条指令的某一操作步骤的控制信号，以及下一步骤的有关信息，称该字为微指令。
作用：准确提供了指令执行中的每一步要用的操作信号及下一微指令的地址。
3、微程序：全部微指令的集合称为微程序。
4、微程序控制器的基本工作原理：根据IR（指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。
5、得到下一条微指令的地址的有关技术：要保证微指令的逐条执行，就必须在本条微指令的执行过程中，能得到下一条微指令的地址。
形成下条微指令地址（简称下地址）可能有下列五种情况：①下地址为本条微指令地址加1；②微程序必转某一微地址，可在微指令中给出该微地址值；③根据状态标志位，选择顺序执行或转向某一地址；④微子程序的调用及返回控制，要用到微堆栈；⑤根据条件判断转向多条微指令地址中的某一地址，比③更复杂的情况。
如：若C=1，转移到 A1 微地址；若S=1，转移到 A2 微地址；若Z=1，转移到 B1 微地址；这种情况，在微指令中直接给出多个下地址是不现实的，应找出更合理的解决方案。
计算机的微程序控制器和组合逻辑控制器（硬连线）在组成和运行原理上有何相同和不同之处？它们各有哪些优缺点？答：微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。
共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。
不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。
微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理硬件布线控制器是一种用于控制计算机硬件的电路单元。
它通过输入和输出设备（如键盘、显示器、鼠标等）与计算机的中央处理器（CPU）进行通信，控制计算机各个部件的操作和数据传输。
硬布线控制器的设计原理是通过使用组合逻辑单元来实现不同的控制功能。
组合逻辑单元是由一系列逻辑门和触发器等构成的，它们可以实现不同的布尔逻辑运算。
在硬布线控制器中，组合逻辑单元被用于实现指令解码、数据传输控制、算术逻辑操作等功能。
在硬布线控制器中，指令解码是其中的一个重要功能。
当计算机接收到指令时，硬布线控制器会将指令进行解码，确定所需的操作，并将其发送到对应的硬件模块执行。
为了实现指令解码，可以使用译码器、多路选择器等组合逻辑单元来实现。
在解码过程中，控制器还需要保存程序计数器（PC）的值，以确保指令的顺序和正确运行。
数据传输控制是另一个重要的功能。
在计算机运行过程中，数据的输入和输出是不可避免的。
硬布线控制器使用组合逻辑单元来控制数据的输入和输出，包括通过总线（如地址总线、数据总线等）进行数据传输、选择合适的存储单元来存储数据等。
此外，硬布线控制器还可以实现算术逻辑操作。
在计算机运行过程中，通常需要进行一些数学或逻辑运算，如加法、减法、与门、或门、非门等。
硬布线控制器使用组合逻辑单元来实现这些运算，以支持计算机对数据的处理和操作。
总之，硬布线控制器通过使用组合逻辑单元实现了各种控制功能，以及数据传输和运算等操作。
它是计算机系统中不可或缺的一部分，能够使计算机能够进行各种操作，并且高效地处理和传输数据。
设计和理解硬布线控制器的原理对于学习和理解计算机系统的工作原理至关重要。
3CPU-2控制器-罗克露计算机组成原理课件(绝对与网上视频教程同步)
总线 总线
RQ/GT
若干时钟
设备使用 总线
若干时钟
CPU使用 总线
设备请求 CPU响应， 设备释放 总线权 总线权交设备 总线权
CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备 19
3.3.4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用 1.组合逻辑控制方式
综合化简产生微命令的条件，形成逻辑式，用 组合逻辑电路实现微命令发生器。
控制存储器 CM
（1）控制存储器CM
功能： 存放微程序。
CM属于CPU，不属于主存储器。
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IR PSW
微地址 形成电路
微命令序列
译码器 微命令字段 微地址字段 µIR
PC
微地址寄存器
µAR
控制存储器 CM
（2）微指令寄存器 µIR
功能： 存放现行微指令。
微命令字段： 提供一步操作所需的微命令。 (微操作控制字段) 指明后续微地址的形成方式。 微地址字段： (顺序控制字段) 提供微地址的给定部分。 24
但时间安排不合理。 13
④应用场合：
用于CPU内部、设备内部、系统总线操作(各挂接 部件速度相近，传送时间确定，传送距离较近)。
（2）异步控制
①定义：各项操作按不同需要安排时间，不受统
一时序控制。
②特点：
✓ 无统一时钟周期划分； ✓各操作间的衔接和各部件之间的信息交换采 用异步应答方式。
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例.总线的异步传送操作
④应用场合：用于异步总线操作(各挂接部件速度 差异大，传送时间不确定，传送距离较远)。
（3）同步方式的变化
①不同指令安排不同时钟周期数 指令周期长度可变，时钟周期长度不变。 ②总线周期中插入延长周期 经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理硬布线控制器是一种使用硬布线电路实现的组合逻辑控制器。
相比于其他逻辑控制器，硬布线控制器的一个主要优势是其实时性和可靠性。
这是因为硬布线控制器直接使用硬件电路实现逻辑功能，不需要经过中间步骤，使得其执行速度更快，同时也减少了电路中元件的数量，提高了电路的可靠性。
第一步是确定所需的逻辑功能。
硬布线控制器可以实现各种功能，如加法器、减法器、乘法器等。
设计者首先需要明确所需实现的功能，并根据功能需求来确定逻辑门的种类和数目。
第二步是确定输入和输出的位数。
输入和输出的位数决定了逻辑门的数量。
例如，如果需要一个8位加法器，需要8个输入引脚和2个输出引脚。
第三步是选择逻辑门的类型。
逻辑门有多种类型，如与门、或门、非门等。
选择逻辑门的类型需要根据功能需求和电路设计的时序要求来确定。
第四步是将逻辑门按照功能需求进行布线连接。
布线连接的方式可以通过各种方法实现，如连接线、跳线等。
具体的布线方式取决于电路设计者的个人喜好和电路的复杂程度。
第五步是进行模拟测试和调试。
设计者需要利用模拟工具，如logisim等，对设计的电路进行模拟测试和调试。
通过模拟测试，可以验证电路的正确性和稳定性，并进行必要的调整和优化。
以上是硬布线控制器的设计原理。
设计者需要在明确功能需求的基础上，选择适当的逻辑门类型，并进行布线连接。
通过模拟测试和调试，最终实现所需的功能。
硬布线控制器的设计过程需要充分考虑电路的性能要求和电路元件的可靠性，以确保电路的正确运行和长期稳定性。
控制器的工作原理
控制器的工作原理控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。
由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。
组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。
微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。
具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
电磁吸盘控制器：交流电压380V经变压器降压后，经过整流器整流变成110V 直流后经控制装置进入吸盘此时吸盘被充磁，退磁时通入反向电压线路，控制器达到退磁功能。
门禁控制器：门禁控制器工作在两种模式之下。
一种是巡检模式，另一种是识别模式。
在巡检模式下，控制器不断向读卡器发送查询代码，并接收读卡器的回复命令。
这种模式会一直保持下去，直至读卡器感应到卡片。
当读卡器感应到卡片后，读卡器对控制器的巡检命令产生不同的回复，在这个回复命令中，读卡器将读到的感应卡内码数据传送到门禁控制器，使门禁控制器进入到识别模式。
在门禁控制器的识别模式下，门禁控制器分析感应卡内码，同设备内存储的卡片数据进行比对，并实施后续动作。
门禁控制器完成接收数据的动作后，会发送命令回复读卡器，使读卡器恢复状态，同时，门禁控制器重新回到巡检模式。
上海质祈机电设备有限公司成立于2013年，位于上海市普陀区，专业从事于燃烧机及其配件，配件主要有油泵、电磁阀、控制器、风压开关、气压开关、过滤器、调压阀、伺服马达、检漏装置、点火变压器、点火棒、火焰探测器、电磁泵、执行器、加热棒。
主要品牌有冬斯(DUNGS)、西门子（SIEMENS)、桑泰克(suntec)、帕克（Parker)、考菲（COFI)、飞达（fida)、霍尼韦尔（Honeywell)等。
组合逻辑控制器原理
组合逻辑控制器的设计方法
解析法
总结词
解析法是一种基于数学逻辑和布尔代数的方法，通过将逻辑表达式转换为电路结构来实现组合逻辑控 制器的设计。
详细描述
解析法的基本步骤包括将逻辑表达式进行化简、因式分解和化简，然后根据化简后的表达式设计相应 的电路结构。这种方法能够得到最简电路结构，但计算过程较为复杂，需要较高的数学基础。
在智能家居中的应用
智能照明系统
组合逻辑控制器能够根据环境光线、时间等 因素，自动调节家庭照明系统的亮度和色温 ，提供舒适的照明环境。
智能安防系统
组合逻辑控制器可以集成各种安防设备，如摄像头 、烟雾报警器等，实现家庭安全监控和预警。
智能环境控制系统
通过组合逻辑控制器，可以控制家庭中的空 调、暖气、空气净化器等设备，实现智能环 境调节。
定时器/计数器
用于产生时间基准和控制脉冲，实现定时控制和计数控制等功能 。
输出部分
驱动电路
将控制部分输出的控制信号转换为能够驱动执行机构 的大功率信号。
执行机构
根据控制信号驱动相应的设备或机构，实现控制目标 。
反馈电路
将执行机构的输出信号反馈给输入部分，形成闭环控 制系统，提高控制精度和稳定性。
03
特点
组合逻辑控制器具有结构简单、可靠 性高、易于编程和调试等优点，广泛 应用于工业自动化控制领域。
组合逻辑控制器的重要性
提高生产效率
通过自动化控制，组合逻辑控制 器能够提高生产效率，减少人工 干预，降低生产成本。
保证产品质量
精确的控制逻辑能够保证产品质 量的一致性和稳定性，提高产品 合格率。
增强系统可靠性
信号调理
02
对采集到的信号进行滤波、放大、去噪等处理，以消除干扰和
CPU 指令译码器
计算机组成原理实验报告姓名：学号：专业：计算机科学与技术班级：指导老师：实验日期：实验地点：实验题目： CPU指令译码器一、实验目的（1）理解指令译码器的作用和重要性。
（2）学习设计指令译码器。
二、实验原理指令译码器是计算机控制器中最重要的部分。
所谓组合逻辑控制器就是指指令译码电路是由组合逻辑实现的。
组合逻辑控制器又称硬连线控制器，是设计计算机的一种方法。
这种控制器中的控制信号直接由各种类型的逻辑门和触发器等构成。
这样，一旦控制部件构成后，除非重新设计和物理上对它重新连线，否则要想增加新的功能是不可能的。
结构上这种缺陷使得硬连线控制器的设计和调试变得非常复杂而且代价很大。
所以，硬连线控制器曾一度被微程序控制器所取代。
但是随着新一代及其及VLSI技术的发展，这种控制器又得到了广泛重视，如RISC机广泛使用这种控制器。
图（1）是组合逻辑控制器的结构方框图。
逻辑网络的输入信号来源有3个：①指令操作码译码器的输出In；②来自时序发生器的节拍典韦信号Tk；③来自执行部件的反馈信号Bj。
逻辑网络的输出信号就是微操作控制信号，用来对执行部件进行控制。
组合逻辑控制器的基本原理可描述为：某一微操作控制信号Cm是指令操作码译码器的输出In、时序信号（节拍电位信号Tk）和状态条件信号Bj的逻辑函数。
即Cm=f(In,Tk,Bj)用这种方法设计控制器，需要根据每条指令的要求，让节拍电位和时序脉冲有步骤地去控制机器的各有关部分，一步一步地执行指令所规定的微操作，从而在一个指令周期内完成一条指令所规定的全部操作。
一般来说，组合逻辑控制器的设计步骤如下。
（1）绘制指令流程图为了确定指令执行过程所需的基本步骤，通常是以指令为线索，按指令类型分类，将每条指令归纳成若干微操作，然后根据操作的先后次序画出流程图。
（2）安排指令操作时间表指令流程图的进一步具体化，把每一条指令的微操作序列分配带各个机器周期的各个时序节拍信号上。
要求尽量多的安排公共操作，罢免出现互斥。
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理硬布线控制器是集成电路中的一种重要设计结构，用于实现各种逻辑电路的功能。
在硬布线控制器中，组合逻辑单元是其中的关键部分，它由多个逻辑门和/或逻辑门组成，用于实现不同的逻辑功能。
本文将探讨硬布线控制器组合逻辑单元的设计原理。
首先，硬布线控制器的组合逻辑单元设计需要考虑以下几个方面：输入与输出、功能实现、电路连接和电路延迟。
接下来，将详细介绍这些方面。
输入与输出是组合逻辑单元设计的基础，通常由多个输入引脚和一个输出引脚组成。
输入引脚用于接收输入信号，输出引脚用于输出逻辑计算的结果。
每个输入引脚可以是高电平（1）或低电平（0），根据每个逻辑门的真值表，可以得出输出引脚的电平。
功能实现是硬布线控制器的关键目标，通过逻辑门的组合和连接，可以实现各种布尔函数的功能。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
通过组合这些逻辑门，可以实现各种布尔函数的逻辑计算，从而实现所需的功能。
电路连接是硬布线控制器设计过程中需要考虑的重要因素。
逻辑门之间的连接方式有串联和并联两种。
串联连接表示逻辑门的输出与下一个逻辑门的输入相连，这种连接方式可以通过将输出与输入引脚相连实现。
并联连接表示多个逻辑门的输出连接在一起，这种连接方式可以通过将多个逻辑门的输出引脚都连接到同一个输入引脚实现。
通过逻辑门之间的合理连接，可以实现复杂的逻辑计算功能。
电路延迟是硬布线控制器设计过程中需要考虑的另一个重要因素。
逻辑门的计算需要一定的时间，在计算过程中，输入引脚的电平可能发生变化，这会导致逻辑计算的结果发生错误。
为了解决这个问题，可以在逻辑门的输出和下一个逻辑门的输入之间添加寄存器或缓冲器，用于存储逻辑计算的结果并保持其稳定状态，从而避免电路延迟带来的错误。
综上所述，硬布线控制器组合逻辑单元的设计原理是通过输入与输出、功能实现、电路连接和电路延迟等方面的考虑，构建合适的逻辑门组合以实现所需功能。
掌握这些设计原理，可以帮助我们更好地理解硬布线控制器的工作原理，从而有效地进行硬布线控制器的设计与应用。
控制器原理和功能解读
控制器原理和功能解读计算机系统的硬件结构主要由四部分组成：控制器、运算器、内存和输入输出设备，其中，控制器和运算器统称为中央处理器。
简称CPU.它是计算机硬件系统的指挥中心.它包括控制器和运算器两个部件,其中,控制器的功能是控制计算机各部分协调工作,运算器则是负责计算机的算术运算和逻辑运算。
控制器(英文名称:controller)是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。
由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程序。
具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
(一) 运算器1、算术逻辑运算单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非异或)以及移位操作。
在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。
通常ALU由两个输入端和一个输出端。
整数单元有时也称为IEU(Integer ExecuTIon Unit)。
我们通常所说的“CPU是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。
2、浮点运算单元FPU(FloaTIng Point Unit)FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。
有些FPU还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。
3、通用寄存器组通用寄存器组是一组最快的存储器，用来保存参加运算的操作数和中间结果。
组合逻辑控制器特点
组合逻辑控制器特点
1.无记忆性：组合逻辑控制器的输出只受到当前输入的影响，与之前
的输入无关。
因此，它没有记忆存储功能，只能对当前输入进行逻辑运算。
2.可编程性：组合逻辑控制器内部的逻辑电路可以根据需要进行变换
和组合，因此可以编程实现不同的控制功能。
3.低成本：组合逻辑控制器由少量的逻辑电路组成，因此相对于其他
类型的控制器来说，它的成本较低。
4.快速响应：由于无记忆性的特点，组合逻辑控制器的输出可以立即
响应输入信号的变化，因此响应速度较快。
5.不具备时序控制：组合逻辑控制器只能对输入变化立即响应，而无
法对输入信号的持续时间进行控制。
6.逻辑运算复杂度受限：组合逻辑控制器的逻辑电路可以进行基本的
逻辑运算，包括与、或、非、异或等，但是其逻辑电路的复杂度和运算能
力受到硬件和制造工艺的限制。
7.可靠性高：由于组合逻辑控制器内部的电路结构简单，因此故障率
较低，可靠性较高。
8.灵活性大：由于组合逻辑控制器内部的电路可以根据需要进行编程
和设计，因此具有极大的灵活性，可以用于不同的应用领域。
总的来说，组合逻辑控制器的特点体现了它在数字控制电路系统中的
重要地位。
它通过逻辑门电路和存储器等组件的组合，实现了对数字信号
的处理和控制，广泛应用于自动化控制、通信系统、计算机等领域，为现
代化的工业生产和信息系统提供了坚实的支撑。
PLC的工作原理
PLC的工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于自动化控制系统的计算机设备。
它通过接收输入信号，经过逻辑运算和输出控制，实现对工业过程或者机器设备的自动控制。
PLC的工作原理可以分为输入、处理和输出三个主要步骤。
一、输入PLC接收来自外部的输入信号，这些信号可以来自各种传感器、按钮、开关等设备。
输入信号通常是数字信号，它们代表着不同的状态，如开关的开关状态、传感器的检测结果等。
PLC通过输入模块将这些信号转换为计算机可识别的电信号。
二、处理PLC接收到输入信号后，会进行逻辑运算和处理。
PLC内部有一个中央处理器（CPU），它负责执行各种控制算法和逻辑运算。
CPU根据预设的程序和逻辑条件，对输入信号进行分析和判断，并根据需要执行相应的控制操作。
PLC的程序普通采用梯形图（Ladder Diagram）编写，它类似于电气控制系统中的继电器电路图。
程序中的逻辑元件包括线圈（Coil）、触点（Contact）、计数器（Counter）、定时器（Timer）等。
通过逻辑元件之间的连接和组合，可以实现复杂的控制逻辑。
三、输出PLC处理完输入信号后，会根据程序的逻辑条件和算法，产生相应的输出信号。
输出信号通常是控制信号，用于控制执行器、电磁阀、机电等执行设备。
PLC通过输出模块将计算机产生的电信号转换为可用于控制执行设备的信号。
PLC的输出信号可以是开关量信号，也可以是摹拟量信号。
开关量信号通常是二进制信号，表示设备的开关状态，如开关的开关与否。
摹拟量信号则是连续变化的信号，表示设备的物理量，如温度、压力等。
在实际应用中，PLC可以与其他设备和系统进行通信，如人机界面（HMI）、数据采集系统、上位机等。
通过与这些设备的连接和通信，PLC可以实现更高级的功能和控制。
总结：PLC的工作原理可以简单描述为输入、处理和输出三个步骤。
它接收来自外部的输入信号，经过中央处理器的逻辑运算和处理，产生相应的输出信号，用于控制执行设备。
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组合逻辑控制器组成结构及工作原理解析
按照控制信号产生的方式不同，控制器分为微程序控制器和组合逻辑控制器两类
微程序控制器是将全部控制信号存贮在控制存储器中。
优点：控制信号的逻辑设计、实现及改动都较容易。
缺点：产生控制信号所需的时间较长。
组合逻辑控制器，又称硬布线方案控制器，是用组合逻辑的门电路实现控制信号。
优点：产生控制信号所需的延迟时间少，对提高系统的运行速度有利。
缺点：控制信号的逻辑设计复杂，用门电路实现也较困难，尤其要变动一些设计更不方便。
（见图）
一、组合逻辑控制器的组成与运行原理
1、组成：PC、IR、脉冲源和启停控制逻辑与微程序控制器相同，不同的是：
●微程序控制器中的控制存储器在组合逻辑控制器中变成时序控制信号形成部件，是用组合逻辑的门电路实
现的；
●微程序控制器中的下地址形成部件在组合逻辑控制器中变成节拍发生器，是由计数器线路实现的；
●增加了指令译码器，用于标识每一条不同的指令。
2、运行原理：依据执行过程中的操作码、当前指令所处的执行步骤等输入信号，用组合逻辑门电路直接、
快速地形成并送出指令当前执行步骤要求的控制信号。
二、TEC-8教学计算机的组成与设计
1、简介：TEC-8教学计算机字长8位，地址总线16位（可寻址64K内存），控制器用组合逻辑控制
器。
●运算器是Am2901（见图）
●16个通用寄存器中，R0、R1、R2和R3作为通用寄存器，其余12个作为专用寄存器
R5，R4用作16位的PC（程序计数器）
R7，R6用作16位的SP（堆栈指示器）
R9，R8用作内存读写地址AR
R11，R10用作指令转移或子程序的地址
2、指令系统概述
●指令中用到的符号：
DR:目的寄存器
SR: 源寄存器
OFFSET: 变址偏移量
DATA: 立即数
X: 一个bit位，可取值0或1
C、Z、V、S: 分别代表进位、结果为0、溢出和结果的符号位
●指令长度：单字节或双字节指令两种
●指令的操作码：采用操作码位数逐段扩展的技术，最少4位，最多8位
●指令的分类：首先按操作数的个数来分
（1）双操作数指令Ⅰ：
格式：
格式：操作码
已实现5条指令：ADD DR, SR ;加法指令
(使用R3~R0) SUB DR, SR ;减法指令
CMP DR, SR ;比较指令
AND DR, SR ;逻辑与指令
MOV DR, SR ;传送指令
（2）单操作数指令Ⅰ：
1 0 X X X X
DR/SR/IO PORT地址
已实现8条指令：SHR DR ;逻辑右移指令(使用R3~R0) SHL DR ;逻辑左移指令
PUSH DR;压栈指令
POP DR;出栈指令
CMP DR, SR ;比较指令
STO SR ;存数指令
LOD DR ;取数指令
IN I/O PORT ;输入指令
OUT I/O PORT ;输出指令
（3）单操作数指令Ⅱ：
格式：
格式：操作码
INC DR; 加1指令
（4）双操作数指令Ⅱ：
格式：操作码
MOVE DR, DATA; 立即数转送指令
（5）双字节指令
转移指令：JR OFFSET；无条件转移指令
JZ OFFSET；结果为0转移指令
JNZ OFFSET；结果不为0转移指令
JC OFFSET；结果有进位转移指令
JNC OFFSET ；结果无进位转移指令
（6）无操作数指令：已实现7条
PUSHF ；压栈指令
POPF ；出栈指令
STC ；进位位C置1
CLC ；进位位C置0
RET ；返回主程序
JMP ；转移指令，转移地址由R11,R10给出
CALL ；调用子程序指令，转移地址由R11,R10给出
格式：操作码
指令的执行步骤：(对于8位字长教学实验机）
读指令：地址寄存器低位（R8) ←指令的低位地址(R4)
地址寄存器高位（R9) ←指令的高位地址(R5)
修改指令地址PC←PC+1
读内存，指令寄存器←读出的指令
分析指令
执行指令：
●通用寄存器之间的运算和传送，可一步完成
●读写内存或读写外设操作，通常要三步完成，前两步用于向地址寄存器送入低、高位各8位地址，第三步
完成内存的读、写操作。
注：一条指令可仅在通用寄存器之间操作，可仅包括读写内存或外设，或它们一次、多次的不同的组合，因此，不同指令的执行步骤和操作内容是不一样的。
判中断请求：有中断请求，转去响应中断并处理；
无中断请求，执行下一条指令。
其次按指令的功能来分：
A组指令：ADD,SUB,CMP,AND,MOV,SHR,SHL,INC,IN,OUT,STC,CLC 共12条这类指令主要在CPU内
通用寄存器间传送，在取指令之后一步完成。
B组指令：
LOD,STO,PUSH,POP,PUSHF,POPF,MVD
这类指令完成的是一次内存读、写，在取指令之后可三步完成。
前两步用于向地址寄存器送入低、高位各
8位地址，第三步完成内存的读、写操作。
C组指令：
CALL, RET, JM P, JR, JNZ, JZ, JNC, JC
这类指令完成的是与指令转移有关的操作，相对转移指令有5条：JR, JNZ, JZ, JNC, JC
转移地址=当前指令地址+指令第二字节中的偏移量
其中JNZ, JZ, JNC, JC属于条件转移指令，条件成立时转移要四步完成：前两步送读偏移量的内存地址，后两步读出偏移量计算转移地址送PC；条件不成立顺序执行，只须两步。
CALL , RET两条指令比较复杂，
为恢复或保存断点需两次读写内存，共需六步，还用两步为CALL指令给出子程序的入口地址。
节拍发生器
（1）作用：是用多位触发器的输出信号的不同组合状态，来标识每条指令的执行步骤。
（2）触发器的个数的确定：触发器输出能组合出的状态数应等于或大于全部指令执行状态的数目。
（3）为指令的执行状态分配编码：
原则：从一个状态变到另一状态时，状态发生变化的触发器的数目应尽量少，即4个二进制位中只变一个。
（4）写出每位触发器状态变化的逻辑表达式：
方法：状态用四位编码表示。
①当从一个状态转换到另一个状态时，若一位触发器的状态由0变为1或仍保持1时，该情形要写进表达
式中。
②当状态变化一定会发生时（不受任何条件限制），由原状态的4位编码组成一个条件写进表达式中。
③当状态变化是在某些条件成立时才会出现，则由原状态的4位编码再“与”上这些条件后写进表达式中。