بنك الأسئلة لمادة تحكم إلكتروني

الباب الأول إستخدام الحاسب والمعالج الدقيق في التحكم

___________________________________________________________________
س1ـ اكتب نبذة مختصرة عن نظرية ومفهوم التحكم بالحاسب .
ج1- إن فكرة استخدام الحاسب كجزء من مكونات منظومة التحكم قد بدأت في الظهور على الساحة منذ عام 1950. ولقد بدأ تطبيـق هذه الفكـرة في مجالات التحكـم في الصواريـخ والطائرات . ولقد أظهرت الدراسات أنه لم تكن هناك إرادة قوية في تلك الفترة في استخدام الحاسبات الرقمية ذات الأغراض العامة والتي كانت متاحة في ذلك الزمان ولقد كانت الحاسبات كبيرة جداً في حجمها ومكلفة وتحتاج إلي قدرات كهربيـة كبيرة لتشـغيلها هـذا بالإضـافة إلي ضعف الثـقة في الاعتمـاد عليها لفترات تشـغيل طويلة ولهـذا السبب فقد تم تطوير حاسبات رقمية ذات أغراض خاصة مثل (المحلل التفاضلي الرقمي) للاستخدام في بعض التطبيقات في مجال الفضاء ومركباته .
ولقد بدأت فكرة استخدام الحاسب الرقمي في التحكم في العمليات الصناعية في منتصف الخمسينيات ومنذ ذلك التاريخ حدث تطور مذهل في هذا المجال .
-------------------------------------------------------------------------------------------
س2ـ اشرح مع الرسم التخطيطي كيفية استخدام الحاسب كمراقب .
ج2-الرسم الكتاب صفحة 11

في هذا الأسلوب وكما يبين الشكل فإن مشغلي النظام ( Human Operators ) يقع عليهم عبئ التعامل مع متغيرات التحكم مباشرة ويقتصر دور الحاسب على ملاحظة العملية Process )) من خلال دوائر الربط التي هي في أساسها محولات من النوع ADC ويقرر المشغلون اتخاذ القرارات المناسبة بناء علي التحليلات التي قام بها الحاسب الرقمي

س3ـ ارسم المخطط التمثيلي لاستخدام الحاسب في نظام تحكم ذي حلقة مفتوحة .



ج3: الرسم الكتاب صفحة11

----------------------------------------------------------------------------------------
س4ـ ( ا ) ما هو الأساس الصحيح لمفهوم التحكم بالحاسبات ذي الحلقة المغلقة .
ج4أ- لكي تتم عملية التحكم في العملية أو المنشأة بشكل كامل لابد من إيجاد نظام من الحاسبات الرقمية يكون قادراً علي مقارنة مجموعة من البيانات المرغوب فيها مع النتائج الفعلية ثم اتخاذ القرار الصحيح الذى يحقـق أهداف التصميـم . وهذا هــو الأسـاس الصحيـــح لمفهـوم التحكـم بالحاســبات ذي الحلقة المغلقة
( ب ) ارسم المخطط التمثيلي لاستخدام الحاسب في نظام تحكم ذي الحلقة المغلقة .

--------------------------------------------------------------------------------------
س5ـ اشرح موضحاً إجابتك بالرسم التخطيطي نظام التحكم الراداري المضاد للطائرات .
ج5- يعمل هوائي الرادار علي تحديد موضع وسرعة الهدف وهو الطائرة ثم يتسلم الحاسب الآلي هذه المعلومات كدخل ويحدد على أساسها زاوية إطلاق المدفع أو الصاروخ بدقة . وتتضمن زاوية الإطلاق تقدم زاوي مناسب بحيث يتقابل الهدف مع القذيفة بعد وقت معين هو الوقت اللازم لوصول القذيفة إلي الهدف مع اعتبار أن القذيفة لا تصحح وضعها أثناء سفرها إلي الهدف وتكون الإشـارة الخارجــة مـن الحاسـب الآلي دالـة في زاويـة الإطــلاق هي الدخل إلي مضخم قدرة power amplifier لتضخيم الإشارة بحيث تصبح مناسبة كدخل إلي محرك إدارة المدفع أو الصاروخ المضاد للطائرات فيتم تعديل وتصحيح وضعه بحيث يصبح صالحاً للإطلاق
وفقاً للمعلومات الجديدة . وهناك إ شارة تغذية عكسية تعبر عن الوضع الفعلي لزاوية الإطلاق يتم مقارنتها داخل الحاسب الآلي مع الوضع المطلوب أو المرغوب فيه ، ويعمل الفرق بين الوضع
الفعلي والوضع المرغوب فيه على تصحيح زاوية الإطلاق ويسمي هذا الفرق بالإشارة الفاعلة Actuating signal كما تسمي أحياناً بالخطأ error .الرسم الكتاب صفحة 15






رسم تخطيطي للمراحل لنظام التحكم الراداري المضاد للطائرات
------------------------------------------------------------------------------------------
س6ـ من خلال دراستك للتحكم بالحاسب في مستوى سائل ـ اذكر فقط إجراءات تشغيل النظام .
إجراءات تشغيل النظام هي : ـ
(1) يقوم المشغل Operator بإدخال تعليمات التشغيل من دخول مرجعية وحالات ابتدائية وقيم ثابتة مثل فترة التقسـيم وغير ذلك من الأوامر وهو ما يسـمى بـــ
The level commmand ) ) عن طريق مجموعة من المفاتيح التي يطلق عليها ( Thumb wheel switches ) .
(2) هناك شاشة للعرض ( 7 – segment Leeds ) لإظهار بعض البيانات والمعلومات الهامة بغرض مراقبة العملية وهذا المستوى من البيانات يسمى
( The level Readout ) .
(3) يحصل الحاسب على التغذية المرتدة من أجهزة الحس الخاصة بقياس المستوى عن طريق محول من النوع ADC ومن ثم يتعامل مع صمام التحكم في التدفق عن طريق محول من النوع DAC .
(4) تستخدم ساعة ذو تردد 20 Hz لتوليد المقاطعات Interrupts ) ) بحيث يمكن تنفيذ خوارزم التحكم عن طريق برمجة الحاسب .
(5) المعلومات اللحظية أو ما يسمي بيانات الحالة Status Information ) ) ترسل إلي أو( تستقبل من ) الحاسب الملاحظ للنظام ( System–monitoring computer ) عن طريق شبكة الاتصالات (Communication network ) .
س7ـ ما هي الوظائف والمهام الأساسية المطلوبة من المعالج الدقيق . ؟
الوظائف والمهام الأساسية المطلوبة من المعالج الدقيق هي:
1- يجب أن يكون المعالج قادراً على إحضار معلومات من الذاكرة ( هذه المعلومات قد تكون بيانات نحتاجها في عملية تنفيذ الأوامر أو قد تكون الأوامر نفسها )
2- يجب أن يحتوى المعالج على مكان مناسب بداخله لحفظ هذه المعلومات التي أحضرها لحين الحاجة إليها أو تنفيذها إذا كانت من الأوامر
3- لا بد أن يكون هناك أكثر من مكان بداخله بحيث يمكن نقل المعلومات فيما بين هذه الأماكن حيث تحتاج بعض الأوامر لذلك عند تنفيذها
4- يجب أن تكون لديه الوسائل المناسبة لإدخال معلومات من بوابات إدخال حتى يتسنى لنا قراءة لوحة مفاتيح أو إدخال حرارة مثلا تمهيدا لمعالجتها رقميا
5- يجب أن يكون لديه القدرة على إجراء بعض العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات التي أحضرها .
6- المقدرة على إرسال بيانات إلى الذاكرة وتسجيلها فيها من المهام الأساسية للمعالج
المقدرة على إرسال بيانات وحدات الإخراج من خلال بوابات إخراج حتى يتسنى لنا قراءة هذه المعلومات على شاشة أو إخراج بيانات نتحكم بها في سرعة موتور مثلا
----------------------------------------------------------------------------------------
س8ـ ما هي الأجزاء الأساسية لأي معالج دقيق . ؟
الأجزاء الأساسية للمعالج الدقيق :
تتركب جميع شرائح المعالجات من ثلاث أجزاء رئيسية هي : ــــ
1- مجموعة مسجلات وعدادات .
2- وحدة الحساب والمنطق ALU .
3- وحدة التزامن CLOCK .
--------------------------------------------------------------------------------------------
س9- فيما تستخدم كل من المسجلات ذات الاغراض العامه والمسجلات ذات الاغراض الخاصه ؟
مسجلات عامة الأغراض General purpose regesters وهذه تستخدم في كثير من الأغراض وتؤدى أكثر من وظيفة وهى تكون متاحة للمستخدم لكي يتعامل معها إما يسجل فيها أو يقرأ محتوياتها -----
مسجلات خاصة الأغراض Dediacated regesters وهذه مسجلات موجودة لآداء غرض أو وظيفة واحدة لا تحيد عنها وليس للمستخدم أي وسيلة للتحكم فيها سواء بالقراءة منها أو الكتابة فيه
----------------------------------------------------------------------------------------

س10-عند تصميم اي مسجل ازاحه يجب ان يكون قادرا علي آداء وظائف محدده–فما هي هذه الوظائف ؟
وعند تصميم أي مسجل إزاحة يجب أن يكون قادرا على أداء الوظائف الآتية :-
1- إدخال المعلومات بالتوالي وإخراجها بالتوالي
2- دوران المعلومات في أي اتجاه وعكسه
3- إدخال المعلومات بالتوازي وإخراجها بالتوازي
4- إدخال المعلومات تواليا من أي اتجاه وإخراجها توازيا أو العكس
-------------------------------------------------------------------------------------------
س11-اذكر وظيفة كل من المكونات الآتيه داخل الميكروبروسيسور:
العدادات – المسجلات – وحدة الحساب والمنطق – وحدة التزامن
العدادات counters فتستخدم عادة لعد النبضات الداخلة إليها ويمكن توظيف هذه العدادات لكي تقوم بعملية العد إما تصاعديا أو تنازليا مع ملاحظة أن خرج العدادات يكون دائما توازيا.
المسجلات تستخدم المسجلات للتخزين المؤقت للمعلومات في صورة خانات ثنائية Binary bits في داخل شريحة الميكروبروسيسور لحين الحاجة إليها
وحدة الحساب والمنطق وحدة الحساب والمنطق فهي إحدى المكونات الرئيسية للمعالج الدقيق (الميكروبروسيسور) ووظيفتها الأساسية هي إجراء العمليات الحسابية والمنطقية الأساسية فالعمليات الحسابية تشمل عمليات الجمع بأنواعها وعمليات الطرح بأنواعها بينما العمليات المنطقية فهي تشمل المقارنة
والمنطـق حيث يســتخدم فيـها مختلف أنــــواع البـــوابات المنطــقية مثل بوابـات
XOR , AND, OR .
وحدة التزامن وحدة التزامن فهي وحدة تستخدم لتحقيق دقة توقيت تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية داخل الميكروبروسيسور وهى عادة تكون مولدات نبضات تعطى نبضات تزامن تتحكم في بدء وإعادة التشغيل .
------------------------------------------------------------------------------------------
س12ـ اذكر ثلاثة فقط من المعالجات الدقيقة ذات الثمانية بتات الأكثر شيوعاً .
عائلات (شرائح ) المعالجات الدقيقة ذات 8 بت مثل MC6800, Z80, Intel 8085
----------------------------------------------------------------------------------
س13ـ من خلال دراستك للمعالج الدقيق 8080 تكلم عن كل من :
أ ـ ناقل البيانات ذو الاتجاهين Bidirectional Data bus .
ب ـ طرف الإمساك Hold .
ج ـ طرف وضع التجهيز Ready Pin .
د ـ الفرق بين حالة الإمساك Hold وحالة الانتظار Wait .
ج13 أ ـ ناقل البيانات ذو الاتجاهين :ويتكون من ثمان خطوط( أطراف ) ، لحمل ثمان بتات أو أرقام ثنائية ، ويرمز لها من D0 (طرف رقم (10إلى D7 (طرف رقم (6 . ويمكنها نقل البيانات في الاتجاهين أي اتجاه الإدخال Input ، واتجاه الإخراج Output ، بناء على كون الناقل في أي من الوضعين ، وضع الإدخال
Input mode ، أو وضع الإخراج Output mode .
ب ـ طرف الإمساك Hold (رقم 13) ، حيث يضبط بالقيمة المنطقية "O" في حالة التشغيل العادي للمعالج ، بينما يدخل المعالج في حالة الإمساك عن العمل عند ضبطه بالقيمة "1" ، حيث يوقف المعالج أنشطته وتصبح كل من خطوط العنوان وخطوط البيانات في وضع المعاوقة العالية High
ج ـ طرف وضع التجهيز Ready Pin وهذا الطرف (رقم23) يضبط بالقيمة "1" المنطقية عند التشغيل المعتاد للمعالج بينما يدخل المعالج في حالة انتظار Wait state ، إذا سلطت عليه إشارة بالقيمة "O" ، حيث يوقف المعالج نشاطه إلى أن تعود الإشارة المسلطة عليه إلى القيمة "1" مرة ثانية .
د ـ الفرق بين حالة الإمساك Hold وحالة الانتظار Wait ، يكمن في :
(1) أن المعالج لا يدخل حالة الإمساك إلا بعد إتمام تنفيذ أمر من أوامر البرنامج أما حالة الانتظار فيدخلها المعالج عادة بعد وضع عنوان جديد على ناقل العناوين والذي يحدث عادة في منتصف أمر قراءة أو كتابة في الذاكرة مثلاً .
(2) أن كلاً من ناقل العناوين وناقل البيانات يكونان في حالة المعاوقة العالية عندما يكون المعالج في وضع الإمساك بينما لا يكونان كذلك والمعالج في وضع الانتظار .
--------------------------------------------------------------------------------------
س14- من دراستك للمعالج 8085 اذكرمدخلات ومخرجات ناقل التحكم .
- مدخلات ناقل التحكم Control Bus Inputs
وهى عبارة عن ستة أطراف إدخال لإشارات تحكم موصلة على خطوط ناقل التحكم
أ - اشارتا ضبط التوقيت Q2 , Q1 , Clock (أطراف 15 ، 22)
ب - طرف الإمساك Hold (رقم 13)
جـ - طرف وضع التجهيز Ready Pin وهذا الطرف (رقم(23
د - طرف طلب مقاطعة (INT) Interrupt Request وهو الطرف رقم (14
هـ - إعادة الضبط RESST (رقم12)
مخرجات ناقل التحكم Control Bus Outputs
يوجد لناقل تحكم المعالج 8080 ، ستة أطراف هي
أ - الطرف DBIN (رقم17) ب - طرف تمكين عمليات المقاطعة (رقم16)
جـ - طرف التزامن SYNC (رقم19) د - طرف الكتابة WR (رقم18)
هـ - طرف الانتظار WAIT (رقم24) و - طرف قبول حالة الإمساك HILDA (رقم21)
--------------------------------------------------------------------------------------
س15- ما هي الشروط الواجب توافرها لإتمام عمليه قطع او مقاطعه برنامج ؟
ويجب ملاحظة أنه يشترط لإتمام عملية قطع أو مقاطعة برنامج ما يلي :
1- ألا يكون المعالج في حالة الإمساك Hold State .
2- أن يتم ضبط قلاب تمكين المقاطعة الداخلي Interrupt Enable Flip-Flop حيث تظهر حينئذ إشارة بذلك على طرف الإخراج INTE (رقم16) على شكل القيمة "1" المنطقية . وتتم عملية الضبط وإعادة الضبط لذلك القلاب بواسطة البرنامج الذي ينفذه المعالج .
----------------------------------------------------------------------------------
س16- اكمل العبارات الآتيه : يحتوي المعالج الدقيق 8080 علي
‌أ- عدد--7-- مسجلات يستوعب كل منها --8-- أرقام ثنائيه ، بينما يستوعب عداد البرنامج ( PC) --16-- رقما ثنائيا .
‌ب- مؤشرالمكدسه (SP) ذات-16- نبضه حيث يشير دائما الي الموقع الذي يمثل قمة الرصة -.
‌ج- وحدة الحساب والمنطق ALU تتعامل مع عاملين سعة كل منهما --8-- بت.
‌د- ناقل البيانات Data bus ذو--8-- بت بينما ناقل العناوين Address busذو --16-- بت.
-----------------------------------------------------------------------------------
س17ـ تتكون أي دائرة تستخدم المعالج الدقيق في أغراض التحكم العامة من عدة أجزاء أساسية ـ فما هي هذه الأجزاء ؟
ج17- تتكون اى دائرة تستخدم المعالج في أغراض التحكم العامة من الأجزاء التالية :
1- المعالج و قد تم تهيئة جميع مساراته لعملية المواجهة مع الأجهزة المحيطة
2- شريحة ذاكرة EPROM تحتوى البرنامج الذي سيقوم بالعملية التي تستخدم من أجلها دائرة المعالج .
3- شريحة RAM قد تكون هناك الحاجة إليها من قبل البرنامج السابق ، و إذا لم تكن هناك حاجة إليها يمكن في هذه الحالة الاستغناء عنها .
عدد من بوابات الإدخال و الإخراج على حسب الحاجة و التطبيق الذي تستخدم من أجله الدائرة المذكورة .
------------------------------------------------------------------------------------------
س18ـ ما هي الشرائح التي سنحتاج إليها في بناء دائرة التحكم في إشارة المرور التي درستها؟
ج18 - الشرائح التي سنحتاج إليها في بناء دائرة التحكم في إشارة المرورهي
شريحة المعالج Intel 8085 وقد وصلت جميع أطرافها إلى الجهد المناسب (سواء أرضى) أو(vcc ) وسنرى كيفية توصيل هذه الأطراف في الجزء القادم .
*ـ شريحتين 74374 لفصل buffer مسارالعناوين .
*ـ شريحة 74245 لفصل Buffer مسار البيانات .
*ـ شريحة 74138 و شريحة 74125 للحصول على خطوط التحكم MEMR و MEMW و IOR و IOW
*ـ شريحة EPROM و هي الشريحة 2716 التي تحتوى على 2 كيلو بايت EPROM حيث يتم حرق (كتابة) البرنامج عليها .
*ـ بعض الشرائح المبسطة مثل7408 و هي AND و شريحة عاكس التي نحتاجها لعملية التشفير المبسطة للبوابات و شريحة الذاكرة .
*ـ القليل من المقاومات و المكثفاتا الباب
--------------------------------------------------------------------------------------------
س19ـ اشرح مع رسم مبسط كيفية الحصول على التزامن في الشريحة 8085.
ج19- الرسم الكتاب صفحة 33

كيفية الحصول على التزامن في الشريحة 8085
الشريحة 8085 تحتوى على مذبذب و هذا المذبذب يأخذ تردداته من بللورة أو كريستال crystal توصل بين الطرفين 1 و 2 للشريحة . هذا المذبذب ينتج عنه موجه جيبية ذات تردد يساوى 4 ميجا هرتز . الشريحة 8085 تحتاج إلى نبضات تزامن مربعة وذات تردد يساوى 2 ميجاهرتز ولذلك فانه و كما هو موضح في الشكل فقد وصل خرج المذبذب الجيبى على مقارن من نوع شميت ليقوم بتحويل الموجة الجيبية إلى موجه مربعة ثم بعد ذلك أدخلت هذه الموجه المربعة على قاسم ليقوم بقسمة تردد الموجة المربعة على 2 فنحصل عند خرج القاسم على موجه مربعة ذات تردد 2 ميجاهرتز حيث تستخدم هذه الموجة في جميع أغراض التزامن و التشغيل داخل الشريحة 8085
--------------------------------------------------------------------------------------------
س20-ما هي المهام التي يقوم بها المعالج عند وجود high علي طرف الامساك hold(الطرف رقم 39) بالمعالج 8085 .
عندما يتبين المعالج وجود high على الطرف Hold وهو الطرف رقم 39 فإنه يقوم بإنهاء دورة الماكينة Machine Cycle الحالية والتي يقوم بتنفيذها ثم يوقف تنفيذ البرنامج و يضع جميع خطوط المسارات في حالة المقاومة العالية و هي حالة العزل أو الانفصال و يتجمد على هذا الوضع إلى أن يعود الخط Hold إلى الصفر مرة أخرى . بذلك يكون المعالج قد انفصل عن المسارات ، وعند ذلك فإنه يعطى إشارة للدلالة على أنه انفصل عن المسارات عن طريق وضع الخط رقم 38 و هو HLDA في وضع الـ (high) أي واحد
--------------------------------------------------------------------------------------------
س21- الشكل يوضح مكونات المعالج INTEL 8085، المطلوب كتابه اسماء المسجلات المشار اليها بالارقام




















ج21- اسماء المسجلات المشار اليها بالارقام هي
1-عازل 2- التحكم بالمقاطعه 3- مازج 4- وحده الحساب والمنطق
5- مسجل المكدسه 6- فاكك شفرة الاوامر 7- عداد البرنامج


س22- الشكل يوضح مكونات المعالج Z80، المطلوب كتابه اسماء المسجلات المشار اليها بالارقام .




















أسماء المسجلات المشار اليها بالارقام هي
1- المركم A 2-مسجل الفهرسه IX 3-عداد البرنامج 4-مسجل الاوامر
5- وحدة الحساب والمنطق 6- عداد الانعاش
----------------------------------------------------------------
س23- نعلم ان الاشاره الموجوده علي طرفي الحالهS0 & S1 تبين حالة المعالج عند اي لحظه من اللحظات – فما هي هذه الحالات من خلال دراستك للمعالج 8085 . ؟
ج23- الحالات التي يكون عليها المعالج عند اي لحظه من اللحظات هي :
1- حالة انتظار waiting تكون عندما نضع صفراً أو low على الخط ready
2- حالة كتابة سواء كانت كتابة في ذاكرة أو بوابة إخراج
3- حالة قراءة أمر من الذاكرة وتكون هذه في أثناء دورة إحضار الأمر
4- حالة قراءة معلومة سواء كانت المعلومة في الذاكرة أو في بوابة إدخال
----------------------------------------------------------------
س24 – ارسم جدول الحالات المختلفه لإشارة المرور الرباعيه التي بها ( 12 ) لمبه
(ثلاثه في كل ركن من اركان التقاطع ، احمر – اصفر – اخضر GYR ).
ج24- جدول الحالات المختلفه لإشارة المرور الرباعيه التي بها ( 12 ) لمبه هو:

رقم الحالة G1Y1R1 G2Y2R2 G3Y3R3 G4Y4R4 البوابة
00 01
1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 4c
2 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 4E
3 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 49
4 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 02 61
5 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 02 71
6 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 49
7 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 03 09
8 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 03 89
9 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 49
10 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 08 49
11 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0c 49
12 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 02 49
1 من هنا يبدأ تكرار هذه الحالات 02 49

بارك اله فيك مس منال