Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/04.0002 Anglicky v odborných předmětech "Support of teaching technical subjects in English“ Výukový program: Mechanik elektrotechnik Název programu: Číslicová technika II. ročník Princip číslicového zobrazení Vypracoval: Mgr. Holman Pavel Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/04.0002 je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Číselné soustavy

Princip číslicového zobrazení Číslicový signál je označován jako dvojkový (binární). Ke pracování dvojkového signálu v číslicovém přístroji se používají obvody, které mají jen dva stavy. Tyto obvody v jednom stavu vedou el. proud a v druhém nevedou el. proud. Tak je možné každým stavem takového spínacího prvku reprezentovat jednotkové množství informace - jeden bit . Číslicová technika je součástí technické informatiky. Informací se rozumí zpráva, poučení, a to jednak akt sdělení zprávy, jednak její obsah, obsah nejen sdělení ústního, ale i článku, referátu, knihy, ba také signálu (např. světelného signálu, mávnutí praporkem). Protože jde o to, aby sdělování a získávání informací bylo v nejvyšší míře efektivní, vznikl v 50. letech 20. století vědní obor nazývaný informatika, nauka o získávání, zpracovávání, ukládání, zpřístupňování a využívání odborných informací.

Princip číslicového zobrazení Jako další vědní obor byla vytvořena teorie informace, která se nezajímá o obsah informace, nýbrž zkoumá např., jak lze informaci měřit, jak se vlivem rušivých faktorů snižuje míra informace, jak lze následky šumu snižovat atd. Informace se v současnosti řadí vedle materiálových, energetických a finančních zdrojů k hlavním faktorům podmiňujícím pokrok ve všech oborech lidské činnosti. Nejmenší informační jednotka je bit (anglicky BInary digiT). Nejčastěji jde o jeden znak v binárním kódu. Technická informatika vytváří matematické a logické modely problému a řeší technickou realizaci těchto modelu (hardware). Pojem číslicový je velmi často zaměňován pojmem digitální. Slovo Digitus pochází z latiny a souvisí s počítáním na prstech. Číselnými údaji jsou popisovány analogové veličiny (např. čas).

semafor – červené, oranžová, zelená Digitální obvody digitální veličiny mohou nabývat pouze konečného množství hodnot z tzv. abecedy. Abecedou se rozumí konečná množina vzájemně rozlišitelných symbolů. Digitální veličiny jsou diskrétní v čase i hodnotě. Příklad abeced: decimální číslice – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 semafor – červené, oranžová, zelená Morseova abeceda – tečka, čárka, krátká mezera, dlouhá mezera bit – 0, 1 Dnešní digitální obvody používají abecedu dvou symbolů (0, 1). Je to ten nejmenší možný počet, kterým je možné reprezentovat smysluplnou informaci. Čím menší počet symbolů abeceda má, tím větší rozdíly mezi nimi mohou být a lze tedy lépe jednotlivé hodnoty rozlišovat. Příklad číslicového signálu

digitální signál realizovaný analogovými obvody Digitální obvody V konečném důsledku jsou i digitální obvody realizované analogovými součástkami. Díky zvolenému způsobu reprezentace informace jsou však odolné vůči šumu a zkreslení, ke kterému nevyhnutelně v reálném světě dochází. Šumové tolerance je dosaženo vhodně zvoleným kódováním abecedy. Lze například definovat, že logická 0 je napětí v rozsahu 0.0–0.4 V a logická 1 v rozsahu 1.8–5.0 V. Šířka pásma zvýší toleranci vůči šumu a zkreslení signálu, zatímco vzdálenost pásem zlepší rozlišitelnost symbolů. digitální signál realizovaný analogovými obvody

Princip číslicového zobrazení Jedním bitem můžeme rozlišit jen jeden jev definovaný dvěma stavy. Např. vede el. proud nebo nevede el. proud, prší nebo neprší, teplota je vyšší než 10 °C a termostat sepne nebo je nižší a termostat rozepne, světlo svítí nebo nesvítí. Této jednoduché logice se říká dvoustavová logika kvůli zmiňovaným dvěma stavům. I přes svou jednoduchost tvoří základ, na němž je postaveno i tak složité zařízení, jakým je počítač. Pokud chceme rozlišit více stavu nebo jevů, potřebujeme více bitu. Např. chceme rozlišit barvy červená, zelená, modrá a hnědá. Potřebujeme kombinaci dvou bitů. Pokud by to nebylo dostačující a bylo by potřeba zvýšit počet kategorií, mohli bychom přidat ještě jeden bit. Pomocí tří bitů bychom získali osm možných rozlišení.

Aktivita pro žáky – Riskuj Tabulka otázek: Číslicové zobrazení za 100 Číslicové zobrazení za 300 Číslicové zobrazení za 500 1 1 1 Prémie Prémie 2 2 2 3 3 3 Prémie A B C D E F G H

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 100 Číslicový signál bývá často označován jako:

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 100 Jak se nazývá jednotka množství informace?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 100 Co rozumíme pod pojmem informace?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 300 Jakých hodnot mohou nabývat digitální veličiny?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 300 Co ovlivňuje toleranci vůči šumu a zkreslení signálu?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 300 Co zlepšuje vzdálenost pásem?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 500 Jak se nazývá vědní obor, který vytváří matematické a logické modely problému a řeší technickou realizaci těchto modelu (hardware)?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 500 Jak se nazývá vědní obor, který se nezajímá o obsah informace, nýbrž zkoumá např., jak lze informaci měřit, jak se vlivem rušivých faktorů snižuje míra informace, jak lze následky šumu snižovat?

Aktivita pro žáky – Riskuj Číslicové zobrazení za 500 Kolik bitů potřebujeme, abychom mohli rozlišit 8 různých stavů?

Aktivita pro žáky – Riskuj Prémie za 100 Kolik Bitů má jeden Byte?

Aktivita pro žáky – Riskuj Prémie za 300 Jaký je nejmenší možný počet symbolů, kterým je možné reprezentovat smysluplnou informaci?

Aktivita pro žáky – Riskuj Prémie za 500 Jaké symboly abecedy používají dnešní digitální obvody?

Použitá literatura Mužík, J. Management ve vzdělávání dospělých. Praha: EUROLEX BOHEMIA, 2000. ISBN 80-7361-269-7. Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost, ESF 2007 – 2013. Dostupné na: http://www.msmt.cz/eu/provadeci-dokument-k-op-vzdelavani-pro- konkurenceschopnost ANTOŠOVÁ,M., DAVÍDEK. V. Číslicová technika. České Budějovice: KOPP, 2004. ISBN 80-7232-206-0. JANSEN, H., ROTTER, A. A KOL. Informační a telekomunikační technika. Praha: EUROPA- SOBOTÁLES cz.,2004. ISBN 80-86706-08-7. Pecina, J. Ing. PaedDr. CSc.; Pecina, P. Mgr. PHd. Základy číslicové techniky. Brno: