Проектирование микропроцессорной системы

 

      Микросхема  состоит из двух частей: клавиатурной и дисплейной.

Клавиатурная  часть обеспечивает ввод информации в микросхему через “линии возврата” RET7-RET0 с клавиатуры, а также ввод по стробирующему сигналу. Для хранения вводимой информации в микросхеме предусмотрен обратный механизм - оперативное запоминающее устройство ( ОМ-ОЗУ ) емкостью 8 байт. Последний работает по принципу “первый вошел - первый вышел”.

      При наличии информации в ОМ-ОЗУ микросхема вырабатывает сигнал “Запрос прерывания”  INT, а в случае ввода или чтения более восьми символов- сигналы (флаги ) переполнения или переопустошения.

      В клавиатурной части микросхемы предусмотрен специальный режим обнаружения ошибок при замыкании двух и более клавиш, а также введена схема устранения дребезга при замыкании (размыкании) клавиш.

      Дисплейная  часть может сопрягаться с 8- и 16- разрядными цифровыми или алфавитно-цифровыми дисплеями. Вывод информации происходит по двум 4- разрядным каналам DSPA3-DSPA0 и DSPB3-DSPB0 в виде двоичного кода.

      Для хранения  информации, подлежащей отображению, в микросхеме имеется ОЗУ отображения  объемом 16 слов* 8 разрядов.

      Микросхема  обеспечивает также формирование кодированных или дешифрированных интерфейсных сигналов сканирования S3-S0 клавиатуры и дисплея, а также сигнала для межразрядного гашения -BD информации на дисплее.

      Применение  МС К580ВВ79 в системах позволяет полностью освободить МП от операции сканирования клавиатуры и регенерации отображения.

      Дешифратор  адреса модуля можно построить на базе МС К556РТ4. Функциональное назначение выводов МС приведено в таблице 11.

 

                                                            Таблица 11

 

      В качестве буфера клавиатуры можно использовать микросхему К555АП6 (двунаправленный  восьмиразрядный буфер).

      Буферную  схему клавиатуры можно реализовать на микросхемах К555АП5 (однонаправленный восьмиразрядный буфер).

      В качестве индикаторов дисплея выберем  светодиодные индикаторы АЛС324.   Индикатор   АЛС324   имеет   красный   цвет   свечения,  силу  света 

15. мкд, постоянное прямое напряжение (U_ПР) 2.5 В, постоянный прямой ток

(I_ПР) 20 мА. Клавиатуру можно выполнить на базе клавишных механических датчиков типа ПКН125.

      Остальные    элементы   выберем   и   опишем   в   процессе   разработки

принципиальной  схемы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.5.3. Разработка принципиальной  схемы модуля интерфейса  пользователя

 

      Разработку  принципиальной схемы модуля интерфейса пользователя (рис. 9) начнем с заполнения карты прошивки  МС К556РТ4.

      Отведем модулю интерфейса пользователя адреса  18h и 19h в адресном пространстве устройств ввода вывода (разряд А0 определяет работу схемы управления вводом /выводом). При выставлении на шину адреса одного из этих адресов МС ПЗУ должна выдать “лог.0” на входы -CS МС ККР580ВВ79 и -ЕО МС К555АП6 (буфер данных). Микросхема также должна определять уровень сигнала -AEN.

      Таким образом карта прошивки ПЗУ будет  иметь вид:

 

                                                            Таблица 12

      где Х - 0 или 1.

 

      Для включения сегментов индикаторов  дисплея используются выводы DSPA3-DSPA0 и DSPB3-DSPB0 микросхемы КР580ВВ79, при этом сегментный код, задающий определенную цифру или букву будет задаваться программно.

      Нагрузочную способность выходов DSPA3-DSPA0 и DSPB3-DSPB0 необходимо повысить, так как дисплей состоит из 12-ти индикаторов, у которых одноименные выводы А-H объединены. Для этого эти выводы подключаются к соответствующим выводам ПИУ через буфер К555АП5.

      Помимо  этого необходимо ограничить ток  через сегменты, для этого последовательно  выходам буфера К555АП5 включаются сопротивления  величиной 220 Ом.

      Включение конкретного индикатора, одного из 12-ти, будет выполняться с помощью дешифратора 4*16. Его 12 первых выходов в зависимости от кода на выходах ПИУ S0-S3 будут включать соответствующие индикаторы подачей на выводы 3,9,14 напряжения питания.

      В качестве такого дешифратора можно использовать К155ИД3. Микросхема  имеет  четыре  входа  и  шестнадцать выходов, а также два входа

-СЕ (входы  блокировки).

      Если  выходы данного дешифратора напрямую через буферы К555АП3 подключить к  анодам индикаторов, то индикаторы, обладая  достаточно большой мощностью для ТТЛ-серии, могут вывеси из строя МС буферов.

 
 
 

      Схема включения отдельного индикатора должна выдерживать прямой ток 20 мА. В качестве такой схемы можно использовать транзисторный ключ, подключающий напряжение питания к аноду индикатора. Каждый ключ будет управляться одним из 12-ти выходов дешифратора.

      В качестве таких ключей, выдерживающих  необходимый ток, можно взять  МС К564КТ3. Микросхема состоит из четырех  ключей. Управление ключом осуществляется по входу V (выводы 13,5,6,12): при наличии на входе V низкого уровня напряжения ключ закрыт, в противном случае - открыт. МС К564КТ3 предназначена для коммутации цифровых и аналоговых сигналов с током коммутации до 30 мА.

      Для управления работой дисплея также  используется сигнал “Гашение дисплея” (-BD). Сигнал -ВD необходимо проинвертировать, используя МС К555ЛН1, и подать на входы -ЕО МС К555АП5 - буфера дисплея. Гашение дисплея можно осуществить программным или аппаратным путем (на вход SR МС КР580ВВ79 подается сигнал RES, получаемый инвертированием сигнала

-RES на МС К555ЛН1).

      Теперь  перейдем к разработке клавиатурной части модуля интерфейса пользователя. Клавиатура подключается к входам RT0-RT7 МСКР580ВВ79. Поскольку клавиатура состоит из 32 клавиш, она должна быть разбита на четыре части по 8 клавиш.

      Для усиления сигналов с клавиш необходимо использовать буфер. Выберем для  этого МС К555АП5.

      Для выбора одной из четырех частей клавиатуры можно использовать четыре оставшихся свободных выхода дешифратора К155ИД3. Данные выходы подключаются ко входам -ЕО буферов клавиатуры.

      Каждый  из клавишных датчиков должен иметь  подпитку от U_ПИТ = 5В через сопротивление 15 кОм.

      Клавиша RESET подключается к ГТИ.

      Шина  данных микропроцессорной системы  подключается через двунаправленный  восьмиразрядный буфер К555АП6 ко входам D0-D7 МС К580ВВ79. Управление МС К555АП6 осуществляется двумя сигналами: -CS от МС К556РТ4 и -IOR с шины управления микропроцессорной системы. При этом  при низком уровне сигнала -CS МС К555АП6 переходит в рабочее состояние. Направление передачи будет зависеть от уровня сигнала -IOR на входе TF.

      На  микросхему К580ВВ79 необходимо подать сигналы  CLK (тактовые импульсы) на вход CLK, RES (аппаратный сброс) на вход SR, -IOW на вход

-WR и -IOR на вход -RD, а также младший разряд адреса А0 на вход I/D.

      Непосредственное  подключение клавиатуры и дисплея  осуществляется через разъем ГРПМ61. 

 
 
 
 

2.6.    Проектирование модуля  интерфейса связи

 

2.6.1. Разработка функциональной  схемы модуля интерфейса  связи

 

      Обмен информацией с внешними устройствами, удаленными от персональной ЭВМ на единицы и десятки метров, осуществляется с применением интерфейса локальных сетей , типичным представителем которого является дуплексный последовательный канал с протоколом интерфейса для радиального подключения устройств с последовательной передачей информации (ИРПС).

      В соответствии с ИРПС каждый абонент  в общем случае содержит передатчик и приемник. Пара абонентов связана между собой двумя двухпроводными линиями. По линиям связи последовательная информация передается однонаправленно импульсами тока “20 мА токовая петля”. Номинальная амплитуда импульса тока при передаче состояния логической единицы равна 20 мА. Информация передается последовательно со скоростью от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч бод.

      В большинстве применений информационная часть состоит из 9 бит, 9-й бит - бит паритета. Слова разделены старт-битами (1) и двумя стоп-битами (0) (рис. 10). Каждый из двух абонентов одновременно и асинхронно может передавать и принимать последовательную информацию от другого абонента, обеспечивая дуплексный режим работы ИРПС.

 
 

            Старт-    Предаваемые  данные            Бит   Стоп-биты

              бит           паритета

                                                                  Рис. 10

 

      В качестве устройства, реализующего последовательный обмен информацией, можно выбрать  универсальный синхро-асинхронный  приемо-передатчик (УСАПП).

      Информация  по линии передается импульсами тока, поэтому в схеме модуля интерфейса связи потребуются устройства для  приема и выдачи данных на линию  связи.

      В виду малой нагрузочной способности  шины данных и управления необходимы буферные схемы.

      Для определения обращения микропроцессора  к модулю интерфейса потребуется  дешифратор адреса.

      Для синхронизации приема и передачи данных в схеме нужен генератор, который обеспечивал бы необходимую частоту приема и передачи. 

      Таким образом получаем функциональную схему модуля (рис. 11):

 
 
 
 

    ВхУ        УСАПП     ВыхУ

 

      

      Г

 

                             БД     ДА 

      ç===========================================è