6Микропроцессорные устройства
6.1Состав микропроцессорных устройств
В микропроцессорных устройствах, кроме центрального процессорного элемента, присутствуют другие микросхемы: БИС памяти, схемы программируемых периферийных адаптеров (ППА), контроллер прерываний и т.д. Выбор того или иного элемента (кристалла) осуществляется с помощью дешифратора, на вход которого подаются сигналы с линий шины адреса, а на выходе образуются сигналы селекции.
Для обозначения сигналов селекции применяют русские буквы ВК (Выбор Кристалла), ВМ (Выбор Микросхемы), либо латинские CS (от английского Chip Select) или СЕ (по английски Chip Enable).
Схема селекции может быть собрана из отдельных элементов, но чаще используются готовые дешифраторы, например микросхемы К155ИД4 или К555ИД7.
В случае применения микроконтроллеров, дополнительные устройства применяются для увеличения числа линий ввода/вывода и их умощнения.
6.2Ввод информации с датчиков
6.2.1Опрос двоичного датчика
Управление объектами в микропроцессорных системах осуществляется с использованием сигналов от разнообразных датчиков цифрового и аналогового типов.
Рассмотрим подключение к МК двоичных датчиков, формирующих сигнал типа да/нет, например технологических контактов, кнопок, концевых выключателей (рис. 6.1).
Рисунок 6.4 – Схема двоичного датчика (а) и сигнал на его выходе (б)
Типовая процедура ожидания события состоит из следующих действий: ввода сигнала от датчика, анализа значения сигнала и передачи управления в зависимости от состояния датчика. На рисунке 6.2 представлена схема алгоритма процедуры ожидания события, фиксируемого замыканием контакта двоичного датчика.
Рисунок 5.5 – Схема
алгоритма ожидания события
6.2.2Устранение дребезга
контактов
При работе МК с датчиками, имеющими механические или электромеханические контакты, возникает явление, называемое дребезгом (рис. 6.1б). При этом сигнал с контакта может быть прочитан МК как случайная последовательность нулей и единиц. Подавить это нежелательное явление можно аппаратурными средствами с использованием буферного триггера (бездребезговый контакт), но обычно это делается программным путем. При этом чаще всего применяются два способа определения установившегося значения:
a) временная задержка;
б) подсчет заданного числа совпадений.
Схема алгоритма этих процедур показана на рисунке 6.3. Временная задержка заведомо большая, чем время переходного процесса (1–10 мс), подбирается экспериментально. Но свойства контактов могут изменяться со временем, и эта программа может давать сбои.
Метод подсчета заданного числа совпадений более надежен, так как в случае неудачного опроса подсчет начинается сначала. Число удачных опросов N подбирается экспериментально и может лежать в приделах от 5 до 50.
6.2.3Реализация функций времени
Временная задержка малой длительности реализуется по сведущему алгоритму. В некоторый рабочий регистр загружается число, которое за тем в каждом проходе цикла уменьшается на 1. Так продолжается до тех пор, пока содержимое рабочего регистра не станет равным нулю, после чего осуществляют выход из цикла.
Такая задержка не превышает нескольких сотен мкс. При более длительной задержке (до сотен мс) используют метод вложенных циклов («цикл в цикле»), а при задержке в 1 с ее реализуют, например, десятикратным вызовом подпрограммы, реализующей задержку 100 мс.
Рисунок 6.6 – Схемы алгоритмов устранения дребезга контактов
Наиболее рационально формировать временные задержки на основе таймеров. Например, в МК51 на вход T/C могут поступать сигналы синхронизации с частотой 1 МГц (режим таймера) или сигналы от внешних источников (режим счетчика). Для формирования задержек могут быть использованы оба этих режима. Таймер/счетчик полного формата (16 бит) позволяет получить задержки в диапазоне от 1 до 65536 мкс.