2. Создание принципиальной электрической схемы устройства управления цикловыми промышленными роботами

2.1 Описание принципиальной электрической схемы

Проектируемый модуль логический используется в системе управления цикловыми промышленными роботами. Он формирует управляющие воздействия и контролирует выполнение сформированных команд.

Принципиальная схема модуля логического приведена в приложении Б.

Данный модуль на выходе формирует следующие сигналы:

• адрес модуля ввода/вывода (А0-А3);

• данные (Д0-Д15);

• сигнал «ВВОД»;

• сигнал «ВЫВОД».

Микроконтроллер D1 имеет следующие выводы:

PSEN - разрешение внешней памяти программ; выдается только при обращении к внешнему ПЗУ;

ЕА — отключение внутренней программной памяти; уровень 0 на этом входе заставляет микроконтроллер выполнять программу только внешней ПЗУ; игнорируя внутреннюю (если последняя имеется);

RST — вход общего сброса микроконтроллера;

XTAL1, XTAL2 — выводы для подключения кварцевого резонатора (необходимы для задания рабочей частоты микроконтроллера);

P0 — восьми битный двунаправленный порт ввода-вывода информации: при работе с внешними ОЗУ и ПЗУ по линиям порта в режиме временного мультиплексирования выдается адрес внешней памяти, после чего осуществляется передача или прием данных;

P1 — восьми битный квази двунаправленный порт ввода/вывода: каждый разряд порта может быть запрограммирован как на ввод, так и на вывод информации, независимо от состояния других разрядов;

P2 — восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный Р1; кроме того, выводы этого порта используются для выдачи адресной информации при обращении к внешней памяти программ или данных (если используется 16-битовая адресация последней). Выводы порта используются при программировании 8751 для ввода в микроконтроллер старших разрядов адреса;

РЗ — восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный. Р1; кроме того, выводы этого порта могут выполнять ряд альтернативных функций, которые используются при работе таймеров, порта последовательного ввода-вывода, контроллера прерываний, и внешней памяти программ и данных.

Работа со внешней ОЗУ

1) Чтение из ОЗУ

Микроконтроллер формирует логическую единицу на выводе P1.7. Тем самым включает микросхему ОЗУ. Затем микроконтроллер формирует тринадцатиразрядный адрес. Первые восемь разрядов адреса формируются на порту P0. Оставшиеся пять - на выводах P1.0-P1.4. По сигналу чтение, сформированному на выводе P3.7, двунаправленный формирователь D4 переключается на передачу данных от ОЗУ к микроконтроллеру, а ОЗУ отсылает данные, хранящиеся в ячейке памяти по адресу, сформированному микроконтроллером. Данные из ОЗУ поступают на выход микроконтроллера P.0.

2) Запись в ОЗУ

Микроконтроллер формирует логическую единицу на выводе P1.7. Тем самым включает микросхему ОЗУ. Затем микроконтроллер формирует тринадцатиразрядный адрес. Первые восемь разрядов адреса формируются на порту P0. Разделение адреса и данных происходит по средствам регистра D6, на который подается сигнал микроконтроллера ALE (сигнал адреса внешней памяти). Оставшиеся пять формируются на выводах P1.0-P1.4. По сигналу чтение, сформированному на выводе P3.7, двунаправленный формирователь D4 переключается на передачу данных из микроконтроллера в ОЗУ. Данные записываются в ячейку памяти ОЗУ по адресу, сформированному микроконтроллером.

Вывод данных на исполнительные механизмы

На выходе модуля логического должны быть сформированы шестнадцать разрядов данных. Микроконтроллер за один машинный цикл может сформировать только восемь. Поэтому в модуле логическом данные формируются в два этапа: вначале старший байт, затем младший. По сигналу с вывода микроконтроллера P3.7 двунаправленный формирователь D4 переключается в режим передачи данных из микроконтроллера. Для записи старшего байта данных в регистр D7 необходимо включить этот регистр. Для этого на дешифратор D3 подаются следующие сигналы с микроконтроллера:

На выводе P1.7 формируется логический ноль, таким образом микроконтроллер включает дешифратор;

На выводе P3.6 формируется сигнал запись (логическая единица);

На выводах P1.5 и P1.6 формируется комбинация логических нулей и единиц (для регистра D7 на P1.6 и P1.7 формируется комбинация логических нулей).

На порту P0 микроконтроллера формируется старший байт данных, который передается через двунаправленный формирователь D4 и записывается в регистр D7.

Аналогичная процедура используется для формирования и записи в регистре D8 младшего байта данных. Отличие состоит в комбинации на выводах P1.5 и P1.6 (для регистра D8 на P1.6 формируется логический ноль, а на P1.7 логическая единица).

После того, как сформированы шестнадцать разрядов данных, на выводах P2.0 - P2.3 формируется адрес модуля вывода, который, проходя через однонаправленный формирователь D11, усиливается и передается по шине адреса к модулям вывода.

Последним этапом является формирование на выводе P2.5 сигнала «ВЫВОД». По сигналу «ВЫВОД» открываются микросхемы D12 и D13 и шестнадцать разрядов данных усиливаются и передаются по шине данных к модулям вывода.

Ввод данных с исполнительных механизмов

На выводах P2.0 - P2.3 микроконтроллера формируется адрес модуля ввода, который усиливается однонаправленным формирователем и передается по шине адреса к модулям ввода.

На выводе P2.4 формируется сигнал «ВВОД», который также однонаправленным формирователем и передается к модулям ввода. Одновременно с этим, сигнал «ВВОД» включает регистры D9 и D10, в которые записываются шестнадцать разрядов данных, пришедших с модуля ввода.

Прием шестнадцати разрядов микроконтроллером так же, как и передача, осуществляется в два этапа. Вначале принимается старший байт, затем младший.

Двунаправленный формирователь D4 включается на передачу данных к микроконтроллеру. При помощи дешифратора включается однонаправленный формирователь D14 и старший байт данных поступает на порт P0 микроконтроллера.

Аналогично вводится младший байт данных.