6. Принципиальная схема устройства и ее описание

В данной МПС используются следующие величины напряжений: +5В, -5В – для питания микросхем системы; +12В – для питания выходных реле.

Центральным процессором (ЦП) является однокристальный микроконтроллер DD2 (ADuC812). Тактовый генератор выполненcиспользованием кварцевого резонатораZQ1, номинал которого составляет 11,059 МГц, и конденсаторов предназначенных для компенсации внутренних индуктивностей.

Схема сброса обеспечивает сигнал RSTна ЦП и программируемый контролерDD4 (КР580ВВ55) при включении питания и при принудительном ручном сбросе. РезисторR1и конденсаторC3обеспечивают необходимую выдержку времени для сброса микросхем.

Схема последовательного порта реализована на микросхеме DD1(RS-232). ПоTxD– передаются выходные данные, поRxD– принимаемые данные.

Регистр DD6(КР1554ИР22) предназначен для выделения во времени адреса на шинеP0.0…P0.7. Строб адресаALEна входеEWRзащелкивает данные в регистре. Так как входEZрегистра подключен к общей шине (0) питания, данные сразу отображаются на выходах. Кроме того, регистр повышает нагрузочную способность шины адреса.

Дешифратор DD9(КР1554ИД7) осуществляет дешифрацию адреса с адресных линийА13…А15и формирование сигналаCSдля выбора соответствующих микросхем. Дешифратор всегда выбран.

БИС ОЗУ DD10,DD11, DD12 имеют по 13 адресных входов, на которые подаются адресные линииА0…А12. ВходыCS1иCS2служат для выбора БИС. При этом не инвертирующий входCS2соединен через токоограничивающий резистор с шиной +5В, а на инвертирующий входCS1подается управляющий сигнал с дешифратораDD9. Выбор необходимой БИС производиться низким уровнем сигналаCS1 – CS3. Высокий уровень сигнала на входеOEпереводит выходные линии в режим высокого импеданса. В данном случае, к нему подключен выходRDЦП.RDимеет низкий уровень при операции чтения. При записи состояние выходов БИС ОЗУ не имеет значение, поэтому они отключены сигналом сRD, равным ”1”. Выбор режима «запись-чтение» ОЗУ производиться по уровню сигнала на входеWR– при низком уровне идет запись, при высоком - чтение. ВыходыD0…D7имеют три состояния. При операциях записи или чтения на них присутствуют данныеcшин данных(D0…D7).

Контроллер ввода-вывода DD4 КР580ВВ55предназначен для вывода информации на семисегментные индикаторы и ввода данных с клавиатуры. Выбор схемы производиться при низком уровне сигнала на входеCS4. Запись-чтение происходит по сигналамRDиWRсоответственно. Вход А0 определяет передачу команд слов состояния (А0 =1) или передачу данных (А0 =0). К этому входу подключается адресная линияА0. ВходRSTпредназначен для сброса контроллера. Сброс происходит одновременно со сбросом ЦП. Счетчик сканирования – четырех разрядный двоичный счетчик сканирует строки клавиатурной матрицы и регенерирует показания на дисплее (семисегментных индикаторахHG1…HG4). Сигналы с линии сканирования поступают на столбцы клавиатурной матрицы. КонтроллерDD4 снабжен буфером отображения. В процессе регенерации отображения на дисплее информация из ОЗУ циклически выдается на выходы контроллера. Буфер клавиатуры обеспечивает хранение информации поступающей со входов и выдачу ее на микропроцессор через шину данныхD0…D7по командам чтения.

Регистр DD3(КР1554ИР22) предназначен для подключения светодиодов и выходных реле. ВходыD0…D7подключаются к шине данных соответственно на линии D0…D7. ВходOEзамкнут на общую шину, поэтому выходы регистра постоянно разрешены. К выходам регистра подключены светодиоды, через токоограничивающие резисторы, и выходные реле, через транзисторные ключи. Выбор микросхемы осуществляется сигналамиCS5иWR, снимаемыми с дешифратора DD9и ЦПDD2

соответственно. Для избежания не согласованной работы данные стробы объединены по схеме «ИЛИ-НЕ» микросхемой (КР1554ЛЕ1). Сигнал с выхода ЦП поступает на входWR

выбора регистра DD3, при подаче логической «1» в регистре защелкивается двоичный код, каждый разряд которого соответствует тому или иному индикатору или реле. При подаче логического «0» на индикаторы они под действием протекающего прямого тока включаются. Резисторы служат для ограничения прямого тока на светодиодах. Реле срабатывают при подаче на выходные ключи логической «1», при этом транзисторы открываются, и по реле начинает протекать ток. Диоды предназначены для защиты цепи от возникающих перенапряжений во время коммутаций реле.

Дискретные входы подключены через шинный формирователь DD8КР1554АП6к шине данных МПС. Резисторы ограничивают входной ток для светодиодов транзисторных оптронов и в совокупности с конденсаторами образуют низкочастотные пассивные фильтры. Диоды предназначены для защиты светодиодов транзисторных оптронов от обратных напряжений в случае ошибочной смены полярности напряжений на дискретных входах. Транзисторные оптроны используются в качестве гальванической развязки внутренних цепей МПС от внешних. При подаче дискретного сигнала транзистор оптрона открывается и на входы шинного формирователяDD8подается сигнал логического «0». Выбор микросхемы осуществляется сигналамиCS6иRD, снимаемыми с дешифратора и ЦП соответственно. Чтобы считывание данных и выбор микросхемы происходили согласованно, сигналыCS6иRDобъединены элементом «ИЛИ» микросхемыDA11(КР1554ЛЛ1). При выборе микросхемы двоичный код, каждый разряд которого соответствует своему дискретному входу и кнопке управления, передается без задержек с входов микросхемы DD8 на ее выходы и далее по шинам данных - в ЦП DD2.

Аналоговые сигналы, поступающие на входы МПС в виде синусоидального тока, через измерительные трансформатор тока TA1-TA3 , с учетом коэффициента трансформации, подаются на резисторы соответственно. Напряжения с этих резисторов фильтруются активными полосовыми фильтрами с резонансной частотой 50 Гц. Фильтры построены на операционных усилителяхDA1- DA3с многоконтурной обратной связью.