3. Назначение, состав и органы управления лабораторного стенда

В данном цикле работ для монтажа и исследования функциональных узлов средств вычислительной техники будет использоваться специально разработанный для данной дисциплины лабораторный стенд на базе микроконтроллера и персонального компьютера. Стенд позволяет использовать реальные элементы с реальными сигналами на выводах, коммутация между которыми выполняется путем эмуляции проводных связей программными средствами. Он обеспечивает сборку необходимого для исследования узла из реальных микросхем, питание микросхем, контроль состояния входных цепей, формирование тестовых сигналов и их подачу на входы узла, индикацию выходных и промежуточных сигналов.

3.1. Описание лабораторного стенда

Стенд представляет из себя устройство коммутирования интегральных схем УКИС, соединенное с персональным компьютером ПК (рис. 1).

Рис. 1

Устройство коммутирования соединяется с персональным компьютером посредством интерфейса RS-232 через COM-порт ПК.

Структурная схема стенда приведена на рис. 2.

Рис. 2.

На рис. 2 введены следующие обозначения:

МК – микроконтроллер;

МИ – модуль индикации;

МВТ – модуль внешнего тактирования

ИС – интерфейс связи с ПК

ДМУ – дополнительный модуль управления

Р1…Р3 – разъемы для подключения интегральных схем.

Рассмотрим принцип работы лабораторного стенда. Он состоит в том, что между выводами микросхем, установленных на Р1…Р3, создаются виртуальные соединения согласно принципиальной схеме изучаемого узла (коммутатора, делителя частоты и т.п.). Реально связи выполняются путем циклического считывания текущего состояния выходов микросхем в порты МК и пересылки их на входы микросхем согласно списку соединений, вводимому через ПК. Ядром УКИС является современный микропроцессорный контроллер Atmel ATMega 128 16AU /2/. Устройство поддерживает следующие типы корпусов микросхем: DIP14, DIP16. Связи выводов портов К_i и гнезд разъемов XP_i с целью защиты портов МК от короткого замыкания в исследуемых цепях выполнены по схеме, приведенной на рис. 3. Здесь R1 – токоограничивающий резистор номиналом 200 Ом, R2 – под­тя­ги­вающий резистор номиналом 5,1 кОм.

Для обеспечения «земли» (нулевого потенциала) на соответствующих выводах исследуемого узла разработан специальный модуль дополнительного управления (ДМУ).

Общий вид УКИС лабораторного стенда (далее просто стенда) изображен на рис. 4.

Разъем 1 Разъем 2 Разъем 3

Рис. 4. Общий вид лабораторного стенда

На задней панели стенда расположены:

• Разъем интерфейса RS-232 для подключения к COM-порту компьютера

• Разъем подключения питания

На передней панели стенда расположен выключатель питания.

ВНИМАНИЕ! Стенд питается от промышленной сети с напряжением ~220 В, поэтому категорически запрещается отсоединение кабеля питания, а также разборка корпуса стенда.

На верхней панели стенда расположены:

• Светодиоды, показывающие состояние устройства:

  • Передача данных

  • Ошибка данных

  • Готовность устройства (+5 В)

  • Сеть

• Кнопка ручного тактирования

• Разъемы (колодки) для установки микросхем

Внимание! Соблюдайте правильный порядок установки микросхем в разъемы! Выполняйте установку, замену и извлечение микросхем при выключенном питании (выключатель на корпусе стенда).

Порядок установки микросхем:

1. Установите фиксаторы всех разъемов в вертикальное положение.

2. Установите микросхемы согласно принципиальной схеме узла в соответствующие разъемы. Микросхема устанавливается первой ножкой (см. ключ на корпусе микросхемы) СТРОГО рядом с фиксатором разъема.

3. Переведите фиксаторы разъемов в горизонтальное положение, тем самым надежно закрепив микросхему в разъеме.