Разработка структурной и принципиальной электрической схем устройства.
Этап непосредственного логического проектирования
устройства на базе МП сводится к разработке аппаратных средств МПУ и программ, т.е. распределению функций между ними.
Для этапа логического проектирования МПУ основным исходным материалом являются блок-схема устройства и подробное описание реализуемого алгоритма обработки информации, перечень входных и выходных сигналов, а также требования к точности и быстродействию [ 3 ].
Предлагается типовая структурная схема МПУ (рис. 6.1).
Алгоритм функционирования структурной схемы
показан на рис. 6.2.
При включении внешние регистры обнуляются. Затем выполняется основной цикл, в течение которого проверяется приход какого-либо из управляющих сигналов в порт ввода.
Если информация в порте ввода отлична от нуля,
происходит побитная проверка содержимого байта аккумулятора.
Если же пришел импульс генератора (1 Гц) происходит
инкремент (увеличение на единицу) значений секундомеров, при условии, что они запущены. Запуск (Start) и останов (Stop) секундомеров происходит установкой или обну-
18
Рис. 6.1. Структурная схема проектируемого устройства.
нулением первого бита (для канала 1) или второго бита
(для канала 2) в байте содержимого регистра общего назначения С.
При приходе очередного тактового импульса генератора эти биты проверяются. Инкрементируется тот таймер секундомера, чей бит установлен в регистре С.
Программа, обеспечивающая функционирование
устройства будет записана («зашита») в ПЗУ. Пред-
полагаемый объём программы ≈ 300 байтов.
19
-
Р
ис.
6.2. Схема алгоритма
функционирования МПУ
20
С учетом запаса по ёмкости памяти выберем БИС по
рядка 1 Кбайта: К573РФ1 - репрограммируемое ПЗУ
8 К (1024 X 8). Диапазон изменения адресов ячеек будет:
начало - 0000 0000 0000 0000B (0000H),
конец - 0000 0011 1111 1111B (03FFH).
В МПУ предусмотрено 5 портов (4 на вывод-ввод и 1 на ввод). Присвоим портам адреса и функциональные назначения:
Port 1 (00H) - порт сопряжения с регистром секунд канала 1;
Port 2 (01H) – порт сопряжения с регистром минут канала 1;
Port 3 (02H) – порт сопряжения с регистром секунд канала 2;
Port 4 (04H) – порт сопряжения с регистром минут канала 2;
Port 5 (05H) - порт ввода управляющих сигналов.
Следуя принципу последовательной детализации
[ 1, 3 ] обеспечим организацию управления в МПУ обработкой и обменом информацией.
Выходы генератора тактовых импульсов D1 (КР580ГФ24) подключаются непосредственно к МП (D2) через специально предназначенные для этого входы. В схеме генератора стоит кварцевый резонатор с частотой 18500 кГц, которая делится на 9 перед подачей в МП. Кроме того, генератор обеспечивает МП импульсами ”Сброс ” и “Готовность ”.
Передача самой информации в МП из памяти или
портов ввода-вывода есть ЧТЕНИЕ , а из МП в память
или порт вывода - ЗАПИСЬ осуществляются по шине данных ШД. С помощью шины адреса ША микропроцессор обращается к ячейкам памяти или портам ввода – вывода. Однако память нельзя подключить к шинам напрямую, так как их сигналы имеют малые значения.
21
Расчёт нагрузочной способности.
Как известно, МП серии К580 выполнен по техноло-
гии n-МОП и обеспечивает выходные токи I 1max = 0,15 мА
и I 0max = 1,9 мА, что позволяет подключить к каждому выходу МП только одну ТТЛ – схему.
Так как по шине адреса будут подключены микросхемы памяти и внешних устройств, то установлены два 8-разрядных шинных формирователя КР580ВА86. К выходам допускается подключение нагрузки, потребляемый ток
которой I 0вых = 32 мА, I 1вых = 5 мА. Нагрузочная способность возросла в 20 раз. Линии МП имеют допустимое
значение ёмкости до 100 пф. Использование КР580ВА86
увеличивает нагрузочную способность ША до 600 пф.
По шине данных в качестве шинного формирователя целесообразно использовать микросхему системного контроллера КР580ВК28. К выходам допускается подключение нагрузки, потребляемый ток которой I 1вых = 10 мА, I 0вых = 2 мА. Выходная ёмкость 100 пФ.
Повышение нагрузочной способности шин адреса обеспечим применением шинных формирователей D4 и D5 на микросхемах КР580ВА86.
Продолжая детализацию проектирования, выполним обмен информацией в МПУ в программно-управляемом режиме, все действия по обмену информацией будут инициироваться прикладной программой.
П ри этом будет выполнен изолированный способ ввода – вывода, когда связь с устройствами ввода-вывода осуществляется с помощью специальных команд OUT и IN.
С игналы, управляющие вводом – выводом ЧТВУ, ЗПВУ и чтением памяти ЧТЗУ будут сформированы системным контроллером D3 (КР580ВК28). Одновременно эта микросхема обеспечит повышение нагрузочной способности по шине данных ШД.
Порты сопряжения с внешними регистрами хранения
22
с
екунд
и минут, а также приема внешних
управляющих сигналов удобно выполнить
на двух БИС ППИ КР580ВВ55,
запрограммированных в нулевом режиме.
Для организации работы двух БИС ППИ применим схему дешифрации выбора их кристаллов (CS).
Таким образом для выбора каналов портов ввода-вывода используем 3 адресных линии (А0, А1 и А2) и один логический элемент инвертор по линии А2 (D9).
Принципиальная электрическая схема МПУ для
электронных часов приведена на рис. 6. 3 ( листы 1, 2, 3). Перечень элементов в табл. 6.1. Чертежные работы выполнены в соответствии стандартов, приведенных в приложении 2 и 3.
Таблица 6.1
Поз. обозначе-ние |
Наименование |
Кол |
При-меча-ние |
|
Микросхемы |
|
|
D1 |
КР580ГФ24 бко. 348.658.ТУ |
1 |
|
D2 |
КР580ВМ80А бко. 348.945-08 ТУ |
1 |
|
D3 |
КР580ВК28 бко. ……………. |
1 |
|
D4,D5 |
КР580ВА86 бко. …………….. |
2 |
|
D6,D7 |
КР580ВВ55 бко.348.745-02 ТУ |
2 |
|
D8 |
К573РФ1 бко. ……………….. |
1 |
|
D9 |
К155ЛЕ1 бко. 348.006 – 20 ТУ |
1 |
|
|
|
|
|
ZQ |
Резонатор РГ-05-14ГТ 20мГц – мз – у |
|
|
|
ШЖО.338.065 ТУ |
1 |
|
|
|
|
|
23
24
25
Рис. 6.3 (лист 3)
26