Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника высокопроизводительных систем. Лабораторный практикум
.pdf
3. Разработайте и соберите УА, затем ОА и устройство передачиприема в целом (см. рис. 6.4). Убедитесь в правильности работы
устройства.
4. Представьте принципиальные схемы устройства.
5. Нарисуйте временные диаграммы, иллюстрирующие работу
устройства.
Отчет о работе
Содержание отчета:
1. Титульный лист.
2. Цель работы.
3. Схемы и результаты тестирования передатчика и приемника по-
следовательного кода с ручным управлением.
4. Проект управляющего автомата для передачи последовательного
кода (ГСА автомата с разметкой состояний, обратную структурную таблицу автомата, функции выходов и управления элементами памяти, принципиальную схему).
5. Схема устройства последовательной передачи-приема многораз-
рядного кода (с субсхемами УА и ОА) и временные диаграммы,
иллюстрирующие работу устройства.
Контрольные вопросы
1. Для чего используется последовательная передача многоразрядного дво-
ичного кода?
2. Опишите работу схемы передатчика по рис. 6.1.
3. Опишите работу схемы приемника по рис. 6.2.
4. Представьте и опишите работу субсхем управляющего и операционных ав-
томатов передатчика.
5. Поясните совместную работу передающего и приемного устройства по рис. 6.3.
6. Каково назначение счетчика в цепи приемника?
51
Лабораторная работа № 7.
ОБЩИЕ ШИНЫ И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА
ДАННЫХ
Цель работы – получение навыков разработки и использования
общих шин для параллельной передачи данных.
7.1. Краткие теоретические сведения
Общая шина – набор проводников (линий) для передачи парал-
лельного двоичного кода между операционными элементами схемы.
К общей шине могут быть подключены несколько элементов – источников и несколько элементов – приемников данных.
Выходы источников подключают к общей шине с помощью специ-
альных элементов – шинных формирователей. Шинный формирователь
состоит из n схем И, выходы которых могут не только выдавать сигналы логических нулей и единиц, но и устанавливаться в состояние высокого входного сопротивления. Установка шинного формирователя в состояние высокого входного сопротивления фактически изолирует соответствующий элемент – передатчик от общей шины, что позволяет использовать ее для передачи данных от другого источника. Таким образом, в каждый момент времени только один из источников, подключенных к общей шине, может выставить на нее свои данные.
В этой работе для подключения к общей шине источников дан-
ных используется ТТЛ микросхема 74AS244N. Микросхема содержит
восемь буферов шины с выходами, имеющими три состояния.
Данные, поступившие на вход X микросхемы 74244, появляются
на соответствующем выходе Y, когда на соответствующий управляющий вход G приходит напряжение низкого уровня. Если на управляющий вход G подается напряжение высокого уровня, то выходы
переходят в высокоомное (третье) состояние.
Буферы шины микросхемы 74244 объединены в две группы.
Группа 1 (входы 1A1 – 1A4) управляется входом ~G1. Соответствующие им выходы 1Y1 – 1Y4. К группе 2 относятся входы 2A1 – 2A4,
52
управляемые входом ~G2. Здесь выходы 2Y1 – 2Y4. Структурно мик-
Входы
Выход Y
G
X
0 0 0
0 1 1
1 x z
ШФ
3 0
A
Y
~G1
ШФ
7 4
A
Y
~G2
росхему можно представить как показано на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Шинный формирователь
Работа микросхемы поясняется табл. 7.1.
Таблица 7.1
В табл. 7.1 x – любое значение, z – состояние высокого выходного
сопротивления.
7.2. Порядок выполнения
1. Запустите программу моделирования электронных схем
Multisim_10. В главном меню выберите пункт «Simulate/Digital
Simulation Settings…» и установите режим Real.
2. Соберите схему, показанную на рис. 7.2, для исследования обмена двоичными данными между несколькими элементами.
В качестве источников и приемников данных в данной схеме ис-
пользованы три реверсивных сдвиговых регистра U1, U3, U5 типа
74198N. Для подключения их выходов к общей шине CB соответственно используются шинные формирователи U2, U4, U6. Информацион-
ные входы всех трех регистров подключены непосредственно к линиям
общей шины. Благодаря этому через общую шину можно организовать
передачу данных с каждого регистра на два других регистра.
53
U1
74198N
A
3
B
5
C
7
D
9
L
22
QA
4
QB
6
QC
8
QD
10
R
2
~CLR
13
S0
1
S1
23
CLK
11
E
15
G
19
H
21
QF
16
QG
18
QH
20
F
17
QE
14
U2A
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U2B
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U8
DCD_HEX_BLUE
U7
DCD_HEX_BLUE
GND
U3
74198N
A
3
B
5
C
7
D
9
L
22
QA
4
QB
6
QC
8
QD
10
R
2
~CLR
13
S0
1
S1
23
CLK
11
E
15
G
19
H
21
QF
16
QG
18
QH
20
F
17
QE
14
U4A
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U4B
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U10
DCD_HEX_BLUE
U9
DCD_HEX_BLUE
U5
74198N
A
3
B
5
C
7
D
9
L
22
QA
4
QB
6
QC
8
QD
10
R
2
~CLR
13
S0
1
S1
23
CLK
11
E
15
G
19
H
21
QF
16
QG
18
QH
20
F
17
QE
14
U6A
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U6B
74AS244N
1Y1
18
1Y2
16
1Y3
14
1Y4
12
1A1
2
1A2
4
1A3
6
1A4
8
~1G
1
U12
DCD_HEX_BLUE
U11
DCD_HEX_BLUE
J2
R2
1kΩ
J5
VCC
5V
CB
J3
R3
1kΩ
R4
1kΩ
J4
J1
R1
1kΩ
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
CB0
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
CB6
CB7
J7
J8
GND
GND
J6
R5
1kΩ
R6
1kΩ
VCC
5V
R8
1kΩ
GND
R7
1kΩ
GND
Рис. 7.2. Схема подключения элементов к общей шине
Элементы индикации U7 – U12 подключены к выходам регистров
U1, U3, U5 для отображения в шестнадцатеричном формате хранящихся в них кодов.
Регистр U1 с помощью переключателя J1 может устанавливаться
либо в режим загрузки, либо в режим сдвига влево (J1 замкнут).
В данной схеме в режиме сдвига на сдвиговом входе L постоянно
установлен сигнал «1». Таким образом в U1 можно занести код, содержащий несколько единиц.
Два других регистра U3 и U5 могут находиться только в режиме за-
грузки и хранения. Их управляющие входы S0, S1 установлены в режим
загрузки. Регистр U3 также может сбрасываться переключателем J6.
Чтобы один из регистров стал источником данных он должен выставить их на шину CB. Для этого соответствующий шинный формирователь нужно настроить на передачу, подав на его управляющий
вход ~G1 логический ноль. Таким образом, выходы U1 подключают-
54
ся к CB переключателем J5, выходы U3 – переключателем J3, выходы
U5 – переключателем J4.
Переключатели J2, J7 и J8 используются для формирования сигналов синхронизации. В зависимости от установленного режима на
входах S0, S1 по положительному фронту сигнала синхронизации
происходит запись в регистр, либо сдвиг содержимого регистра.
3. Установите все шинные формирователи в режим высокого выходного сопротивления, регистр U1 установите в режим сдвига. Подавая с помощью J2 синхросигналы, проверьте работу регистра в режиме сдвига.
4. Используя общую шину CB, передайте код из регистра U1
в регистр U3. Для этого шинный формирователь U2 установите в режим передачи. На входе ~CLR сброса регистра U3 должен быть уровень «1». Для загрузки кода в регистр с помощью переключателя J7
необходимо сформировать положительный фронт синхросигнала
CLK регистра U3. Контролируйте правильность передачи по индикаторам U7 – U10.
5. Измените содержимое регистра U1 в режиме сдвига. Используя
общую шину CB, передайте код из регистра U1 в регистр U5.
6. Используя общую шину CB, передайте код из регистра U3
в регистр U1.
7. Используя общую шину CB, передайте код из регистра U5
в регистр U3.
Отчет о работе
Отчет должен включать:
1. Титульный лист.
2. Цель работы.
3. Схему исследования обмена с использованием общей шины.
4. Краткое описание работы схемы.
5. Результаты экспериментов по обмену между регистрами (пп. 4–7) в
виде табл. 7.2.
55
Таблица 7.2
Пункт
задания
Управление шинны-
ми формирователями
(состояние
переключателей)
Управление
записью
(переключатели)
Содержимое регистров
до передачи
после передачи
4
J5 = , J3 = , J4 =
U1= , U3 = , U5 =
U1= , U3 = , U5 =
5
6
7
Контрольные вопросы
1. Поясните назначение общих шин.
2. Для чего используются шинные формирователи при организации обмена
с помощью общей шины?
3. Какими характерными свойствами обладают шинные формирователи?
4. Сколько источников данных могут одновременно передавать свои коды
приемникам по общей шине?
5. Сколько приемников одновременно могут принимать код, установленный
на общей шине?
56
Лабораторная работа № 8.
МИКРОКОНТРОЛЛЕР С ВНЕШНЕЙ ПАМЯТЬЮ
Цель работы – получение навыков разработки и схем с использо-
ванием микроконтроллера.
8.1. Краткие теоретические сведения
Микроконтроллер 8051 (МК51) представляет собой функционально завершенный 8-разрядный однокристальный микрокомпьютер [6].
В микроконтроллере (МК) имеется 4 многофункциональных 8-битовых
порта ввода/вывода Р0, Р1, Р2, Р3, предназначенных для обмена ин-
формацией с различными внешними устройствами и для выполнения
специализированных функций, таких как подключение внешней памяти
программ, данных, программирование внутреннего ПЗУ и др.
Каждый порт может адресоваться как побайтно, так и побитно,
по конкретным физическим адресам. При подключении к МК внешней
памяти через порт Р0 выводится младший байт адреса, а также передается и принимается в микроконтроллер байт данных (в мультиплексированном режиме). В 1 и 2 тактах машинного цикла при обращении
к внешней памяти на линиях P0 активизируется адресная информация
А0 – А7 при высоком уровне сигнала ALE, а затем на этих же линиях
появляется сигнал D0 – D7 (при низком уровне сигнала ALE).
Микроконтроллер 8051 может работать с внешней памятью данных емкостью до 64 КБайт, построенной на одной или нескольких
микросхемах статической памяти. В данной лабораторной работе
в качестве внешней памяти необходимо подключить микросхему
HM6116A120.
Для фиксации байта адреса в течение всего машинного цикла используются регистры-защелки, например, 74LS373N, информация
в которых фиксируется по спаду сигнала на его входе ENG.
57
Через порт Р2 выводится старший байт адреса (разряды А8 – А15)
внешней памяти программ и данных. Для каждого из битов порта Р3
имеется ряд альтернативных функций. Сигналы стробов записи
(WR#) и чтения (RD#) внешней памяти формируются на линиях Р3.6
и Р3.7 соответственно. Альтернативные функции всех портов реали-
зуются только в том случае, если в соответствующий разряд фиксатора-защелки порта записана логическая «1», иначе на соответствующем выводе будет присутствовать «0».
8.2. Порядок выполнения
1. Запустите программу моделирования электронных схем
Multisim_10. В главном меню выберите пункт «Simulate/Digital Simulation Settings…» и установите режим Real.
2. Для создания проекта и программного файла следует выбрать
микроконтроллер для программирования. В программе Multisim программируются микроконтроллеры, расположенные в БД в группе
MCU, при этом МК выбирается двумя способами: либо через пункт
меню Place – Component – MCU – 805x – 8051, либо через панель
компонентов: – 805x – 8051.
Установите микроконтроллер на рабочей области (Sheet), появляется всплывающее окно «Мастер по созданию программного файла»,
которое предлагает выполнить три шага для создания проекта и программного файла.
Шаг 1. Определение рабочего пространства (рис. 8.1).
В первой строке всплывающего окна указывается путь рабочего
пространства для выбранного МК. Используя кнопку Browse, можно
изменить путь рабочего пространства, предложенный программой.
В следующей строке окна предлагается ввести имя рабочего пространства – каталога, в котором будут храниться файлы проекта программы МК.
58
Рис. 8.1. Окно задания рабочего пространства
Шаг 2. Создание проекта для микроконтроллера (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Создание проекта для микроконтроллера
В этом окне предлагается установить следующие настройки для
проекта:
тип проекта: Standard или Use External Hex File;
язык программирования: C, Assembly;
59
компилятор;
имя проекта.
Шаг 3. Создание программного файла (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Создание программного файла
В этом окне (рис. 8.4) предлагается либо создать пустой проект,
то есть без программного файла, либо добавить исходный программный файл, указав его имя. Работа с Мастером заканчивается нажатием кнопки Finish.
Рис. 8.4. Окно программного файла
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]