Основные элементы блока прямого доступа к памяти и вывода информации на дисплей. Этот блок содержит следующие элементы. Генератор сигналов на 1200 Гц, который собран на двух логических инверторах DD1.1 и DD1.2, резисторе R25 и конденсаторе С1. Сигнал с выхода генератора постоянно подаётся на вход С синхронизации триггера DD3, а также через два инвертора DD1.3 и DD1.4 на вход С2 счётчика DD6 и на вход элемента И - НЕТ DD4.3.

Счётчик DD6 типа К155ИЕ5 содержит 4 Т-триггера и элемент И-НЕТ на два входа для формирования сигнала установки счётчика на ноль (сброса на ноль). Счётчик имеет два входа Т0 и Т1 и четыре выхода СТ0 - СТ3. Если входной сигнал подаётся Т1, тогда счётчик работает как трёхразрядный. Если Т1 соединить с выходом СТ0 и входные сигналы подавать на вход Т0, тогда счётчик будет работать как четырёхразрядныё.

В схеме прямого доступа к памяти счётчик DD6 работает как трёхразрядный и предназначен для формирования восьми адресов с кодами от 000 до 111 на младших линиях адреса А0, А1 и А2 при поочерёдном доступе к 8 ячейкам ОЗУ при ПДП. Для этой цели сигналы от счётчика DD6 поступают на 3 логических элемента И-НЕТ DD5.2, DD5.3 и DD5.4 При поступлении второго сигнала на эти элементы от триггера DD3 они срабатывают и передают код адреса от счётчика на линии адреса А0, А1 и А2.

Дешифратор адреса DD7 на базе сдвоенного дешифратора - демультиплексора К155ИД4 предназначен для поочерёдной выдачи сигналов на восьми выходах при непрерывном формировании кодов адресов на адресных линиях А0, А1, А2 счётчиком DD6. Сигналы с выходов DD7 через усилители VT2 - VT16 (чётные) поступают на катоды 8 индикаторов дисплея и обеспечивают поочерёдное их подключение к источнику питания.

Многорежимный буферный регистр DD8 предназначен для защёлкивания на каждом такте доступа к памяти (с частотой 1200 Гц) данных ячейки памяти ОЗУ (поочерёдно из восьми ячеек ОЗУ), хранение этих данных в течении такта и выдачи их на аноды всех индикаторов дисплея. По этим данным формируется на индикаторах (на всех) какая-то цифра или буква, а высвечиваться эта цифра или буква будет на том индикаторе, катод которого подключён в данный момент к источнику питания с помощью дешифратора адреса DD7. Сигналы от буферного регистра на аноды индикаторов проходят через усилители VT1 - VT15 (нечётные).

Совместное подключение усилителей VT2 - VT16 (чётных) на катоды индикаторов и усилителей VT1 - VT15 (нечётных) на аноды индикаторов показано на листе 4. На входы 1 - 8 и на базы триодов VT2 - VT16 (чётные), а затем на катоды индикаторов поступают сигналы (поочерёдно) от дешифратора адреса DD7, а на входы 9 - 16 и базы триодов VT1 - VT15 (нечётные) подаются (одновременно на все аноды всех индикаторов) данные из буфера DD8.

В проектируемой МСУ предусматривается в качестве дисплея использовать восемь индикаторов. Каждый индикатор представляет собой семисегментную светодиодную матрицу типа АЛС335А. Каждая из восьми светодиодных матриц обслуживает строго определённую одну из восьми ячеек ОЗУ, к которым осуществляется прямой доступ. Поэтому программно в каждую ячейку ОЗУ строго определённая информация.

Организация ПДП и вывода информации на дисплей. В микропроцессорной системе управления технологическим процессом блок прямого доступа к памяти и вывода информации на дисплей работает в мультиплексорном режиме. Микропроцессор К580ИК80А работает на частоте 2 МГц. Генератор сигналов ПДП на инверторах DD1.1 и DD1.2 имеет частоту 1200 Гц и устройство ПДП срабатывает с этой частотой. Если 2 МГц разделить на 1200 Гц, тогда получим, что через каждые 1666 тактов срабатывает МП, он прерывается и даёт возможность в течении необходимого числа тактов отрабатывать системе ПДП и выводить информацию на дисплей. С другой стороны к устройству ПДП подключены 8 индикаторов, причём присоединены они по приёму информации поочерёдно потому, что дешифратор адреса DD7 выдаёт сигналы на катоды восьми индикаторов последовательно. На основании этого катоды индикаторов будут зажигаться с частотой, равной 1200: 8=150 Гц, на время, равное одному периоду этой частоты (а не 1200 Гц или 2 МГц). Из светотехники известно, что если частота колебаний превышает 15 - 20 Гц, тогда создаётся эффект непрерывного свечения, поэтому и информация на всех индикаторах будет визуально восприниматься непрерывной.

Кроме рассмотренных устройств в осуществлении прямого доступа к памяти участвуют элементы DD1.5, DD4.1, DD14.3, DD15.1, DD4.2, DD5.1, DD2.1, DD4.3 Элемент DD1.5 через разъём Х1 соединён со входом R МП и с кнопкой "Сброс" и обеспечивает сброс системы ПДП в исходное состояние. Элемент DD4.1 служит для ввода в систему ПДП сигнала от кнопки "Сброс" через DD1.5 и сигнала HLDA от МП DD2 через элемент DD14.3 Элемент DD15.1 служит для ввода в МП сигнала INT (на прерывание). Если сигнал INT не поступает (исходное состояние), тогда на разъёме INT_{внешний} U=1, а на выходе DD15.1 U=0, МП не переходит в режим прерывания и может разрешить ПДП. Из этого следует, что элемент DD4.2 служит для блокировки сигналов INT и HOLD и для исключения одновременной подачи этих сигналов на МП. Элемент DD5.1 обеспечивает аналогичную блокировку по вводу сигнала HOLD от внешнего устройства.

Непосредственная работа модуля ПДП происходит в следующей последовательности. На каждый сигнал от генератора сигналов частотой 1200 Гц срабатывает триггер DD3 и на его прямом выходе появляется сигнал U=1. При отсутствии запросов от внешних устройств на прерывание и захват шин этот сигнал пропускается элементами DD4.2 и DD5.1 и поступает на вход HOLD МП, запрашивая в МП "захват шин”. Если МП разрешает осуществить ПДП, он выдаёт на свой выход HLDA сигнал U=1 (до разрешения захвата шин на выходе HLDA U=0, на выходе DD14.3 U=1 и от DD1.5 U=1, а на выходе DD2.1 U=0, поэтому DD2.1 не может сработать). Этот сигнал переключает DD14.3 в нулевое состояние на выходе, а на выходе DD4.1 и на входе DD2.1 будет U=1. Второй сигнал на входе DD2.1, поступающий от триггера DD3, также равен единице (он же делает запрос на ПДП). Третий сигнал на элемент DD2.1, поступающий через разъём Х1, является сигналом синхронизации МСУ. После этого элемент DD2.1 срабатывает и на выходе появляется фронт сигнала от 1 до 0. По этому фронту нижний триггер DD3 устанавливается, на прямом выходе появляется сигнал U=1, который разрешает пройти коду адреса на линии А0, А1, А2 от счётчика DD6 через элементы DD5.2, DD5.3, DD5.4 После того, как адрес на шинах адреса выставлен, данные из ячеек ОЗУ по этому адресу заносятся в регистр DD8 и появляется информация на индикаторах дисплея.

Нижний триггер DD3 с инверсного выхода подаёт сигнал с фронтом, изменяющимся от 1 до 0, на R вход верхнего триггера DD3 и сбрасывает его, устанавливая на прямом выходе U=0 и снимая запрос HOLD с МП DD2.

МП снимает сигнал HLDA и на выходе DD4.1 и входе DD2.1 сигнал снижается до нуля, а на выходе DD2.1 U=1, нижний триггер сбрасывается на ноль с помощью сигналов на выходах D и C, которые заземлены. На верхнем выходе нижнего триггера DD3 устанавливается U=0, элементы DD5.2, DD5.3 и DD5.4 отключают шину адреса от устройства ПДП и начинается обычная работа системы управления и МП, а режим ПДП заканчивается.

Программируемый таймер КР580ВИ53. В САУ таймеры используются:

а) для осуществления последующего включения механизмов и устройств в одной последовательности и выключения этих устройств обычно в другой последовательности;

б) для непрерывного генерирования сигналов заданной частоты и возможностью изменения этой частоты;

в) для определения времени изменения какого-то параметра;

г) для определения текущего времени.

Таймер КР580ВИ53 - это фактически счётчик времени, с другой стороны таймер - это генератор частоты. Причём таймер имеет синхронизацию по запуску и по выключению. DOUT0 - DOUT2 - выходные сигналы таймера от 3-х его входов. SYN0 - SYN2 - входы синхронизации счётчиков. Т.е. входы сигналов от генераторов. Сигналы должны поступать непрерывно на эти входы. EN0 - EN2 - сигналы разрешения включения счётчиков в работу. А0 - А1 - младшие разряды шины адреса, предназначены для выбора одного из счётчиков или регистров управляющего слова.

Таблица 7 - Сигналы при обмене информацией между МП и ПТ

Работа ПТ (программируемого таймера) в режиме "0”:

1. В этом режиме таймер работает как реле времени с замкнутыми контактами для формирования выходного сигнала DOUT.

2. Вводится управляющее слово.

3. Вводится в счётчик этого канала число - количество тактов сигнала SYN, после отработки которых должен появляться сигнал DOUT.

4. В результате ввода числа в счётчик сигнал DOUT не изменяется.

5. После подачи сигнала EN счётчик начинает обратный счёт от введённого числа до 0.

6. Когда показатель счётчика становится равным 0, тогда по предыдущему фронту сигнала синхронизации появляется сигнал DOUT=1:

7. Сигнал DOUT снижается до 0, если сигнал EN=0.

8. Сигнал DOUT сбрасывается на 0 при новой загрузке числа в счётчик. Число в счётчик необходимо заносить каждый раз.

Работа ПТ в режиме "1" (режим ждущего мультивибратора). Мультивибратор - это 2-х каскадный генератор прямоугольных колебаний. Ждущий мультивибратор или одно вибратор - это схема, которая реагирует на входной импульс и изменяет своё состояние на 1 цикл или на несколько циклов, а поэтому делится на одно вибратор без перезапуска (как в таймере), и одно вибратор с повторным автоматическим перезапуском. Время автоматического перезапуска обычно устанавливается с помощью RC - цепочки. Работа:

1. Загружает в канал УС.

2. Вводит в счётчик число N (N=4).

3. При вводе числа в счётчик выходной сигнал DOUT=1.

4. При подаче сигнала EN и переднего фронта сигнала синхронизации, сигнал DOUT снижается до 0.

5. Число в счётчике в этом режиме остаётся при подаче (съёме), а затем подачи сигнала EN циклы повторяются.

Режим "2" - программируемый делитель частоты со скважностью в один такт выходного сигнала по линии 5 и 6.

Режим "3”. Это режим меандра (генератор меандра). Т.е. делит исходную частоту на равные полу периоды, если число N, на которое необходимо разделить чётное. А если число N нечётное, тогда полу периоды отличаются на один такт сигнала синхронизации.

Режим "4”. Строб с программируемым запуском. Одиночный строб.

Режим "5”. С перезапуском этого строба через время, которое внесено числом в таймер. Строб.

При составлении программы для таймера необходимо иметь в виду следующее:

1. Вводить УС для счётчика СТ2, затем для СТ0, потом для СТ1.

2. Вводится младший байт числа в СТ1.

5. Вводится старший байт числа в СТ1.

6. Вводится младший байт числа в СТ2.

7. Вводится старший байт числа в СТ2.

8. Вводится младший байт числа в СТ0.

9. Вводится старший байт числа в СТ0.

Устройство прямого доступа к памяти (ПДП).

В проектируемой МСУ ПДП используется для вывода информации на индикаторы, т.е. при работе оператора с клавиатурой. В устройство ПДП входит:

а) генератор с частотой 1200 ГЦ на элементах R25, C1, DD1.1, DD1.2 Эта частота непрерывно подаётся на вход триггера DD3 верхнего и через 2 инвертора DD1.3, DD1.4 на счётчик DD6 (Один инвертор использован для развязки сигналов, другой для возвращения сигнала в исходное состояние, т.е. для согласования сигнала);

б) 2 триггера DD3 верхний и нижний;

в) счётчик DD6, который формирует непрерывно и поочерёдно на выходах адреса 8 ячеек ОЗУ с номерами от 000 до 111;

г) регистр DD8, который защёлкивает данные одной из 8 ячеек ОЗУ на определённый цикл (его выходы соединены с сегментами всех 8 матриц);

д) дешифратор DD7, который поочерёдно по коду на входе от счётчикаDD6 выдаёт сигнал низкого уровня на один из 8 выходов (эти выходы подключены к 8 катодам матриц);

е) элементы DD5.2, DD5.3, DD5.4, которые служат для соединения шины адреса устройства ПДП (3-х линий от счётчика DD6) к 3-м линиям шины адреса МСУ, т.е. А0, А1, А2;

ж) часть элемента DD13, который служит для отключения 3-х линий шины адреса МП А0, А1, А2 от МП на время ПДП;

з) элемент DD4.2, который служит для блокировки ввода в МСУ сигналов INT_{внешний} и HOLD (запрос на захват шин от DD3), т.е. если поступает сигнал INT_{внешний}, то сигнал запроса HOLD не будет формироваться (в исходном состоянии на верхний вход DD4.2 поступает U=1, через разъём Х1, триггер DD3 при запросе HOLD выдаёт U=1, т.е. в этом случае на выходе DD4.2 появляется U=0, который будет поступать дальше на МП);

и) элемент DD5.1, осуществляет аналогичную блокировку между сигналами HOLD от DD3 и HOLD_{внешний}. На вход RES МП DD2 и на вход инвертора DD1.5 поступает сигнал напряжения а, от кнопки RESET. В исходном состоянии этот сигнал равен 0, а при нажатии кнопки RESET он равен 1. При U=1 происходит сброс триггера на входе МП для запроса HOLD и INT. Этот сигнал сброса проходит также элементы DD1.5, DD4.1, DD2.1 и поступает на вход S нижнего триггера DD3. А с инверсного выхода этого триггера сигнал поступает на вход R верхнего триггера и сбрасывает его.

Перед выбором данных или адреса или обозначения регистров на дисплей они вначале программно заносятся в 8 первых ячеек ОЗУ с адресом 000Н до 007Н. Эти 8 ячеек ОЗУ и 8 индикаций дисплея работают попарно, с 1-ой ячейки ОЗУ данные всегда выводятся на 1-й индикатор, а с 8-й ячейки ОЗУ на 8 индикатор. Вывод данных из 8 ячеек ОЗУ на дисплей происходит в режиме ПДП. Вывод данных на дисплей в режиме ПДП производится при мультиплексорной работе индикаторов.

Клавиатура МСУ содержит 25 клавиш и один тумблер.24 клавиши образуют матрицу 3х8. Сканирование клавиатуры - идентификация нажатой клавиши осуществляется по методу сканирования. Сущность этого метода состоит в следующем: клавиатура в виде матрицы 3х8. Сканирование может быть кодированное, когда используют дешифратор адреса по одному размеру матрицы, если её размер равен 8 или обычное сканирование. Программным путём поочерёдно на одной из линий МСУ 13, 14 или 15 выставляется сигнал U=0, а на других линиях равный 1. Сигналы идут начиная с меньшего номера разряда.

9. Устройство вывода сигналов на ИМ, графопостроитель и печать