 |
Описание состава цифрового устройства
|
|
|
|
Рассмотрим в отдельности каждый элемент схемы:
1. DD1 – Микросхема КР1816ВЕ31.
Это однокристальная 8-разрядная микроЭВМ, которая содержит на кристалле центральное процессорное устройство, ОЗУ данных, многоканальный интерфейс ввода/вывода, тактовый генератор, схему прерывания и устройство синхронизации.
Рисунок 12 – Структурная схема микросхем типа КМ1816-КР1816ВЕ35
Устройство управления и синхронизации, состоящее из генератора и формирователя внутренних тактовых сигналов и сигналов состояний, вырабатывает комплекс управляющих сигналов, обеспечивающих определенный режим работы микроЭВМ и выполнение всех команд. Схема условных переходов формирует управляющие сигналы, необходимые для ветвления программы при реализации команд условных переходов.
Арифметическо-логическое устройство – параллельное 8-разрядное устройство, позволяющее выполнять арифметические логические операции и операции сдвига над данными, представленными в двоичном о двоично-десятичном коде.
Двенадцатиразрядный счетчик команд (СК) формирует текущий адрес команды в программной памяти. Содержимое СК увеличивается на 1 после выборки каждого байта команды. Счетчик команд разбит на две части: разряды 0-7 – младшая часть СК, 8 – 11 – старшая. Младшая часть заполняется через порт Р0, с старшая – через порт Р2(Р20 – Р23). Регистр команд предназначен для записи и хранения кодов команд, передаваемых из порта Р0 при внешнем ЗУ.
Дешифратор команд представляет собой программируемую логическую матрицу, на вход которой подается код команды, а с выхода снимают управляющие сигналы, выполняющие эту команду. Оперативное ЗУ предназначено для временного хранения используемой в данной операции информации.
|
|
|
Устройство ввода/вывода ОМЭВМ выполнено в виде трех 8-разрядных портов Р0-Р2. Порт Р0 – двунаправленный, используется для параллельного ввода и вывода данных. Порты Р1 и Р2 идентичны и могут использоваться в качестве статически фиксированного выходного порта или фиксированного входного порта, имеется возможность выполнения логических операций непосредственно на портах Р0-Р2.
Кроме перечисленных ОМЭВМ имеет три лини ввода/вывода Т0,Т1,INT, которые являются условиями, проверяемыми командами условного перехода. Линию Т0 можно использовать для выдачи тактовых сигналов, Т1 – в качестве входа счетчика внешних событий для таймера, а линию INT – для внешнего аппаратного прерывания.
Таймер/счетчик, состоящий из делителя, счетчика и триггера флага, может работать в двух режимах – таймера и счетчика внешних событий. В данном случае он выполняет функцию счетчика импульсов, поступающих на вход Т1.
Таблица7- Назначение выводов
| Обозначение | Назначение |
| Т0,Т1 | Тестирование |
| XTAL1, XTAL2 | Выводя для подключения кварцевого резонатора |
| RESET | Установка |
| SS | Пошаговый режим |
| INT | Прерывание |
| EA | Разрешение работы с внешней памятью |
| RD | Чтение |
| PSEN | Управление считыванием из внешней памяти |
| WR | Запись |
| ALE | Фиксация адреса |
| P0.0-P0.7 | Порт 0 |
| GND | Общий |
| P2.0-2.7 | Порт 2 |
| PROG | Программирование |
| Upr | Напряжение программирования |
| P1.0-1.7 | Порт 1 |
| Ucc | +5В |
2. ZQ1 – кварцевый резонатор. В данной схеме его используют для задания частоты внутреннему генератору микросхемы КР1816ВЕ31.
3. DD5 КР1554ТЛ3 – микросхема, включающая в себя четыре триггера Шмитта, который используется в данном случае для формирования напряжения прямоугольной формы из входного напряжения произвольной формы.
4. DD6 КР1554ТМ2 – микросхема, состоящая из двух D-триггеров с динамическим управлением. Функциональной особенностью D-триггеров состоит в том, что сигнал на выходе Q в такте n+1 повторяет входной сигнал D в предыдущем такте n и сохраняет это состояние до следующего тактового импульса. Другими словами, он задерживает на один машинный такт информацию, существовавшую на входе D. D – информационный вход, C – вход синхронизации (тактирующий вход) – исполнительный вход приема информации.
|
|
|
5. DD7 К555ИЕ19 – микросхема, состоящая двух 4-разрядных двоичных счетчика. Она предназначена для подсчета количества импульсов, поданных на вход.
6. DD2-3 К555ИР22 – микросхема, которая состоит из восьмиразрядного регистра на триггера-защелках с тремя состояниями на выходе. Используется для приема, промежуточного хранения и вывода n-разрядных чисел в процессе выполнения операций, а также для преобразования чисел с помощью сдвига.
7. DD4 К573РФ5 – микросхема, которая является постоянным ЗУ с многократным программированием и УФ-стиранием. Предназначена для записи, долговременного хранения и считывания двоичной информации. Основан на инжекции заряда, что позволяет сохранять информацию при отключенном напряжении питания.
Рисунок 13 – Структурная схема полупроводникового запоминающего устройства
ОЗУ состоит из следующих типовых узлов: накопитель (НК), дешифратор строк и столбцов (DCX, DCY), устройства записи (УЗ), устройство считывания (УС), устройство управления (УУ).
8. АЛ308 – полупроводниковый индикатор, предназначен для отображения цифровой информации.
3.3 Принцип работы цифрового устройства
Принцип работы частотомера - классический: измерение количества импульсов входного сигнала за фиксированный интервал времени. Таким интервалом выбрана 1 секунда, что обеспечивает точность отсчета - 1 Герц.
На триггерах Шмитта (DD5) происходит формирование импульсного сигнала, который передается на D-триггеры (DD6), где данный сигнал задерживается. С D – триггеров сигнал поступает на счетчик импульсов (DD7), который считает количество приходящих импульсов и подает информацию на вход счетчика внешних событий (T1) микросхемы (DD1).
Такт задается кварцевым резонатором ZQ1 и передается так же через главную микросхему (DD1). Участвует в формировании импульсного сигнала через выходы RXD и TXD.
В качестве внешнего постоянного запоминающего (ПЗУ) для главной микросхемы (DD1) служит совокупность 2-х микросхем: регистра (DD2) и ЗУ (DD4). Сигналы поступают с главной микросхемы (DD1) на ПЗУ через порт Р0, на регистр (DD3) через порт Р2 и непосредственно на индикатор через порт Р1. Через порт Р0 также одновременно производится ввод информации с внешнего ПЗУ. Этот процесс управляется через выход микросхемы (DD1) PSEN и подается на управляющий вход ЗУ (DD4) CS. Регистр (DD2) управляется, микросхемой через вход PE (четный паритет) выходным сигналом с ALE главной микросхемы, причем вход регистра OE (вход разрешения выхода) заземлен, то есть ОЕ=0, что обеспечивает свободный выход. Обработанные сигналы поступают на светодиодный индикатор, на катод напрямую с микросхемы (DD1) и через регистр (DD3) на анод. На регистр (DD3) информация параллельно поступает, как с главной микросхемы (DD1), так и с микросхемы ЗУ (DD4). В DD3 информация записывается в отдельные регистры и может быть преобразована из последовательного кода в параллельный и наоборот.
|
|
|
Цепь C4, R1 необходима для сброса при включении сети. В данном случае управление производится через вход микросхемы (DD1) RST (регистр состояния канала таймера).
Приложение
Библиографический список
1. Промышленная электроника: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальностей и направлений 2103, 5502, 0305 дневной и заочной формы обучения [Текст]. – Красноярск: СибГТУ, 2003. – 52 с.
2. Лурье, М.С. Промышленная электроника. Аналоговые устройства промышленной электроники: Учебное пособие к курсовому проектированию для студентов специальностей 210201, 210214, 030528, 540459 [Текст]. – Красноярск: КГТА, 1996. – 180с.
3. Основы промышленной электроники: Учеб. для неэлектротехн. спец. вузов [Текст]/В.Г.Герасимов, О.М.Князьков, А.Е.Краснопольский, В.В.Сухоруков; Под ред. В.Г.Герасимова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 336 с., ил.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник [Текст]/С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990. – 496 с.: ил.
5. Аванесян, Г.Р. Интегреальные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник [Текст]/ Г.Р. Аванесян, В.П. Левшин. – М.: Машиностроение, 1993. – 256с.: ил.
|
|
|
