99713

Проектирование и ремонт МПС на базе МП К1810ВМ88 и К1810ВМ86

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Разрабатываемое устройство подготовки данных для световой рекламы СР может быть представлено в виде черного ящика см. Представление устройства подготовки данных для СР в виде черного ящика Проектирование любой МПС включает в себя два аспекта: проектирование аппаратного и программного обеспечения. Архитектура процессора устройства подготовки данных для СР Архитектура памяти представлена на рис. Архитектура памяти устройства подготовки данных для СР Теперь разработаем архитектуру ввода вывода устройства подготовки данных для СР.

Русский

2016-10-10

1.63 MB

1 чел.

32

Введение

С самого начала микроЭВМ развивались в двух основных направлениях – для решения универсальных и специализированных задач.

Для решения универсальных задач микроЭВМ были оснащены стандартными периферийными устройствами ЭВМ: дисковыми накопителями, клавиатурой, дисплеем – и операционной системой. В результате появились персональные компьютеры, победное шествие которых продолжается по всему миру. В современных персональных компьютерах используются наиболее совершенные микропроцессоры (МП): 80286, 80386, 80486, Pentium и т.д., обладающие большой вычислительной мощностью. По многим характеристикам они превосходят миниЭВМ 70-х годов.

Специализированные микроЭВМ ориентированны на решение одной задачи и часто выполняют не только вычислительные, но и управляющие функции. Они встраиваются непосредственно в управляемые объекты: технологическое оборудование, автомобили, приборы, - придавая им интеллектуальные свойства. В этом случае для реализации управляющих функций микроЭВМ оснащаются специализированными датчиками и исполнительными механизмами. Подобные системы получили название микропроцессорные системы (МПС) или микроконтроллеры.

В настоящее время для построения МПС наиболее целесообразно использовать МП К1810ВМ88 и К1810ВМ86 как наиболее совершенные элементы, выпускаемые отечественной промышленностью и обладающие достаточной вычислительной мощностью. Эти МП являются базовыми, и их изучение дает ключ к проектированию МПС на более развитых моделях МП фирмы Intel.

Однако, изучение микропроцессорных комплектов (МПК) и создание МПС сопряжены с рядом трудностей, обусловленных:

  1.  функциональной сложностью компонентов МПК БИС;
  2.  специфичностью и трудоемкостью разработки программных средств МПС, несущих основную функциональную нагрузку;
  3.  особенностями отладки и обслуживания МПС, требующих применения специальных аппаратных и программных средств.

Целью настоящего курсового проекта является подготовка специалистов к практической деятельности в области проектирования и ремонта МПС на базе МП К1810ВМ88 и К1810ВМ86.

  1.  Представление системы как объекта проектирования

МПС, как и любое устройство вычислительной техники, выполняет некоторое преобразование входной информации с целью получения требуемого результата. Разрабатываемое устройство подготовки данных для световой рекламы (СР) может быть представлено в виде «черного ящика» (см. рис. 1.1). Такое представление позволяет четко выделить входную и выходную информацию МПС и осмыслить поставленную задачу.

Рис. 1.1. Представление устройства подготовки данных для СР в виде «черного ящика»

Проектирование любой МПС включает в себя два аспекта: проектирование аппаратного и программного обеспечения. На начальном этапе необходимо решить вопрос о целесообразном разделении функций по обработке информации между программными и аппаратными средствами. При этом основным критерием выбора является требуемое быстродействие. Аппаратная обработка информации целесообразна только в тех случаях, когда программная обработка не обеспечивает требуемого времени решения задачи.

В результате этого проектирование МПС распадается на два этапа: проектирование программных средств и проектирование аппаратных средств. Эти этапы можно делать в любом порядке или даже одновременно. Мы сначала будем проектировать программные средства, а затем аппаратные.

  1.  Разработка архитектуры системы

Архитектура МПС представляет собой совокупность ее программно-доступных элементов. Она отражает структуру системы на уровне, достаточном для понимания ее функционирования без детализации технической реализации, и должна содержать всю информацию, необходимую при проектировании программы.

Поскольку основой любой МПС является микроЭВМ, то разработка ее архитектуры сводится к разработке архитектуры процессора, архитектуры памяти и архитектуры интерфейса (ввода/вывода).

МПС будем строить на основе МПК К1810. При этом архитектура процессора оказывается полностью определенной (см. рис. 2.1).

Рис. 2.1. Архитектура процессора устройства подготовки данных для СР

Архитектура памяти представлена на рис. 2.2. Используется 4 Кбайта ОЗУ и 4 Кбайта ПЗУ. Разделение адресного пространства происходит за счет адресной линии А19.

Рис. 2.2. Архитектура памяти устройства подготовки данных для СР

Теперь разработаем архитектуру ввода/вывода устройства подготовки данных для СР. Для ввода информации используется стандартная клавиатура 101/102. На архитектуре (см. рис. 2.3) клавиатура представлена контроллером клавиатуры, который преобразует поступающий с клавиатуры последовательный код в параллельный, и подает его на порт вывода KbdPort.

Рис.2.3. Архитектура ввода с клавиатуры устройства подготовки данных для СР

В качестве информационного табло используется восемь матричных знакосинтезирующих индикаторов 7*5 (см. рис. 2.4). Используется динамическая индикация, реализованная на трех портах вывода DispPort, IndVPort и IndHPort. Управление индикаторами происходит сигналами низкого уровня. Через порт вывода DispPort выбирается необходимый индикатор, через порт IndVPort – столбец в матрице 7*5. На выходы порта вывода IndНPort выставляется составляющая кода выводимого символа.

Рис. 2.4. Архитектура вывода на дисплей устройства подготовки данных для СР

Для уменьшения аппаратурных затрат двоичные индикаторы «Цена», «Просмотр» и «ППЗУ готово» подключены к свободным разрядам Q5, Q6, Q7 порта вывода IndVPort          (см. рис. 2.5, а).

Знакосинтезирующий 7-сегментный индикатор «Номер сообщения» подключен к порту вывода NumMPort (см. рис. 2.5, б). Управление индикатором производится сигналами низкого уровня.

Для программирования ППЗУ используется порт вывода AddrPort и порт ввода/вывода DataPort (см. рис. 2.5, в). Адресные входы ППЗУ подключены к порту AddrPort, который представлен двумя портами вывода AddrLPort и AddrHPort. Шина данных ППЗУ подключена как к порту ввода, так и к порту вывода, которые имеют одинаковое имя DataPort и один адрес.

Рис.2.5. Архитектура ввода/вывода устройства подготовки данных для СР:

а) вывод на двоичные индикаторы; б) вывод на знакосинтезирующий

7-сегментный индикатор; в) программирование ППЗУ.

Кодирование символов при вводе с клавиатуры и выводе на матричные знакосинтезирующие  индикаторы 7*5 приведено в табл. 2.1. Кодирование цифр при выводе на знакосинтезирующий 7-сегментный индикатор показано в табл. 2.2

 

Таблица 2.1.

Кодирование символов при вводе с клавиатуры и выводе на дисплей

Клавиша

Скан-код

ASCII-код

Код 7*5

Клавиша

Скан-код

ASCII-код

Код 7*5

1

2

31

FF FF FF DF 80

!

82

21

FF C7 82 C7 FF

2

3

32

DE BC DA B6 CE

@

83

40

F1 EC EA EC F1

3

4

33

BE BE AE 8E B1

#

84

23

EB C1 EB C1  EB

4

5

34

87 F7 F7 80 F7

$

85

24

CE B6 80 B6 B9

5

6

35

8E AE AE AE B1

%

86

25

FD EB F7 EB DF

6

7

36

C1 AE AE AE F1

:

87

3A

FF FF FA FF FF

7

8

37

BF BF B8 B7 8F

&

88

26

F9 D6 A2 DC F8

8

9

38

C9 B6 B6 B6 C9

*

89

2A

FF FF F7 FF FF

9

0A

39

C7 BA BA BA C1

(

8A

28

E3 DD BE FF FF

0

0B

30

C1 BA B6 AE C1

)

8B

29

FF FF BE DD E3

-

0C

0C

F7 F7 F7 F7 F7

_

8C

5F

FE FE FE FE FE

=

0D

0D

EB EB EB EB EB

+

8D

2B

F7 F7 C1 F7 F7

Backspace

0E

---

---

---

8E

---

---

Tab

0F

---

---

---

8F

---

---

Q

10

51

C1 BE BA C0 8E

Й

90

89

80 FB B7 EF 80

W

11

57

80 FD F3 FD 80

Ц

91

96

81 FE FE 80 FE

E

12

45

80 B6 B6 B6 BE

У

92

93

89 FA FA FA 81

R

13

52

80 BB BB B9 C6

К

93

8A

80 F7 E7 D7 B8

T

14

54

BF BF 80 BF BF

Е

94

85

80 B6 B6 B6 BE

Y

15

59

9F EF F0 EF 9F

Н

95

8D

80 F7 F7 F7 80

U

16

55

81 FE FE FE 81

Г

96

83

80 BF BF BF 9F

I

17

49

FF BE 80 BE FF

Ш

97

98

81 FE 80 FE 80

O

18

4F

C1 BE BE BE C1

Щ

98

99

81 FE 80 80 FE

P

19

50

80 BA BA BA C7

З

99

87

DD BE B6 B6 C9

[

1A

5B

FF FF 80 BE BE

Х

9A

95

9C EB F7 EB 9C

]

1B

5D

BE BE 80 FF FF

Ъ

9B

9A

BF 80 EE EE F1

Enter

1C

---

---

---

9C

---

---

Ctrl (L)

1D

---

---

---

9D

---

---

A

1E

41

E0 DB BB DB E0

Ф

9E

94

C7 BB 80 BB C7

S

1F

53

CE B6 B6 B6 B9

Ы

9F

9B

80 EE F1 FF 80

D

20

44

80 BE BE BE C1

В

A0

82

80 B6 B6 B6 C9

F

21

46

80 B7 B7 B7 BF

А

A1

80

E0 DB BB DB E0

G

22

47

C1 BE BE BA D9

П

A2

8F

80 BF BF BF 80

H

23

48

80 F7 F7 F7 80

Р

A3

90

80 BA BA BA C7

J

24

4A

FD BE 80 BF FF

О

A4

8E

C1 BE BE BE C1

K

25

4B

80 F7 E7 D7 B8

Л

A5

8B

E0 CF BF BF 80

L

26

4C

80 FE FE FE FC

Д

A6

84

F8 C3 BB C3 F8

;

27

3B

FF FF F4 FD FF

Ж

A7

86

9C EB 80 EB 9C

'

28

27

FF BF 8F BF FF

Э

A8

9D

BE BE B6 B6 C1

`

29

60

FF BF 8F BF FF

~

A9

7E

FB F7 F7 F7 EF

Shift (L)

2A

---

---

---

AA

---

---

\

2B

5C

EF F7 FB FD FE

|

AB

7C

FF FF 80 FF FF

Z

2C

5A

BC BA B6 AE 9E

Я

AC

9F

C6 B9 BA BA 80

X

2D

58

9C EB F7 EB 9C

Ч

AD

97

87 FB FB FB 80

C

2E

43

C1 BE BE BE DD

С

AE

91

C1 BE BE BE DD

V

2F

56

83 FD FE FD 83

М

AF

8C

80 DF E7 DF 80

B

30

42

80 B6 B6 B6 C9

И

B0

88

80 FB F7 EF 80

N

31

4E

80 EF F7 FB 90

Т

B1

92

BF BF 80 BF BF

M

32

4D

80 DF E7 DF 80

Ь

B2

9C

80 EE EE EE F1

,

33

2C

FF FF FC FD FF

Б

B3

81

80 AE AE AE B1

Продолжение таблицы 2.1.

Клавиша

Скан-код

ASCII-код

Код 7*5

Клавиша

Скан-код

ASCII-код

Код 7*5

.

34

2E

FF FF FE FF FF

Ю

B4

9E

80 F7 C1 BE C1

/

35

2F

FE FD FB F7 EF

?

B5

3F

DF BF BA B7 CF

Shift (R)

36

---

---

---

B6

---

---

* (Key)

37

---

---

---

B7

---

---

Alt (L)

38

---

---

---

B8

---

---

Space bar

39

20

FF FF FF FF FF

Space bar

B9

20

FF FF FF FF FF

Caps Lock

3A

---

---

---

BA

---

---

F1

3B

3B

FF EB F7 EB FF

F1

BB

3B

FF EB F7 EB FF

F2

3C

3C

FF F7 EB F7 FF

F2

BC

3C

FF F7 EB F7 FF

F3

3D

---

---

---

4A

---

---

F4

3E

---

---

Влево

4B

---

---

F5

3F

---

---

---

4C

---

---

F6

40

---

---

Вправо

4D

---

---

F7

41

---

---

---

4E

---

---

---

42

---

---

---

4F

---

---

---

50

---

---

---

47

---

---

---

51

---

---

---

48

---

---

---

49

---

---

---

81

---

---

Таблица 2.2.

 Кодирование цифр при выводе на индикатор «Номер сообщения»

Цифра

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

7-сегм.

A

B

C

D

E

F

G

H

код

1

1

0

0

1

1

1

1

1

9Fh

2

0

0

1

0

0

1

0

1

25h

3

0

0

0

0

1

1

0

1

0Dh

4

1

0

0

1

1

0

0

1

99h

5

0

1

0

0

1

0

0

1

49h

6

0

1

0

0

0

0

0

1

41h

7

0

0

0

1

1

1

1

1

1Fh

8

0

0

0

0

0

0

0

1

01h

9

1

1

1

1

1

1

1

1

FFh

Разработав архитектуру устройства подготовки данных для световой рекламы можно непосредственно перейти к разработке программных и аппаратных средств.

  1.  Проектирование программных средств

Программу подготовки данных для СР можно представить в виде «черной сферы»      (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Представление программы подготовки данных СР в виде «черной сферы»

Такое представление помогает осмыслить функции, выполняемые программой, а также ее входные и выходные данные.

3.1. Постановка задачи

подготовки данных для световой рекламы

  1.  Функции программы.

Программа должна обеспечивать:

  1.  работу в трех режимах – редактирование информации, просмотр информации и программирование ППЗУ;
  2.  два подрежима в режиме редактирования информации – замена и вставка;
  3.  ввод данных со стандартной клавиатуры 101/102;
  4.  отображение вводимых данных на восьмиразрядном знакосинтезирующем дисплее;
  5.  ввод не более восьми сообщений;
  6.  ввод цен сообщений;
  7.  программирование ППЗУ.

  1.  Функциональный смысл входной и выходной информации.

Входная информация имеет следующий смысл:

  1.  информация в форме скан-кодов о сообщении или цене;
  2.  тип информации (сообщение или цена);
  3.  режим работы (редактирование, просмотр информации или программирование ППЗУ);
  4.  подрежим в режиме редактирования информации (замена или вставка);
  5.  информация в форме скан-кода о номере сообщения (в режиме просмотра информации).

Выходная информация имеет следующий смысл:

  1.  выходная информация на восьмиразрядном знакосинтезирующем дисплее:
  •  вводимое сообщение;
  •  цена;
  •  сообщения об ошибках;
  1.  выходная информация на 7-сегментном знакосинтезирующем индикаторе:
  •  номер сообщения.
  1.  выходная информация на двоичных индикаторах:
  •  ввод цены;
  •  режим просмотра;
  •  ППЗУ готово.
  1.  выходная информация для программирования в ППЗУ:
  •  сообщения в ASCII-коде;
  •  цены сообщений в ASCII-коде.

  1.  Типы устройств ввода/вывода и форма представления информации.

В качестве устройств ввода использовать:

  1.  для ввода сообщения, цены и номера сообщения – стандартную клавиатуру 101/102;
  2.  для ввода режима работы, подрежима и типа информации – стандартную клавиатуру 101/102;

В качестве устройств вывода использовать:

  1.  для индикации сообщения и цены – матричные знакосинтезирующие индикаторы 7*5;
  2.  для индикации номера сообщения – 7-сегментный знакосинтезирующий индикатор;
  3.  для индикации режима работы, типа вводимой информации и состояния ППЗУ – двоичные индикаторы;
  4.  для связи ППЗУ с системой – стандартный разъем под К573РФ5.

  1.  Диапазон изменения и точность представления входной и выходной информации.

  1.  объем вводимых сообщений, включая спецсимволы и цены – 2 Кбайта;
  2.  максимальное количество вводимых сообщений – 8;
  3.  максимальная цена сообщения – 9999 руб.;
  4.  входной формат сообщений и цен – скан-код;
  5.  форма сигналов о режиме работы, подрежиме, типе вводимой информации – скан-код;
  6.  выходной формат сообщений и цен – ASCII-код.

  1.  Системные требования.

В данной задаче в качестве системных требований определим следующие:

  1.  ввод сообщения и цены – в режиме бегущей строки справа налево в пределах выбранного поля;
  2.  период следования числовых значений при вводе не менее – 0,1 с;
  3.  форма вывода информации в режиме просмотра – бегущая строка.

  1.  Необходимость контроля и типы обнаруживаемых ошибок.

В данной задаче потребуем следующие контрольные функции:

  1.  контроль работоспособности ОЗУ по шине адреса и данных;
  2.  контроль готовности ППЗУ к программированию;
  3.  контроль за числом введенных сообщений (не более 8 сообщений).

  1.  Особые случаи и реакции на них.

В данной задаче потребуем следующее:

  1.  при обнаружении любой из контролируемых ошибок на восьмиразрядный дисплей выводится соответствующее сообщение:
  •  отказ ОЗУ (по шине адреса) – ER ОЗУ A;
  •  отказ ОЗУ (по шине данных) – ER ОЗУ D;
  •  не готовность ППЗУ к программированию – ER ППЗУ;
  1.  выход из состояния ошибки – путем устранения причин ошибки;
  2.  при возникновении ошибки состояние введенных в ОЗУ данных должно сохраняться.

Анализируя сформулированные требования, не представляет труда изобразить эскиз лицевой панели устройства подготовки данных для световой рекламы, приведенный на рис.3.2.

Рис.3.2. Лицевая панель устройства подготовки данных для СР

Этот эскиз наглядно представляет элементы ввода/вывода, с которыми должна взаимодействовать программа, и четко позволяет определить порядок работы с разрабатываемым устройством.

Работа с устройством подготовки данных для СР начинается с того, что необходимо  вставить в разъем под микросхему ППЗУ К573РФ5. Затем кнопкой «Сеть» включается питание. На индикаторе «Номер сообщения» загорается номер первого сообщения «1».

Сообщения вводятся со стандартной клавиатуры 101/102 в режиме «Редактирование» (начальное состояние системы). В этом режиме возможны два подрежима: подрежим «Замена» и подрежим «Вставка». После включения питания система находится в подрежиме «Замена». Переход в подрежим «Вставка» осуществляется нажатием клавиши «F4», возврат в подрежим «Замена» – клавиша «F3». С помощью клавиш курсора «Влево» и «Вправо» можно перемещаться по сообщению. Клавишей «Backspace» можно стирать вводимые символы. Переключение алфавитов производится клавишей «Tab». После ввода сообщения, необходимо ввести цену, для этого надо нажать клавишу «F1», после чего загорится двоичный индикатор «Цена» и можно вводить цену. Для ввода следующего сообщения надо нажать клавишу «F2» (двоичный индикатор «Цена» погаснет), и на индикаторе «Номер сообщения» загорится номер сообщения «2». Дальше все действия повторяются.

Можно вводить не более 8 сообщений и объем сообщений, включая цену и спецсимволы должен не превышать 2 Кбайт.

После ввода сообщений, перед программированием ППЗУ, введенные данные можно проверить в режиме «Просмотр». Для этого необходимо нажать клавишу «F6», после чего загорится двоичный индикатор «Просмотр». После этого нужно выбрать номер сообщения, которое хотите просмотреть, с помощью клавиш «1» … «8». Просмотр введенных данных происходит в форме бегущей строки.

Если в результате просмотра были обнаружены ошибки, то их можно исправить в режиме «Редактирование», для перехода в который необходимо нажать клавишу «F5» (двоичный индикатор «Просмотр» погаснет).

Для программирования ППЗУ необходимо перейти в соответствующий режим  при помощи клавиши «F7». После нажатия этой клавиши начинается программирование ППЗУ, об окончании которого свидетельствует двоичный индикатор «ППЗУ готово».

Все вводимые данные индицируются на восьмиразрядном дисплее. Также на нем индицируются сообщения об ошибках:

  •  ошибка ОЗУ по шине данных – ER ОЗУ D;
  •  ошибка ОЗУ по шине адреса – ER ОЗУ A;
  •  ошибка ППЗУ (возникает, если вставленное ППЗУ не пустое) – ER ППЗУ.

Клавиатура подключается через стандартный разъем для AT клавиатур.

На экстренный случай есть кнопка «Сброс», которая сбрасывает процессор.

После окончания программирования ППЗУ, перед тем как вынимать микросхему из разъема, необходимо отключить питание. Для этого необходимо отжать кнопку «Сеть». И только когда питание отключено, можно вынимать микросхему ППЗУ из разъема.

3.2. Проектирование программы

подготовки данных для световой рекламы

Проектирование программы включает в себя три этапа:

  1.  декомпозиция задачи (программы);
  2.  разработка структуры данных программы;
  3.  алгоритмизация программы.

3.2.1. Декомпозиция задачи

подготовки данных для световой рекламы

Анализируя требования к программе, сформулированные в пункте 3.1, с учетом эскиза лицевой панели устройства (см. рис. 3.2), получим исходную схему представления поставленной задачи, приведенную на рис. 3.3.

Рис.3.3. Исходная схема представления задачи подготовки данных для СР

 Из этой схемы следует, что проектируемая программа должна обрабатывать входную информацию со стандартной клавиатуры 101/102 с формированием в ОЗУ массива вводимых данных, отображение выходной информации на матричном знакосинтезируюющем дисплее («Дисплей»), знакосинтезирующем 7-сегментном индикаторе («Номер сообщения») и двоичных индикаторах («Цена», «Просмотр», «ППЗУ готово») и программирование ППЗУ.

Выполним декомпозицию задачи. Поскольку в ней предусмотрены контрольные функции, то первый этап разбиения выполним стандартным образом. Полученная в результате этого статическая модель программы приведена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Статическая модель программы подготовки данных для СР

Далее разбиваем РП. Сначала его можно представить в виде двух подзадач: «Обработка входной информации» и «Обработка выходной информации» (см. рис. 3.5).

Рис. 3.5. Статическая модель РП программы подготовки данных для СР

(после первого этапа декомпозиции)

Статическая модель КП программы подготовки данных для СР после первого этапа декомпозиции представлена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Статическая модель КП программы подготовки данных для СР

(после первого этапа декомпозиции)

После второго этапа декомпозиции статическая модель РП программы подготовки данных для СР приведена на рис. 3.7.

Для  КП статическая модель после второго этапа декомпозиции показана на рис. 3.8.

Рис. 3.7. Статическая модель РП программы подготовки данных для СР

(после второго этапа декомпозиции)

Рис. 3.8. Статическая модель КП программы подготовки данных для СР

(после второго этапа декомпозиции)

Анализируя выделенные в результате второго этапа декомпозиции подзадачи              (см. рис. 3.7, 3.8), можно вывод, что все они имеют четко определенные функции и не требуют дальнейшей детализации.

Следовательно, декомпозиция программы подготовки данных для СР выполнена полностью, в результате чего построена ее статическая модель, представленная на рис. 3.7 и рис.3.8.

Для дальнейшего проектирования программы подготовки данных для СР необходимо, прежде всего, определить структуру данных во всех наборах данных ее статической модели.

3.2.2. Разработка структуры данных программы

подготовки данных для световой рекламы

Из статической модели программы подготовки данных для СР (см. рис. 3.7, 3.8) следует, что данные в ней представлены следующими наборами:

  1.  «Сообщения о режимах»;
  2.  «Номер сообщения»;
  3.  «Алфавит»;
  4.  «Счетчик данных»;
  5.  «Адрес»;
  6.  «ППЗУ готово»;
  7.  «Данные в ОЗУ»;
  8.  «Итоговые ошибки».

При разработке данных целесообразно представлять их в виде, обеспечивающем простейшую реализацию выделенных программных модулей. При этом рациональный способ организации данных определяется формой представления входной и выходной информации устройства и функциями программных модулей.

Результаты разработки структуры данных программы подготовки данных для СР, полученные с учетом этого, приведены в табл. 3.1.

Набор данных «Сообщения о режимах» представлен тремя байтами-флагами:

  •  флаговый байт «Режим»;
  •  флаговый байт «Подрежим»;
  •  флаговый байт «Тип ввода».

Наборы «Алфавит» и «ППЗУ готово» представлены как флаговые байты. Под       «Номер сообщения» отводится 1 байт. «Счетчик данных» и «Адрес» являются словами в памяти. «Данные в ОЗУ» - это массив байт объемом 2 Кбайта.

Набор данных «Итоговые ошибки» представлен четырьмя байтами-флагами:

  •  флаговый байт «Ошибка ОЗУ по ШД»;
  •  флаговый байт «Ошибка ОЗУ по ША»;
  •  флаговый байт «Ошибка ППЗУ»;
  •  флаговый байт «Конец ввода».

Символьные имена всех наборов данных фактически являются адресами, по которым они расположены в памяти. Выбранные имена отображают содержательный смысл соответствующих наборов.

Таблица 3.1.

Структура данных программы подготовки данных для СР

Наименование

данных

Символь-

ное имя

Формат

Данных

Кодирование данных

Примечание

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

Сообщения

о режимах:

Режим

Mode

Флаговый

байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Редактиров."

1

0

1

0

1

0

1

0

"Просмотр"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Прогр. ППЗУ"

Подрежим

MSType

Флаговый

байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Замена"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Вставка"

Тип ввода

InType

Флаговый

байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Сообщение"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Цена"

Номер

сообщения

NumMes

Байт

0

0

0

0

0

1

0

1

Номер сообщ.

= 5

Алфавит

RusLat

Флаговый

байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Латинский"

1

0

0

0

0

0

0

0

"Русский"

Счетчик

данных

CntData

Слово

*

*

*

*

*

*

*

*

Младший байт

*

*

*

*

*

*

*

*

Старший байт

Адрес

Addr

Слово

*

*

*

*

*

*

*

*

Младший байт

*

*

*

*

*

*

*

*

Старший байт

ППЗУ готово

PROMRed

Флаговый

байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Не готово"

1

1

1

1

1

1

1

1

"ППЗУ готово"

Данные в ОЗУ

RAMData

Массив

байт

*

*

*

*

*

*

*

*

Объем

2

Кбайта

.

.

.

.

.

.

.

.

*

*

*

*

*

*

*

*

Итоговые

ошибки:

Ошибка

ОЗУ по ШД

RAMErrD

Флаговый

Байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Нет ошибки"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Ошибка"

Ошибка

ОЗУ по ША

RAMErrA

Флаговый

Байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Нет ошибки"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Ошибка"

Ошибка ППЗУ

PROMErr

Флаговый

Байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Нет ошибки"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Ошибка"

Конец ввода

EndIn

Флаговый

Байт

0

0

0

0

0

0

0

0

"Не конец"

1

1

1

1

1

1

1

1

"Конец ввода"

Дальнейшее проектирование программы заключается в переходе от ее статической модели к динамической, т.е. к ее алгоритмическому описанию.

3.2.3. Алгоритмизация программы

подготовки данных для световой рекламы

Из статической модели программы (см. рис. 3.7, 3.8) следует, что для решения поставленной задачи необходимы следующие программные модули:

  1.  «Тестовый контроль ОЗУ по ШД» (TestCD);
  2.  «Тестовый контроль ОЗУ по ША» (TestCA);
  3.  «Тестовый контроль ППЗУ» (TestCP);
  4.  «Контроль конца ввода данных» (ContrOE);
  5.  «Вывод сообщений об ошибках» (OutErrM);
  6.  «Ввод режимов» (ModeIn);
  7.  «Индикация режимов и состояния ППЗУ» (IndicM);
  8.  «Вывод номера сообщения» (OutNM);
  9.  «Обработка функциональных клавиш» (FKProc);
  10.  «Ввод данных (сообщений и цен)» (InData);
  11.  «Вывод вводимых данных на дисплей» (OutData);
  12.  «Ввод номера сообщения» (InNumM);
  13.  «Просмотр сообщения» (ViewMes);
  14.  «Программирование ППЗУ» (ProPROM);
  15.  «Подготовка».

В скобках указаны символьные имена, присвоенные программным модулям с целью их дальнейшего использования. Выбранные имена отражают содержательный смысл этих модулей.

При алгоритмизации программы подготовки данных для СР необходимо разработать алгоритм ее макроуровня, а также алгоритмы работы всех программных модулей.

Разработка алгоритма макроуровня программы сводится к увязке во времени перечисленных программных модулей с помощью логической конструкции СЛЕДОВАНИЕ. Последовательность модулей в этой конструкции определяется логикой решения задачи. В общем случае модули целесообразно располагать в порядке появления обрабатываемых ими входных данных.

Построенная с учетом этого ГСА программы подготовки данных для СР приведена на рис. 3.9. Для повышения информативности ГСА на ней изображены входные и выходные данные для каждого программного исполнителя. Эти данные взяты из статической модели программы (см. рис. 3.7, 3.8)  с учетом структуры данных (см. табл. 3.1) и логики решения задачи. Недостатком приведенной ГСА является ее одноуровневый характер, не позволяющий получить четко структурированную программную документацию.

Для устранения этого недостатка переходим к двухуровневой ГСА, представленной на рис. 3.10.

При переходе к двухуровневому представлению алгоритма оператор «Подготовка» распадается на две части: «Системная подготовка» и «Функциональная подготовка» (FPrep).

В операторе «Системная подготовка» осуществляется инициализация сегментных регистров и дна стека, определяющая положение всех сегментов в памяти.

Оператор «Функциональная подготовка» обеспечивает корректное исходное состояние наборов данных статической модели программы.

Разработав алгоритм макроуровня программы подготовки данных для СР, приступаем к разработке алгоритмов всех программных модулей нижнего уровня.

Рис. 3.9. Алгоритм программы подготовки данных для СР

(одноуровневое представление)

Рис. 3.10 Алгоритм программы подготовки данных для СР

(двухуровневое представление)

  1.  Модуль «Тестовый контроль ОЗУ по ШД» (TestCD).

Этот модуль служит для тестового контроля ОЗУ по ШД (см. рис. 3.11).

  1.  Модуль «Тестовый контроль ОЗУ по ША» (TestCA).

Данный модуль предназначен для реализации тестового контроля ОЗУ по ША                     (см. рис. 3.12).

  1.  Модуль «Тестовый контроль ППЗУ» (TestCP).

Модуль необходим для проверки ППЗУ, вставленной в разъем для программирования, на наличие какой-либо информации в ней (см. рис. 3.13).

  1.  Модуль «Контроль конца ввода данных» (ContrOE).

Данный программный исполнитель контролирует ввод не более 8 сообщений и следит за тем, чтобы объем вводимых сообщений, включая цены и спецсимволы, не превышал 2 Кбайта (см. рис. 3.14).

  1.  Модуль «Вывод сообщений об ошибках» (OutErrM).

С помощью этого модуля осуществляется вывод сообщений об ошибках на 8-разрядный дисплей (см. рис. 3.15). Буквы для вывода кодируются в соответствии с табл. 2.1.

  1.  Модуль «Ввод режимов» (ModeIn).

Модуль предназначен для ввода со стандартной клавиатуры 101/102 режима, подрежима и типа данных (см. рис. 3.16). Скан-коды клавиш смотри в табл. 2.1.

  1.  Модуль «Индикация режимов и состояния ППЗУ» (IndicM).

Этот программный модуль индицирует режимы и состояние ППЗУ на двоичных индикаторах (см. рис. 3.17).

  1.  Модуль «Вывод номера сообщения» (OutNM).

Данный программный исполнитель реализует вывод номера сообщения на знакосинтезирующий 7-сегментный индикатор (см. рис. 3.18). Кодировка цифр приведена в табл. 2.2.

  1.  Модуль «Обработка функциональных клавиш» (FKProc).

Здесь производится обработка функциональных клавиш «Tab», «Backspace», «Влево» и «Вправо» (см. рис. 3.19). Скан-коды клавиш смотри в табл. 2.1.

  1.  Модуль «Ввод данных (сообщений и цен)» (InData).

Этот программный модуль осуществляет ввод со стандартной клавиатуры 101/102 сообщений и цен и формирование массива «Данные в ОЗУ» (см. рис. 3.20). Скан-коды и   ASCII-коды клавиш приведены в табл. 2.1.

Рис. 3.11. Алгоритм модуля «Тестовый контроль ОЗУ по ШД»

Рис. 3.12. Алгоритм модуля «Тестовый контроль ОЗУ по ША»

Рис. 3.13. Алгоритм модуля «Тестовый контроль ППЗУ»

Рис. 3.14. Алгоритм модуля «Контроль конца ввода данных»

Рис. 3.15. Алгоритм модуля «Вывод сообщений об ошибках»:

а) общий алгоритм; б) алгоритм вывода символа на индикатор 7*5;

в) алгоритм формирования флага <Ошибка>

Рис. 3.16. Алгоритм модуля «Ввод режимов»:

а) общий алгоритм; б) алгоритм чтения кода клавиши

Рис. 3.17. Алгоритм модуля «Индикация режимов и состояния ППЗУ»

Рис. 3.18. Алгоритм модуля «Вывод номера сообщения»

Рис. 3.19. Алгоритм модуля «Обработка функциональных клавиш»

Рис. 3.20. Алгоритм модуля «Ввод данных (сообщений и цен)»:

а) общий алгоритм; б) алгоритм смещения области данных

  1.  Модуль «Вывод вводимых данных на дисплей» (OutData).

Модуль производит отображение вводимых данных на 8-разрядном дисплее                   (см. рис. 3.21). Кодировку символов для вывода на матричный индикатор 7*5 смотри в          табл. 2.1.

  1.  Модуль «Ввод номера сообщения» (InNumM).

Здесь, в режиме “Просмотр”, осуществляется ввод номера сообщения (см. рис. 3.22). Скан-коды клавиш смотри в табл. 2.1.

  1.  Модуль «Просмотр сообщения» (ViewMes).

Данный программный исполнитель производит вывод сообщений в форме бегущей строки (см. рис. 3.23). Кодировка символов для вывода на матричный индикатор 7*5 приведена в   табл. 2.1.

  1.  Модуль «Программирование ППЗУ» (ProPROM).

Этот модуль осуществляет программирование данных из массива “Данные в ОЗУ” в ППЗУ (см. рис. 3.24).

Модуль «Функциональная подготовка» (FPrep).

Задачей этого модуля является запись во все критические наборы данных статической модели программы корректных исходных значений (см. рис. 3.25).

Таким образом, разработаны алгоритмы программных модулей нижнего уровня и полный алгоритм программы подготовки данных для СР.

Рис. 3.21. Алгоритм модуля «Вывод вводимых данных на дисплей»

Рис. 3.22. Алгоритм модуля «Ввод номера сообщения»

Рис. 3.23. Алгоритм модуля «Просмотр сообщения»:

а) общий алгоритм; б) алгоритм задержки

Рис. 3.24. Алгоритм модуля «Программирование ППЗУ»

Рис. 3.25. Алгоритм модуля «Функциональная подготовка»

3.3. Кодирование программы

подготовки данных для световой рекламы

Для кодирования программы подготовки данных для СР необходимо использовать результаты проектирования программы, полученные в пунктах 2, 3.1, 3.2. При этом кодирование данных представлено в табл. 2.1, 2.2, структура данных программы – в табл. 3.1, а алгоритмы программы и программных модулей – на рис. 3.9 – 3.25. Архитектура системы представлена на рис. 2.1 – 2.5.

Таким образом, можно полностью разработать исходный текст программы подготовки данных для СР.

  1.  Проектирование аппаратных средств

В случае устройства подготовки данных для СР обработка всех данных в МПС осуществляется программным путем. В связи с этим аппаратные средства служат лишь материальной средой, в которой протекает процесс программного решения задачи. Поэтому проектирование аппаратных средств устройства подготовки данных для СР, в основном, сводится к схемотехнической разработке его основных устройств: процессора, памяти и интерфейса.

Проектирование аппаратных средств проходит в четыре этапа:

  1.  разработка структурной схемы устройства;
  2.  разработка функциональной схемы устройства;
  3.  разработка принципиальной схемы устройства;
  4.  расчет дискретных элементов.

4.1. Структурная схема устройства

подготовки данных для световой рекламы

Структурную схему устройства подготовки данных для СР (см. КПМ.000.00.000Э1) можно представить четырьмя основными блоками: центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ и интерфейс.

Центральный процессор (ЦП) является основной частью устройства, так как именно он производит обработку входных и формирование выходных сигналов, а также непосредственно управляет всеми остальными блоками системы. Таким образом, ЦП коммутирует сигналы по трем шинам: шина данных (ШД), шина адреса (ША) и шина управления (ШУ). В качестве ЦП будем использовать микропроцессор ВМ88, что определяет использование однобайтной ШД.

ОЗУ необходимо для хранения данных в процессе работы устройства. Необходимый объем запоминающего устройства – 4 Кбайта, определенный объемом данных, которыми оперирует программа (см. пункт 3.3). Таким образом, на ОЗУ, от ЦП, поступают: адрес (адресные линии А0..А11 с ША), строб чтения из памяти MEMR и строб записи в память MEMW с ШУ. Также подведена двунаправленная шина данных D0..D7.

В ПЗУ хранится программа, по которой осуществляется работа ЦП и всей системы в целом. Требуется объем – 4 Кбайта, который определяется объемом программного кода (см. пункт 3.3). Сюда так же, как и в ОЗУ, от ЦП поступает адрес по ША (адресные линии A0..A11). Чтение из памяти осуществляется при помощи строба чтение MEMR, и данные из ПЗУ в ЦП поступают по ШД D0..D7. Разделение адресного пространства между ОЗУ и ПЗУ происходит за счет адресной линии А19.

В совокупности ЦП, ОЗУ и ПЗУ составляют микроЭВМ, которая связана с устройствами ввода/вывода посредством интерфейса. К интерфейсу подводятся адресные линии с ША A0..A7, двунаправленная ШД D0..D7, строб чтения IOR  и строб записи IOW. Набор адресных линий соответствует адресам портов ввода/вывода (см. пункт 3.3).

Входные данные поступают со стандартной клавиатуры 101/102 в форме последовательного двоичного кода KBDDATA. Поэтому появляется необходимость в контроллере клавиатуры, который будет преобразовывать последовательный двоичный код в параллельный. Код клавиши представляется одним байтом. Полученный 8-разрядный параллельный двоичный код клавиши с контроллера через интерфейс поступает на ШД устройства. Сигнал KBDCLK вырабатывается контроллером клавиатуры для «запирания» клавиатуры на время обработки полученного кода клавиши.

Выходные данные через интерфейс поступают на устройства вывода. Результатом работы устройства подготовки данных для СР является запрограммированная ППЗУ РФ5. Таким образом, через интерфейс в ППЗУ передаются данные по линиям DP0..DP7, адрес (AP0..AP10), строб программирования PROGR и напряжение программирования +25В. Шина данных DP0..DP7 является двунаправленной, так как осуществляется программное тестирование ППЗУ перед ее программированием (см. пункт 3.3).

4.2. Функциональная схема устройства

подготовки данных для световой рекламы

Функциональная схема устройства подготовки данных для СР (см. КПМ.000.00.000Э2) разрабатывается в соответствии со структурной схемой (см. пункт 4.1, КПМ.000.00.000Э1).

  1.  Проектирование процессора.

Для разрабатываемой системы достаточно использования минимального режима работы МП ВМ88. Тогда в состав процессора, кроме МП, должны входить ГТИ, адресный регистр-защелка, шинные буферы и дешифратор управляющих сигналов.

Задающий генератор SG обеспечивает формирование сигнала синхронизации CLK. В качестве времязадающего элемента используется кварцевый резонатор BQ, который должен иметь должен иметь рабочую частоту в 3 раза выше, чем требуемая частота синхронизации системы. Последовательно с кварцевым резонатором необходимо включить конденсатор (C1), который будет обеспечивать компенсацию индуктивности резонатора, а также снимать с него постоянную составляющую напряжения.

Для обеспечения запуска программы с начального адреса при включении устройства необходимо использовать RC-цепь автоматического сброса (R2, C2). Длительность первоначального сигнала сброса должна быть не менее 50 мкс. Для перезапуска поставим кнопку «Сброс». При этом появляется необходимость в диоде VD, который будет обеспечивать быстрый разряд конденсатора C2 и восстановление исходного состояния цепи автоматического сброса при пропадании напряжения питания +5В.

Резистор R1 является общей нагрузкой для всех схем формирования сигнала готовности различных внешних устройств.

Для формирования сигналов управления системной шиной служит дешифратор DC.

Для демультиплексирования шины адреса/данных МП и буферирования шины адреса системы необходим регистр-защелка (RGA), который обеспечивает хранение адреса в течение всего цикла шины МП.

Шину данных необходимо буферировать и обеспечивать двунаправленную передачу информации между процессором и другими устройства МПС (память и интерфейс). Для этой цели используем буфер данных BD.

  1.  Проектирование памяти.

Для устройства подготовки данных для СР необходимо использовать ОЗУ объемом        4 Кбайта и  ПЗУ, такого же объема. Таким образом, запоминающее устройство должно содержать 2 ИМС ОЗУ (RAM) и 2 ИМС ПЗУ (ROM). Каждая ИМС ЗУ имеет объем 2 Кбайта. Все четыре ИМС объединяются по входам адреса и выводам данных.

Для увеличения нагрузочной способности линии шины адреса А0..А11 и А19, а также управляющие линии с системной шины MEMR и MEMW подключаются к ИМС ЗУ через буфер адреса BA. Буфер адреса является однонаправленным. Линия MEMR подключается к входам разрешения выхода CEO, а линия MEMW – к входу записи W/R (только для ОЗУ). Выводы данных ИМС накопителей через буфер данных BD подключаются к шине данных системы. Буфер данных должен быть двунаправленным, т.е. требуется управление выборкой и направлением передачи. Буферы адреса и данных служат для приведения нагрузки со стороны проектируемого ЗУ на каждую линию системной шины к единственному входу.

Для выбора одной из множества параллельно включенных ИМС накопителей необходим дешифратор (DC), который декодирует линии шины адреса A11 и А19.

  1.  Проектирование интерфейса.

Все порты ввода/вывода подключаются к однобайтной шине данных (разрядность шины данных обусловлена использованием МП ВМ88). Так как в программе мы присвоили портам ввода/вывода адреса соответствующие различным степеням двойки, то это облегчает выборку ИМС портов. Каждая линия шины адреса А0..А7 отвечает за свой порт.

Для обращения к портам необходимо учитывать сигналы  ввода IOR и вывода IOW с системной шины МПС. Таким образом, для портов вывода на входы разрежения выхода подается низкий потенциал, а на вход сигнала записи сигнал (Ai Ù IOW), где i – адрес порта. Для портов ввода на вход разрешения выхода подается сигнал (Ai Ù IOR), где i – адрес порта, а на вход сигнала записи соответствующий сигнал от УВВ.

Порт DataPort является портом ввода/вывода и на схеме он представлен двумя портами: портом ввода и портом вывода, которые имеют одинаковые адреса.

Для программирования ППЗУ формируется сигнал программирования           PROGR=(A2 Ù IOW). Для внутренних нужд контроллера клавиатуры формируется сигнал обращения к порту ввода KbdPort ADDRKP=(A7 Ù IOR).

Выходы портов вывода и входы портов ввода подключены к устройствам вывода и устройствам ввода соответственно.

  1.  Организация ввода/вывода данных.

В разрабатываемом устройстве подготовки данных для СР входные данные вводятся со стандартной клавиатуры 101/102, с которой по линии KBDDATA поступает код нажатой клавиши, а на клавиатуру подается линия сигнала ожидания KBDCLK и питающее напряжение +5В. Код нажатой клавиши с клавиатуры поступает последовательно, поэтому его необходимо преобразовать в параллельный код. Для этой цели служит контроллер клавиатуры. Регистр сдвига RG осуществляет преобразование последовательного двоичного кода в параллельный. Верхний триггер управляет синхронизацией регистра сдвига и счетчика (сигнал CLKI). Счетчик CT осуществляет счет поступающих бит с клавиатуры, и как только на регистре сдвига сформируется байт, соответствующий коду нажатой клавиши, сразу сбрасывается верхний триггер, тем самым, прерывая поступление синхроимпульсов от ГТИ. По сбросу верхнего триггера взводится нижний триггер, формирующий сигнал готовности кода клавиши RDYKEY и сигнал ожидания KBDCLK для клавиатуры. Выходы регистра сдвига подключены к входам порта ввода KbdPort. Для согласования контроллера клавиатуры и процессора по быстродействию необходимо формировать флаг готовности READY.

Для программирования ППЗУ необходимо подключить к шине адреса AP0..AP10 и к шине данных DP0..DP7, т.е. она подключается к портам вывода AddrHPort, AddrLPort и к порту ввода/вывода DataPort. Также на ИМС подается напряжение программирования +25В. На вход выборки кристалла и вход разрешения выхода подается сигнал программирования PROGR.

Для отображения номера сообщения используется 7-сегментный знакосинтезирующий индикатор с общим анодом. Для зажигания сегментов необходимо подать на соответствующий вход нулевой уровень. Для ограничения напряжения на индикаторе необходимо использовать диоды в цепи общего анода. Диоды являются нелинейными элементами, и падение напряжения на них практически не зависит от протекающего тока, т.е. не будет колебаний питающего напряжения на индикаторе и индицируемые знаки будут светиться с одинаковой яркостью. Индикатор «Номер сообщения» подключен к порту вывода NumMPort.

Светодиоды «Цена», «Просмотр» и «ППЗУ готово» светятся при протекании через них прямого тока. При этом зажигание производим нулевым уровнем. Резистор R0 служит для ограничения тока, протекающего через светодиод. Светодиоды подключены к порту вывода IndVPort.

В качестве дисплея используются восемь знакосинтезирующих матричных индикаторов 7*5. Для вывода на них будем использовать динамическую индикацию. Ключи на базе транзисторов VT1..VT8 подключены к порту вывода DispPort и осуществляют выборку индикатора. Эмиттеры транзисторов подключены к питающему напряжению +5В. Для выбора индикатора в соответствующий разряд порта DispPort необходимо записать 0, тогда выбранный индикатор подключается к источнику питания +5В. Ключи на базе транзисторов      VT1.1..VT1.5, …, VT8.1..VT8.5 подключены к порту вывода IndVPort и осуществляют выборку столбца в выбранном индикаторе. Эмиттеры этих транзисторов подключены к коллекторам транзисторов VT1..VT8 соответственно. Для выбора столбца в соответствующий разряд порта IndVPort необходимо записать 0, и выбранный столбец окажется подключенным к питающему напряжению +5В. Строки матричных индикаторов через усилители подключены к порту вывода IndHPort. Для того чтобы зажечь необходимые светодиоды в выбранном столбце индикатора, нужно в соответствующие разряды порта IndHPort записать нули. Таким образом производится управление выводом информации на 8-разрядный знакосинтезирующий матричный дисплей.

С источника питания на устройство подготовки данных для СР поступает два типа напряжения: напряжение питания +5В и напряжение программирования +25В.

4.3. Принципиальная схема

Для построения устройства подготовки данных для СР будем использовать микропроцессорный комплект К1810 и элементы серии К555.

Принципиальная схема устройства подготовки данных для СР разрабатывается в соответствии с разработанными структурной (см. пункт 4.1, КПМ.000.00.000Э1) и функциональной (см. пункт 4.2, КПМ.000.00.000Э2) схемами.

Разработка принципиальной схемы распадается на два этапа:

  1.  разработка принципиальной схемы модуля микроЭВМ;
  2.  разработка принципиальной схемы устройства подготовки данных для СР.

4.3.1. Принципиальная схема модуля микроЭВМ

Принципиальная схема модуля микроЭВМ (см. КПМ.000.01.000Э3) состоит из трех основных устройств: процессор, память и интерфейс.

  1.  Процессор.

Основой разрабатываемой микроЭВМ является МП К1810ВМ88 (на схеме DD2), работающий в минимальном режиме. В состав процессора, кроме МП, входит ГТИ К1810ГФ84 (DD1), два адресных регистра-защелки К1810ИР82 (DD4 , DD5), шинный буфер К1810ВА86 (DD6) и дешифратор управляющих сигналов К555ИД7 (DD3).

Сигнал READY формируется контроллером клавиатуры. Общей нагрузкой для всех схем формирования сигнала готовности различных внешних устройств является R1 – резистор                                С2-23-0,125-1кОм±10%.

Для синхронизации системы требуется частота 2МГц, поэтому используется резонатор кварцевый 6МГц (BQ). Для компенсации индуктивности резонатора и снятия с него постоянной составляющей напряжения последовательно с ним включается С1 – конденсатор                      КМ-5б-П33-10пФ±5%.

Для получения уровня логической единицы служит R3 – резистор                                     С2-23-0,125-1кОм±10%.

Постоянная времени RC-цепи автоматического сброса должна быть такой, чтобы длительность первоначального сигнала сброса была не менее 50 мкс. Таким образом,               R2 – резистор С2-23-0,125-100кОм±10%, а С2 – конденсатор К-53-14-16В-10мкФ±20%. Для перезапуска системы по желанию оператора используется SB – кнопка КН-1. Для быстрого разряда конденсатора С2 и восстановления исходного состояния цепи автоматического сброса при пропадании напряжения питания +5В служит VD – диод КД522А.

  1.  Память.

В качестве ОЗУ используются две ИМС К537РУ10 (на схеме DD12, DD13), а ПЗУ представлено двумя ИМС К573 РФ5 (DD14, DD15).

Для повышения пропускной способности ША и ШУ служат два буфера адреса DD7, DD8 – К1810ВА86. Выборку ИМС ЗУ осуществляет дешифратор DD9 – К555ИД7.

Буфер данных DD16 – К1810ВА86 – служит для повышения пропускной способности ШД системы. Управление направлением передачи осуществляется сигналом с элемента НЕ К555ЛН1 (DD10.1), управление выборкой – сигналом с элемента 2И К555ЛИ1 (DD11).

  1.  Интерфейс.

В качестве портов ввода/вывода используются регистры К1810ИР82 (DD18..DD21, DD23..DD25, DD27, DD28).

Управление портами вывода производится с помощью логических элементов 2И К555ЛИ1 (DD17, DD22). Порты ввода управляются с помощью элементов 2И-НЕ К555ЛА3 (DD26). На элементах НЕ DD10.2 и DD10.3 – К555ЛН1 – инвертируются сигналы ввода IOR и вывода IOW.

Для подключения ИМС ППЗУ К573РФ5, которую необходимо запрограммировать, используется X1 – панель под ИМС на 24 контакта. Для подключения схемы микроЭВМ к схеме устройства подготовки данных для СР используется X2 – вилка СНП49-54/185x14В-21.

К каждым четырем DIP-корпусам цифровых микросхем подключается керамический конденсатор К10-17-25В-68пФ±10% (C4..C10). Также подключается один общий электролитический конденсатор К50-6-6,3В-47мкФ+80% (С3).

Полный перечень элементов для принципиальной схемы модуля микроЭВМ                (см. КПМ.000.01.000Э3) приведен в приложении (см. КПМ.000.01.000).

4.3.2. Принципиальная схема устройства

подготовки данных для световой рекламы

На принципиальной схеме устройства подготовки данных для СР                                   (см. КПМ.000.00.000Э3) расположены устройства ввода/вывода разрабатываемой системы.

Для подключения схемы микроЭВМ к схеме устройства подготовки данных для СР используется X1 – розетка СНП49-54/163x10Р-22.

  1.  Блок питания.

Для подключения блока питания используется X3 – розетка ШРГПК3ЭГ61. С блока питания на устройство подготовки данных для СР поступает уровень логического 0 (логическая земля GND) и два типа напряжения: напряжение питания +5В и напряжение программирования +25В. Блок питания должен включатся нажатием кнопки «Сеть» (см. рис. 3.2).

Для получения уровня логической единицы служит R1 – резистор                                     С2-23-0,125-1кОм±10%.

  1.  Контроллер клавиатуры.

Стандартная клавиатура 101/102 подключается к разрабатываемому устройству через  X2 – розетка ШРГПК5ЭГ29. В качестве счетчика DD1, осуществляющего счет поступающих бит с клавиатуры используется К555ИЕ7, а формирование кода клавиши производит сдвиговый регистр К555ИР13 (DD4). Управление синхронизацией счетчика и сдвигового регистра сделано на D-триггере К555ТМ2 (DD3.1) и элементе 2И К555ЛИ1 (DD2).

Сигналы готовности кода клавиши RDYKEY и ожидания KBDCLK формируются         D-триггером DD3.2 – К555ТМ2. Флаг готовности READY формируется на логическом элементе 2ИЛИ-НЕ с открытым коллектором К555ЛЕ5 (DD5).

К каждым трем DIP-корпусам цифровых микросхем подключается керамический конденсатор К10-17-25В-68пФ±10% (C2, C3). Также подключается один общий электролитический конденсатор К50-6-6,3В-47мкФ+80% (С1).

  1.  Устройства вывода.

Для индикации номера сообщения используется знакосинтезирующий 7-сегментный индикатор 3ЛС321А (HG1). Для ограничения напряжения на индикаторе используются кремниевые диоды Д226А в цепи общего анода (VD1, VD2). Количество диодов определили по формуле:

Двоичные индикаторы «Цена», «Просмотр» и «ППЗУ готово» представлены на принципиальной схеме устройства подготовки данных для СР светодиодами                   VD3..VD5 – 3Л108А. Резисторы R2..R4 служат для ограничения тока, протекающего через светодиоды, и их номиналы рассчитываются по формуле:

Таким образом, R2..R4 – резистор С2-23-0,125-6,8кОм ±10%.

В качестве информационного дисплея используются восемь знакосинтезирующих матричных индикаторов 7*5 3ЛС357А (HG2..HG9). Применяется динамический метод индикации.

Транзисторы VT1..VT8 осуществляют выбор индикатора, и их расчет имеет вид:

  •  скважность тока через транзистор – N – число столбцов в индикаторе, т.е. N=5;
  •  , т.е. в качестве VT1..VT8 берем транзисторы КТ361А;
  •  . Таким образом, номиналы резисторов R5..R12 в цепях базы транзисторов рассчитываются следующим образом:

     т.е. R5..R12 – резисторы С2-23-0,125-2,2кОм ±10%.

Транзисторы VT9..VT48 осуществляют выбор столбцов в индикаторе, и их расчет имеет вид:

  •  скважность тока через транзистор – N – число светодиодов в столбце, т.е. N=7;
  •  , т.е. в качестве VT9..VT48 берем транзисторы КТ361А;
  •  . Таким образом, номиналы резисторов R13..R52 в цепях базы транзисторов рассчитываются следующим образом:

     т.е. R13..R52 – резисторы С2-23-0,125-2,2кОм ±10%.

Транзисторы VT49..VT55 выступают в качестве усилителей, берем КТ361А. Рассчитаем номиналы резисторов R53..R59 и R60..R66:

т.е. R60..R66 – резисторы С2-23-0,125-160Ом ±10%;

т.е. R53..R59 – резисторы С2-23-0,125-4,7кОм ±10%.

 

Полный перечень элементов для принципиальной схемы устройства подготовки данных для СР (см. КПМ.000.00.000Э3) приведен в приложении (см. КПМ.000.00.000).

4.4. Расчет дискретных элементов

В данном разделе пояснительной записки рассчитывается потребляемая мощность для всех дискретных элементов на принципиальной схеме модуля микроЭВМ                                (см. пункт 4.3.1, КПМ.000.01.000Э3) и на принципиальной схеме устройства подготовки данных для СР (см. 4.3.2, КПМ.000.00.000Э3).

  1.  Принципиальная схема модуля микроЭВМ.

Потребляемая мощность для ИМС рассчитывается по следующей формуле:

Потребляемая мощность для ИМС:

  •  DD1 – PПОТ = 0,8 Вт;
  •  DD2 – PПОТ = 1,7 Вт;
  •  DD3, DD9 – PПОТ = 2*50*10-3 = 0,1 Вт;
  •  DD4, DD5, DD18..DD21, DD23..DD25, DD27, DD28 – PПОТ = 11*0,8 = 8,8 Вт;
  •  DD6..DD8, DD16 – PПОТ = 4*0,8 = 3,2 Вт;
  •  DD10 – PПОТ = 12 мВт;
  •  DD11, DD17, DD22 – PПОТ = 3*24*10-3 = 72 мВт;
  •  DD12, DD13 – PПОТ = 2*10*10-3 = 20 мВт;
  •  DD14, DD15 – PПОТ = 2*0,5 = 1 Вт;
  •  DD26 – PПОТ = 8 мВт.

Потребляемая мощность для резисторов рассчитывается по следующей формуле:

Потребляемая мощность для резисторов:

  •  R1, R3 –  PПОТ = 2*25*10-3 = 50 мВт;
  •  R2 – PПОТ = 0,25 мВт.

Диод VD потребляет мощность

Общая (суммарная) потребляемая мощность схемы модуля микроЭВМ равна:

PПОТ1 = 16 Вт.

  1.  Принципиальная схема устройства подготовки данных для СР.

Потребляемая мощность для ИМС:

  •  DD1 – PПОТ = 0,16 Вт;
  •  DD2 – PПОТ = 24 мВт;
  •  DD3 – PПОТ = 40 мВт;
  •  DD4 – PПОТ = 0,12 Вт;
  •  DD5 – PПОТ = 20 мВт.

Потребляемая мощность для резисторов:

  •  R1 – PПОТ = 25 мВт;
  •  R2..R4 – PПОТ = 3*3,68*10-3 = 11,4 мВт;
  •  R5..R52 – PПОТ = 48*6,91*10-3 = 0,33 Вт;
  •  R53..R59 – PПОТ = 7*0,31*10-3 = 2,17 мВт;
  •  R60..R66 – PПОТ = 7*16*10-3 = 0,11 Вт.

Потребляемая мощность для диодов и светодиодов:

  •  VD1, VD2 – PПОТ = 2*0,21 = 0,42 Вт;
  •  VD3..VD5 – PПОТ = 3*0,14 = 0,42 Вт.

Потребляемая мощность для индикаторов:

  •  НG1 – PПОТ = 8*78*10-3 = 0,62 Вт;
  •  HG2..HG9 – PПОТ = 8*(35*39*10-3) = 10,92 Вт.

Потребляемая мощность для транзисторов рассчитывается по следующей формуле:

Потребляемая мощность для транзисторов:

  •  VT1..VT8 – PПОТ = 8*54,6*10-3 = 0,44 Вт;
  •  VT9..VT48 – PПОТ = 40*39*10-3 = 1,56 Вт;
  •  VT49..VT55 – PПОТ = 7*16*10-3 = 0,11 Вт.

Общая (суммарная) потребляемая мощность схемы устройства подготовки данных для СР равна:

PПОТ2 = 16 Вт.

Таким образом, общая потребляемая мощность устройства подготовки данных для световой рекламы равна:

PПОТ =  PПОТ1 + PПОТ2 = 32 Вт.

  1.  Руководство пользователя

Эскиз лицевой панели устройства подготовки данных для световой рекламы приведен на рис. 3.2.

Работа с устройством подготовки данных для СР начинается с того, что необходимо вставить в разъем под микросхему ППЗУ К573РФ5. Затем кнопкой «Сеть» включается питание. На индикаторе «Номер сообщения» загорается номер первого сообщения «1».

Сообщения вводятся со стандартной клавиатуры 101/102 в режиме «Редактирование» (начальное состояние системы). В этом режиме возможны два подрежима: подрежим «Замена» и подрежим «Вставка». После включения питания система находится в подрежиме «Замена». Переход в подрежим «Вставка» осуществляется нажатием клавиши «F4», возврат в подрежим «Замена» – клавиша «F3». С помощью клавиш курсора «Влево» и «Вправо» можно перемещаться по сообщению. Клавишей «Backspace» можно стирать вводимые символы. Переключение алфавитов производится клавишей «Tab». После ввода сообщения, необходимо ввести цену, для этого надо нажать клавишу «F1», после чего загорится двоичный индикатор «Цена» и можно вводить цену. Для ввода следующего сообщения надо нажать клавишу «F2» (двоичный индикатор «Цена» погаснет), и на индикаторе «Номер сообщения» загорится номер сообщения «2». Дальше все действия повторяются.

Можно вводить не более 8 сообщений и объем сообщений, включая цену и спецсимволы должен не превышать 2 Кбайт.

После ввода сообщений, перед программированием ППЗУ, введенные данные можно проверить в режиме «Просмотр». Для этого необходимо нажать клавишу «F6», после чего загорится двоичный индикатор «Просмотр». После этого нужно выбрать номер сообщения, которое хотите просмотреть, при помощи клавиш «1» … «8». Просмотр введенных данных происходит в форме бегущей строки.

Если в результате просмотра были обнаружены ошибки, то их можно исправить в режиме «Редактирование», для перехода в который необходимо нажать клавишу «F5» (двоичный индикатор «Просмотр» погаснет).

Для программирования ППЗУ необходимо перейти в соответствующий режим  при помощи клавиши «F7». После нажатия этой клавиши начинается программирование ППЗУ, об окончании которого свидетельствует двоичный индикатор «ППЗУ готово».

Все вводимые данные индицируются на восьмиразрядном дисплее. Также на нем индицируются сообщения об ошибках:

  •  ошибка ОЗУ по шине данных – ER ОЗУ D;
  •  ошибка ОЗУ по шине адреса – ER ОЗУ A;
  •  ошибка ППЗУ (возникает, если вставленное ППЗУ не пустое) – ER ППЗУ.

Клавиатура подключается через стандартный разъем для AT клавиатур.

На экстренный случай есть кнопка «Сброс», которая сбрасывает процессор.

После окончания программирования ППЗУ, перед тем как вынимать микросхему из разъема, необходимо отключить питание. Для этого необходимо отжать кнопку «Сеть». И только когда питание отключено, можно вынимать микросхему ППЗУ из разъема.

Заключение

В результате проделанной работы было разработано устройство подготовки данных для световой рекламы. При разработке четко соблюдались требования технического задания.

В пояснительной записке приводятся следующие документы, необходимые для сборки и отладки разработанного устройства:

  1.  листинг программы работы устройства (см. пункт 3.3);
  2.  схема электрическая структурная (см. пункт 4.1, КПМ.000.00.000Э1);
  3.  схема электрическая функциональная (см. пункт 4.2, КПМ.000.00.000Э2);
  4.  схемы электрические принципиальные (см. пункт 4.3, КПМ.000.01.000Э3, КПМ.000.00.000Э3);
  5.  перечни элементов (см. приложение, КПМ.000.01.000, КПМ.000.00.000);
  6.  расчет потребляемой мощности (см. пункт 4.4).

Таким образом, для получения окончательного результата необходимо, используя наработанный материал, провести тестирование и отладку программы, занести программу на рабочий носитель, провести тестирование и настройку аппаратных средств и сделать комплексную отладку микропроцессорной системы.

 

Список использованной литературы

  1.  Комаров В.М. Микропроцессорные системы: Учебное пособие / РГАТА. – Рыбинск, 1997.

  1.  Единая система конструкторской документации: Справочное пособие / С.С. Борушек,       А.А. Волков, М.М. Ефимова и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1989.

  1.  Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т. / В.Б. Арбайтис, Н.Н. Аверьянов, А.И. Белоус и др.; Под ред. В.А. Шахнова. – М.: Радио и связь, 1988.

  1.  Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга / Ю.М. Казаринов, В.Н. Номоконов, Г.С. Подклетнов и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высшая школа, 1990.

  1.  Полупроводниковые запоминающие устройства и их применение / В.П. Андреев,             В.В. Баранов, Н.В. Бекин и др.; Под ред. А.Ю. Гордонова. – М.: Радио и связь, 1981.

  1.  Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие / Под ред.         С.В. Якубовского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1985.

  1.  Адрес в сети Internet: http://www.elcomp.ru.

Приложение

В приложении приводятся перечни элементов для принципиальной схемы модуля микроЭВМ (см. КПМ.000.01.000Э3) и для принципиальной схемы устройства подготовки данных для СР (см. КПМ.000.00.000Э3). Перечни элементов имеют соответствующие шифры:

  •  КПМ.000.01.000;
  •  КПМ.000.00.000.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61787. Твір-оповідання на самостійно обрану тему 14.18 KB
  Мета: формувати текстотворчі вміння з урахуванням специфіки художнього тексту конкретного літературного жанру; формувати вміння здобуті на уроках літератури й мови теоретичні знання застосовувати на практиці...
61788. Твір-опис “Якими фарбами я намалюю щастя” 11.82 KB
  Хто зображений на малюнку що робить як це його характеризує; які предмети речі зображено якими кольорами як вони допомагають розкрити творчий задум; уявіть що ви на місці художника як би ви зобразили цю тему що саме ви хотіли сказати своїм малюнком чи вдалося вам це зробити...
61789. Предмет астрономії. Ії розвиток та значення в житті суспільства. Методи та засоби астрономічних спостережень 304.71 KB
  Світоглядна роль усвідомлення людьми положення Землі у Всесвіті пізнання законів за якими рухаються та розвиваються космічні об’єкти. Збагачує важливими даними інші науки фізику хімію проводить дослідження речовин у станах яких неможливо досягти на Землі.
61790. Країни, національності та мови 18.44 KB
  Today we’ll imagine we are going to travel to different countries. Just imagine because in your age you can’t travel without your parents, but on the English lesson we can do it.
61791. Travelling around Кiev (екскурсія по києву) 23.81 KB
  What is your name? How old are you? Where do you live? What street do you live in? How many lessons do you have today? What is your favorite subject? Do you like to go to school? Why?
61792. Конспект уроку з гімнастики 30.14 KB
  1. Шикування 2. Повідомлення завдань уроку і техніки безпеки 3. Перешикування для виконання вправ 4. Різновиди ходьби: на на зовнішній стороні стопи на пальцях...
61793. Рухливі ігри 38.62 KB
  Основна стійка на раздва: руки дугами назовні підняти вгору. Піднятися на носки і підтягнутися вдихнути; на тричотири: руки дугами назовні опустити видихнути. стійка ноги нарізно руки на поясі на раз...