Курсовая работа: Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода
Контроллер устройства отображения обеспечивает правильное и безошибочное отображение информации на индикаторном табло или на светодиодах.
Устройство отображения предназначено для отображения сигналов и включает в себя два блока индикации. Первый блок индикации предназначен для визуального отображения состояний выходов логических схем. Данный блок содержит две линейки светодиодов: линейку А и линейку В. Второй блок индикации предназначен для отображения информации в виде цифр.
Формирователь отдельных команд необходим при проведении лабораторных работ, связанных с определенным типом команд.
Узел сброса позволяет вернуть всю лабораторную установку в исходное, то есть в нулевое состояние. Основные узлы лабораторной установки имеют входы, возвращающие их в исходное состояние. Это вызвано несколькими причинами:
- Ошибка оператора при проведении исследований.
- Сброс системы при завершении работы.
- Сброс системы при обнаружении неисправностей в ППИ.
В состав набора расширительных модулей при необходимости могут быть включены самостоятельно разработанные устройства сопряжения с различными объектами. Это позволяет выполнить ряд лабораторных работ по изучению программного и схемотехнического обеспечения специализированных узлов.
В силу универсальности нового варианта базового оборудования учебной лабораторной установки она может одинаково эффективно применяться как в учебном процессе, так и при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
В результате проведенного анализа, существующих схем лабораторных установок для исследования режимов работы ППИ, следует:
- Существующие типы лабораторных установок имеют универсальную конструкцию.
- На основе проведённого анализа структурных схем лабораторных установок универсальной конструкции, разработана лабораторная установка, которая удовлетворяет предъявленным техническим требованиям к лабораторным установкам.
- Данный учебный комплекс должен содержать в своем составе набор блоков, позволяющий ей работать в автоматизированном и ручном режимах, а так же позволять выполнять лабораторные работы с определенным набором команд.
В разработанной структурной схеме центровым элементом является блок ППИ, являющегося основой структурной схемы. В этом блоке ППИ функционирует постоянно. Расположение блока аргументируется тем, что цель работы заключается в исследовании ППИ.
2.2 Разработка схемы электрической функциональной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода
Состав структурной схемы назначение составляющих структурную схему блоков позволяет разработать функциональную схему учебного комплекса. Функционально учебный комплекс можно разбить на два блока:
- устройство для исследования режимов функционирования параллельного интерфейса (первый блок);
- устройство для исследования режимов функционирования последовательного интерфейса (второй блок).
Из структурной схемы следует, что основа структурной схемы является устройства для исследования режимов функционирования параллельного интерфейса является блок параллельный периферийный адаптер (ППА), в котором он функционирует постоянно.
В УМПК580 основой модуля является БИС параллельного периферийного адаптера (ППА). Каналы ППА подключены к схемам индикации и наборным полям через регистры и буфер. Это позволяет отключить их с помощью переключателя и использовать каналы для сопряжения микро-ЭВМ с устройствами ввода-вывода (УВВ). Функциональная схема данного блока приведена на (рисунке 2.5).
Иной подход к этому блоку осуществлен в УМПК1810. Блок параллельного интерфейса, представленный на (рисунке 6), собран на основе БИС КР580ВВ55.
Для усиления его сигналов используются два буфера и регистр. Схема позволяет пользователю применять каналы А и Б как для ввода, так и для вывода информации.
Проведя анализ первого блока, следует вывод, что в нем учебного для осуществления исследований режимов работ периферийного
адаптера достаточно подключить периферийный адаптер через буферы, которые имеют три состояния. Это вызвано тем, что даётся возможность изменять загружаемость адаптера. При необходимости буферный усилитель отключает канал, неиспользуемый в работе, тем самым разгружает общую шину и увеличивает быстродействие устройства.
Рисунок 2.5- Функциональная электрическая схема блока ППА УПМК580
Рисунок 2.6- Функциональная электрическая схема блока параллельного интерфейса УМПК 1810
При работе первого блока в автоматизированном режиме программы на выполнение записаны в постоянном запоминающем устройстве в блоке ПЗУ.
В УМПК580 блок запоминающих устройств, представленный на (рисунке 2.7) содержит: ПЗУ, буфер и схему дешифрации адреса (СхДА).
Дешифратор адреса формирует сигналы выборки ПЗУ. При обращении к ячейкам памяти СхДА выдает сигнал, открывающий буфер. При замыкании переключателя SA можно запретить работу ПЗУ, например для изучения методов отыскания неисправностей или для подключения внешних ЗУ.
Учитывая специфику работы разрабатываемого устройства, следует, что состав блока ПЗУ будет включать в себя только схему ПЗУ и сигнал выборки от блока ТГиС, так как нет необходимости производить выборку программ. Программы считываются из ОЗУ последовательно, в порядке, установленном при записи в ПЗУ. В состав блока ТГиС входит тактовый генератор и схема одновибратора. Состав схемы тактового генератора входит два элемента ИЛИ-НЕ, которые связывают кварц ZQ1 с 4-разрядным двоичным счетчиком.
Соединение входов и выходов счетчика по определенной схеме позволяет иметь информацию о делении частоты кварца на 2, 4, 8 и 16.
При работе схемы в ручном режиме за синхросигнал отвечает блок синхроимпульсов, входящий в блок ТГиС. За формирование синхроимпульса отвечает схема одновибратора. В схеме на двух ждущих мультивибраторах с возможностью перезапуска, свойственно, что в каждом мультивибраторе есть два входа запуска: с активным высоким уровнем и с активным низким уровнем.