Параллельный порт и РпР

Большинство современных периферийных устройств, подключаемых к LPT-порту, поддерживает стандарт 1284 и функции РпР.

Для поддержки этих функ­ций компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контроллер интерфейса, поддерживающий стандарт 1284. Для работы РпР подключенное устройство должно со­общить операционной системе все необходимые сведения о себе (идентификаторы производителя, модели и набор поддерживаемых команд). Более развернутая информация об устройстве может содержать идентификатор класса, подробное описание и идентификатор устройства, с которым обеспечи­вается совместимость.

Внутреннее устройство

Общая схема параллельного порта внутри ПК представлена на рис.2.2.1.1.

Рис.2.2.1.1 Общая схема параллельного порта

Восьмибитовые данные заносятся в DD1 во время записи в регистр. Операция осуществляется командой WRITE DATA.

Эти данные образуют группу. Они считываются компьютером из того же регистра через DD2 с помощью команды READ DATA. Во время чтения выход DD1 должен иметь высокий уровень сопротивления, что достигается подачей на контакт 1 (выход разрешен) DD1 высокого уровня напряжения. Шестибитовое управляющее слово записывается в DD3 через регистр при помощи команды WRITE CONTROL. Биты с 0 по 3 подаются на выход разъема и образуют группу управления. Некоторые биты инвертируются микросхемами с открытыми коллекторами на выходе (DD6 и DD7). Все выходные линии подключены к питанию +5 В через резисторы 4,7 кОм. Состояние этих линий считывается через регистр, через DD4 посредством команды READ CONTROL. Четвертый бит управляющего байта разрешает прерывание, а пятый бит открывает или закрывает выход DD1. Состояние пяти контактов разъема порта (группа состояния) компьютер считывает через DD4 с помощью команды READ STATUS через регистр. Входы линии подключены к питанию +5 В через резисторы 4,7 кОм, два входа инвертируются.

В первых конструкциях IBM PC контакт "выход разрешен" DD1 соединялся с "землей" для постоянного открывания выходов. Это была однонаправленная версия параллельного порта. Начиная с IBM PC/2, указанный контакт соединили с пятым битом регистра управления DD3, и порт стал двунаправленным. Следует отметить, что многие параллельные порты, поставляемые со встроенными картами ввода/вывода, двунаправленные. Для любого контакта следует избегать короткого замыкания и/или соединения с шиной питания. Скорость передачи данных через параллельный порт превышает 1 Мб/с.

Группа данных

Посылает данные от ПК на внешние устройства. Имеет восемь выходных линий и ассоциируется с байтом в адресном пространстве ввода/вывода процессоров x86.

Контроллер станка: Разработанный контроллер может обслуживать до 32 (в станке 3) шаговых двигателей последовательно, т.е. одновременно может работать только один двигатель. Параллельная работа двигателей обеспечивается программно. Контроллер управления шаговыми двигателями собран на микросхемах 555TM7 серии (3шт). Не требует прошивки.

Рис 2.2.1.2. Электрическая схема контролера

На рис. 2.2.1.2. Представлена электрическая схема контролера, 8 бит идущих от LPT разделяем на две группы по 4бит: данные и управляющие. При получении сигнала одним из трех триггеров, данные записываются в триггер ТМ7 и соответственно поступают на драйвер шагового двигателя. При снятии с ТМ7 разрешающего сигнала данные в триггере сохраняются (триггер с защелкой) и т.д.

Биты LPT
0	1	2	3	4		5	6	7
данные					Управляющий сигнал – определяет на какой двигатель придет сигнал

Т.е. для подачи на второй двигатель сигнала 0101 необходимо подать разрешающий сигнал на второй ТМ7 т.е. выдать в порт LPT сигнал:

Биты LPT
0	1	2	3	4		5	6	7
0	1	0	1	0		1	0	0
Предаваемые данные на шаговый двигатель					Данные идут на 2 двигатель

В схеме контроллера станка 7 бит не используется т.к. применено 3 двигателя. Его можно использовать для включение главного двигателя (фреза или сверло).

Блок питания: представляет собой импульсный источник питания (ИИП) мощностью 300 Вт, рассчитан на работу от сети однофазного переменного тока 220 В, 50 Гц. В блоке питания имеются напряжения для питания шаговых двигателей, драйверов шаговых двигателей 12 В 3А и 5 В 0.3 А для питания микросхем контролера и блока развязки.

Блок схема источника питания приведена на рис. 2.2.1.3.

Рис. 2.2.1.3 Блок схема ИИП

В состав блок схемы ИИП входят входной выпрямитель, служащий для выпрямления переменного сетевого напряжения 220 В в постоянное, затем силовые транзисторные ключи под управлением ШИМ контроллера преобразуют выпрямленное напряжение в переменное и увеличивают его частоту до нескольких десятков килогерц, после чего напряжение высокой частоты поступает на выходной понижающий трансформатор, с выхода которого снимаются напряжения 12 В и 5 В, далее эти напряжения поступают на блок выпрямителей и фильтров, где преобразуются в постоянные, а также сглаживаются пульсации с помощью фильтров. На выходе данного блока получаем напряжения +12 В и +5 В. Также силовые транзисторные ключи совместно с выходным трансформатором и ШИМ контроллером составляют один общий блок называемый инвертор, который выполняет функцию преобразователя напряжения из постоянного в переменное.

Драйвер шаговых двигателей:

Драйвер шагового двигателя представляет собой 4х канальный усилитель или 4 ключа. Собран на 4х транзисторах КТ 972 .

Рис 2.2.1.4. Схема драйвера

Блок развязки:

Так как схемная земля LPT контроллера соединена с землей системной платы компьютера, поэтому контроллер является уязвимым местом компьютера. При неисправностях в LPT контроллере выходит из строя близлежащие устройства системной платы, в том числе и вся системная плата, для предотвращения выхода из строя LPT контроллера связанных с неисправностями стенда был разработан блок развязки.

Блок развязки представляет собой микросхему буферного устройства 74LS244 рис.5, на входах которой установлены токоограничивающие резисторы. К выходу микросхемы для индикации состояния уровня подключены светодиодные индикаторы.

Рис 2.2.1.5. Схема блока развязки

Принцип действия станка шагового 3-х координатного электропривода с ЧПУ

Разработанный и изготовленный станок с ЧПУ, блок схема которого представлена на рис.2.3.1. может выполнять механическую обработку (сверление, фрезерование) пластмасс, текстолита. Гравировка по стали. Также может использоваться как граф построитель. Станок без обратной связи, т.е. положение инструмента отслеживается программно, за точность перемещения отвечают шаговые двигатели. Станок подключается к компьютеру через LPT порт. На компьютер установлено специализированное программное обеспечение для управления разработанным станком. Передаваемое на станок изображение загружается в программу, которая для управления установленным инструментом формирует в двоичном виде определенные команды. Сформированные команды делятся на команды управления и команды данных, которые по средством установленного драйвера LPT порта поступают к соответствующим регистрам LPT интерфейса. Далее сформированные коды команд, через блок развязки поступают в контроллер станка, основу которого составляют триггеры защелки. Контроллер станка, через драйверы на силовых транзисторных ключах, непосредственно производит управление шаговыми двигателями. Установленные шаговые двигатели, в определенных плоскостях, осуществляют перемещение установленного инструмента, формируя загруженное изображение.