5 Организация ввода и отображения данных в мпс
Пульты управления (или консоли) небольших систем часто реализуются как устройства ввода и вывода простых клавиатуры и индикатора без применения устройства отображения на ЭЛТ. С помощью клавиатуры в МПС данные, адреса памяти и машинные коды вводятся в 16-ричной системе счисления. Кроме цифровых клавиш клавиатура имеет функциональные клавиши для ввода признаков управления. При выводе адреса памяти и данные отображаются с помощью светодиодных индикаторов. Примером такой системы ввода и вывода информации может служить учебный стенд “Электроника-580”.
Для клавиатуры применяются клавишные переключатели, представленные матрицей и не имеющие никаких электронных схем. На рисунке 5.1 показано подключение 64-клавишной клавиатуры к магистрали микроЭВМ через два порта (канала) ввода-вывода программируемого параллельного адаптера (интерфейса) (ППА) К580ВВ55. При нажатии клавиши соответствующие строка и столбец замыкаются. Код строки и столбца нажатой клавиши образуют кодовое слово этой клавиши. Таким образом, для ввода символа в микроЭВМ решается задача:
Определение факта нажатия клавиши на клавиатуре.
Нахождение номера (кодового слова) нажатой клавиши.
Осуществление передачи управления на соответствующую подпрограмму преобразования кода клавиши в код символа (кодогенератор) (решается программными или аппаратными средствами).
Процесс определения кодового слова (номера клавиши) называется сканированием клавиатуры и реализуется следующим образом. Из микроЭВМ через выходной порт (канал А ППА ВВ55) посылается код “0” в строку 0 и сигнал “1” во все остальные строки. Затем считываются и проверяются линии столбцов через порт В ППА, и если в ней нет сигнала “0” (нет нажатой клавиши в строке 0), то процесс сканирования повторяется для строки 1, затем 2 и т.д. Когда хотя бы в одном разряде выходного слова канала В фиксируется “0”, то обнаруживается нажатая клавиша, позиция строки которой известна по выводимой комбинации через канал В (в унитарном коде), а позиция столбца - по результату ввода (коду сканирования клавиатуры через канал А). Например, если была нажата клавиша во второй строке третьего столбца, то через канал В будет принят код 11110111, а через канал А при этом был выдан код 11111011. Объединяя позиции строки и столбца обнаруженного “0” путем перевода унитарных кодов в восьмиричные, получим местоположение нажатой клавиши 32 (в 8-ричной системе счисления) (третий столбец, вторая строка).
С клавиатурой связаны две сложности: дребезг контактов и одновременное нажатие нескольких клавиш. Дребезг контактов возникает при переходе из одного устойчивого состояния в другое (замкнуто или разомкнуто). Продолжительность дребезга не постоянна, но обычно меньше 10 мс. Подавление дребезга осуществляется либо аппаратно, либо программно, последнее требует больших затрат процессорного времени. Для исключения ситуации одновременного срабатывания нескольких клавиш ввод кодов замкнутых клавиш производят в порядке их обнаружения.
В настоящее время для индикации информации существует большое разнообразие цифровых и алфавитно-цифровых индикаторов. Наиболее распространенными для отображения 16-ричных цифр являются семисегментные светодиодные индикаторы (рисунок 5.2), где A - G и DP (десятичная точка) - входы индикатора, на которые подается код символа.
На рисунке 5.3 показана упрощенная структура подключения восьми индикаторов без использования буферных регистров для кодов символов. Дешифратор в любой момент времени выбирает только один из восьми индикаторов на 1 мс для подсветки выводимого на линии A-G, DP кода символа, а после прохождения всех разрядов последовательность операций повторяется с нулевого разряда, т.е. выполняется регенерация изображения на индикаторах (подсветка), что создает иллюзию непрерывно работающего дисплея. Потребляемый ток включенного сегмента индикатора превышает нагрузочную способность ТТЛ-схем, поэтому в цепях разрядов и сегментов обычно используют транзисторные ключи-усилители.
Другим примером индикатора 16-ричных цифр может служить точечная матрица из 20 светодиодов. Индикатор имеет встроенный регистр-защелку, дешифратор и усилители тока. На вход индикатора подается 4-разрядный двоичный код цифры, который запоминается в регистре-защелке и преобразуется в видимое изображение эквивалентной 16-ричной цифры, при этом регенерация изображения не требуется, т.к. данные постоянно хранятся в регистре-защелке (рисунок 5.4).
В качестве устройств ввода могут использоваться также датчики, представляющие собой переключательные элементы, управляемые от каких-либо объектов, например, датчики пожарной сигнализации, предельных режимов работы аппаратуры и т.д., как правило, отличающиеся по принципу действия от клавиатуры только отсутствием многократного срабатывания (дребезга контактов) при включении/выключении и длительностью замыкания контактов.
Клавиатура и индикаторы обычно подключаются к магистрали микроЭВМ через программируемые параллельные адаптеры ввода-вывода ВВ55 и при вводе и выводе по прерываниям процессор должен выполнять процедуры сканирования клавиатуры (периодического ввода кодов клавиш и программной обработки введенной информации) и регенерации индикатора. Для освобождения процессора от этих процедур в состав МПК К580 входит БИС программируемого контроллера клавиатуры и индикации (ПККИ) К580 ВВ79.