2.2 Разработка структурной схемы мпс

Для создания управляющей микроЭВМ на базе однокристальной микроЭВМ необходимы следующие устройства:

• память, состоящая из ПЗУ и ОЗУ;

• параллельный интерфейс;

• аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для преобразования аналоговых и цифровых сигналов с датчиков и выдачи их на органы управления;

• блок клавиатуры и индикации.

Уточненная структурная схема микроЭВМ представлена на рисунке 7.

В качестве параллельного интерфейса выбрана микросхема К580ВВ55, поскольку у микроконтроллера и микросхем серии 580 совпадают напряжения уровней сигналов (0 В - для логического нуля, 5 В – для логической единицы), эта микросхема ввода/вывода в настоящее время используется для большинства микроконтроллеров с напряжением питания 5 В для подключения внешних устройств.

В качестве АЦП выбрана К1113ПВ1, в качестве ЦАП – К1113ПА2.

В качестве ОЗУ и ПЗУ выбраны соответственно К537РУ8 и К56РТ5.

В качестве индикаторов выбраны АЛС321А, подключаемые через дешифратор К514ИД1, клавиатура и индикаторы подключаются через параллельный интерфейс.

Однокристальная микроЭВМ

Основная память

ПЗУ

ОЗУ

ША

ШУ

ШД

АЦП

Параллельный интерфейс

Блок

индикации

Сигналы с датчика

Клавиатурный блок

ЦАП

Орган управления

Рисунок 7 - Уточненная структурная схема микроЭВМ

3 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ПАМЯТИ

3.1 Модуль ОЗУ К537РУ8

Наиболее развитым функциональным составом из серий КМДП микросхем обладает серия К537. Микросхема К537РУ8 имеет емкость 2Кх8 бит, напряжение питания 5В, потребляемая мощность – 0,02…0,2 Вт. Назначение выводов корпусов микросхем серии К537 указано на рисунке 8. Структура статической ОЗУ показана на рисунке 9. Назначение выводов БИС ОЗУ К537РУ8 представлено в таблице 2.

Динамические параметры микросхем серии К537 в диапазоне температур —10...+ 70° С:

tц.эп, мкс, не менее 350

tв.вм, мкс, не более 200

tус.вм, мкс, не менее 70

, мкс, не менее 220

, мкс, не менее 30

tсх.а.вм, мкс, не менее 60

Рисунок 8 — Микросхема памяти К537РУ8

Рисунок 9 — Структура микросхемы статической ОЗУ

Таблица 2 — Описание выводов БИС ОЗУ К537РУ8

Обозначение вывода	Номер контакта	Назначение вывода
DIO(0-7)	17; 16; 15; 14; 13; 11; 10; 9;	Выход данных
А (0-10)	8; 7; 6; 5; 4; 3; 2; 1; 23; 22; 19	Входы данных с локальной шины МП
W/R	21	Вход сигнала чтения/записи в память
ОЕ	20	Вход разрешения передчи
CS	18	Выбор микросхемы; L-уровень сигнала подключает ОЗУ к системной шине
5 V	26	Напряжение питания (+5 В)
0 V	7	Напряжение питания (0 В)

Общими свойствами микросхем серии К537 являются: единое напряжение питания 5В, ТТЛ-уровни входных и выходных сигналов, выход с тремя состояниями, высокая помехоустойчи­вость, допустимая значительная емкость нагрузки (200 пФ и более), небольшое энергопотребление, причем при хранении почти на три порядка меньше, чем при обращении, способность сохранять записанную информацию при пониженном до 2...3 В напряжении питания.

Эту способность КМДП-микросхем всех серий широко ис­пользуют для придания устройствам памяти свойства энерго­независимости, т.е. свойства сохранять информацию при сбоях и отключении питания. С этой целью в блоке статического ОЗУ к выводам питания микросхем через ключ, например полупровод­никовый диод, подключают низковольтный буферный источник питания с напряжением 2...3 В. При нормальном режиме питания диод закрыт, а при выключении основного питания диод открывается и подключает к микросхемам буферный источ­ник напряжения. В это время следует обеспечить изоляцию накопителя по информационным цепям, запрещающим значением уровня на входе CS, чтобы не повредить хранящуюся инфор­мацию. Для увеличения времени сохранения информации в аварийном режиме необходимо снижать ток потребления микро­схем, повышать емкость низковольтных малогабаритных элемен­тов питания и уменьшать ток их саморазряда.

В устройствах памяти на микросхемах серии К537 для сни­жения потребляемой мощности следует предусмотреть возмож­ность автоматического переключения питания микросхем в ре­жиме хранения с основного источника 5 В на маломощный буферный источник напряжения, который обеспечивает питание только микросхем ОЗУ на уровне, достаточном для сохранения информации. Для микросхемы КР537РУ8 допускается снижать напряжение до 3 В.

Микросхемы на МДП-транзисторах любого типа чувствитель­ны к воздействию статического электричества из-за высокого входного сопротивления. Даже кратковременное повышение входного напряжения с недопустимо высоким уровнем может вызвать электрический пробой тонкого слоя подзатворного ди­электрика.

При применении микросхем памяти, изготовленных по КМДП-технологии, в частности микросхем серии К537, необхо­димо соблюдать порядок включения питания и подачи входных сигналов: вначале должно быть включено напряжение питания. При выключении блока ОЗУ следует снять входные сигналы (адресные, управляющие и информационные) и затем отключить источник напряжения питания. Необходимо обеспечить также выполнение условия, по которому напряжение сигналов не долж­но превышать напряжения питания микросхемы.

Микросхемы серии К537 работают в режимах записи, счи­тывания и хранения. Также эти микросхемы являются тактируемыми: в режимах записи и считывания необходимо сигнал подавать импульсом, а сигнал может иметь форму уровня напряжения или импульса.

Микросхема КР537РУ8 имеет дополнительный управляющий сигнал (разрешение по выходу): при подаче этого сигнала одновременно с сигналом отсчет времени появ­ления сигнала ведется от отрицательного перепада сигнала . Существует возможность стробирования выходной информации сигналом , подаваемым с некоторой задержкой относительно сигнала . В этом случае при =1, т.е. до момента подачи этого сигнала, выхо-ды находятся в третьем состоянии даже при = 0. Только в момент Поступления сигнала ОЕ выходы переходят в функциональное состояние.