4.3 Параллельный интерфейс

Для расширения портов ввода/вывода (связь с индикатором и клавиатурой) воспользуемся БИС КР580ВВ55.

БИС КР580ВВ55 применяется в микропроцессорной технике в качестве элемента ввода/вывода общего назначения для подключения интерфейсных устройств (клавиатуры, принтера, накопителя на магнитной ленте и так далее) к магистралям данных. Условное графическое изображение микросхемы показано на рисунке 19, а ее структурная схема - на рисунке 20. Данные о назначении выводов приведены в таблице 8.

Обмен информацией между магистралью данных системы и микросхемой KР580BB55A осуществляется через 8-разрядный двунаправленный канал данных (D). Для связи с периферийными устройствами используются 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных канала БА, ВВ и ВС, режимы работы которых и направление передачи информации определяются программным способом.

Рисунок 19 – Условное обозначение БИС КР580ВВ55

Рисунок 20 – Структурная схема БИС КР580ВВ55

Таблица 8 – Назначение выводов

Обозначение вывода	Номер контакта	Назначение вывода
D(7 – 0)	27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34	Вход/выход данных
RD	5	Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации с регистра, адресуемого по входам А0, А1 на шину D(7 – 0)
WR	36	Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с шины D(7 – 0) в регистр ППИ, адресуемый по входам А0, А1
A0, A1	9; 8	Входы для адресации внутренних регистров ППИ
RESET	35	Сброс; Н-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего сигнала и устанавливает все порты в режим ввода
CS	6	Выбор микросхемы; L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине
PA(7 – 0)	37; 38; 39; 40; 1; 2; 3; 4	Вход/выход канала А
PB(7 – 0)	15; 24; 23; 22; 21; 20; 19; 18	Вход/выход канала В
PC(7 – 0)	10; 11; 12; 13; 17; 16; 15; 14	Вход/выход канала С
UCC	26	Напряжение питания (+5 В)
GND	7	Напряжение питания (0 В)

Микросхема имеет три режима работы. В режиме 0 обеспечивается синхронная, программно-управляемая передача данных через два независимых 8-разрядных канала ВА и ВВ и два 4-разрядных канала ВС.

В режиме 1 обеспечивается ввод или вывод информации "в" или "из" периферийного устройства через каналы ВА и ВВ по специальным сигналам. При этом линии канала С используются для приема и выдачи сигналов управления обменом информацией.

В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными устройствами через двунаправленный 8-разрядный канал ВА по специальным сигналам. Для передачи и приема сигналов управления обменом используются пять линий канала ВС. Выбор соответствующего канала и направление передачи информации через канал определяется сигналами А0, А1 (обычно соединяется с младшими разрядами канала адреса системы), RD, WR, CS в соответствии с таблицей 9.

Режим работы каждого из каналов ВА, ВВ и ВС определяется содержимым регистра управляющего слова (РУС). Записав в него управляющее слово, микросхему можно перевести в один из трех режимов работы: режим 0 - простой ввод/вывод, режим 1 - стробируемый ввод/вывод, режим 2- двунаправленный канал.

При подаче сигнала SR регистр управляемого слова устанавливается в состояние, при котором все каналы настраиваются в режиме 0 для ввода информации. Режим работы каналов можно изменять не только в начале, но в самом процессе выполнения программы. Благодаря этому одна микросхема может в определенном порядке последовательно обслуживать несколько различных периферийных устройств. При изменении режима работы любого канала все входные и выходные регистры каналов и триггеры состояния сбрасываются. Режимы работы каналов представлены на рисунке 21.

Таблица 9 – Режимы работы К580ВВ55

Сигналы на входах					Направление передачи информации
А1	А0	Р0	Р	С
Операция ввода (чтение)
0	0	0	1	0	ВА – канал данных
0	1	0	1	0	ВВ – канал данных
1	0	0	1	0	ВС – канал данных
Операция вывода (запись)
0	0	1	0	0	Канал данных – ВА
0	1	1	0	0	Канал данных – ВВ
1	0	1	0	0	Канал данных – ВС
1	1	1	0	0	Канал данных – РУС
Операция блокировки
Х	Х	Х	Х	1	Канал данных – третье состояние
1	1	0	0	0	Запрещенная комбинация

Рисунок 21 – Режимы работы каналов

4.3 Блок индикации

Для индикации выбраны светодиодные сегментные индикаторы АЛС321А, каждый из которых может отображать одну 16-ричную цифру, что подходит по техническому заданию.

Светодиодные индикаторы серий АЛС321 имеют хорошие светотехнические характеристики, но в номинальном режиме потребляют довольно большой ток - для каждого элемента около 20 мА. При динамической индикации амплитудное значение тока в несколько раз больше.

4.4 Дешифратор К514ИД1

Микросхемы К514ИД1 представляют собой многорежимный буферный регистр. Корпус микросхем пластмассовый прямоугольный типа 239.24-2.

Параметры микросхемы К514ИД1 приведены в таблице 10, обозначение выводов – на рисунке 22.

Таблица 10 – Параметры дешифратора К514ИД1

Название параметра	Значение параметра
Напряжение источника питания	5 В ± 5%
Диапазон рабочих температур	-10 ... +70 °С
Предельное напряжение источника питания (кратковременно в течение 5 мс), не более	7 В
Предельное напряжение источника питания, не более	6 В
Предельное напряжение на выходе (закрытой ИС), не более	5,25 В
Предельное входное напряжение, не более	5,5 В
Предельный ток на входе, не менее	-5 мА

Рисунок 22 – Обозначение выводов К514ИД1

Назначение выводов:

Х0-Х3 – входы разрядов, A-G – вход управления сегментами, U_cc – питание, GND – общий, BI – вход модуляции.

4.5 Подключение индикаторов к микроконтроллеру

Для подсоединения индикаторов к микропроцессору между ними необходимо вставить дешифратор К514ИД1 (рисунок 23).

Рисунок 23 – Подсоединение индикатора АЛС321А к дешифратору К514ИД1

В качестве преобразователей двоично-десятичного кода в семиэлементный промышленность выпускает дешифраторы К514ИД1.

4.6 Подключение матричной клавиатуры к порту ввода/вывода

Широкое распространение в управ­ляющих МПС получили наиболее дешевые некодирующие клавиатуры, которые представляют собой простую матрицу (требуемой размерности) двоичных переключате­лей, включенных на пересечении рядов и колонок матри­цы и в которых идентификация и кодирование нажатой кла­виши выполняются программой. Чаще всего в простых МПС используются матрицы клавиатур размерно­стью 4X4 или 5X5. Первые предназначены для ввода шестнадцатеричных кодов данных и команд, а вторые, кроме того, имеют еще и девять функциональных клавиш для уп­равления режимом МПС.

Для нашей системы выберем первый вариант клавиатуры, структурная схема которой приведена на рисунке 24.

Рисунок 24 – Структурная схема некодирующей клавиатуры К580ВВ55

Здесь горизонтальные линии Р_i матрицы (ряды) являются выходными, а вертикаль­ные К_j (колонки) – входными. Один вывод каждой клави­ши соединен с одной из колонок К_j, а другой — с одной из линий ряда Р_i матрицы.

В таких некодирующих клавиатурах идентификация на­жатой клавиши осуществляется по методу сканирования. Существо этого метода заключается в следующем: в каж­дый момент времени программным путем только на одной из выходных горизонтальных линий матрицы формируется сигнал логического нуля, на остальных горизонтальных ли­ниях должен быть уровень логической единицы. Выдача сигнала 0 последовательно повторяется для каждой выход­ной линии. В рассматриваемом примере МПС дол­жна последовательно сформировать четыре выходных ко­да: 1110, 1101, 1011, 0111. После каждой генерации кодов вертикальные линии матрицы опрашиваются МПС. Если при этом некоторая вертикальная линия К_j приобре­тает значение 0, то имеется возможность программным пу­тем определить нажатую клавишу, так как сигнал на входной вертикальной линии будет иметь значение 0 толь­ко в том случае, если нажатая клавиша соединяет ее с ли­нией Р_i, на которой в данный момент времени присутству­ет уровень 0.

4.6 Контроллер прерываний, программируемый таймер

Контроллер прерываний и таймер входят в состав однокристальной микроЭВМ К1816ВЕ48 (их принцип действия рассмотрен в пункте 2). Следовательно, включение дополнительных устройств в структурную схему управляющей микроЭВМ не требуется.

По результатам сделанного подбора микросхем начертим функциональную схему управляющей микроЭВМ (приложение А).

5 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ

СИСТЕМЫ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УИТС.161ХХХ.208 ПЗ

47