Микропроцессор AonZ80

цикл. В данной схеме этот сигнал не используется. С помощью резистора R20

на нем задана лог. 1.

BUSAK Bas Acknowledge — Предоставление доступа к шине

Выход Активный уровень - низкий. Если был активизирован сигнал [pic], то

ЦП переводит свои шины в высокоимпедансное состояние, как только завершен

текущий машинный цикл. После этого ЦП активизирует сигнал [pic], который

сообщает запрашивающему устройству, что шины адреса и данных, а также

трехстабильные сигналы управления находятся в высокоимпедансном состоянии,

и внешнее устройство может ими управлять. В данной схеме этот сигнал не

используется.

С Clock — Такт

Вход для однофазной тактовой синхронизации. При управлении от TTL-схемы,

вход [pic] дополнительно подключается к линии +5V через внешнее

сопротивление 330 Ом.

Ucc- «плюс» источника питания;

GND - потенциал «земли».

Постоянная память

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство. На практике существует большое

количество версий и их модификаций. Все они в соответствии с занимаемым

объемом используют следующие ПЗУ:

2764 (аналог К573РФ4, К573РФ6) - 8 кБайт

27128 - 16 кБайт

27256 (аналог К573РФ7) - 32 кБайт

27512 - 64 кБайт

Постоянное ЗУ - ROM (Read Only Memory) предназначено для хранения

последовательности команд и данных, необходимых для работы ЦП.

Микропроцессор формирует адрес текущей команды, обращаясь к ПЗУ по шинам

адреса и управления. Код считанной команды по шинам данных поступает в МП,

затем дешифруется им, автоматически определяется длина команды (количество

дополнительных считываний из ПЗУ и записи в ЦП). По полученным данным

рассчитывается адрес следующей команды, по которому ЦП будет обращаться

после выполнения текущей команды. Цикл работы ЦП повторяется, из ПЗУ

считываются все новые и новые команды, ЦП выполняет циклы и ветвления,

реализуя сложный алгоритм работы АОНа, часто называемый на практике

версией.

Информация в ПЗУ записывается на специальном оборудовании — программаторе.

ПЗУ допускают многократную запись в них новой информации, предварительно

удалив старую с помощью ультрафиолетового потока лучей, направленного через

окно в корпусе ИМС на полупроводниковый кристалл. Элементом памяти в таких

микросхемах является полевой транзистор с плавающим затвором. Эти

транзисторы под воздействием программирующего напряжения способны записать

электрический заряд под затвором и сохранять его там много тысяч часов без

напряжения питания.

Все они имеют 28 контактов, но по мере увеличения информационной емкости в

микросхеме добавляются новые адресные входы. Поэтому эти микросхемы, хотя и

повторяют друг друга, все же не являются аналогами. Отличие между всеми

типами ПЗУ состоят в функциональном использовании 26 и 27 выводов.

Большинство печатных плат традиционно разведены под I2764, в то время как

основные версии рассчитаны на I2756 и I27512. При установке такого ПЗУ

необходимо установить связи в соответствии с приведенными схемами.

|Вывод |Назначение |

|А0-А14 |Адресные входы |

|D0-D7 |Входы-выходы данных |

|CS |Выбор кристалла |

|ОE |Разрешение по выходу |

|Upr |Напряжение |

| |программирования |

|Ucc |Напряжение питания |

|GND |Общий |

Обращение к ПЗУ в схеме АОНа происходит при следующих значениях

управляющих сигналов:

|Процессор |ПЗУ |

|[pic] = «0» |CS (выбор кристалла) |

|А13=«0» |ОЕ (разрешение |

| |чтения) |

Временная память

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство (RAM - Random Acces Memory).

Реализована на ИМС КМОП-структуры типа К537РУ10 (I6216) или К537РУ17

(I6264).

Служит для временного хранения данных и констант. Показания часов,

будильников, номера звонивших абонентов. Ваша записная книжка, изображение

на индикаторе, программные счетчики, флаги, точки прерывания работы МП -

вот неполный список информации, которая заносится в ОЗУ в процессе работы.

|Вывод |Назначение |

|А0-А10 |Адресные входы |

|D0-D7 |Входы-выходы данных |

|CS |Выбор кристалла |

|ОE |Разрешение по выходу |

|WR/RD |Сигнал записи-считывания|

| | |

|Ucc |Напряжение питания |

|GND |Общий |

|К537РУ10 |

|Вывод |Назначение |

|A0-A12 |Адресные входы |

|D0-D7 |Входы-выходы данных |

|CS1, CS2 |Выбор кристалла |

|OE |Разрешение по выходу |

|WR/RD |Сигнал записи-считывания |

|Ucc |Напряжение питания |

|GND |Общий |

|К537РУ17 |

Таймер

Таймер реализован на БИС типа КР580ВИ53, управление его работой

осуществляется на микросхеме К555ЛЛ1 (элементы D8.2, D8.3).

КР580ВИ53 содержит три независимых 16-разрядных канала формирования

сигнала с общей схемой управления. Каждый канал может работать в шести

режимах. Программирование режимов осуществляется индивидуально и в

произвольном порядке путем ввода управляющих слов в регистры режимов

каналов, а в счетчик запрограммированного числа байтов. Управляющее слово

определяет режим работы канала, тип счета (двоичный или двоично-

десятичный), формат чисел (одно- или двухбайтовый). Обмен информацией с

микропроцессором осуществляется по двунаправленной шине данных.

|Вывод |Назначение |

|А0-А12 |Адресные входы выбора |

| |каналов |

|D0-D7 |Входы-выходы данных |

| | |

| | |

|CS |Выбор кристалла |

|RD |Чтение (вход) |

|WR |Запись (вход) |

|CO,.C1,C2 |Сигналы синхронизации 0, 1, 2 канала соответственно |

|CEO, CE1, CE2 |Сигналы разрешения работы 0, 1, 2 канала |

| |соответственно |

|DUTO, DUT1, DUT2 |Выходы 0, 1, 2 соответственно |

|Ucc |Напряжение питания |

|GND |Общий |

|Таблица истинности микросхемы КР580ВИ53 |

|Сигналы на входах |Назначение и вид информации |

|WR |RD |A1 |A0 |CS | |

|0 |1 |1 |1 |0 |Шина данных - Таймер (занесение управляющего слова |

| | | | | |в канал 0,1 или 2) |

|1 |1 |( |( |0 |Нет операций. Канал данных Таймера в высокоомном |

| | | | | |состоянии |

|0 |1 |0 |0 |0 |Канал данных - Таймер (загрузка счетчика канала 0) |

|0 |1 |0 |1 |0 |Канал данных - Таймер (загрузка счетчика канала 1) |

|0 |1 |1 |0 |0 |Канал данных - Таймер (загрузка счетчика канала 2) |

Необходимо помнить, что для таймера КР580ВИ53А тактовая частота процессора

- 4 MHz, с которой он обращается к подключенным к шинам микросхемам,

является сверхкритической. Надежнее работает аналог этой микросхемы -

КР1810ВИ54. Для тех, кто все-таки решил использовать КР580ВИ53А для

надежного запуска и точного хода часов, рекомендуем установить в разрыв

цепи питания таймера диод КД102А, а сигнал RD таймера, отключив от цепи,

подсоединить через резистор 10к0м на шину питания

Порт ввода-вывода

Реализована на БИС КР580ВВ55А (D10), управление выборкой БИС - на К555ЛЛ1

(элемент D8.4).

Микросхема КР580ВВ55А - программируемое устройство ввода/вывода

параллельной информации, позволяющее сопрягать различные типы внешних

устройств (индикаторы, клавиатуры, датчики, формирователи и др.) с шиной

данных АОНа.

|Вывод |Назначение |

|АО, А1 |Адресные входы выбора |

| |каналов |

|DO-D7 |Входы-выходы данных |

|CS |Выбор кристалла |

|RD |Чтение (вход) |

|WR |Запись (вход) |

|BА0-ВА7 |Информационный канал A |

|ВВ0-ВВ7 |Информационный канал B |

|ВС0-ВС7 |Информационный канал C |

|RESET |Сброс |

|Ucc |Напряжение питания |

|GND |Общий |

Таким образом, БИС обеспечивает возможность построения современных систем

цифровой обработки аналоговых сигналов.

Обмен информации с микропроцессором осуществляется по 8-разрядной

двунаправленной шине данных. Для связи с периферийными устройствами

используется 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных

канала A, B, C, направление передачи информации и режимы работ которых

определяются программным способом. Выбор соответствующего канала и

направление передачи информации через канал определяются сигналами АО, Al,

RD, WR, CS в соответствии с таблицей истинности.

При подаче сигнала RESET рычаг управления устанавливается в состояние, при

котором все каналы настраиваются на работу в режиме ввода.

|Сигналы на входах БИС|Направление |

| |передачи |

| |информация |

|A1 |A0 |RD |WR |CS | |

|Операции ввода (чтение) |

|0 |0 |0 |1 |0 |BB - Шина |

| | | | | |данных |

|0 |1 |0 |1 |0 |ВС - Шина |

| | | | | |данных |

|1 |0 |0 |1 |0 |ВС - Шина |

| | | | | |данных |

|Операции ввода (запись) |

|0 |0 |1 |0 |0 |Шина данных |

| | | | | |– ВА |

|0 |1 |1 |0 |0 |Шина данных |

| | | | | |– BB |

|1 |0 |1 |0 |0 |Шина данных |

| | | | | |– ВС |

|1 |1 |1 |0 |0 |Шина данных |

| | | | | |– Рг. |

| | | | | |управления |

|Операции блокировки |

|X |X |X |X |1 |Шина данных |

| | | | | |- третье |

| | | | | |состояние |

|1 |1 |0 |1 |0 |Запрещенная |

| | | | | |комбинация |

Узел сброса

Формирует сигнал сброса на ЦП, заставляя его начать выполнение программы с

адреса 0000Н. Узел сброса состоит из следующих элементов:

R15, R18, С15, VD8, VD9 (рис. 3.16).

Сигнал сброса - RESET: активен низким («0») состоянием.

Сигнал формируется в двух случаях:

1. Аппаратный сброс - при включении питания. Ток, протекая от источника

питания через R15, заряжает конденсатор С15. Время заряда определяет

продолжительность нахождения ЦП в нерабочем состоянии: вся магистраль

данных находится в высокоомном состоянии, шины адреса — 0000Н, управляющие

сигналы не вырабатываются. Задержка в работе ЦП необходима для окончания

всех переходных процессов в элементах и узлах схемы, что способствует

уверенному запуску всей системы. В связи с этим, продолжительность импульса

сброса не должна быть менее 1 мс, а верхняя граница - превышать нескольких

десятков мс, чтобы при кратковременном пропадании напряжения не осложнялся

повторный запуск и восстановление работоспособности ЦП. При этом С15=10-100

mf, R15=l-30 кОм (20 кОм).

2. Программный сброс - каждые 3 минуты в процессе работы, как защита от

возможного «зависания». Источником этого сигнала является выход 1-го канала

(OUT 1) таймера. Сигнал активен низким («0») потенциалом.

При формировании программного сброса, ток протекает от источника питания

через R18-VD9 на OUT1. R18 и VD9 образуют делитель напряжения, поэтому для

надежной работы номинал R18 должен быть гораздо больше сопротивления

прямого перехода VD9 -100 Ом.

R18 = 100 Ом * 100 = 10 кОм (с запасом - 20 кОм)

Диод VD8 служит для блокировки разряда конденсатора С15 (начала

формирования аппаратного сброса) при выполнении программного сброса.

Условия формирования сигнала сброса ЦП (RESET) объединены в монтажное

«или», логика работы которого приведена ниже:

|Аппаратный |Программный |Reset |

|сброс |сброс | |

|+ |+ |+ |

|+ |- |+ |

|- |+ |+ |

|- |- |- |

«+» - сигнал формируется;

«-» - сигнал отсутствует.

Задающий генератор

Задающий генератор (ЗГ) предназначен для формирования сигналов

синхронизации:

CLC1 - частотой 4 MHz для работы ЦП;

CLC2 - частотой I MHz для обеспечения работы таймера.

Схема состоит из тактового генератора на элементах Dl.l, D1.2, кварцевом

резонаторе Q1, резисторах Rl, R2 и делителе частоты, на счетчике D2 и

резисторе R16 (рис 3.17).

Схема тактового генератора - классическая, собрана на двух инверторах,

работающих в аналоговом режиме, и на кварцевом резонаторе (для обеспечения

наибольшей стабильности по частоте сигналов синхронизации)

Делитель частоты позволяет получить из сигнала задающего генератора

необходимые сигналы синхронизации - CLC1 и CLC2. На рис.3.17 приведены две

основные схемы. Они отличаются лишь используемой ИМС. К555ИЕ5 - в одном

случае, К555ИЕ7 - в другом. Соответственно различны и схемы подключения.

Функции, которые выполняют обе эти микросхемы, полностью идентичны.

Параметры получаемых на выходе сигналов, по большому счету, никак не

зависят от типа используемой ИМС. Микросхема К555ИЕ7, на момент создания

этого варианта, была более доступна широкому кругу радиолюбителей.

Обратите внимание на то, что в задающем генераторе могут использоваться

различные кварцевые резонаторы - на 16 MHz и на 8 MHz, поэтому для

правильного функционирования необходимо установить (перерезать) указанные

перемычки.

Узел выборки ОЗУ

Выборка ИМС со стороны ЦП осуществляется сигналом CS, который формируется

этим узлом из сигналов управления.

|A13 |MREQ |CS |Действие |

|0 |0 |1 | |

|0 |0 |1 |Нет выбора |

|1 |1 |1 |ОЗУ |

|1 |0 |0 |Выбор ОЗУ |

Реализован на элементах: D1.4, VD22, VD23, R39, VT3, VD34, R47, С14, C15,

VD4, VD3 GB1.

Этот узел собран на дискретных элементах и относится к одному из самых

«узких» мест в конструкции АОНа.

На этот узел возлагаются три основные функции:

/. Формирует сигнал CS по заданным сигналам управления.

2. Обеспечивает сохранность информации.

При отключении источника питания заряженный по цепи I конденсатор С 15

начинает разряжаться (II) на ОЗУ, тем самым поддерживая необходимый

потенциал (min 2,5V) для хранения информации (рис. 3.18):

При использовании конденсаторов с малыми токами утечки или большой емкости

время хранения информации может составлять от нескольких часов до

нескольких суток. Батарея питания позволяет полностью исключить возможность

пропадания информации ОЗУ, поддерживая потенциал питания ИМС ОЗУ при

пропадании питающего напряжения. Следует отметить, что каскад батарей

должен обеспечивать напряжение не менее 2,5V Обычно устанавливают 2 батареи

по 1,5V, соединяя их последовательно.

3. Предотвращает выход из строя ОЗУ. Микросхема ОЗУ К537РУ10 обладает

одним плохим свойством, если на входе CS продолжительное время присутствует

логический «0» при поданном напряжении питания (т.е. ИМС выбрана), то ОЗУ

быстро выходит из строя. Поэтому, подключение дополнительного источника к

коллектору VT5 через резистор R7 исключает возможность выхода из строя ИМС

(внешнее проявление - сильный разогрев корпуса). Без этого технического

решения не удавалось обеспечить удовлетворительную надежность работы ИМС

ОЗУ в схеме АОНа.

Остановимся более подробно на работе отдельных элементов этого узла.

|1 случай |MREQ = «0» |

| |A13 = «0» |

Работа каскада формирования выборки ОЗУ определяется протеканием тока по

цепи II: Ucc-R39-VD17-A13. На выходе инвертора - высокий потенциал, поэтому

ток I не оказывает влияния на работу узла. Потенциал на базе VT3,

определяемый II составляет 0,5-0.7 V в зависимости от типа диода

(германиевые - 0,5-0,6; кремниевые - 0,6-0,7). При использовании диода в

эмиттерной цепи VT3 (как правило, кремниевого) потенциала между базой и

эмиттером VT3 (0-0,2 V) недостаточно, чтобы ток I открыл транзистор VT3,

следовательно, транзистор закрыт, на его коллекторе протеканием тока. И

устанавливается потенциал логической «1». Выбора ОЗУ не происходит (CS =

«1»). Рекомендуем в базу VT3 устанавливать германиевые диоды (типа Д9) -

VD16 и VD17 (при их использовании диод в эмиттерной цепи VT3 может и не

понадобиться), в случае установки кремниевых диодов - установка кремниевого

диода типа КД521 (КД522) VD22 – обязательна. Суть рекомендации в том, что

диод VD22 обеспечивает надежное запирание транзистора VT3. К этому

Страницы: 1, 2, 3