Вихідні транзистори VT1-VT4 підключені до шини дані системи через інший 4-бітовий регістр у мікросхемі КР1533ИР34 (DD19-1). Інформація записується в регістр DD16 по сигналі not(CS_DIDO + WR). Вихідні буферы регістра DD19-1 увесь час відкриті, що забезпечує підтримку рівнів сигналів, записаних у регістр, на ланцюзі бази транзисторів VT1-VT4.
Хоча групи вхідних і вихідних сигналів підключаються до шини даних через окремі 4-бітові регістри, однак обидва регістри мають той самий системну адресу FFF3h. Прийом і видача даних виробляються шляхом читання або запису байта за адресою FFF3h, причому при читанні й записі використаються ті самі молодші розряди D0-D3 шини даних.
16. З якою метою в де-яких блоках мікропроцесорної системи застосовується елементи гальванічної розв'язки.
17. Наведіть усі відомі вам типи елементів гальванічної розв'язки та поясніть їх принцип роботи. Покажіть на схемі УУМС-2 ці елементи та поясніть їх функції.
18. Які функції покладено на периферійний МК стенду УУМС-2.
Інтерфейс між периферійним мікроконтролером і системною шиною даних реалізований на основі двох зустрічно включених регістрів КР1533ИР22, що мають однакову системну адресу FFF4h.
Таким чином, передача даних від основного контролера на периферійний виконується шляхом запису байта в зовнішній регістр за адресою FFF4h. Периферійний контролер може прочитати байт із цього регістра, видавши низький рівень по лінії AVR_RD. Для передачі даних основному контролеру периферійний повинен видати бать даних на свій порт PC і сформувати високий рівень по лінії AVR_WR. При цьому дані фіксуються в регістрі, і можуть бути прочитані основним контролером за адресою FFF4h.
Для пересилання даних від основного контролера до периферійного використаний регістр DD25. Входи цього регістра підключені до шини даних D0–D7, а виходи – лініями AVR_D0 – AVR_D7 до порту PC (лінії PC0–PC7) периферійного мікроконтролера. Запис у регістр DD25 по шині даних тактируется сигналом not(CS_AVR + WR), що подається на вхід С. Читання із цього регістра в периферійний мікроконтролер виробляється по низькому рівні сигналу AVR_RD, що подається на вхід дозволу видачі #OE. Сигнал AVR_RD повинен програмно формуватися периферійним мікроконтролером на лінії PD0 порту PD.
Для пересилання даних від периферійного мікроконтролера до основного використаний регістр DD26. Входи цього регістра підключені лініями AVR_D0 – AVR_D7 до порту PC (лінії PC0–PC7) периферійного мікроконтролера, а виходи – до шини даних D0–D7. Запис у регістр DD26 від периферійного мікроконтролера тактируется високим рівнем сигналу AVR_WR, що подається на вхід С. Сигнал AVR_WR повинен програмно формуватися периферійним мікроконтролером на лінії PD1 порту PD. Читання з регістра DD26 по шині даних в основний мікроконтролер виробляється по сигналі not(CS_AVR + RD), що подається на вхід дозволу видачі #OE.
Для запиту даних і підтвердження читання основний і периферійний контролери можуть обмінюватися сигналами PRRQ (запит даних) і PRANS (підтвердження). Рекомендується використати активний низький рівень цих сигналів. Крім того, периферійний контролер може генерувати запит на переривання основного контролера (лінія #INT1_AVR), при цьому основний контролер одержує переривання по лінії #INT1 (низький рівень або зріз сигналу).
Таким чином, наявне апаратне з'єднання дозволяє реалізувати різні види протоколів обміну між основним і периферійним мікроконтролерами (синхронний, асинхронний по запиті, командний і т.п.).
19. Вкажіть архітектурні особливості периферійного МК.
У блоці периферійного мікроконтролера реалізована схема прийому аналогових сигналів від зовнішнього встаткування. Є технічна можливість подавати на АЦП у складі мікроконтролера AVR кожної з восьми аналогових сигналів (напруга уніполярне від 0 до +5У). Всі лінії прийому аналогових сигналів ADC0-ADC7 буферированы за допомогою операційних підсилювачів. У схемі використані мікросхеми підсилювачів TL072, що містять по двох ідентичних підсилювача на кристалі - DA9-DA12. Оскільки входи АЦП у складі периферійного мікроконтролера працюють в уніполярному режимі, на вході кожного підсилювача встановлений стабілітрон (VD15 - VD22), що забезпечує блокування вхідної напруги негативної полярності. Використання аналогових входів АЦП периферійного мікроконтролера представлене в табл. 7.
Аналогові сигнали ADC0 й ADC1 задаються за допомогою потенціометрів, установлених на верхній панелі корпуса УУМС-2 і маркірованих як АЦП вх. 1 й АЦП вх. 2 відповідно.
Периферійний мікроконтролер дозволяє вводити й перетворювати аналогові сигнали в абсолютному й диференціальному режимах. У другому випадку диференціальні сигнали сприймаються попарно із входів ADC0–ADC1, ADC2–ADC3, ADC4–ADC5, ADC6–ADC7. Таким чином, є можливість обробляти різницю сигналів з потенціометрів АЦП вх. 1 й АЦП вх. 2.
Слід зазначити, що апаратні засоби периферійного мікроконтролера ATmega16 дозволяють виконувати внутрішньо масштабування інформації, прийнятої з АЦП, з різними коефіцієнтами.
20. Як здійснюється обмін інформацією між основним та периферійного МК, яка частина адресного просторі УУМС-2 при цьому використовується. Покажіть на принциповій схемі шляхи цих сполучень, поясніть призначення використаних у них елементів.
21. Що являє собою ШІМ генератор. Як здійснюється управління їм. Покажіть на принциповій схемі та стенді елемента, що приймають доля у формуванні Шім-сигналів. Де використовуються ці сигнали.
У структурі периферійного мікроконтролера є убудовані Шим-генераторы для формування широтно-модулированных імпульсів керування виконавчими пристроями. У даній системі використані два канали ШИМ, а саме PWM0 (вихід OC1A) і PWM1 (вихід OC1B), реалізовані в складі таймера Т1. Програмування таймерів МК у режимі Шим-генераторов докладно описане в.
Вихідні сигнали Шим-импульсов PWM0 й PWM1 буферированы операційними підсилювачами з коефіцієнтом передачі 1 на мікросхемі DA13 і виведені на схемне рознімання J13 і відповідне рознімання на корпусі УУМС-2. Крім того, сигнал PWM0 продублирован на BNC-коннекторе, розташованому на задній панелі корпуса УУМС-2, для візуалізації на осцилографі.
22. Покажіть на схемі блоки ЦАП. Поясніть призначення всіх елементів, що входять до ЦАП.
Цифроаналоговый перетворювач (ЦАП) виконує перетворення 11-розрядного коду (старший біт – знак) в аналоговий сигнал у вигляді двухполярного напруги (±10У) у відповідності зі знаком числа. В адресному просторі УУМС блок ЦАП представлений двома регістрами виводу:
адреса FFF5h - молодший байт коду числа
адреса FFF6h - старша частина коду числа (використаються біти 0 й 1) і знак у старшому 7-м битці. Виведене число повинне представлятися в прямому коді незалежно від знака.
Цифроаналоговый перетворювач (мікросхема DD33) підключений до системної шини даних через регістри КР1533ИР22 на мікросхемах DD30 й DD31. Запис у ці регістри виробляється по сигналах not(CS_DAC_LOW + WR) і not(CS_DAC_HI + WR) відповідно. Вихідні буферы регістрів DD30 й DD31 увесь час відкриті, що забезпечує підтримку рівнів сигналів, записаних у регістри, на інформаційних входах ЦАП.
Сам перетворювач побудований на мікросхемі 10-розрядного струмового ЦАП КР572ПА1. Операційний підсилювач на DD17-1 необхідний для формування вихідного аналогового сигналу в діапазоні 0...10…10В. Такий діапазон забезпечується напругою зсуву на вході U0 ЦАП, формованим стабілітроном VD9.
На другому підсилювачі в складі мікросхеми DD17 побудована схема формування двухполярного сигналу на підставі знака вхідного коду АЦП. Сигнал знака, що знімає з розряду 7 регістра DD31, управляє електронним ключем DD35-1. Якщо знак позитивний, то цей сигнал дорівнює "0", і ключ DD35-1 розімкнуть - підсилювач DD17-2 працює як повторювач аналогового сигналу (вихідний діапазон 0...+10У).. Якщо знак негативний, то сигнал знака дорівнює "1", і ключ DD35-1 комутирує крапку з'єднання резисторів R55 й R56 на ланцюг GND, і в результаті підсилювач DD17-2 інвертує вихідний аналоговий сигнал (вихідний діапазон 0...-10У).
Сигнал на виході блоку ЦАП має назва DAC і виведена на схемне рознімання J11. Із цього рознімання сигнал DAC виведений на рознімання на корпусі УУМС-2, маркірований як ЦАП, а також продублирован на BNC-коннекторе, розташованому на задній панелі корпуса УУМС-2, для візуалізації на осцилографі.
Також сигнал DAC подається на масштабирующий підсилювальний каскад на мікросхемі DA19 для одержання однополярного сигналу в діапазоні 0...5В, подаваного на вхід ADC3 АЦП у складі периферійного мікроконтролера. На підсилювачі DA19-1 виконується ослаблення сигналу по амплітуді в 4 рази (коефіцієнт передачі дорівнює 0,25), а на підсилювачі DD1A-2 відбувається зсув сигналу з діапазону -2,5...+2,5У в діапазон 0...5В. Таким чином, виходить однополярний сигнал, названий DAC5. Цей сигнал через буфер DA12-2 надходить на вхід ADC3 аналого-цифрові перетворювачі. Це дозволяє автономно протестувати роботу ЦАП й АЦП.
23. Опишіть особливості та наведіть основні характеристики інтегральної схеми КР572ПА1.
Системна програма MONITOR функціонує на універсальній керуючій мікроконтролерній системі УНМС-2, побудованої на основі однокристального мікроконтролера AT89S8252 сімейства MCS-51.
Програма MONITOR виконує наступні функції:
− ініціалізація УУМС-2;
− стартова перевірка елементів індикації УУМС-2;
− завантаження двійкового файлу здійсненних кодів функціональної програми користувача на згадку програм універсальної керуючої мікроконтролерній системи УУМС-2 через послідовний інтерфейс у стандарті RS-232;
− запуск функціональної програми користувача, завантаженої на згадку програм УУМС-2.
Здійсненний код системної програми MONITOR розміщається у внутрішній (резидентної) пам'яті програм основного мікроконтролера AT89S8252. Ця область пам'яті фізично реалізована як Flash-пам'ять. Програма MONITOR займає адресну область із 0000h до 0A3Fh, тобто 2624 байта. Інша частина резидентної пам'яті програм мікроконтролера (до 8192 байт) вільна й не використається.