2. Описание электрической принципиальной схемы

2.1. Общие сведения

Все основные узлы микролаба, включая цифровой дисплей и клавиатуру, расположены на той же плате, что и микропроцессор. Электрическая принципиальная схема платы представлена в приложении. Для подключения периферийных устройств и расширения функциональных возможностей микролаба, а также для обеспечения отладки аппаратных средств микропроцессорных устройств на плате имеется краевой разъем, на который выведены шины адреса, данных и управления. Цветной маркировкой выделены основные блоки платы, а также шины, по которым происходит взаимодействие этих блоков.

Основными блоками платы являются:

- тактовый генератор;

- генератор состояний ожидания;

- центральный процессор;

- контроллер шины;

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

- интерфейс параллельного ввода/вывода;

- интерфейс последовательного ввода/вывода;

- клавиатура и табло из 8 цифровых индикаторов.

Состав и описание каждого блока приводятся в пп.2.2 – 2.10.

2.2. Тактовый генератор

Тактовый генератор выполнен на БИС КР1810ГФ84 (D1). Времязадающим элементом является кварцевый резонатор B1, который имеет частоту генерации 14274, 64 КГц. Микросхема КР1810ГФ84 делит частоту на 3, вырабатывая на выходе clk (D1:8) тактовые сигналы с частотой 4,8 МГц, а затем еще на 2, получая ча­стоту 2,4 МГц на выходе pclk (D1:2). Сигнал с выхода clk являет­ся тактовым сигналом для микропроцессора, pclk используется всеми остальными микросхемами. По желанию пользователя тактовым сиг­налом для МП может быть выбран PCLK вместо clk . Выбор рабочей час­тоты МП осуществляется перемычкой Х3.

Генератор КР1810ГФ84 вырабатывает два выходных управляющих сигнала, которые выдаются синхронно сигналу clk (частота 4,8 МГц). Это RESET- СБРОС (D1:10) и READY - ГОТОВНОСТЬ (D1:5).

Сигнал reset используется для инициализации микролаба и вырабатывается при переходе сигнала на входе RES (D1:11) в низкое состояние (при включении источника питания или при нажатии клавиши СБРОС).

Сигнал готовности ready активен, если на входе RDY1 (D1:4) установлен уровень логической единицы. Этот уровень обеспечивается генератором состояний ожидания, работа которого рассматривается в следующем пункте.

2.3. Генератор состояния ожидания

Генератор состояния ожидания (D4.3, D6, D7.1, D7.3) позволя­ет вставлять состояния ожидания в цикл работы МП для компенсации медленных периферийных устройств ввода/вывода или схем памяти, кото­рые могут быть использованы при расширении ПЗУ микролаба. Кроме того, со­стояния ожидания необходимы при работе МП на частоте 4,8 МГц (при работе на частоте 2,4 МГц не требуется состояния ожидания).

Управление состояниями ожидания осуществляется переключателем S3. Для разрешения работы генератора состояний ожидания необходимо установить управляющий контакт 8 (самый левый) переключателя S3 в верхнее положение (разомкнуто). Выбор числа состояний ожидания осуществляется контактами 1-7 переключателя S3. Номер контакта указывает на число состояний ожидания: контакту 1 (правому) соответствует одно состояние ожидания, контакту 2 – два состояния, контакту 3 – три состояния и т.д. Нумерация контактов переключателя - справа налево. Для установки необходимого числа состояний ожидания соответствующий контакт переводят в нижнее положение (замкнуто), при этом только один из контактов 1-7 может находиться в нижнем положении, остальные должны быть в верхнем. Если все контакты находятся в верхнем положении, то число состояний ожидания эквивалентно нулю.

Генерация состояний ожидания осуществляется микросхемой D6 (КМ555ИР8 – восьмиразрядный регистр сдвига с параллельным выходом). Перед каждым циклом записи, чтения или прерывания происходит очистка регистра, а затем, когда вход clr микросхемы D6 переходит в неактивное состояние (логическая единица), начинается сдвиг логической единицы через регистр. После того, как происходит выбранное число сдвигов, логическая единица поступает на вход инверто­ра D4.3, а затем - на элемент D7.3 и передается на вход rdy1 микросхемы D1. rdy1 становится активным, и выход ready тактового генератора также переходит в активное состояние.

Контакт 8 переключателя S3 должен всегда находиться в нижнем положении, если при работе микролаба не требуется вставлять состояние ожидания. Поскольку в этом случае на входы конъюнктора D7.3 (D7.3:10 и D7.3:11) подается логический ноль, а вход RDY1 тактового генератора D1 находится в активном состоянии, то работа генератора состояний ожидания запрещается.