Зміст.
Введення
1. Обгрунтування розробки
2. Аналіз технічного завдання та розробка структурної схеми
3. Вибір способу введення цифрового сигналу в комп'ютер
3.1 Особливості паралельного порту
3.2 Програмування порту
4. Розробка принципової схеми пристрою
4.1. Вибір аналого-цифрового перетворювача
4.2 Обмеження рівня вхідного аналогового сигналу
4.3 Перетворення аналогового сигналу
4.4 Захист АЦП
4.5 Забезпечення джерела живлення й пристрої індикації
5. Розробка програмного забезпечення
5.1 Обмін даними з АЦП
5.2 Перетворення отриманих даних
5.3 Запуск і зупинка керованої програми
5.5 Налаштування програми
5.6 Використання програми
6. Конструкторський розділ
6.1. Розрахунок надійності
6.2. Розробка конструкції
7. Рекомендації щодо організації робочого місця лікаря топометріста.
8. Економіка.
Висновок.
Програми.
Література.

Введення

У цей час у медичних дослідженнях широко використовуютьсякомп'ютерні томографи. З їх допомогою можна отримати поперечне комп'ютерно -томографічне зображення. Це зображення має цілий ряд переваг,включаючи можливість його реконструкції в потрібній проекції, а також високуздатність до передачі нізкоконтрастних об'єктів, яка у комп'ютернихтомографів значно вище, ніж у інших методів побудовирентгенівського зображення. Недоліком комп'ютерних томографів є їхдорожнеча. Однак, існує можливість отримання реконструюєтьсязображення аналогічного комп'ютерно-томографії за допомогоюрентгенівського симулятора для планування променевої терапії, який маєдеякі подібності з томографом (що обертаються навколо тіла пацієнта джерелоі приймач рентгенівського випромінювання). Рентгенівські симулятори знаходятьзастосування в лікувальних установах, що займаються лікуванням онкозахворювань.
Для використання симулятора як томографа необхідно при обертаннівипромінювача і приймача (що знаходяться на протилежних сторонах гантрі)навколо об'єкта, безперервно записувати отримується зображення пам'ять ЕОМ.
Далі з її допомогою, через застосування спеціальних алгоритмів можна отриматизображення аналогічне тому, яке одержують за допомогою комп'ютернихтомографів. Тут постає завдання запуску та зупинки програмногозабезпечення, захоплюючого відеопослідовності при досягненні гантрісимулятора певних кутів повороту. Вирішення цього завдання і єметою даної роботи.

1. Обгрунтування розробки

Рентгенівський симулятор - це апарат для визначення величини іположення (орієнтації і віддалення від випромінювача) області опромінення, а такожмаркування цієї області на тілі пацієнта при плануванні променевоїтерапії, що проводиться далі на потужних апаратах з використаннямрадіоізотопів і прискорювачів частинок. Симулятор також засіб контролюзмін осередку захворювання в результаті опромінень. На підставі данихцього контролю лікар приймає рішення про зміну параметрів опромінення приподальше лікування.

Важливість створення та застосування симуляторів зумовлена великоюпотужністю випромінювання при променевій терапії і необхідністю дуже точнонаправляти його потік на вогнище захворювання для досягнення максимальноголікувального ефекту при мінімальному впливі на здорові тканини й органи.

Симулятори за своїми електричними і радіаційним параметрами аналогічнийдіагностичних апаратів. Однак за конструкцією і параметрами своїхштативні пристроїв він відповідно до призначення має велику схожістьз установками для променевої терапії.

Всі симулятори побудовані за однією схемою. Потужний рентгенівськийвипромінювач та підсилювач рентгенівського зображення закріплені напротилежних кінцях П-образної дуги, яка може здійснювати круговийрух щодо горизонтальної осі, закріпленій в підлогової станини.
[1]

Навпаки штатива випромінювача і пристрою реєстрації зображення (УРИ)встановлено стіл з плаваючою декою яка розташовується в проміжку міжвипромінювачем і УРИ. Завдяки повороту дуги, поступальний рухам декистолу і поворотів станини столу пучок випромінювання може бути направлений піддовільним кутом в будь-яку точку тіла пацієнта, що лежить на столі.

Каретки, що несуть на собі випромінювач і УРИ, можуть здійснювати незалежніпоступальні руху в площині дуги перпендикулярно осі обертанняостанньою. При подібному поперечному переміщенні випромінювача змінюєтьсяфокусна відстань. Це переміщення дозволяє погоджувати установкисимулятора з геометричними параметрами різних терапевтичнихапаратів. У свою чергу, переміщення УРИ призводить до зміни форматузображення рентгеноскопії. Використовуючи цей рух УРИ при повороті П -образного плеча, можна підтримувати одне і те ж відстань від УРИ достолу. При спільному русі випромінювача і УРИ змінюється масштабзображення.

Випромінювач забезпечений глибинної діафрагмою, маркером поля опромінення ісвітловим віддалеміром. До складу маркера входять світловий проектор імолібденові нитки, що утворюють координатну сітку, видиму в рентгенівськомувипромінюванні і проектуються світловим проектором на тіло пацієнта.
Рентгенівське та світлове зображення сітки збігаються в просторі.
Переміщуючи шторки діафрагми за допомогою електродвигунів, можнавстановлювати величину поля опромінення тіла пацієнта за розмірамирентгенівського зображення осередку захворювання. Mag/поля взалежно від орієнтації вогнища задають поворотом глибинної діафрагми імаркера щодо центрального променя.

Прямі і зворотні повороти несучої дуги та глибинної діафрагми змаркером, прямі і зворотні переміщення випромінювача, УРИ і шторок глибинноїдіафрагми задаються натисканням відповідних клавіш на пульті управління.
Вибране рух припиняється при звільненні натиснутою клавіші. Післяприпинення руху на шкалах, розташованих на пульті управління, а такожна П-подібному плечі, корпусі діафрагми і опорі столу можна прочитатичислові значення кутових і лінійних координат, що визначають розмір,положення поля опромінення та її віддаленість від випромінювача.

У складі симуляторів використовують потужні автономні рентгенівськіживлять пристрої. Вибір оптимального стану пацієнта щодовипромінювача, орієнтації і розмірів області опромінення для подальшоголікування здійснюють під час рентгеноскопії з використанням УРИ ітелевізійного екрану. Відповідне цим умовам зображення зкоординатної сіткою фіксують на великоформатної рентгенівській плівці,що знаходиться в автоматичній касеті під столом пацієнта. Після вимкненнярентгенівського випромінювання включають світловий маркер і обводять олівцемспроектовані на тіло пацієнта лінії координатної сітки.

Отримані за допомогою симулятора числові дані, рентгенограми імаркування на тілі пацієнта є основою для точного планування променевоїтерапії.

Симулятор SLS фірми Philips дозволяє точно визначати місцелокалізації пухлини в тілі пацієнта. Цей симулятор призначений дляпроведення радіографії, рентгеноскопії, телетерапіі. Симулятор включає всебе: стіл для пацієнта, гантрі - П-подібну дугу з закріпленими на їїпротилежних кінцях рентгенівському випромінювачі і приймачі зображення,пульт управління, монітори для спостереження за дослідженнями. Узагальненасхема основних вузлів симулятора SLS показана на рис 1.1. В якостіприймача рентгенівського зображення в симуляторі використовуєтьсярентгенівський електронно-оптичний перетворювач (РЕОП). Він представляєз себе електровакуумний прилад, усередині якого вхідний екран перетворитьрентгенівське зображення у видиме з подальшим посиленням його яскравостіелектронно-оптичною системою. У РЕОПе рентгенівський екран знаходиться воптичному контакті з фотокатодом всередині вакуумної колби. У ньому відбуваєтьсяпотрійне перетворення зображення:

Рис. 1.1. Симулятор SLS-9 фірми PHILIPS Володимирського обласного онкодиспансеру.

1. рентгенівське зображення перетворюється на світлове вхіднимлюмінесцентним екраном, розміщеним у вакуумній колбі;
2. світлове зображення через тонку прозору перегородку переноситься нафотокатод, де воно перетворюється на електронне;
3. після прискорення в електричному полі і електростатичного фокусуванняелектродами 5 електрони утворюють сфокусоване зменшене зображення вплощині катодолюмінесцентного екрану, де знову виникає світловезображення. Далі зображення фіксується відеокамерою і видається намонітор.
Як відомо, за допомогою комп'ютерної томографії (КТ) можна виокремитиплоске розтин тіла; при цьому рентгенівське випромінювання проходить крізь церозтин лише в тих напрямках, які лежать всередині нього і паралельніцього перетину. Жодна частина тіла, розташована поза даного перетину, невзаємодіє з рентгенівським пучком, і тим самим знімається проблема,характерна для звичайної рентгенографії, проблема накладення паразитнихзображень від різних глибин. [2]

Рентгенівське зображення, що отримується за допомогою комп'ютерноїтомографії, являє собою зображення деякого зрізу (товщиноюзвичайно в кілька міліметрів).

Комп'ютерні томографи створюють цифрове зображення шляхом вимірюванняінтенсивності рентгенівських променів, які пройшли через тіло під час обертаннярентгенівської трубки навколо пацієнта. Коефіцієнт поглинання віялового пучкарентгенівських променів в об'єкті вимірюється за допомогою набору з декількох сотдо декількох тисяч рентгенівських детекторів (зазвичайтвердокрісталліческіх). Детектори збирають інформацію в кожній з проекцій,яка потім оцифровується і аналізується комп'ютером. На основіотриманих даних комп'ютер реконструює поперечне комп'ютерно -томографічне зображення. Це зображення має цілий ряд переваг,включаючи можливість його реконструкції в потрібній проекції, а також високуздатність до передачі нізкоконтрастних об'єктів, яка у комп'ютернихтомографів значно вище, ніж у інших методів побудовирентгенівського зображення.

Отримані за допомогою комп'ютерної томографії знімки відображаютьанатомічну структуру об'єкту в даному перетині з просторовимроздільною здатністю близько 1 мм і роздільною здатністю по щільності краще 1%.

Задача відшукання розподілу фізичної величини (наприклад,коефіцієнта лінійного ослаблення) g (x) була в загальному вигляді вирішена І. радономв 1917 р.

Рис. 1.2 До визначення сенсу змінних, використовуваних у формулах (1.1) і
(1.2). Пояснення в тексті.

Рис. 1.2 пояснює результати інверсії Радону в двовимірному випадку. Нехай
L - промінь, що перетинає об'єкт, s - вимірюється уздовж нього відстань, О --початок системи координат, (- кут між базисної лінією ОМ, що лежить ввибраної площині, і перпендикуляром, опущеним з ПРО на L, р - найкоротшавідстань від Про до L, n - орт, обумовлений тим же кутом (. У цихпозначення можна записати

(1.1)де двовимірний вектор r, повернений щодо ОМ на кут (, характеризуєположення на площині тієї точки, в якій відшукується розподіл g попроекція f (p, n). Як показано радоном,

(1.2)

В даний час розроблено велику кількість ефективнихалгоритмів, що дозволяють на швидкодіючих комп'ютерах отримуватитомограми по проекція f (p, n) і реалізованих на комерційнихкомп'ютерних томографах.

Відомі системи томографії чотирьох конструктивних різновидів,поколінь. Вони відрізняються один від одного характером руху пристрої
«Излучатель - детектори» при скануванні, видом пучка випромінювання, типом ічислом детекторів. Основна мета вдосконалення скануючих систем --зменшення часу дослідження і збільшення інформаційних параметрів.
Принципи сканування в системах чотирьох поколінь показані на рис. 1.3.

У системах першого покоління (рис. 1.3 а) здійснюється швидкепоступальний рух пристрою «излучатель - детектори» щодооб'єкта і потім - крокові обертальний рух на 180 ° з кроком 1 °. Об'єктсканується поодиноким коллімірованним променем. Повний цикл сканування двохсуміжних шарів складає 3 - 5 хв. Томографи даного різновиду вданий час не випускають.

У системах другого покоління (рис. 1.3 б) пристрій «ізлучатекь --детектори »здійснює ті ж рухи. Однак для прискорення дослідженнясканування здійснюється розбіжним пучком, що складається в середньому зп'ятнадцяти коллімірованних променів. Обертальне рух здійснюється на
180 ° із кроком 10-15 °. Цикл сканування складає 20 - 40 с. На цьомупринципі побудована більшість нейродіагностіческіх томографів.

Рис. 1.3. Принципи сканування в томографічних системах чотирьох

поколінь

Недоліки систем перших двох поколінь: 1) значна тривалістьсканування, яка служить причиною виникнення динамічних спотвореньпри дослідженні рухомих органів тіла; 2) наявність похибок,пов'язаних з двома видами руху скануючого пристрою і зростаючихпри експлуатації апаратури.

В системах третього покоління (рис. 1.3 в) сканування об'єктаздійснюється пучком віялоподібною форми, що повністю перекриває об'єкт,в результаті виключається поперечне поступальний рух пристрої
«Излучатель - детектори», яка здійснює тільки безперервне обертаннянавколо об'єкта на 180 °. Випромінювач працює в імпульсному режимі, авипромінювання за об'єктом вимірюється великим числом (250-500) малоінерційнихдетекторів. Тривалість імпульсів 1 - 5 мс, цикл сканування одного шаруне перевищує 5 с.

Системи четвертого покоління (рис. 1.3 г) відрізняються від системтретій використанням ще більшого числа (500-1000) нерухомихдетекторів, розставлених по колу, і безперервного випромінювання, такожповністю охоплює об'єкт. Загальна тривалість циклу сканування зменшуєтьсядо 2,5 с.

У системах перших двох поколінь великий час сканування прагнутьвикористовувати для машинної обробки інформації. З цією метою застосовуютьсяметоди відновлення зображень, що дозволяють починати обчислення відразу жпісля надходження масиву чисел, що відносяться до даного положенняскануючого пристрою.

В системах третього і четвертого поколінь, що мають малий чассканування, на відновлення зображення витрачається додатковечас (від кількох секунд до 1,5 - 2 хв).

До основним недоліком комп'ютерних томографів можна віднести їхдорожнечу. Однак, існує можливість отримання реконструюєтьсязображення, аналогічного комп'ютерної томограмі, за допомогою рентгенівськогосимулятора SLS-9, призначеного для планування променевої терапії,який має деякі подібності з томографом (що обертаються на загальнихмаятник - гантрі навколо тіла пацієнта джерело і приймач рентгенівськоговипромінювання). Тобто в принципі існує можливість використовувати наприкладбільш дешевий і розповсюджений симулятор як томографа. Необхіднотільки запам'ятати ряд зображень, одержуваних при скануванні об'єктаобертаються навколо нього джерелом і приймачем рентгенівськогозображення. Така можливість дійсно існує. Рентгенівськезображення, що пройшов через пацієнта, перетвориться у відеосигнал ібезперервно відображається на моніторі. Потім за допомогою персональногокомп'ютера і встановленою на ньому відео платі відеосигнал захоплюється, із певними параметрами (такими як частота кадрів) записується впам'ять.

Рентгенівські симулятори знаходять застосування в лікувальних установахонкологічного профілю. Для використання симулятора як томографанеобхідно при обертанні випромінювача і приймача (підсилювача рентгенівськогозображення) навколо об'єкта, безперервно записувати одержуваний відеорядзображень у ТВ-форматі в пам'ять ЕОМ. Далі, шляхом застосування спеціальнихалгоритмів можна отримати томограми, аналогічні тим, яке отримують здопомогою звичайних комп'ютерних томографів.

До недоліків подібного методу можна віднести наступні:
- Низька швидкість руху гантрі (час проходу 180 (складає 20 с);
- Мала кутова апертура рентгенівського пучка (близько 20 (), що вимагаєзастосування спеціально розробленої методики багатоцентровому зйомки абообмеження області застосування патологіями голови та шиї;
- Відсутність програмно - апаратних засобів керування запуском ізупинкою зйомки за допомогою плати відеовведення.

Як видно з наведених даних, реалізація режиму комп'ютерноїтомографиі на симуляторі дозволяє отримати апарат, аналогічний томографадругого покоління.

Якщо перші дві проблеми неможливо вирішити простими засобами, тотретя - синхронізацію зйомки - можна. Вирішення цього завдання і є метоюданої роботи.

Рентгенівський симулятор - це апарат для визначення величини іположення (орієнтації і віддалення від випромінювача) області патології, а такожмаркування цієї області на тілі пацієнта при плануванні променевоїтерапії, що проводиться далі на потужних апаратах з використаннямрадіоізотопів і прискорювачів частинок. Симулятор також є засобомконтролю змін осередку захворювання в результаті опромінень. На підставіданих цього контролю лікар приймає рішення про зміну параметрівопромінення при подальшому лікуванні.

Рентгенівське випромінювання, що пройшло через пацієнта, перетвориться здопомогою підсилювача рентгенівського зображення в відеосигнал і безперервновідображається на моніторі. Потім за допомогою персонального комп'ютера івстановленої на ньому плати відеобластера відеосигнал захоплюється, і зпевними параметрами (такими як частота і формат кадрів) записуєтьсяв пам'ять. Після цього записане зображення перетворюється за спеціальнимиалгоритмами для отримання томограм.

Однак, у цій системі є існує недолік. Симуляторспочатку не призначений для роботи в режимі комп'ютерним томографом, апрограмне забезпечення відеобластера не призначене для взаємодії зсимулятором. З цієї причини оператору доводиться вручну активізувати ізупиняти програму захоплення відеопослідовності, коли гантрісимулятора досягає певного кута. Це призводить до помітноїпохибки відпрацювання стартового і стоповою кута (близько 10 - 15 (), щонегативно позначається на якості одержуваних томограм.

Завданням даного дипломного проекту є розробка програмно -апаратного комплексу для відстеження положення гантрі симулятора іактивізації і зупинки програми, захоплюючої відеопослідовності,при досягненні певних кутів. Причому необхідно передбачитиможливість зміни кутів початку і кінця захоплення відеопослідовності.

2. Аналіз технічного завдання та розробка структурної схеми.

Існує декілька варіантів реалізації необхідного пристрою.
Наприклад можна завдання відслідковування положення гантріі покласти наапаратне забезпечення. Але при такому варіанті стає скрутнимпобудова достатньо гнучкої системи, що допускає варіації параметрівпочатку і кінця запису відеосигналу та інших параметрів, крім того цясхема вийде занадто складною і дорогою. Інший шлях полягає у покладанніобов'язків обробки сигналу на комп'ютер, а апаратне забезпеченнямає лише перетворити сигнал у форму, зручну для використання ЕОМ,тобто в цифрову форму. Не використовувати можливості комп'ютера в цiйситуації для обробки інформації про становище гантрі симулятора було бвеликою помилкою. По-перше комп'ютер вже використовується для захопленнявідеосигналу, тобто немає необхідності його купувати. По-друге здійснитицифрову обробку за допомогою ЕОМ набагато простіше і дешевше (за умови, що
ЕОМ є) ніж при використанні схемних рішень. По-третє в будь-якому разідоведеться виробляти пару з комп'ютером тому по іншомуактивізувати програму для захоплення відеопослідовності НЕпредставляється можливим.

Перетворення аналогового сигналу з датчика положення гантрі
(змінного резистора) у цифровій буде здійснюватися за допомогою аналого -цифрового перетворювача (АЦП). Для цього сигнал, що надходить від датчика,спочатку потрібно перетворити на вигляд придатний для використання аналого -цифровим перетворювачем. Після оцифровки сигналу за допомогою АЦП, сигналвводиться в комп'ютер, де відбувається його обробка. Управління аналого -цифровим перетворювачем здійснюється сигналами від комп'ютера.

Необхідними вузлами розробляється схеми повинні бутиперетворювач аналогового сигналу для підгонки його рівня під вимоги
АЦП, а також обмежувач рівня для запобігання перевищення допустимогорівня сигналу на вході АЦП.

Крім цього необхідно передбачити схеми захисту АЦП (як правиломікросхеми АЦП вимагають певного порядку подачі сигналів на входи).

Як сказано в технічному завданні, живлення пристрою необхідноздійснювати від джерела живлення симулятора, використовуючи напруги (15 В.
Як буде показано нижче, не всі компоненти можуть працювати від такогоджерела, тому необхідно одержати необхідні живлять напруги зіснуючих.

Виходячи з вищевикладеного слід наступна структурна схемаапаратної частини розробляється пристрої, представлена на рис 2.1.

Рис. 2.1 Структурна схема апаратної частини розробляється пристрою.

3. Вибір способу введення цифрового сигналу в комп'ютер.

Існує кілька способів передачі цифрового сигналу від зовнішньогопристрою в комп'ютер: через послідовний порт, через паралельнийпорт, через слот на материнській платі (ISA або PCI інтерфейс), через GAME --порт. [3]

Послідовний порт призначений для послідовної передачі вкомп'ютер - у кожен момент послідовний порт може приймати одинбіт інформації. Максимальна швидкість передачі інформації складає 115кБод. Доступ до послідовного порту COM1 здійснюється через порти 3F8-
3FF. Призначення портів наступне:
3F8 - регістр даних, також управляє швидкістю передачі даних.
3F9 - старший байт командного регістра, управляє дозволом апаратнихпереривань
3FA - старший байт командного регістра, управляє апаратнимипереривань, формованими послідовним портом.
3FB - регістр керування лінією.
3FC - регістр управління модемом.
3FD - регістр статусу лінії.
3FE - регістр статусу модему.
3FF - регістр доступу до "Stretch Pad"
Недоліками послідовного порту є: необхідність ініціалізаціїпорту перед його використанням, установка обробників апаратнихпереривань для синхронної роботи із зовнішнім пристроєм, складністьорганізації інтерфейсу з зовнішнім пристроєм, пов'язане з послідовноюпередачею даних з певною швидкістю.

Введення даних через слот на материнській платі є найбільш швидким.
Однак застосування цього способу доцільно лише для пристроївщо пред'являють підвищені вимоги до швидкості передачі інформації.
Створення пристрою, що вставляється в слот дуже важко, тому щовимагає повної підтримки цим пристроєм інтерфейсів ISA і PCI. Крімтого, незважаючи на підвищені можливості, зростає і складністьпрограмного забезпечення.

Робота з портом джойстика є найбільш простим способом, але,природно володіє і меншими можливостями. Обмін даними з
GAME - портом здійснюється через порт з адресою 201. Через молодші 4біта даного порту здійснюється читання даних з зовнішнього пристрою, 4старших біта є тригери, які можуть бути в одному здвох станів - "включено/вимкнено". Видно, що можливостей цьогоінтерфейсу явно не вистачає для вирішення поставленого завдання.

Найбільш прийнятним представляється організація обміну даними черезпаралельний порт (інтерфейс Centronics). Цей спосіб завдяки простотісполучення і зручності програмування широко використовується для підключеннядо комп'ютера нестандартних зовнішніх пристроїв. Особливості паралельногопорту описані нижче.

3.1. Особливості паралельного порту.

Основною перевагою інтерфейсу Centronics є його стандартність
- він є на кожному комп'ютері та на всіх комп'ютерах працює однакового
(правда з різною швидкістю). Для підключення зовнішнього пристрою допаралельний порт не потрібно відкривати системний блок комп'ютера, щодля багатьох користувачів може стати проблемою. Треба тільки під'єднатикабель до гнізда на його задній стінці.

Можна також зазначити таке гідність паралельного порту, якпростота його програмування на будь-якому рівні. У більшості мовпрограмування є процедури взаємодії в принтером, якілегко використовувати і для програмування нестандартного пристрою. А такяк з точки зору програмування паралельний порт являє собоютри програмно доступних регістра, не викликає ускладнень і написанняпрограм нижнього рівня. Отже даний інтерфейс можна рекомендувати в першучергу для сполучення з комп'ютером щодо нескладних пристроїв безпред'явлення жорстких вимог щодо швидкості інформаційного обміну і довжинілінії зв'язку.

Однак вибір розробником саме цього інтерфейсу для зв'язку свогопристрою з комп'ютером повинен бути усвідомленим і враховувати рядобмежень.

По-перше, можливості реалізації різних протоколів інформаційногообміну з пристроєм через паралельний порт невеликі. Дійсноневелика кількість сигнальний ліній інтерфейсу та можливості йогопрограмування не дозволяють реалізувати обмін по перериваннях або прямоїдоступ до пам'яті. Практично доводиться обмежуватися програмно -керованим обміном. Крім того, оскільки інтерфейс паралельного портує програмно-керованим, швидкість інформаційного обміну не можебути особливо велика і виявляється безпосередньо пов'язаної зі швидкодієюкомп'ютера. Тому не має сенсу пару через паралельний портпристроїв, що вимагають обробки або передачі інформації в реальному масштабічасу, таких як пристрої введення зображення, звукові системи і т.д.
Крім того, залежність швидкості інформаційного обміну від швидкодіїкомп'ютера робить практично нереалізованим без спеціальних хитрощівшвидкодіючі протоколи зв'язку. Ще однією особливістю інтерфейсує відсутність на його роз'ємі шин харчування (є тільки "земля"). Цеозначає, що сполучалося пристрій повинен використовувати зовнішнє джерелохарчування. Взагалі кажучи на погляд авторів, в ряді випадків це не тільки неє недоліком інтерфейсу але швидше його гідністю. Ні спокусивикористовувати живлення від комп'ютера, що може призвести до виходу його зладу.

У 99% комп'ютерів є лише один паралельний порт до якогоповинен підключатися принтер. Але і це обмеження часто не єістотним. По-перше, багато комп'ютерів, орієнтовані на роботу ззовнішньої апаратурою чудово обходяться без принтера. По-друге, ємаса простих і дешевих пристроїв (комутаторів) для підключення до одногопаралельний порт двох пристроїв.
Інтерфейс і, відповідно, паралельний порт персонального комп'ютераорієнтовані на підключення принтера. Підтвердженням цьому є іназва сигналів інтерфейсу - AUTO FD - автоматичний переклад папери,
PE - кінець паперу і т.д. Однак при розробці нестандартних пристроївдля підключення до паралельного порту його сигнали можуть бути використанідовільно. Усі сигнали інтерфейсу можна розділити на чотири групи:

1 - восьмирозрядних шина даних для читання і запису (сигнали
D0 ... D7);

2 - чотирирозрядний шина управління для запису з комп'ютера
(сигнали-STROBE,-AUTO FD,-INIT, і SLCT IN);

3 - пятіразрядная шина стану для читання в комп'ютер (сигнали-ASC,
BUSY, PE, SLCT і-ERROR);

4 - шина "землі".

Усі сигнали програмно доступні, що дозволяє реалізувати довільніпротоколи інформаційного обміну в рамках наявного їх набору ішвидкодії комп'ютера.

Раніше, на комп'ютерах моделей до Pentium міг бути встановленийодноспрямований паралельний інтерфейс. Тобто шина даних булаодноспрямованої, що дозволяло використовувати її тільки на висновок, для введенняданих необхідно було використовувати сигнали з пятіразрядной шинистану. У цьому випадку розрядність інформаційного обміну з читанняобмежена п'ятьма лініями. У сучасних комп'ютерах встановлюєтьсяуніверсальний паралельний інтерфейс, тобто в початкових установках системиє опція дозволяє використовувати паралельний порт як уодноспрямованої (режим сумісності), так і в двонаправленим
(розширеному) режимі. Це істотно збільшує можливості паралельногопорту. [4]

Паралельний порт має три адреси в просторі пристроїв введення -виводу комп'ютера: BASE - регістр даних BASE 1 - регістр стану
BASE 2 - регістр управління Тут "BASE" - перша адреса порту. Укомп'ютері може бути до трьох паралельних портів - LPT1 ... LPT3. Таблицябазових адрес портів знаходиться в області даних BIOS, починаючи з клітинки
408h: LPT1 - 0:408, LPT2 - 0:40 A, LPT3 - 0:40 C. Якщо порт не встановлено, тоу відповідній клітинці записаний 0.
BIOS підтримує до 3-х паралельних портів, які визначаються на етапіпочаткового тестування комп'ютера програмою POST
(Power-ON-Self-Test). Номери портів і шістнадцяткові адреси регістрівнаведені в таблиці 3.1.

Табл. 3.1.

Адресація регістрів паралельних портів.

| Паралельний | Регістр | Регістр | Регістр |
| | Даних | стану | управління |
| порт | | | |
| 1 | 3BCh | 3BDh | 3BEh |
| 2 | 378h | 379h | 37Ah |
| 3 | 278h | 279h | 27Ah |

При виявленні відповідного порту BIOS записує адресу йогорегістра даних, починаючи з адреси 0:408 h, і присвоює йому ім'я LPTn (nможе приймати значення від 1 до 3).

Взагалі кажучи, BIOS розуміє також і ім'я LPT4, тобто може працювати з 4 --ма паралельними портами, однак, для цього програміст повинен самподбати про те, щоб відповідний адреса регістра даних був записанийу визначену для LPT4 область - за адресою 0:410 h.

Розглянемо докладніше регістри паралельного порту.

Як було сказано вище, паралельний порт складається з трьох регістрів:регістр даних, реєстр стану і регістр управління.

Регістр даних паралельного порту представляє собою 8-ми розряднийрегістр, доступний за читання і запису і призначений для запису і читанняданих довжиною в байт. У режимі сумісності запис даних призводить до їхнегайну передачу в лінію. Передача даних в двонаправленим режимідещо складніше і управляється шляхом запису біта напрямки в регіструправління. Тільки при виконанні запису (біт напрямку дорівнює 0) байтпередається в лінію, в іншому випадку запис значення в регістрвиробляється, але в лінію байт не передається. Операція читання регістраданих призводить до читання останнього записаного значення в режимісумісності і при передачі в двонаправленим режимі. При виконаннічитання при прийомі (біт напрямку дорівнює 1) у двонаправленим режимі зрегістра зчитується значення лінії, тобто приймається байти. Форматрегістра наведено на рис 3.1.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |

Рис. 3.1 Формат регістра даних паралельного порту.

Біти D7-D0 визначають значення переданого або зчитує байтиінформації. Бітам регістра призначені відповідно роз'єми від 9 до 2 встандартному 25-ти штирьковий роз'ємі.

Цей реєстр використовується як в режимі сумісності, так і врозширеному режимі.

У режимі сумісності запис в регістр деякого значення призводить дойого негайної передачі в лінію. Операція зчитування з регістра приводитьдо зчитування самого останнього записаного значення.

Для двонаправленого паралельного порту в розширеному режимі операціязапису в регістр призводить до передачі значення в лінію тільки, якщо врегістрі управління біт DB = 0, тобто встановлений режим запису. В іншомувипадку відбувається тільки збереження записаного байти. Читання з регістраданих також управляється значенням біта DB в регістрі керування. Якщо DB = 0
(встановлений режим запису), то зчитується останнє записане значення.
Якщо DB = 1 (режим читання),то зчитується значення з лінії.

Регістр стану паралельного порту представляє собою 8-тирозрядний регістр, доступний тільки з читання. Він служить для отриманняінформації про роботу пристрою. Зчитується з регістра значення дозволяєвизначити рівень сигналу на деяких лініях, керованих підключенимпристроєм. На ріс.3.2 приведений формат регістра. Стани і описанізначення бітів регістра описані нижче.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| BUSY | ASC | PE | SEL | ERR | IRQS | резерв |

Рис. 3.2 Формат регістра стану паралельного порту.

BUSY визначає Інвертований стан лінії зайнято: 0 - пристрійзайнято; 1 - пристрій вільно;
Сигнал "зайнято" може формуватися з-за помилки, а також у тому випадку,коли принтер відключений або відсутній.

ASC показує Інвертований стан готовності до прийомучергового байта: 0 - пристрій готовий до прийому; 1 - пристрій неготове до прийому;

PE показує теку?? ий сигнал від принтера про стан паперу. Бітвстановлюється в 1, коли принтер виробляє сигнал кінець паперу (Paper
End).

SEL вказує поточний стан сигналу вибірка (Select) івстановлюється в 1, коли пристрій має бути обрана.

ERR задає Інвертований стан помилки у пристрої. Бітвстановлюється в 0 при виробленні принтером сигналу помилки (Error).

IQRS приймає значення 0, коли пристрій підтвердило прийомпопереднього байти інформації сигналом підтвердження (ASCnowlege). Значенняданого біта має сенс тільки для двонаправленого паралельного порту.
Режим підтвердження пристроєм прийому символу і вироблення перериванняуправляється бітом IRQE керуючого порту. Зазвичай, переривання від пристрою

LPT1 надходить на IRQ5, а від LPT2 - на IRQ7.

Регістр управління паралельного порту представляє собою 8-мирозрядний регістр, доступний за читання і запису і використовується для завданнярежимів роботи контролера паралельного порту, а також для передачі влінію ряду керуючих сигналів для влаштування Контролер можевиробляти переривання для процесора при отриманні від пристроюпідтвердження про прийом символу. Така можливість управляється 4 бітомрегістра управління. Більш докладно регістри контролера описані далі
Формат регістра керування описується нижче (рис. 3.3).

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Резерв | DIR | IRQE | SELIN | INIT | AFD | STRB |

Рис. 3.3 Формат регістра керування паралельного порту.

DIR використовується для завдання типу операції при роботі в розширеномурежимі (або напряму передачі даних): 0 - операція запису; 1 --операція читання. Цей біт має сенс тільки для двонаправленогопаралельного порту.

RQE управляє перериванням. Коли біт дорівнює 1, паралельний портпосилає переривання при виробленні сигналу ASC з боку пристрою.

SELIN управляє станом сигналу вибірки пристрої (Select In).
Коли біт встановлений в 1, пристрій вважається обраним. Даною лініївідповідає роз'єм 17.

INIT управляє інвертованим станом сигналу ініціалізаціїпристрої (Init). При цьому установка нульового значення біта означаєініціалізацію принтера.

AFD управляє станом сигналу автоматичний прогінрядка (Automatic Feed XT). Коли біт встановлений в 1, принтер післядруку кожного рядка буде автоматично переходити на новий рядок.

STRB управляє синхронної передачею даних на пристрій. Коли вінприймає значення 1, передані дані можуть читатися з ліній даних.

3.2 Програмування паралельного порту.

Програмування підключеного до паралельного порту апаратурипризначені тільки для встановлення певних бітів в регістрах даних і управлінняі читанні певних бітів з регістра стану. При цьому якщо зрегістром даних проблем не виникає (це звичайний байт регістр), тодва інших регістра мають деякі особливості По-перше, деякі бітиє інверсними. Під час запису в регістр управління нуля в цих бітахвстановлюються одиниці, а якщо на входах регістра стану встановленінулі, то їх цих бітів зчитуються одиниці