Розробка блоку управління тюнером супутникового телебачення

Анотація.

У даному дипломному проекті проведена розробка управління тюнеромсупутникового телебачення.

У розрахунково-теоретичному розділі розглянуті питання, що стосуютьсяобгрунтування структурної схеми, принципової електричної схеми,проведений розрахунок елементів схеми.

У конструкторсько-технологічному розділі проведені вибірконструкції блоку, розробка технологічного процесу зборки друкованоговузла і блоку в цілому. Зроблено розрахунок якості та інших технологічнихпоказників.

У техніко-економічному розділі обгрунтовується доцільністьданої розробки з точки зору річного економічного ефекту.

У розділі охорона праці та навколишнього середовища проведена розробказаходів щодо зменшення ОВПФ при техпроцесі збірки.

Введення.

Супутникове телебачення - область техніки зв'язку, що займаєтьсяпитаннями передачі телевізійних програм від передавальних земних станцій доприйомним з використанням штучних супутників землі (ШСЗ) якактивних ретрансляторів. Супутникове мовлення є сьогодні найбільшимекономічним, швидким і надійним способом передачі ТВ сигналу високоїякості в будь-яку точку великій території. До переваг СТВ відносятьсятакож можливість використання сигналу необмеженою кількістю прийомнихустановок, висока надійність ШСЗ, невеликі витрати та їх незалежність відвідстані між джерелом і споживачем.

Важливою проблемою в прийомних установках СТВ є можливістьавтоматичного керування ними. Вирішити цю проблему можна за допомогоюмікропроцесорних пристроїв.

Використання мікроелектронних коштів у виробах виробничого такультурно-побутового призначення не тільки приводить до підвищення техніко -економічних показників виробів (вартості, надійності, споживаноїпотужності, габаритних розмірів) і дозволяє багаторазово скоротити термінирозробки, відсунути терміни «морального старіння» виробів, але й надає їмпринципово нові споживчі якості (розширені функціональніможливості).

Використання мікропроцесорів в системах управління забезпечуєдосягнення високих показників ефективності при настільки низькій вартості,що мікропроцесорах, мабуть, немає розумної альтернативної елементарної базидля побудови керуючих та/або регулюючих систем.

Розробці пристрої управління тюнером на основі мікропроцесораприсвячена ця робота.

Технічне завдання.

Розробити пристрій управління тюнером, що володіє наступнимихарактеристиками:
1. Формує 3 аналогових сигналу керування в блоки налаштування відео, звуку, поляризації з наступними параметрами відповідно:а) Величина зміни напруги на виході від 0 до 9 В, крок зміни вмежах від (Umin = 8 мВ до (Umax = 10 мВ;б) шкала зміни напруги на виході від 0 до 9 В, крок зміни повиненбути в межах від (Umin = 60 мВ до (Umax = 80 мВ;в) шкала зміни напруги на виході від 0 до 4,4 В, крок змінинапруги повинен бути в межах від (Umin = 20 мВ до (Umax = 25мВ;
2. Видає сигнали дискретного управління (8 сигналів).
3. Приймає сигнали управління та стану блоків тюнера.
4. Видає дискретні сигнали в блок індикації для візуального контролю номера каналу від «00» до «99».
5. Забезпечує організацію годин реального часу з видачею показань на екран за запитом користувача.
6. Забезпечує видачу сигналів у блок екранної графіки.
7. Чи повинно забезпечувати збереження інформації в ОЗУ та інформації про реальний часу при зникненні напруги мережі.
8. Пристрій має забезпечувати прийом та обробку сигналів від передавача системи дистанційного управління, побудованого за типовою схемою включення мікросхеми КР1506ХЛ1.

Зміст.

Введення. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
Технічне завдання. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1. Розрахунково-теоретичний розділ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.1. Структурна схема пристрою керування. ... ... ... ... ... ... ... 10
1.2. Опис принципової електричної схеми. ... ... ... ... .15
1.2.1. Мікропроцесор 1821ВМ85. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
1.2.2. Адресна шина МП 1821ВМ85. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
1.2.3. Шина даних МП 1821ВМ85. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
1.2.4. Генератор тактових імпульсів для МП 1821ВМ85. ... ... ... .. 22
1.2.5. Встановлення початкового стану МП 1821ВМ85. ... ... ... ... ... 22
1.2.6. Запам'ятовувальні пристрою. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
1.2.7. Оперативне запам'ятовуючий пристрій. ... ... ... ... ... ... ... ... .24
1.2.8. Постійний запам'ятовуючий пристрій. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
1.2.9. Таймер. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
1.2.10.Устройство введення/виводу. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
1.2.11.Фіксірующая схема. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .43
1.2.12.Согласующая схема. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 44
1.2.13.Схема дешифрування. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45
1.2.14.Ціфро-аналоговий перетворювач. ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 48
1.2.15.Дополнітельние пояснення до схеми управління. ... ... ... ... .. 49
1.3. Розрахунки параметрів і елементів принципової схеми. ... 52
1.3.1. Розрахунок адресної шини та шини даних МП 1821ВМ85. ... ... 52
1.3.2. Розрахунок ЦАП. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .54
1.3.3. Розрахунок параметрів КТ3102Б. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 55
1.3.4. Ланцюг резонатора МС 512ВІ1. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57
1.3.5. Розрахунок RC-ланцюга МС 1533АГ3. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57
1.3.6. Розрахунок елементів ланцюга опорного напруги. ... ... ... ... ... ... 57
1.4. Довідкові дані. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 58
2. Конструкторсько - технологічний розділ. ... ... ... ... ... ... ... .67
2.1. Патентний пошук. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 68
2.2. Розробка конструкції блоку. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .70
2.3. Вибір та обгрунтування типу плати, її технології виготовлення, класуточності, габаритних розмірів, матеріалу, товщини кроку координатної сітки.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 71
2.4. Конструкторський розрахунок елементів друкованої плати. ... ... ... .72
2.5. Розрахунок параметрів проводить малюнка з урахуванням технологічнихпохибок отримання захисного малюнка. ... .74
2.6. Розрахунок провідників по постійному струму. ... ... ... ... ... ... ... .. 76
2.7. Розрахунок провідників по змінному струму. ... ... ... ... ... ... ... .. 77
2.8. Оцінка вібропрочності і удароміцності. ... ... ... ... ... ... ... 79
2.9. Розрахунок теплового режиму. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 81
10. Розрахунок якості. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 84
2.11. Розрахунок надійності. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .85
3. Техніко-економічний розділ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87
3.1. Передмова. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 88
3.2. Розрахунок собівартості пристрою керування. ... ... ... ... ... ... 89
3.3. Розрахунок оптової ціни вироби та порівняльний аналіз з базовимвиробом. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .96
3.4. Розрахунок річних експлуатаційних витрат. ... ... ... ... ... ... ... 97
3.5. Розрахунок річного економічного ефекту від впровадження спроектованоговироби. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .99
4. Розділ охорони праці. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 101
4.1. Забезпечення охорони праці на операціях збирання. ... ... ... ... .102
4.2. Розрахунок місцевої витяжної вентиляції. ... ... ... ... ... ... ... ... .. 105
4.3. Забезпечення виробництва друкованого вузла в надзвичайних умовах.
Забезпечення стійкості виробництва вироби при порушенні постачанькомплектуючих елементів і матеріалів. ... 107
Список літератури. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .112

розрахунково-теоретичні

РОЗДІЛ

1.1. Блок-схема пристрою керування.

Принцип функціонування схеми.

Пристрій

введення/виводу

БІ - блок індикації

ОЗП - оперативний запам'ятовуючий пристрій

ПЗП - постійний запам'ятовуючий пристрій

ДУ - дистанційне управління

Схема дистанційного управління (ДУ) генерує послідовністькоротких імпульсів ІЧ випромінювання, відповідно з натиснутою кнопкою на панелі
ДУ. Кожна послідовність складається з 14 імпульсів, з яких 11імпульсів інформаційних, а також попередній, який запускає іРоблячий імпульси. За допомогою 11 інформаційних імпульсів, мипередаємо сигнал ДУ, який являє собою десятібітовое слово. Йогочотири першого біта відведені для передачі адреси, а інші для передачікоманди. Таким чином можна сформувати 16 груп адрес по 64 команди вкожної (в нашому випадку будемо використовувати 16 команд з одним строгопевною адресою).

Двійкова інформація кожного біта визначається тривалістю інтервалівміж імпульсами. Логічному «0» відповідає основній інтервал часу
Т, логічної «1» - 2Т.

Часовий інтервал між попереднім і запускають імпульсами - 3
Т, між запускають і першим інформаційним - Т, між останнімінформаційним та зупиняючим - 3Т.

попередньо запуску-Біти Біти зупиняє-

тільних ющій адреси команди лівано

імпульс імпульс

8-бітова ШД (внутр.)

Джерело живлення

5 У земля

Х1

A8А15

AD0AD7

Х2

Вхід
Вихід

Вихід Готовність S0 S1 IO/M скидання скидання такт.імп. адресний Захоплення ключ відкритий Підтвердження захоплення

Малюнок 1.

У МП використана мультиплексна шина даних. Адреса передається по двохшинам: старший байт адреси - по шині адреси, а молодший байт адреси - пошині даних. На початку кожного машинного циклу молодший байт адреси надходитьна ШД. Цей молодший байт може бути зафіксований у будь-якому 8-розрядномуфіксаторі за допомогою подачі сигналу відмикання фіксатора адреси (ALE). Урешту часу машинного циклу шина даних використовується для передачіданих між ЦП і пам'яттю або пристроями введення/виводу.

ЦП виробляє для шини управління сигнали,, S0, S1 та IO/М.
Крім того, він же видає сигнал підтвердження переривань INTA. Сигнал HOLDі всі переривання синхронізовані за допомогою внутрішнього генератора тактовихімпульсів. Для забезпечення простого послідовного інтерфейсу в МПпередбачені лінія послідовного введення даних (SOD). МП має всього 5входів для подачі сигналів переривань: INTR, RST5.5, RST6.5, RST7.5. і
TRAP. Сигнал INTR має таке ж призначення, як і сигнал INT в МП 580ВМ80.
Кожен з входів RST5.5, RST6.5, RST7.5. може програмно маскуватися.
Переривання по входу TRAP не може бути маскувати. Якщо маска перериваньне встановлена, то на зазначені маскіруемие переривання МП будереагувати, розміщуючи при цьому вміст лічильника команд в стек і переходячидо виконання програми, адреса якої визначається вектором реєстру.

| Вхід переривання | Адреса пам'яті |
| 5.5 | 2 С16 |
| 6.5 | 3 L16 |
| 7.5 | 3 C16 |
| TRAP | 2 L16 |

Так як переривання TRAP не може, бути маскувати, при появі запитупереривання на цьому вході мікропроцесор буде завжди переходити довиконання програми, зазначеної вектором реєстру.

Входи сигналів переривань RST5.5, RST6.5 чутливі до рівня сигналу,вхід RST7.5 чутливий до переднього фронту сигналу. Значить по входу RST7.5достатньо подати імпульс, щоб генерувати запит на переривання. Кожномупереривання записаний деякий постійна пріоритет: сигнал TRAP маєнайвищий пріоритет, потім йдуть сигнали RST7.5, RST6.5, RST5.5, сигнал INTRмає нижчий пріоритет.

Прямий доступ до пам'яті в МП 1821ВМ85 забезпечується наступним чином:

. на вхід HOLD потрібно подати рівень логічної «1».

. Коли МП підтверджує отримання сигналу HOLD, вихідна лінія HLDA МП переводиться в стан логічної «1». Переклад цієї лінії в стан логічної «1» означає, що МП припинив управління АШ, ШД і шиною керування.

Для реалізації режиму очікування необхідно на вхід READY МП 1821ВМ85 подати рівень логічного «0». Це необхідно, коли час реакції пам'яті або пристрою введення/виводу більше, ніж час циклу команди.

Кожна команда МП складається з одного, двох чи трьох байтів, причому перший байт це КОП команди. КОП визначає природу команди, за копу ЦП визначає, чи потрібні додаткові байти і якщо так, ЦП їх отримає в наступних циклах. Оскільки байт КОПа складається з 8 біт, може існувати 256 різних КОПів, з числа яких МП 1821ВМ85 використовує

244.

Основна послідовність дій при виконанні будь-якої команди така: < p> 1. Мікропроцесор видає в пам'ять адресу, за якою зберігається код операції команди.

2. Код операції читається з пам'яті і вводиться в мікропроцесор.

3. Команда дешифрується процесором.

4. Мікропроцесор настроюється на виконання однієї з основних функцій відповідно до результатів дешифрування зчитаної коду операції.

Фундаментальної та відмінною особливістю використання МП припроектуванні пристроїв полягає в наступному: синхронізація всіхсигналів у системі здійснюється схемами, що входять до складу кристаламікропроцесора.

Швидкість виконання команд залежить від тактової частоти. Рекомендованатактова частота дорівнює 3.072 МГц. У цьому випадку тривалість одногомашинного такту приблизно дорівнює 325 мс, а потрібний час доступу допам'яті - близько 525 мс, що відповідає полегшеного режиму для МОПпам'яті.

1.2.2. Адресна шина мікропроцесора 1821ВМ85.

У МП 1821МВ85 використовується принцип «тимчасового мультиплексування»функцій висновків, коли одні і ті ж висновки в різні моменти часупредставляють різні функції. Це дозволяє реалізувати ряд додатковихфункцій при тих же 40 висновках в корпусі МП. Вісім мультиплексованихвисновків грають роль шини даних, або молодших розрядів адресної шини.
Необхідно «фіксувати» логічні стану висновків AD0AD7 МП вмоменти, коли вони функціонально представляють адресні розряди А0А7.
Для цього необхідно точно знати, коли на цих висновках відображаєтьсяадресна інформація. У корпусі МП існує спеціальний висновок N 30,позначений ALE - відкриття фіксатора адреси, сигнал на якому внормальному стані відповідає логічного «0». Якщо інформація нависновках AD0AD7 (N 1219), є адресною А0А7, то ALEпереводиться в стан логічної «1». При переходу ALE зі станулогічної «1» в стан логічного «0» інформація на AD0AD7 повиннабути зафіксована. Відзначимо що для стробування адресної інформації від МПможе бути використаний будь-фіксатор. Єдина пересторога,яку необхідно дотримуватися при використанні фіксаторів, полягає вузгодження навантаження по струму для висновків AD0AD7 МП 1821ВМ85 і входівфіксатора, щоб уникнути їх перевантаження, тобто необхідно переконатися, що струм навході використовуваного фіксатора не є занадто великим для МП. Уяк фіксатора будемо використовувати регістр, тактіруемий сигналом ALE відмікропроцесора. Реєстр - це лінійка з декількох тригерів. Можнапередбачити логічну схему паралельного відображення на виходахстану кожного тригера. Тоді після заповнення регістра від паралельнихвисновків, за командою дозволу виходу, накопичене цифрове слово можнавідобразити порозрядної відразу на всіх паралельних виходах.

Для зручності почергової видачі даних від таких регістрів (буфернихнакопичувачів) в шину даних процесора паралельні виходи регістрівзабезпечуються вихідними буферними підсилювачами, що мають третє, розімкнутого Zстан.

З безлічі регістрів різних серій свій вибір я зупинив на регістрісерії 1533, тому що в порівнянні з серією 555 вони мають більшу швидкодію та менше (в 1.52 раза) енергоспоживання. У свою чергу регістрисерії 555 мають швидкодію аналогічне швидкодією серії 155, алеменше енергоспоживання.

Мікросхема 1533UR22 - восьмизарядний регістр - засувка відображенняданих, вихідні буферні підсилювачі якого мають третю Z-стан.
Поки напругу на вході № 11 високого рівня, дані від паралельних входіввідображаються на виходах. Подачею на вхід № 11 напруги низького рівня,дозволяється запис у тригери нового восьмібітового байти. Якщо на вхід № 1подати напругу високого рівня, виходи мікросхеми переходять у 3-є Zстан.

Таким чином, за допомогою мікросхеми 1533 UR22 ми фіксуємо адреснуінформацію, що надходить від МП.

Схема включення 1533 UR22.

| | 1 | | | | |
| ALE | | ОЕ | | | |
| | 11 | | | | 2 Uп = 5В |
| | | РЕ | | Q1 | |
| | 3 | | | | 5 № 10 - ЗЕМЛЯ |
| | | D1 | | Q2 | |
| | 4 | | | | 6 № 20 - Uп |
| | | D2 | | Q3 | |
| | 7 | | | | 9 |
| | | D3 | | Q4 | |
| К | 8 | | | | 12 |
| AD0 [p | | D4 | | Q5 | |
| ic] | | | | | |
| AD7 | 13 | | | | 15 |
| | | D5 | | Q6 | |
| | 14 | | | | 16 |
| | | D6 | | Q7 | |
| | 17 | | | | 19 |
| | | D7 | | Q8 | |
| | 18 | | | | |
| | | D8 | | | |

Таблиця істинності.
| | | | | Вихід | Вихід |
| | | | | Тріг-ге | |
| | | | | Ра | |
| | [Pic | PE | Dn | | Q0 |
| Дозвіл і зчитування з |] | В | Н | Н | Q7 |
| регістра | Н | В | В | В | Н |
| | Н | | | | В |
| Замиканні і зчитування з | Н | Н | «Н» | Н | Н |
| регістра | Н | Н | «В» | В | В |
| Замиканні в регістр | В | Н | «Н» | Н | Z |
| розрив виходів | В | Н | «В» | В | Z |

1.2.3. Шина даних мікропроцесора 1821ВМ85.

Шина даних на відміну від шини адреси є двобічної. Значитьнеобхідно передбачити?? уфер, який за відповідними сигналамиуправління від МП буде пропускати дані як до МП так і від нього. В якостідвонаправленого буфера будемо використовувати мікросхему 1533
АП6.

Мікросхема 1533 АП6 містить 8 ДНШУ з трьома станами висновків, двавходу дозволу ЕАВ - № 1 (перемикання напрямку каналів) і - № 19
(переклад виходу каналу в стан Z).

Таблиця істинності.
| | ЕАВ | Ап | Вп |
| Н | Н | АВ | Вхід |
| Н | В | Вхід | ВА |
| В | х | Z | Z |

В якості керуючих сигналів будемо використовувати сигнали; EN. Якщосигнал подати на вхід № 1 мікросхеми 1533 АП6, то при =
«0» напрям передачі інформації ВА

= «1» напрям передачі інформації АВ

Подача сигналу EN на вхід № 19 мікросхеми 1533 АП6, при якому висновкипереходять у третьому Z стан, буде розглянута нижче.
| | 2 | | | | |
| | | АТ | F | | |
| | | | | | |
| | 3 | | | | 18 Uп = 5В |
| | | А1 | | В0 | |
| | 4 | | | | 17 № 20 - Uп |
| | | А2 | | В1 | |
| | 5 | | | | 16 № 10 - ЗЕМЛЯ |
| | | А3 | | В2 | |
| | 6 | | | | 15 |
| | | А4 | | В3 | |
| | 7 | | | | 14 |
| | | А5 | | В4 | |
| | 8 | | | | 13 |
| | | А6 | | В5 | |
| | 9 | | | | 12 |
| | | А7 | | В6 | |
| | 1 | | | | 11 |
| | | ЕАВ | | В7 | |
| | 19 | | | | |
| | | [Pic | | | |
| | |] | | | |

1.2.4. Генератор тактових імпульсів для мікропроцесора 1821 ВМ85.

Схема генератора тактових імпульсів мікропроцесора 1821ВМ85міститься в самому мікропроцесорі. Досить підключити кварцовийрезонатор до висновків № 1 і № 2 МП. Кварцовий резонатор може мати будь-якучастоту коливань в діапазоні від 1 до 6 МГц. Ця частота ділиться навпіл, івідповідні імпульси використовуються в МП. На малюнку 2 показана схемапідключення кварцового резонатора, в результаті чого забезпечуєтьсясинхронізація МП 1821ВМ85.

5 В

1МГц

Малюнок 2.

1.2.5. Встановлення початкового стану мікропроцесора 1821ВМ85.

Після включення живлення ЦП повинен починати виконання програмикожного разу з команди, розташованої в комірці з певною адресою, а не збудь-якої довільної комірці. Для цього потрібно виконати початковуустановку МП. Така початкова установка здійснюється при першому включенні
МП, а також у будь-який час, коли буде потрібно повернути МП до початку виконаннясистемної програми, завжди з однією і тією ж визначеної комірки пам'яті.

Щоб виконати функції початкової установки МП, до входу (№ 36)
МП підключаються елементи, з'єднані відповідно до схеми, наведеноїна малюнку 3.

При подачі живлення конденсатор заряджається до напруги +5 В через
R1. Коли напруга досягає деякого певного значення (min 2.4
В), виконання команди «скидання» завершиться і система почне виконанняпрограми з адреси 0000. Після відключення живлення відбудеться розрядкаконденсатора С1 і мікропроцесор буде перебувати у вихідному стані дотих пір, поки напруга на конденсаторі С1 не досягне потрібногозначення.

5 В

VD1 R1

Малюнок 3.

1.2.6. Запам'ятовувальні пристрою.

Постійна тенденція до ускладнення завдань, що вирішуються за допомогоюмікропроцесорної техніки, вимагає збільшення обсягу і прискорення процесуобчислень. Однак швидкість вирішення будь-якої задачі на ЕОМ обмежена часомобмеження до пам'яті, тобто до ОЗУ. У таблиці порівнюються характеристики
ОЗУ, виконаної на різній елементно-технологічній основі.

| Примі-няемие | Час | Інформу-ціон | Густина | Энергопо-|
| елементи | вибірки, MS | ва ємність | Розміщено. | требленіе |
| | | | Информац., | При |
| | | | Біт/см3 | зберіганні |
| | | | | Информац. |
| БП VT | 50300 | 103105 | До 200 | Є |
| МОН | 250103 | 103106 | 200300 | Є |
| структури | | | | |
| Ферритові | 3501200 | 106108 | 1020 | Ні |
| сердечники | | | | |

Напівпровідникові ЗУ по режиму занесення інформації поділяються наоперативні і постійні, за режимом роботи - статистичні і динамічні,за принципом вибірки інформації - на пристрої з довільною іпослідовною вибіркою, за технологією виготовлення - на біполярні іуніполярні.

1.2.7. Оперативні запам'ятовуючі пристрої.

ОЗУ призначені для запису, збереження і зчитування двійковійінформації. Структурна схема представлена на малюнку 4.

А0Аn

/RD
DI

D0
СS
SEX
SEY

НК - накопичувач; DCX, DCY - дешифратори рядків і стовпців; УЗ - пристрійзапису, УС - пристрій зчитування, УУ - пристрій керування.

Як вже зазначалося, ОЗУ можна розділити на 2 типи: статичні ідинамічні. У накопичувачах статичних ОЗП застосовуються тригерні елементипам'яті. В ОЗУ динамічного типу запам'ятовуючим елементом служить конденсатор.
Динамічні ОЗП мають ряд переваг у порівнянні зі статистичними ОЗУ.
Основні характеристики динамічних ОЗУ:

| | I | II | III | IV |
| Найбільша | 4К | 16К | 64К | 256К |
| ємність, | | | | |
| біт/кристал | | | | |
| Час вибірки | 200 | 20030 | 100200 | 150200 |
| зчитування, мс | 400 | 0 | | |
| Рпотр, мВт/біт | 0,1 | 0,040 | 4 10-35 | 3 10-34 |
| | 0,2 |, 05 | 10-3 | 10-3 |

Перевагою статистичних ОЗУ перед динамічними є відсутністьсхеми регенерації інформації, що значно спрощує статичні ЗУ, якправило, мають один номінал напруги живлення.

Типові характеристики СЗУ:

| | ЕСЛ | ТТЛ | ТТЛШ | U2Л | пМОП | КМОП |
| Ємність, | 256 [pic | 256 [pic | 1К | 4К | 4К | 4К |
| біт/кристал |] 16К |] 64К | 4К | 8К | 16К | 16К |
| Час вибірки | 10 | 50 | 50 | 150 | 45 | 150 [pic |
| зчитування, MS | 35 | 100 | 60 | | 100 |] 300 |
| Рпотр, мВт/біт | 20 | 15 | 0,5 [pic | 0,1 [pic | 0,24 [pi | 0,02 |
| |, 06 | 0,03 |] 0,3 |] 0,07 | c] 0,05 | |

Найбільшим швидкодією володіють біполярні ОЗУ, побудовані наоснові елементів ЕСЛ, ТТЛШ. Перспективними є ОЗУ, побудовані натранзисторних структурах U2Л, що дозволяють зменшити площу ЗЭ до
2000100мкм2 і знизити потужність споживання до декількох мікроват набіт, при tвкл = 50150 мс.

Статичні ОЗП на МОП транзисторах, не дивлячись на середнєшвидкодію, одержали широке поширення, що пояснюєтьсяістотно більшою щільністю розміщення осередків на кристалі, ніж у БП ОЗУ.

Для рМОП вдалося зменшити геометричні розміри ЗЭ і знизитинапругу живлення до 15 В.

Для ОЗУ пМОП вдалося ще більше зменшити геометричні розміри,отримати в 2,5 рази більшу швидкість перемикання. Єдиний напругаживлення +5 В забезпечує безпосередню сумісність таких ОЗУ пологічним рівнями з мікросхемами ТТЛ.

Елементи ОЗУ на КМОП VT використовуються для побудови статичних ОЗПлише у випадку необхідності досягнення min Рпотр. Також під час переходу до режимузберігання Рпотр зменшується на порядок.

Для статичних ОЗП досягнута ємність 64 Кбіт при організації 16розрядів і часу вибірки до 6 мс. Iпотр статичних БП ОЗУ 100200мА. Широко застосовуються схеми на КМОП-VT, серед яких найбільшепоширення набула серія 537; Iпотр60 мА (режим обігу) та
Iпотр = 0,0015 мА (зберігання). У більшості схем передбачений режимзберігання зі зниженим Uпіт = 2 В. Це дозволяє найбільш просто реалізуватироботу ОЗУ від резервних батарей.

Динамічні ОЗП представлені в основному серією КР565 з max ємністю
256х1 розряд і min часу вибірки 150 мс. Але необхідно постійневідновлення інформації - регенерації, період якої становить 18мс. Для регенерації потрібні додаткові схеми, що ускладнює схему вцілому.

Подальший розгляд будемо вести на прикладі статичного ОЗП 2Кх8із загальним входом і виходом типу 537РУ10.

1) tвиб220 мс.

2) Рпотр: зберігання Uп = 5В - 5,25 мВт

Uп = 2В - 0,6 мВт звернення - 370 мВт

3) Iпотр: зберігання - 3 10-4 мА звернення - 70 мА

4) Діапазон робочих температур - 10 + С.

Посилення вх-вих сигналів до рівнів ТТЛ здійснюється за допомогою вих.формувачів. Оскільки ОЗУ організовано як 2Кх8, значить необхідновикористовувати АОА10 адресних ліній і DOD7 ліній шини даних.

Для управління функціонуванням схеми використовується 3 висновки:

1)/RE - № 21

2) CE -- № 18

3) OE - № 20

Мікросхема 537РУ10 функціонує в 3 режимах:

. режим зберігання даних

. режим зчитування даних

. режим запису даних

Таблиця істинності:

| |/R | | [pic | DOD7 |
| | E | |] | |
| Зберігання | X | 1 | X | Z |
| Запис | O | O | X | «0» або «1» |
| Зчитування 1 | 1 | O | O | «0» або «1» |
| Зчитування 2 | 1 | O | 1 | Z |

Запис і зчитування проводиться по 8 біт. При зчитуванні можназаборонити виведення інформації (= 1). В якості керуючих сигналів можнавикористовувати сигнали WR, RD, CSO (організація сигналу CSO буде розглянутанижче).

| К | 8 | | RAM | | | До шині даних |
| шині | | АТ | | | | |
| адреса | | | | | | |
| а | | | | | | |
| | 7 | | | | 9 | |
| | | А1 | | D0 | | |
| | 6 | | | | 10 | |
| | | А2 | | D1 | | |
| | 5 | | | | 11 | |
| | | А3 | | D2 | | |
| | 4 | | | | 13 | |
| | | А4 | | D3 | | |
| | 3 | | | | 14 | |
| | | А5 | | D4 | | |
| | 2 | | | | 15 | |
| | | А6 | | D5 | | |
| | 1 | | | | 16 | |
| | | А7 | | D6 | | |
| | 23 | | | | 17 | |
| | | А8 | | D7 | | |
| | 22 | | | | | |
| | | А9 | | | | |
| | 19 | | | | | |
| | | А10 | | | | |
| WR | 21 | WE/R | | | 24 | |
| | | E | | Uп | | |
| RD | 20 | | | | 12 | |
| | | OE | | GND | | |
| CSO | 18 | | | | | |
| | | CE | | | | |

1.2.8. Постійний запам'ятовуючий пристрій.

Структурна схема ПЗУ аналогічна структурній схемі ОЗУ, тількивідсутній пристрій запису, тому що після програмування ПЗУ, інформаціяз нього тільки зчитується.

Основні характеристики восьми типів ПЗУ наведено нижче:
| Параметр | ЕСЛ | ТТЛ | ттлш | рмоп | пмоп | КМОП | ліз |
| | | | | | | | Моп |
| Ємність, | 256 [pi | 1К [pic | 1К [pic | 4К [pic | 8К [pic | 64К | 256 К |
| біт/| c] 1К |] 64 К |] 64 К |] 8К |] 64 К | | |
| кристал | | | | | | | |
| Рпотр, | 0,8 | 0,01 [p | 0,01 [p | 0,1 | 0,01 | 5 10-3 | 2 10-3 |
| мВт/біт | | ic] | ic] | | | | |
| | | 0,5 | 0,1 | | | | |
| tсчіт, MS | 20 | 50 [pic | 45 [pic | 500 | 30 | 50 | 200 |
| | |] 350 |] 85 | | | | |

Для споживачів вибір типу ПЗП багато в чому визначається не тількиелектричними параметрами цієї великої ІВ, а й способами їїпрограмування. ПЗУ можуть програмуватися, як у споживача, так і напідприємстві-виготовлювачі. Існують ПЗУ одноразового і багаторазовогопрограмування.

Найбільш універсальними є перепрограмування ПЗУ, яківиготовляються на основі МОН-структур і ЛІЗМОП. Ємність таких РПЗУ досягає
256 кбіт з організацією 32х2. Інформація стирається за допомогою УФ-опроміненнякристала. У накопичувачах РПЗУ використовуються спеціальні типи VT-структур,які змінюють свої характеристики при програмуванні РПЗУ. Цезміна характеристик і служить ознакою інформації, що зберігається. Часвибірки зчитування таких РПЗУ широке поширення набула серія 573.

Свій вибір я зупинив на РПЗУ 8к х 8 типу 573РФ4:
1) tхр не менше 25000 ч.
2) кількість циклів не менше 25.перепрограмування (Т = С).
3) Uп - 5 В

Uпрогр - 5 В (зчитування)

21,5 В (програмування).
4) Рпотр - не більше 420 мВт.
5) tвиб.адреса - не більше 300450 мс. tвиб.разр. - Не більше 120150 мс.
6) Вихід - 3 стану.
7) Сумісність - з ТТЛ схемами по входу і виходу.

Так як ПЗУ організована як 8к х 8, значить необхідно використовувати
А0А12 адресних ліній і D0D7 ліній шини даних.

Для управління функціонування схеми використовуються 2 висновки:

1) CS - № 20.

2) ОЕ - № 22.

Мікросхема 573РФ4 функціонує в 2-х режимах:

- режим зберігання

- режим зчитування
Зчитування інформації проводиться по 8 біт. У якості сигналів управліннябудемо використовувати сигнал RD і сигнал, який буде надходити по старшійадресної лінії.

Таблиця істинності:

| | | | PR | UPR |
| Зберігання | 1 | х | Х | Uп |
| Зчитування | 0 | 0 | 1 | Uп |
| Відключення виходів | 0 | 1 | 1 | Uп |
| Програмування | 0 | 1 | 0 | 21,5 |
| Заборона програмування | 0 | 1 | 1 | 21,5 |
| Заборона програмування | 1 | 1 | 0 | 21,5 |

| К | 10 | | ROM | | | № 28 - вільний |
| шині | | АТ | | | | |
| адреса | | | | | | |
| а | | | | | | |
| | 9 | | | | 11 | |
| | | А1 | | D0 | | |
| | 8 | | | | 12 | |
| | | А2 | | D1 | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | До шині даних |
| | 7 | | | | 13 | |
| | | А3 | | D2 | | |
| | 6 | | | | 15 | |
| | | А4 | | D3 | | |
| | 5 | | | | 16 | |
| | | А5 | | D4 | | |
| | 4 | | | | 17 | |
| | | А6 | | D5 | | |
| | 3 | | | | 18 | |
| | | А7 | | D6 | | |
| | 25 | | | | 19 | |
| | | А8 | | D7 | | |
| | 24 | | | | | |
| | | А9 | | | | |
| | 21 | | | | | |
| | | А10 | | | | |
| | 23 | | | | 27 | |
| | | A11 | | PR | | |
| | 2 | | | | 28 | |
| | | A12 | | Uп | | |
| AIS | 20 | | | | 1 | |
| | | CS | | Uпр | | |
| RD | 18 | | | | 14 | |
| | | OE | | GND | | |

1.2.9. Таймер.

Одне з найбільш необхідних експлуатаційних зручностей - наявністьвбудованих годин, свідчення яких постійно або за запитом операторавиводяться на екран. Можна також забезпечити видачу команд на включення абовимкнення зовнішніх пристроїв в заданий час. Годинники можуть бути реалізованіяк програмно, так і апаратно.

Програмна реалізація потребує вирішення багатьох проблем. При апаратноїреалізації основне завдання - передати показання електронних годинників на шинуданих. Бажано також мати можливість по командах блоку управліннякоригувати свідчення годин, встановлювати час спрацьовуваннябудильника.

На жаль, більшість БІС, призначених для електронних годинників,не можна безпосередньо пов'язати з блоком управління. Для цього необхіднорозробити досить складну схему сполучення. Але, в даний часпромисловістю випускається мікросхема 512 ВШ, спеціально призначенадля роботи у складі мікропроцесорних пристроїв як годин реальногочасі з будильником, календарем, а також ОЗУ загального призначення ємністю
50 байт.

Мікросхема виконана за КМОП технологій, живиться від одного джерелаживлення від 3 до 8 В. Споживана потужність дуже мала, що дозволяє живитимікросхему від автономного джерела (батареї), зберігаючи при цьому, привідключенні основного джерела живлення мікропроцесорної системи,правильний хід годинника та інформацію, занесеного у внутрішнє ОЗУ.

| Час циклу запису або | Uп |
| зчитування інформації | |
| 1 мкс | 5 В |
| до 5 мкс | 3 В |

Мікросхема сумісна з логічним рівнями з мікросхемами ТТЛ. Усі висновкидопускають навантаження струмом до 10 мА.

Умовне позначення і основна схема включення:

5 В

R2 4 6 В

C1 R1 VD2 18
VD1

C2 22

До шині 19

AD0AD7 мікропроцесора

до мік-ропро-

23 цессора

До шині ний

Управління 21 сис-темі

С3

С4 R3

Можна використовувати резонатори, що мають резонансну частоту:

1) 32768 Гц

2) 1048576 Гц

3 ) 4194304 Гц
Струм споживання залежить від fr. f = 32768 Гц InмкАпри f Iпотр може доходити до 4 мА.

Сигнал тактового генератора можна зняти з виходу CKOUT длявикористання в інших пристроях системи. Він надходить на цей вхідбезпосередньо (CKFS = 1) або після поділу частоти на чотири (CKFS = 0).
Мікросхема має вихід ще одного сигналу (SQW), що отримується діленнямчастоти тактового генератора. Коефіцієнт розподілу задається командами,поступають від процесора. Чи включається і вимикається цей сигнал такожкомандами процесора.

Розподіл пам'яті мікросхеми 512ВІ1:

| Адреса | Дані |
| 00Н | Секунди |
| 01 | Секунди (будильник) |
| 02 | хвилини |
| 03 | хвилини (будильник) |
| 04 | Годинники |
| 05 | Годинники (будильник) |
| 06 | День тижня |
| 07 | День місяця |
| 08 | Місяць |
| 09 | Рік |
| 0А | Регістр А |
| 0В | Регістр В |
| 0D | Регістр D |
| OE-3 FH | ОЗУ загального призначення |

Мікросхема пов'язана з мікропроцесором через двонаправленумультиплексованих шину адреси - даних (AD0AD7). Для управліннязапису та зчитування інформації служать входи (вибір мікросхеми), AS
(строб, адреси), DS (строб даних) і R/(читання - запис).

- «1» шина AD, входи DS і R/відключені від шин процесора ізнижується потужність споживання.

- «0» повинен зберігатися незмінним під час усього циклу записуі читання.

Сигнал AS подається у вигляді позитивного імпульсу під час наявностіінформації про адресу на шині AD0AD7. Адреса записуються у внутрішнійбуфер мікросхеми по зрізу цього імпульсу.

У цей же момент аналізується логічний рівень сигналу на вході DSі залежно від нього встановлюється подальший режим роботи входів DS і
R /. У нашому випадку на вхід AS подаємо сигнал ALE, який генеруєтьсяпроцесором для фіксації адреси.

Якщо при AS - «1» - «0» DS - «0», тозапис проводиться при DS - «1», R/- «0»,а читання проводиться при DS - «1», R/- «1».

Якщо під час зрізу імпульсу AS (AS - «1» «0») DS - «1», то длязчитування необхідно DS-«0» R/- «1», а для запису DS-«1» R/- «0».

Така складна логіка використовується для підключення до мікропроцесорахрізних типів. На вхід R/будемо подавати сигнал WR, а на вхід DS-RD,які генеруються процесором.

Вихід (запит переривання) призначений для сигналізаціїпроцесору про те, що всередині мікросхеми відбулася подія, що вимагаєпрограмної обробки. Переривання бувають 3-х типів:

1) після закінчення оновлення інформації

2) по будильнику

3) періодичні (з періодом SQW)

Вхід призначений для встановлення в початковий стан вузлівмікросхеми, відповідальних за зв'язок з мікропроцесорної системою. -
«0» - ніяке втручання з боку процесора неможливо. На хід годин,календар і зміст осередків ОЗУ цей вхід не впливає.

Вхід PS (датчик харчування) - контроль безперервності подачі живильногонапруги. Він підключається таким чином, щоб напруга на ньому падалодо 0 при будь-якому, навіть короткочасне відключення живлення мікросхеми.

Для керування роботою мікросхеми та аналізу її стану призначенірегістри А ... D.

Формат керуючих регістрів:

| Адреса | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| OAH | UIP * | DV2 | DV1 | DV0 | RS3 | RS2 | RS1 | RS0 |
| OBH | SET | PIE | AIE | VIE | SQWE | DM | 24/12 | DSE |
| OCH | IRQF * | PF * | AF * | VF * | O * | O * | O * | O * |
| ODH | VRT * | O * | O * | O * | O * | O * | O * | O * |

* - можна тільки зчитувати інформацію.

Регістр А .

UIP - одиниця в цьому розряді означає, що відбувається або на?? нетсяменш ніж через 244 мкс оновлення інформації про час. На UIP НЕдіє сигнал. Записав одиницю в розряд SET регістра В, можназаборонити оновлення і тим самим скинути UIP.

DVO ... DV2 - встановлює режим роботи внутрішнього дільника частоти вВідповідно до використовуваної опорною частотою.

Встановлення опорної частоти:

| DV2 | DV1 | DV0 | Частота |
| 0 | 0 | 0 | 4194304 Гц |
| 0 | 0 | 1 | 1048576 Гц |
| 0 | 1 | 0 | 32768 Гц |
| 1 | 1 | 0 | скидання дільника |

RS0 ... RS3 - встановлює частоту сигналу на вході SQW і періодповторення періодичних коливань.

| RS3 | RS2 | RS1 | RS0 | f, Гц | Т (4194304 | f | T |
| | | | | | 1048576) | | (32768) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | - | - | - | - |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 32768 | 30,517 мкс | 256 | 3,90625 мс |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 16384 | 61,035 мкс | 128 | 7,8125 мс |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 8192 | 122,07 мкс | 8192 | 122,07 мкс |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4096 | 244,14 мкс | 4096 | 244,14 мкс |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 2048 | 488,28 мкс | 2048 | 488,28 мкс |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1024 | 976,56 мкс | 1024 | 976,56 мкс |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 512 | 1,95312 мс | 512 | 1,95312 мс |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 256 | 3,90625 мс | 256 | 3,90625 мс |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 128 | 7,8125 мс | 128 | 7,8125 мс |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 64 | 15,625 мс | 64 | 15,625 мс |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 32 | 31,25 мс | 32 | 31,25 мс |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 16 | 62,5 мс | 16 | 62,5 мс |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 8 | 125 мс | 8 | 125 мс |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 4 | 250 мс | 4 | 250 мс |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 500 мс | 2 | 500 мс |

Регістр В.

SET - якщо в цьому розряді записаний "0", то кожну секунду виконуєтьсяцикл оновлення інформації про поточний часу і порівняння поточного часу ззаданим. Одиниця в цьому розряді забороняє оновлення, дозволяючи записати врегістри початкового значення часу, календаря, будильника.

PIE - дозвіл переривань з періодом, що задається PS0PS3.

ALE - дозвіл переривань від будильника.

VIE - дозвіл переривань після закінчення циклу оновлення.

SQWE - дозволяє видачу сигналу на вхід SQW.

PIE, AIE, VIE, SQWE можуть бути скинуті сигналом.

DM -- «1» дані в двійковому коді

- «0» дані в двійковій-десятковому коді.

Значення розряду не можна змінити без повторного запису початковихзначень в комірки часу і календаря.

24/12 - встановлює 24-х годинний ( «1») та 12 годинною ( «0») режим рахункучасу. У 12 годинному режимі часу після полудня відзначається одиницею встаршому розряді годин (адреса О4Н).

DSE - дозвіл автономного переходу на літній час ( «1 »).

Регістр С.

IRQF - прапор запиту переривань. Встановлюється в одиницю привиконанні умови:

PF x PIE + AF x AIE + VF x VIE = 1

Одночасно з установкою IRQF = 1 на контакті встановлюєтьсянизький рівень. PF - встановлюється в «1» фронтом сигналу на виходівнутрішнього дільника частоти, обраного відповідно до розрядами
RS0RS3.

AF - встановлюється в «1» при збігу поточного часу м часу
«Будильника».

VF - встановлюється в одиницю після закінчення кожного циклуоновлення.

Прапори скидаються після читання регістра С або сигналом.

Регістр D.

VRT - в цьому розряді встановлюється «0» при низькому рівні на вході < br>PS. Одиниця встановлюється тільки зчитуванням регістра D.

Підключення мікросхеми 512ВІ1 до мікропроцесора серії 1821ВМ85,має мультиплексованих шину адреси/даних не викликає ускладнень.
На вхід PS; Uп; RES подаємо високий рівень (підключимо до акумулятора через
RS-ланцюг). Так що немає необхідності у використанні частоти кварцовогорезонатора в блоці управління, то висновок