Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
"Комсомольський-на-Амурі державний технічний університет"
Інженерно-економічний факультет
Кафедра "Промислова електроніка"
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА До КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по курсу "Системи відображення інформації"
Мікропроцесорна системи відображення інформації
Виконав студент групи 4ПЕа-1 Д.В. Євпак Керівник проекту М.М. Любушкіна
Н. Контр. М.М. Любушкіна
2009
Відображення інформ ації - це властивість технічної системи відтворювати необхідну інформацію у формі, зручній для безпосереднього сприйняття людиною.
Технічні засоби, що використовуються для формування інформаційних моделей, називаються засобами відображення інформації (СОІ). За допомогою СОІ отримана від одного або декількох джерел інформація перетворюється в інформаційну модель, зручну для безпосереднього сприйняття.
Існує три способи відображення інформації:
індикація - представлення інформації в формі зображення (інформаційної моделі), параметри якого забезпечують необхідну швидкість і точність сприйняття, інформаційну ємність і задовольняють вимогам інженерної психології (ергономіки);
сигналізація - це відображення інформації для залучення уваги до зміни стану системи, що характеризується чітко різними змінами параметрів інформаційної моделі;
реєстрація - це подання інформації на матеріальному носієві з можливістю зберігання без витрат енергії.
Велику частину інформації (близько 80%) людина одержує по зоровому каналу. Якщо інформація створюється або передається електронними засобами, вона відтворюється за допомогою засобів відображення інформації, які є електронним перекладачем, що дозволяє сприйняти закодовану електричними сигналами інформацію.
До засобів відображення інформації для апаратного забезпечення колективного користування (стадіонні, вокзальні та інші інформаційні табло), персональний комп'ютер, індикатори, вбудовані в різні вимірювальні або побутові електронні прилади. Відповідно різняться і які пред'являються до цих коштів психофізіологічні, енергетичні, вартісні, габаритні та інші вимоги, які повинен враховувати розробник.
Основним вузлом СОІ є індикатор, що перетворює електричні сигнали в видиме зображення. До цього часу основним типом індикатора, використовуваним в СОІ, залишається електронно-променева трубка (ЕПТ), якій притаманні всі типові недоліки електровакуумних приладів: велике споживання потужності, високі живлять напруги, великі маса і габаритні розміри. На зміну ЕЛТ, особливо в застосуваннях, пов'язаний них з ЕОМ, прийшли матричні індикаторні панелі самих різних типів - газорозрядні, електролюмінесцентні, рідкокристалічні. На відміну від ЕЛТ управління ними побудовано на цифрових принципах, що відповідає сучасним тенденціям розвитку електроніки.
Іншим важливим компонентом СОІ є інтегральні мікросхеми (ІМС). Сучасні СОІ майже цілком будуються на базі ІМС із середнім і високим ступенем інтеграції, чимраз ширше в них використовуються мікропроцесорні засоби та мікро-ЕОМ.
Розвиток засобів відображення інформації відбувається в напрямку використання в них як удосконалених типів електроннопроменевих індикаторів, так і плоских матричних індикаторів, які перспективні для високоякісного відображення інформації.
Проектування засобів відображення інформації включає в себе створення інформаційної моделі з урахуванням представленої інформації і властивостей людини-оператора, вибір типу індикатора, розробку на цій основі структурної схеми СОІ, розробку модулів системи і т. д.
Для правильного проектування засобів відображення інформації необхідно враховувати структуру і технічні характеристики індикаторів, особливості побудови модулів системи на основі сучасних інтегральних мікросхем, тобто проектування засобів відображення інформації вимагає комплексного підходу з боку фахівців.
Завданням курсу "Засоби відображення інформації" є ознайомлення студентів з принципами побудови апаратури, фізичними особливостями різних типів електронних індикаторів і т. д.
Розгляд цих питань дозволить показати взаємодію засобів промислової електроніки в єдиному комплексі апаратних і програмних засобів. Придбані таким чином навички можуть бути використані при проектуванні електронних пристроїв самого різного призначення з широким застосуванням інтегральних схем.
Робота будь-якого пристрою починається з його включення.
Після включення індикатори повинні бути погашені, крім лівого знакоместа, де повинен розташовуватися курсор. В якості типу курсору будемо використовувати негативний блок.
При введенні інформації з клавіатури курсор зміщується вправо, залишаючи на своєму місці введений символ. Після досягнення курсором кінця рядка, тобто крайній правій позиції, введена на індикатор інформація залишається в ОЗУ, а сам індикатор очищається, і курсор переміщається на початок рядка. Таким чином, система готова приймати інформацію в наступний рядок.
Коли курсор досягає останньої позиції останнього рядка, введення інформації закінчується. Подальше переміщення курсору по введеному тексту здійснюється клавішами керування курсором (вгору, вниз, вправо, вліво).
Клавіша "Insert" включає і вимикає режим вставки. При включеному режимі вставки, у процесі введення інформації, всі символи праворуч від курсору будуть зрушуватися разом з курсором і виходячи за межі останнього рядка губляться. При вимкненому режимі вставки, введення інформації проводитися поверх старої, стираючи попередній символ.
Клавіша "Delete" видаляє символ ліворуч від курсору (замінює на пробіл) та переміщує курсор на одну позицію вліво. Якщо при цьому включений режим вставки, то слідом за курсором розміщуються всі символи розташовані правіше.
Режим редагування.
Заміна. Для заміни символу необхідно підвести курсор до потрібної позиції за допомогою функціональних клавіш: "¬", "®". При натисканні будь-якої інформаційної клавіші в тій позиції, на яку вказує курсор, автоматично проводиться заміна символу. При цьому, старий символ втрачається.
Видалення. Для вилучення необхідно підвести курсор до потрібної позиції і натиснути клавішу "Del". При цьому вся інформація в рядку, записана після поточної позиції, зсувається вліво, а в останній позиції рядка з'явиться пробіл. Символ в поточній позиції втрачається. Курсор залишиться на тій же позиції, на яку вказував до видалення.
Вставка. Для вставки необхідно курсор підвести до тієї позиції, перед якою буде проводитися вставка символу. Потім, після натискання функціональної клавіші "Ins", вся інформація, записана після поточної позиції і включаючи поточну позицію, зсувається вправо, при цьому останній символ у рядку втрачається, а курсор залишається на колишній позиції. Після натискання будь-якої інформаційної клавіші в незайнятої позиції з'являється відповідний символ.
Скидання. При натисканні клавіші "Reset" відбувається скидання інформації в усіх рядках. Потім курсор переходить в першу позицію першого рядка.
Відображення. Для виведення певної введеного рядка на індикацію використовуються клавіші " "," ¯ ", при цьому, курсор залишається в тому ж стовпці, в якому він перебував до переходу на інший рядок. Якщо поточною рядком є перша і натискається клавіша" ", То на екрані з'явиться вміст останнього рядка. Якщо поточною рядком є остання і натискається клавіша" ¯ ", то на екрані з'явиться вміст першого рядка.
Всього в даній системі використовується 49 клавіш, з них 42 інформаційних, 7 функціональних, а також є дві клавіші (Shift і Reset), які не входять в основну матрицю клавіатури і призначені для зміни режиму роботи клавіатури
Структурна схема буде базуватися на магістрально-модульному принципі організації МП - системи. У такій системі зв'язок всіх пристроїв (модулів) здійснюється за допомогою загальних шин. Передача інформації може здійснюватися одночасно лише між двома модулями.
Структурна схема мікропроцесорного пристрою представлена на малюнку 1.
ЦП - центральний процесор; ТГ - тактовий генератор; У В / В - пристрій вводу / виводу; ПЗУ - постійне запам'ятовуючий пристрій; ОЗП - оперативний запам'ятовуючий пристрій; СА - селектор адреси; ШУ - шина управління; ША - шина адреси; ШД - шина даних
Рисунок 1 - Структурна схема мікропроцесорного пристрою
Основним вузлом розроблювального пристрою відображення інформації є ЦП. У його функції входить управління всіма іншими вузлами пристрою. Окремі блоки з'єднуються між собою лініями, об'єднуються за схожістю призначення в шини. Число ліній у шині зазвичай відповідає розрядності переданого слова. За допомогою 16-розрядної шини адреси забезпечується вибір однієї з 65536 елементів пам'яті. За 8-розрядній шині даних передаються команди і дані. Обмежене число зовнішніх висновків мікропроцесора (МП) призводить до необхідності використання для передачі інформації двобічної шини даних. Синхронізація роботи МП, ПЗУ, ОЗУ пам'яті або зовнішнього пристрою при обміні інформацією проводиться за допомогою сигналів супроводу інформації, переданих по шині керування.
Всі дії ЦП заздалегідь запрограмовані і підпорядковані послідовності команд, що зберігається в ПЗУ. Крім того, в ПЗУ записані необхідні для роботи константи, наприклад, форми знаків. Для зберігання інформації, що вводиться і програм необхідна оперативна пам'ять (ОЗУ).
Пристрій вводу / виводу призначено для введення інформації в систему і виведення обробленої інформації на індикацію.
Селектор адреси призначений для вибору одного з зовнішніх пристроїв.
МП синхронізується тактовими імпульсами, які формувались ТГ. Для тактирования використовується двофазна система імпульсів C1 і C2, а максимальна тактова частота МП становить 2МГц.
Розробимо функціональна схема центрального процесора.
Функціональна схема центрального процесора представлена на малюнку 2.
Рисунок 2 - Функціональна схема центрального процесора
При включенні живлення або при натисканні клавіші "Reset", система початкового скидання (СНР) формує сигнал "Установка нуля", що надходить на вхід генератора тактових імпульсів (ГТВ) "RESIN". ГТВ формує сигнал "SR", що надходить на однойменний вхід ЦП, що забезпечує автоматичну установку мікропроцесора в початковий стан.
ГТВ, формує сигнали C1 і C2 - тактові сигнали з різними фазами; RDY - сигнал "Готовність"; STB - стробірующій сигнал стану, що формується за наявності на вході "SYN" напруги високого рівня, що надходить з виходу мікропроцесора на початку кожного машинного циклу. Сигнал "STB" використовується для занесення інформації стану МП в системний контролер для формування керуючих сигналів.
Так як до шини адреси може бути підключено велику кількість зовнішніх пристроїв, а вихідні лінії каналу адреси не володіють достатньою навантажувальною здатністю, то у схему необхідно ввести буферні пристрої шини адреси (БА). Для збільшення навантажувальної здатності шини даних використовується буфер даних (БД).
Для формування керуючих сигналів використовується системний контролер (СК). Від МП в СК подаються сигнали: TR-видача інформації; RC - прийом інформації.
СК формує такі управляючі сигнали: RD - читання пам'яті; WR - запис в пам'ять; RDIO - читання з пристрою вводу / виводу; WRIO - запис у пристрій вводу / виводу.
Так як МП працює за опитуванням, то висновки МП "INT" і "HLD" заземлюються. У випадку, якщо МП СОІ працює по перериваннях, то подається рівень логічної одиниці.
Розробимо функціональна схему блоку запам'ятовуючих пристроїв
Функціональна схема блоку запам'ятовуючих пристроїв представлена на малюнку 3.
Рисунок 3 - Функціональна схема блоку запам'ятовуючих пристроїв
Входи ПЗУ і ОЗУ A0 - А10 підключені до молодших адресами шини адреси. На входи вибірка кристала (CS) подаються сигнали з СА. На вхід R D ПЗУ подається сигнал R D з системного контролера і за низьким рівнем цього сигналу дані за вказаною адресою передаються на ШД. На вхід WR / RD ОЗУ подається сигнал WR з СК і за низьким рівнем цього сигналу дані передаються на ШД.
Розробимо функціональну схема селектора адреси.
Функціональна схема селектора адреси представлена на малюнку 4.
Рисунок 4 - Функціональна схема блоку селектора адреси
Селектор адреси являє собою пристрій управління іншими пристроями системи. З ША адресу надходить на вхід СА, а на виході отримуємо сигнал вибірки пристрої з числа, що входять в систему.
МП КР580ВМ80А може адресувати до 256 пристроїв введення-виведення і забезпечити адресацію зовнішньої пам'яті об'ємом 65536 байт.
Розподіл адресного простору представлено в таблиці 1.
Двійковий адресу
Адреса
Пристрій
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
(HEX)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0000
Початковий адресу ПЗУ
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
07FF
Кінцевий адресу ПЗУ
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0800
Початковий адресу ОЗУ
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0FFF
Кінцева адреса ОЗП
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1000
Початковий адресу ПККІ
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0