САЙТ МЕДИКОВ-РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ SMHAM ГлавнаяРегистрацияВход
Главная » Статьи » Другое » Все остальное

Вадим Ларичев, UR5IQD. Ретро однобитный контроллер для ленивых (или - для тех, кто не хочет изучать МК)

Памяти

моего преподавателя

Подорожного А.Ф.

посвящается

 

 

Как и в обычной ситуации радиолюбителя, исходя из принципа, что лучшее враг хорошего, так и в моей ситуации в свое время назрела идея усовершенствовать и без того вполне сносно работающего и по сей день ГСС по схеме Скрыпника В.А. [1]. Схема довольно известная - двухдипазонный задающий генератор 20-30, 30-40 МГц, с дальнейшим делением на 2 на ТТЛ триггерах с выходом на каждый кратный диапазон влоть до 156 кГц и УМ с диапазонными фильрами на каждый диапазон. Вполне логичная схема, правда, недостатком таковой является тот факт, что задающий генератор работает на довольно высокой частоте, и обеспечить стабильность таковой без дополнительных цепей стабилизации проблематично, даже при использовании описанных в р/л литературе стабилизаторов температуры для ГПД. Поэтому, мною было принято решение усовершенствовать задающий генератор ГСС путем использования вместо штатного задающего генератора PLL синтезатор частот. Благо, схем в р/л литературе оказалось достаточно


Но для модификации моего ГСС требовалось введение дополнительных органов управления: клавиатуры для прямого ввода частоты, автомата обслуживания валкодера и других внутрених функций прибора. Т.е., возникла ситуація, при которой для усовершенствования ГСС требовался некий автомат, выполняющий примерно такие функции:

- опрос состояния клавиатуры прямого ввода частоы (10 кнопок в моем случае был выполнен на обычном диодном шифраторе);

- перевод двоично-десятичного кода клавиатуры прямого ввода частоты в двоичный (путем использования автомата подобного описаному в схеме НЧ синтезатора частоты [2], было необходимо записать считанный с клавиатуры двоично-десятичный код в цепочку двоично-десятичных счетчиков, работающих на вычитание, при одновременной работе уже двоичных счетчиков работающих на суммирование, т.е., требовалось одновременно подавать счетные импульсы на входы двоично-десятичных и двоичных счетчиков, синхронно изменяя их выходной код и при этом анализировать сигнал окончания счета на выходе цепочки двоично-десятичных счетчиков, который сигнализировал об окончании счета, а стало быть, окончании перевода двоично-десятичного кода в двоичный, для его дальнейшего использования в формировании кода для счетчиков PLL синтезатора);

- далее полученный двоичный код записывался в буферные регистры для последовательной передачи в блок формирования цифрового кода для уже непосредственно блока PLL синтезатора, выполненный на КМОП умножителях;

- работа автомата заканчивалась передачей сформированного кода в блок PLL синтезатора.

 

Таким образом, для модернизации ГСС требовался автомат, функции которого было бы лучше всего поручить выполнять микропроцессору. Однако, на тот момент познания в области современных МК были на уровне мигания светодиодом, а изготовить автомат на старом добром ВМ80-Z80 не представлялось возможным в силу разросшейся бы в этом случае платы управления, к тому же еще и немало бы потреблявшей, по причине прожорливости, в смысле повышенного энергопотребления, устаревших микропроцессоров. В то время, как пара - тройка плат автоматики, выполненной на 561-й серии и распределенных по внутреннему объему корпуса ГСС, при весьма скромных аппетитах КМОП серии по ее энергопотреблению, вполне решали бы поставленную задачу.

 

Но, как выполнить задачу по последовательному включению по необходимому алгоритму планируемых блоков автоматики для ГСС? По отдельности упомянутые блоки автоматики известны и хорошо описаны в различных, в т.ч., р/л конструкциях. Какое же может быть решение? Дополнять известные блоки автоматики какими-то несложными устройствами, анализирующие входной сигнал на предмет запуска работы своего, но уже очередного, блока автоматики, анализа окончания его работы и выдачи сигнала для запуска следующего по алгоритму работы ГСС блока автоматики. Но при этом может получиться некая схемная неразбериха и неразбериха в логике работы автоматики. Неплохим решением стала бы разработка несложного автомата, контролирующего в нужной последовательности состояние блоков автоматики моего ГСС в целом.

 

Такой блок был разработан, но при этом пришлось анализировать возможные схемные решения. Логика рассуждений была, примерно, такая: а что, если в качестве входного и выходного узла применить мультиплексоры-дешифраторы 561КП1 и 561КП2 [3]. Наилучшим для моего случая подходил 561КП2. 8 каналов могли обслуживать (даже с запасом) все планируемые блоки автоматики ГСС. Решено - сделано (рис.1).

Рис.1


Итак, в качестве входного мультиплексора применяем 561КП2, на схеме обозначенного DD5. Но блоками управления автоматики ГСС нужно еще и управлять, причем, управление должно осуществляться как при 1-м состоянии считанного входного сигнала, так и при 0-м. Стало быть, хоть это выглядит несколько избыточно, но необходимо, следует применить два выходных мультиплексора-дешифратора - для выдачи выходных сигналов управления при 1-м и 0-м состоянии считанного входного сигнала текущего блока автоматики. Таковыми в нашем случае являются DD7 и DD8. Назначение этих мультиплексоров двойное. Ведь, в зависимости от состояния считанного входного сигнала от текущего блока автоматики, следует завершить работу с текущим блоком автоматики и перейти к обслуживанию следующего (причем, не обязательно по порядку подключения ко входам DD5). Запомнить адрес следующего, либо подтвердить адрес текущего блока автоматики, если необходимо продолжить работу с текущим блоком, позволяет регистр DD3 561ИР9, включенный в режиме параллельной записи [3]. Код, необходимый для следующей проверки канала DD5, определяется путем установки диодного шифратора,  сформированного на пересечении выходных линий дешифраторов DD7, DD8 и входов DD3. Назначение резисторов R1-R3, R6-R13 обычное - обеспечить соединение с землей входов КМОП логических микросхем для увеличения помехозащищенности.

 

Сердцем однобитного контроллера является генератор, выполненный на DD1. Это обычный RC генератор, который, при необходимости, может быть заменен на генератор с кварцевой стабилизацией частоты или какой-либо другой. Узел, выполненный на мс DD1.1, DD2 служит для синхронизации работы всех блоков автоматики при начальном включении питания. Т.е., при включении питания емкость С1 разряжена и на выходе DD1.1 присутствует уровень логической 1. Этот уровень постоянно записывается в регистр, выполненный на DD2.1 561ТМ2, выполняющий функцию регистра начального сброса. Сигнал общего сброса, синхронизированный с положительным перепадом импульса на выходе DD1.5, формируется на выводе 1 DD2.1. Уровень 1-ного состояния, соответствующий состоянию общего сброса удерживается на выходе 1 DD2.1 до того момента, пока емкость С1 не зарядится до необходимого уровня напряжения на входе 1 мс DD1.1 и выход 2 мс DD1.1, подключенный ко входу 5 и 6 DD2.1, перейдет в состояние логического 0. При этом, с приходом очередного положительного перепада импульса на входе 3 мс DD2.1, произойдет запись логического 0 в регистр DD2.1 и появление сигнала логического 0 на выходе 1 мс DD2.1 - т.е., окончания сигнала общего сброса. При этом следует отметить, что запись логических уровней в регистры DD2.1 и DD2.2 происходит одновременно с той разницей, что уровень логического 0 будет вначале записан в DD2.1, а на выходе 13 мс DD2.2 будет оставаться уровень логической 1 до прихода следующего положительного перепада импульса на выходе 10 мс DD5 и, как следствие, записи в регистр DD2.2 состояния логического 0. При этом, поскольку емкость С1 остается уже постоянно заряженной, то в регистр DD2.1 теперь уже постоянно записывается уровень логического 0, разрешая работу автоматики в целом, поскольку сигнал общего сброса R находится в состоянии логического 0. После того, как появится сигнал логического 0 и на выходе 13 мс DD2.2, начинается работа контроллера. Сигнал уровня логической 1 на выходе 13 мс DD2.2 необходим для обеспечения удержания вывода DD7, DD8 в состоянии обрыва, чтобы не выдавать ложные сигналы на управляющие входы других блоков автоматики, а также, чтобы избежать записи ложных сигналов в регистр состояния текущего блока автоматики, выполненный на мс DD6.1. С приходом положительного перепада импульса после окончания сигнала сброса, как уже говорилось, происходит запись логического 0 в регистр DD2,2, при этом разрешается передача импульсов с выхода 10 мс DD1.5 через логические элементы мс DD9.


С приходом положительного перепада на выходе 10 мс DD1.5 происходит запись состояния логического уровня текущего блока автоматики через канал, определяемый двоичным кодом на входах 4,9,10 мультиплексора DD5, а также запись адреса текущего блока автоматики в регистр 561ИР9 DD4, с приходом отрицательного перепада импульса на выходе 10 мс, DD1,5 происходит формирование 1-го логического уровня на одном из выходов мс DD7, DD8, определяемым двоичным кодом, записанным в регистр 561ИР9 DD4, и кодом логических 0 либо 1 записанных в регистр состояния текущего блока автоматики DD6.1. Регистр DD3 необходим для фиксации адреса текущего канала мультиплексора DD5 на время записи состояния выхода текущего блока автоматики, а DD4 необходим для фиксации адреса текущего канала мультиплексоров DD7, DD8 на время выдачи сигнала управления на текущий блок автоматики.

 

Таким образом, полная работа автомата осуществляется за один период выходных сигналов задающего генератора - т.е., с положительным перепадом происходит запись состояния логического уровня текущего блока автоматики, а во время 0-го состояния сигнала тактового генератора происходит выдача управляющих сигналов на один из выходов выходных мультиплексоров.

 

Контроллер можно использовать для разработки несложных автоматов управления какими либо объектами, требующими несложный алгоритм управления - электронные звонки, мигающие елочные огни и т.п.

Достоинством автомата является его полная открытая схема и доступность при настройке и отлаживании обычными приборами: осциллографом, логическим пробником-ловушкой и т.п.

Ну, а в качестве недостатков, понятно - небольшое количество адресов контролируемых блоков, относительная низкая скорость работы и при разработке многофункциональных устройств, конечно, в значительной мере разросшиеся при этом габариты прибора. Так что, решайте сами по конкретной ситуации.

Понятно, что мс серии 561 и им подобные в скором времени уйдут со сцены окончательно - их вытесняют всевозможные МК. За которыми, конечно, будущее.

 

 

В. Ларичев, UR5IQD

г. Донецк, Украина


Литература:
   1. Скрыпник В.А. Приборы для контроля и налаживания радиолюбительской аппаратуры. М.: Патриот, 1990. -  стр. 16.
   2. Лучшие конструкции 31-й и 32-й выставок творчества творчества радиолюбителей./Сост. В.М.Бондаренко. М.: ДОСААФ, 1989. - стр. 14.
   3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 1987.

Категория: Все остальное | Добавил: Author (26.04.2013) | Автор: Вадим Ларичев E
Просмотров: 2508 | Теги: 1-бит.контроллер | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Вторник, 21.11.2017, 18:18
Меню сайта
Категории раздела
Источники питания [20]
.....
Все остальное [71]
....
Измерения [22]
....
Вход на сайт

Поиск
Наш опрос
Какой раздел на сайте Вам неинтересен?
Всего ответов: 543
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 3
    Гостей: 3
    Пользователей: 0
    Copyright MyCorp © 2017