Mikrokomputer 8051 cz.1.pdf

Projekty AVT

Mikrokomputer

edukacyjny z 8051

„Przygnieceni” olbrzymią ilością lis−

tów od Czytelników, gorąco zainte−

resowanych tematem nauki progra−

mowania procesorów 8051 posta−

nowiliśmy nieco wyprzedzić teorię

przedstawianą w cyklu artykułów

„Mikrokontrolery? To takie pros−

te...” i opublikować praktyczny

układ podstawowego systemu mik−

roprocesorowego, który będzie ba−

zą sprzętową podczas przyszłych

lekcji nauki pisania programów na

‘51−kę. Wyprzedzenie ma też na ce−

lu danie odpowiedniej ilości czasu

Czytelnikom na

zmontowanie i uruchomienie pre−

zentowanego urządzenia, tak że

w momencie rozpoczęcia praktycz−

nych lekcji programowania, każdy

krok prezentowany przez autora

w artykule będzie można spraw−

dzić w praktyce na „pierwszym

własnym systemie mikroproceso−

rowym, zmontowanym w domo−

wym zaciszu...”.

Zaprojektowany przez autora i spraw−

dzony w redakcyjnym laboratorium „sys−

temik” nazwany przez nas bez przesady

„mikrokomputerkiem” będzie podstawą

przy nauce programowania procesorów

8051. Dzięki niemu i zawartemu w nim

programowi zwanemu dalej „moni−

torem” początkujący w dziedzinie proce−

sorów będą mieli możliwość stawiania

pierwszych kroków w pisaniu własnych

mniej lub bardziej złożonych aplikacji. Mo−

nitor pełni bardzo podobną rolę jak BIOS

w prawdziwym rasowym komputerze PC

lub każdym innym, czyli pozwala na ko−

munikowanie się procesora z zewnętrzny−

mi układami dołączonymi do niego. W na−

szym przypadku będą to podstawowe

„więzi” łączące 8051 z nami, czyli: kla−

wiatura i wyświetlacz, oraz z kompute−

rem (np. PC) : złącze transmisji szerego−

wej w standardzie RS232c.

Stworzony przez autora „monitor” i za−

warte w artykułach przykłady programo−

wania umożliwią także naukę osobom nie

mającym w domu komputera. Każdy jed−

nak musi sobie zdać sprawę, że chcąc po−

siąść głębszą wiedzę n.t. mikroproceso−

rów, wcześniej czy później takowy sprzęt

chociażby w postaci poczciwego PC−XT

(obecnie spotykany jedynie w muzeach,

wersja PC−AT do nabycia na giełdach za

kilkadziesiąt zł) trzeba będzie nabyć.

Przy projektowaniu autor kierował się

maksymalnym uproszczeniem całej kon−

strukcji do niezbędnego minimum, po−

zwalającego jednak na swobodne „sur−

fowanie” po ‘51−ce, z wykorzystaniem

wszystkich jego możliwości, opisywa−

nych w cyklu teoretycznym w EdW.

Niemałe znaczenie miało tu też zminima−

lizowanie kosztów. Niestety nie udało się

nie przekroczyć bariery kilkudziesięciu

złotych, lecz ten jednorazowy poniesiony

wydatek w przyszłości z pewnością przy−

niesie wymierne efekty, czego najlep−

szym przykładem jestem ja – wasz autor.

„...Bo wszystko zaczęło się dawno temu

od tego, kiedy zmontowałem właśnie ta−

ki systemik.....”, a teraz chcę Wam, dro−

dzy Czytelnicy, go zaprezentować.

I jeszcze jedna uwaga. Być może dla

niektórych z Was prezentowany układ

wyda się bardzo skomplikowanym i np.

nie zrozumiecie wszystkiego o czym na−

piszę, nie przejmujcie się tym. Mogę za−

pewnić, że wszystkie opisane w układzie

elementy „przetrawiać” będziemy jesz−

cze niejednokrotnie, toteż z pewnością

w trakcie mającego się już niedługo roz−

począć kursu programowania, wyjaśnicie

sobie wiele rzeczy, co do których może−

cie mieć wątpliwości. Ja hołduję zasa−

dzie, że „najlepszą nauką jest praktyka...,

a tej jest najwięcej w elektronice, wierz−

cie mi. Dlatego prezentowany mikrokom−

puterek będzie niezbędny każdemu

z Was, kto zechce poznać tajniki progra−

mowania procesorów ‘51, a w przyszłoś−

ci także wielu innych.

Opis układu

Schemat blokowy całego systemu mik−

roprocesorowego przedstawia rysunek 1.

Układ elektryczny naszego komputerka

składa się z dwóch części. Pierwsza cześć

to zestaw – płytka składająca się z proceso−

ra, zewnętrznych pamięci programu i da−

nych, dekodera adresowego oraz dodatko−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Projekty AVT

Rys. 1. Schemat blokowy urządzenia

plikowany schemat nie jest tak straszny, jak

się za chwile okaże. Przypominam jeszcze

raz że analizę możesz rozpocząć pod wa−

runkiem że zapoznałeś się z IV cz. artykułu

z serii „Mikrokontrolery..., to takie proste”

zamieszczonym w tym numerze EdW.

Sercem całego urządzenia jest znany

Ci już mikrokontroler 80C51 – U1. W na−

szym układzie można także z powodze−

niem zastosować opisywaną już wersję

80C52, lub obie starsze wersje wykona−

ne w technologii HMOS (8051/8052).

Popatrzmy, z lewej strony u góry widzi−

my znajomy układ zewnętrznego obwodu

rezonatora kwarcowego X1 wraz z kon−

densatorami C3 i C4. Znaczenie tych ele−

mentów już znasz. Nieco niżej widać układ

„resetu” złożony z elementów C1−S1 oraz

dodatkowo R1 i D1. Klawisz S1 służy do

ręcznego resetowania całego komputer−

ka, jego wciśnięcie powoduje zwarcie

końcówki RESET procesora U1 do plusa

zasilania, co w efekcie prowadzi do jego

skasowania. Dodatkowa bramka NAND

U6d wyprowadza ten sygnał lecz zanego−

wany na złącze systemowe CONN1, które

nie jest pokazane na schemacie z rysunku

2 dla zwiększenia czytelności rysunku.

Opis tego złącza oraz dodatkowych złącz

znajdujących się na płytce drukowanej

przedstawimy w części opisującej montaż

układu. Końcówki 12...15 procesora oraz

cały port 1 (końc. 1...8) pozostają niedołą−

czone w celu dowolnego wykorzystania

w naszych przyszłych aplikacjach.

Teraz spójrzmy na prawo od mikrokon−

trolera. Widać tu znany już Czytelnikom

układ zatrzasku adresowego U2, w roli

którego pracuje zachwalany przez autora

kursu 74HCT574 (lub LS). Dalej mamy

dołączona zewnętrzną pamięć programu

w postaci EPROM – U3 o pojemności

8kB (27C64). Dołączenie końcówek adre−

sowych A0...A12 danych D0...D7 oraz

sygnału odczytu /PSEN wydaje się być

jasne. Końcówki tej pamięci o numerach

1 i 27 są wykorzystywane jedynie przy

programowaniu pamięci EPROM (w od−

powiednich programatorach) i przy nor−

malnym użyciu układu powinny zawsze

być zwarte do plusa zasilania (+5V).

Zanim wyjaśnię sposób dołączenia we−

jścia /CE pamięci U3, przyjrzyjmy się ukła−

dowi U5 – który w naszym układzie pełni

rolę dekodera adresowego. Mniej wtajem−

niczonych w technikę cyfrową uspokajam,

że temat ten poruszymy przy okazji kursu

programowania procesorów 8051. Jako

U5 pracuje zwykły dekoder 1 z 8, którego

wejścia wyboru A,B,C (piny 1,2,3) dołączo−

ne są do trzech najstarszych linii adreso−

wych A13, A14, A15. W ten sposób w za−

leżności od adresu jaki wystawia mikropro−

cesor na końcówki portów będzie uaktyw−

nione jedno z wyjść dekodera (logiczne

„0”) uaktywniając tym samym układ dołą−

czony do jego wyjścia. W tabellii 1 przedsta−

wiono zakresy adresów i odpowiadające

im, aktywne wyjścia dekodera.

Jak widać cała 64 kilobajtowa prze−

strzeń adresowa procesora U1 została

podzielona na 8 części po 8kB, które są

wybierane właśnie za pomocą 3 najstar−

szych linii adresowych i dekodera U5.

wych układów: resetu i układu współpracy

z portem szeregowym komputera PC.

Druga płytka to moduł zawierający 8−po−

zycyjny wyświetlacz 7−segmentowy, 18−

klawiszowa klawiaturę wraz z układami de−

kodującymi i dopasowującymi do współ−

pracy z procesorem 8051. Obie części opi−

szemy oddzielnie. Tak więc zaczynamy.

Płytka bazowa

Schemat elektryczny płytki bazowej za−

wierającej mikroprocesor przedstawiono

na rysunku 2. Tu proszę Czytelników o cier−

pliwość i spokój, ten na pozór dość skom−

Rys. 2. Schemat elektryczny płytki bazowej

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Projekty AVT

Jak się zaraz okaże w każdej z tych

części pracuje odrębny układ komputer−

ka, a dzięki kilku zworom można łatwo

zmienić przydzielony mu adres.

boru /CE układu U4 spowoduje jego uak−

tywnienie).

A do jakiego adresu pamięć będzie ob−

sługiwana? Otóż w przypadku pamięci

32kB oczywiście do adresu maksymalne−

go, czyli FFFFh. Kiedy zaś włożymy

w podstawkę jako U4 kostkę SRAM

6264 (8kB), adresem końcowym będzie

8000h + 8kB, czyli z prostego rachunku:

9FFFh (każde 2000h to przecież dziesięt−

nie 8192, czyli 8kB).

Zaraz, zaraz,...ale przecież np. dla adre−

su A000h linia A15 też będzie uaktywniała

tę pamięć SRAM, co wtedy? Tak moi dro−

dzy, wtedy adres zostanie tzw. „prze−

winięty”, czyli począwszy od adresu

A000h będą od początku odczytywane ko−

lejne komórki pamięci tak jak spod adresu

8000h. Zauważmy że to samo będzie dla

adresu C000h i E000h. Można powiedzieć

że w przestrzeni adresowej powyżej

8000h pamięć U4 o pojemności 8kB wi−

dziana jest w naszym układzie jako cztery

jednakowe kopie – często nazywane „lus−

trami”. Nie jest to bynajmniej wada i jest

charakterystyczne w przypadkach kiedy

mamy do czynienia z prostymi dekodera−

mi adresu, takimi jak nasz układ U5.

Pamiętajmy że sytuacja ta dotyczy tyl−

ko pamięci 6264, zaś dla kości 32kB

(62256) każda z 32768 komórek jej pa−

mięci jest reprezentowana przez oddziel−

ny adres z zakresu 8000h...FFFFh.

Bramki U6a i U6b realizują iloczyn lo−

giczny sygnałów /RD (odczytu z ze−

wnętrznej pamięci danych) i sygnału

/PSEN (odczytu z zewnętrznej pamięci

programu) – patrz artykuł na str. 40. Dzię−

ki temu pamięć U4 może pracować jako

pamięć danych lub pamięć do wykony−

wania programów napisanych przez Cie−

bie drogi Czytelniku, a zapisywanych

ręcznie za pomocą klawiatury i wyświet−

lacza, lub ładowanym z komputera PC.

Na płytce drukowanej przewidziano moż−

liwość „ograniczenia” pracy pamięci U4 do

trybu jako „tylko pamięci danych”. Do tego

celu służy zwora Z, która dołącza sygnał /RD

procesor U1 bezpośrednio do wejścia pa−

mięci U4 – /OE. W tym jednak przypadku

należy dodatkowo odizolować (np. przez od−

gięcie nóżki 6 U6) wyjście bramki U6b.

Tryb ten nie będzie jednak wykorzysty−

wany w naszym kursie programowania,

a jedynie ma uelastycznić cały układ

i przygotować go na wyzwania, jakie

z pewnością postawisz przed nim, drogi

Czytelniku, w przyszłości.

Pozostał do omówienia układ U7, któ−

ry pełni rolę konwertera napięć o pozio−

mach logicznych TTL (+5V, 0V) na pozio−

my zgodne ze standardem transmisji sze−

regowej RS232 (−12V, +12V), wykorzysty−

wanej w komputerach PC, np. w typo−

wym gnieździe dla myszki. Nie będę się

wgłębiał w teorię i sposób działania tej

Wykaz ellementów

Płytka bazowa (AVT−2250/1)

Rezystory

R1: 8,2k

R2: 220...330

Kondensatory

C1, C7...C11: 10uF/16V

C2, C5, C6: 100nF

C3, C4: 30...33pF

Półłprzewodniikii

U1: 80C51 (80C52)

U2: 74HCT573 (LS573)

U3: 27C64 EPROM

U4: 6264 (62256) SRAM

U5: 74HCT138 (LS138)

U6: 74HCT00 (LS00)

U7: MAX232 (ICL232)

D1: 1N4148

LD1: LED dowolna

Pozostałłe

X1: Q 11,0592 MHz

L1: 220...330 uH dławik

S1: mikroswicz

Z1: złącze DB9M do druku

Z2: ARK2

JP1, JP2, JP4: złącze typu „goldpin” 1x3

JP3: jak wyżej, lecz 2x3

Z: jak wyżej, lecz 1x2

listwa „goldpin” 2x40 i 2x5 po 1 szt.

jumpery – 4 szt.

podstawki pod układy scalone

płytka drukowana AVT−2250/1

Płytka wyświetlacza i klawiatury

(AVT−2250/2)

Rezystory

R2...R9: 390

R10...R17: 6,8k

R18: 33k

R19...R23: 10k (8,2k...11k)

R24...R31: 68

Kondensatory

C6: 1uF stały

C7, C8, C10...C12: 100nF

C9: 47uF/10V

Półłprzewodniikii

U8: 74HCT574 (LS574)

U9: 74HCT123

U10: 74HCT175 (LS175)

U11: 74HCT27 (LS27)

U12: 74HCT125 (LS125)

U13: 74HCT02 (LS02)

U14: ULN2803A

U15: 74LS145

T1...T8: BC328

D2...D17: 1N4148 lub podobna

DL1...DL8: LTS2801 (w.anoda)

lub odpowiednik

Pozostałłe

X1: Q 11,0592 MHz

K1...K18: mikroswicz

JP6: listwa typu „goldpin” 1x3

listwa „goldpin” 2x8 – 1szt.

jumper – 1szt.

podstawki pod układy scalone

płytka drukowana AVT−2250/2

Tabela 1

A15,,A14,,

adres

aktywne

A13

wyjjściie

0, 0, 0 0000h...1FFFh

0, 0, 1 2000h...3FFFh

0, 1, 0 4000h...5FFFh

0, 1, 1 6000h...7FFFh

1, 0, 0 8000h...9FFFh

1, 0, 1 A000h...BFFFh

1, 1, 0 C000h...DFFFh

1, 1, 1 E000h...FFFFh

Dwa pierwsze obszary po 8 kB przydzie−

lono zewnętrznej pamięci programu (U3−

EPROM). Zworka JP1 określa który z nich

jest aktywny. Wprowadzono ja po to aby

rozszerzyć możliwości naszego komputer−

ka o tryb pracy procesora z wewnętrzną

i zewnętrzną pamięcią programu. Zagadnie−

niem tym zajmiemy się dokładnie przy innej

okazji, kiedy już poznacie możliwości syste−

miku podczas nauki programowania.

Kolejne cztery obszary (po 8kB) nazwa−

no umownie jako IO1...IO4. Pierwszy

i drugi z nich (IO1 i IO2) wykorzystywane

są do uaktywnienia płytki wyświetlacza

i klawiatury. Pojawienie się logicznego „0”

(przy stanie linii adresowych wg. tabeli 1)

na wyjściu dekodera IO1 spowoduje uak−

tywnienie sekcji wyświetlacza, natomiast

wyjście IO2 uaktywnia klawiaturę umożli−

wiając tym samym jej odczyt.

Dwa ostanie wyjścia dekodera dołą−

czono do jumpera JP3, dzięki któremu

możliwe jest odpowiednie, w zależności

od potrzeb, skonfigurowanie zewnętrznej

pamięci danych której rolę pełni układ

U4. W naszym układzie przewidziano

możliwość zastosowania dwóch typów

pamięci najbardziej rozpowszechnionych

na rynku o pojemnościach 8kB (typ 6264)

i 32kB (typ 62256). W zależności od tego

którą z nich zastosujemy należy odpo−

wiednio za pomocą jumpera JP2 dołą−

czyć wyprowadzenie 26 tego układu do

plusa zasilania (dla 6264) lub do lini−

i adresowej A13 (dla 62256).

Dodatkowo na jumper JP3 doprowa−

dzono zanegowany sygnał z linii najstar−

szej adresowej A15. Linia ta decyduje

przecież o tym czy obsługiwana jest

część pamięci o adresach 0000h...7FFFh

(pierwsze 32kB, A15=0), czy druga

8000h...FFFFh (drugie 32kB, A15=1). Je−

żeli teraz zewrzemy za pomocą jumpera

JP3 wejście wyboru SRAM U4 z tą linią

to zauważmy że pamięć ta będzie obsłu−

giwana (zapisywana lub odczytywana)

począwszy od adresu 8000h (A15=1, −>

zanegowane przez U6c daje w efekcie

logiczne „0” to podane na wejście wy−

Uwaga:: W ofercie handlowej znajdują się

oddzielnie zestawy: AVT−2250/1 – „płytka

bazowa” oraz AVT−2250/2 – „płytka klawia−

tury i wyświetlacza”. Oba można nabyć na

ogólnych zasadach sprzedaży kitów AVT.

części, wystarczy wiedzieć że jeden

„scalak” (MAX232) oraz kilka „elek−

trolitów” (C7...C9) zamienia te poziomy,

umożliwiając tym samym prawidłową

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Projekty AVT

transmisję pomiędzy naszym systemem

a komputerem wyposażonym w gniazdo

RS232. Dodatkowy dławik L1 zapobiega

przedostawaniu się zakłóceń z układu U7

do szyny zasilającej nasz mikrokompute−

rek. Kondensator C11 dodatkowo filtruje

napięcie zasilające konwerter. Jego wy−

jście połączone jest do typowego gniazda

9−pinowego, co umożliwia bezproblemo−

we połączenie z PC tem za pomocą typo−

wego kabla, którego opis przedstawimy

w kolejnym odcinku.

gicznego „0” na jednym z wyjść tego

układu powoduje załączenie odpowied−

niego tranzystora i w konsekwencji zasi−

lenie jednej z ośmiu pozycji wyświetla−

cza. Rezystory w bazach wszystkich tran−

zystorów odpowiednio polaryzują je. Trzy

najmłodsze wejścia dekodera U15 dołą−

czone są do 4−bitowego zatrzasku U10

(74LS175). Zadaniem tego ostatniego

jest zapamiętanie jednej z ośmiu pozycji

wyświetlacza, w tym celu wejścia D1,

D2, D3 układu U10 dołączone są bezpo−

średnio do szyny danych mikroprocesora

– do 3 najmłodszych jej bitów (D0...D2).

Zauważmy teraz że jeżeli procesor za−

adresuje obszar o adresie 4001h (patrz

rys.2) uaktywniony zostanie sygnał IO1

z dekodera adresowego U5, przyjmując

logiczne „0”. Dodatkowo przy zapisie

przez procesor sygnał /WR przyjmie stan

„0”, co w efekcie spowoduje pojawienie

się tego na wejściu 3 bramki U11b. We−

jście 4 tej bramki tez będzie w stanie „0”

bo IO1=0, natomiast za pośrednictwem

linii A0, której stan (dla adresu 4001h)

jest równy „1” a poprzez bramkę U11c

jest negowany, wejście 5bramki U11b

także będzie w stanie logicznego „0”.

W efekcie na wyjściu 6 tej bramki pojawi

się logiczne „1”, co po podaniu na we−

jściu CLK U10 spowoduje zapisanie w za−

trzasku 3 najmłodszych bitów które

określą zapalaną pozycję wyświetlacza.

Trudne? Jeżeli tak, radzę przeczytać cier−

pliwie ten fragment jeszcze raz.

Sprawę pozycji wyświetlacza mamy

z głowy, do szczęścia, a raczej do „zapale−

nia” znaku pozostaje nam odpowiednie wy−

sterowanie segmentów A...G oraz kropki

(nazywanej w przyszłości segmentem H lub

DP). Realizowane to jest za pośrednictwem

układu U8 (74HCT574) który steruje ukła−

dem wykonawczym U14 – ULN2803. Wy−

jścia tego ostatniego dołączone są poprzez

rezystory ograniczające prąd do segmen−

tów wszystkich pozycji na raz.

Układ U8 jest 8−krotnym zatrzaskiem,

aktywowanym (w odróżnieniu do

74HCT573) dodatnim zboczem sygnału

podanego na jego wejście CLK. Zapis ak−

tualnej cyfry – czyli kombinacji 0 i 1 w ko−

lejności odpowiadającej ułożeniu segmen−

tów na wyświetlaczu odbywa się bardzo

podobnie jak w przypadku zapisu numeru

pozycji. Różnica polega na tym że przy za−

pisie mikroprocesor powinien podać adres

4000h, czyli z wyzerowaną linią adresowa

A0. W konsekwencji tego na wejściach

bramki U11a pojawią się logiczne zera, bo:

– sygnał A0=0 bo adres = 4000h

– sygnał /WR=0 bo procesor zapisuje

– sygnał IO1=0 bo dla adresu 4000h wy−

jście dekodera U5 (rys.2) IO1 jest =0.

W efekcie na wyjściu bramki U11a po−

jawi się logiczna „1”, której dodatnie zbo−

cze zapisze w rejestrze U8 stan lini−

i danych D0...D7, określających w tym

momencie cyfrę lub znak zapalany na wy−

świetlaczu. Kolejność bitów i odpowiada−

jąca im segmenty są następujące:

bity: 7-6-5-4-3-2-1-0

segmenty: H-G-F-E-D-C-B-A

Dzięki temu upraszcza się kodowanie

poszczególnych cyfr czy symboli pokazywa−

Płytka wyświetlacza

Do tej części układu dochodzą, jak wi−

dać z rysunku 2, sygnały szyny danych

D0...D7, oraz dodatkowe: odczytu i zapisu:

/RD i /WR, oraz sygnały uaktywniające:

IO1 (wyświetlacz) i IO2 (klawiaturę). Spój−

rzmy na nieco skomplikowany sprzętowo

schemat ideowy tej części przedstawiony

na rysunku 3. Nie bój się drogi Czytelniku,

„nie taki diabeł straszny, jak go... rysuje

autor!”. Jak się za chwilę przekonasz dzia−

łanie tej części nie jest tak skomplikowa−

ne, jak to wygląda na pierwszy rzut oka.

Wyświetlacz jak i klawiatura pracują

w trybie multipleksowania, czyli w jednej

chwili aktywny jest tylko jeden wyświet−

lacz oraz możliwe jest zbadanie tylko jed−

nej sekcji klawiatury.

Zacznijmy od wyświetlaczy. Anody

DL1...DL8 zasilane są poprzez tranzysto−

ry PNP T1...T8 za pośrednictwem wyjść

dekodera 1 z 10 U15, w roli którego pra−

cuje znany dobrze z domowego podwór−

ka układ TTL 74LS145. Pojawienie się lo−

Rys. 3. Schemat elektryczny płytki wyświetlacza i klawiatury

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Projekty AVT

nych na wyświetlaczu, np. dla zapalenia cyf−

ry „4” trzeba podać na szynę danych bajt:

01100110 (binarnie), prawda że proste !

No dobrze ale po co jest ten generator

monostabilny zbudowany z wykorzysta−

niem połówki układu U9? Otóż jest to

proste zabezpieczenie wyświetlaczy

przez „przeciążeniem” w wypadku za−

wieszenia się procesora lub ewentualnie

nieprawidłowej obsługi przez wykonanie

błędnego programu. Zauważmy wszak−

że, ze wartość rezystorów w segmen−

tach: R24...R31 jest bardzo mała, lecz ko−

nieczna ze względu na to że każda pozy−

cja świeci się tylko przez 1/8 całego okre−

su. Jeżeli teraz np. w sytuacji awaryjnej

procesora, wyświetlacz po prostu

„stanie” – tzn. że będzie aktywna na sta−

łe jedna i ta sama jego pozycja, to dość

duży prąd segmentów może przegrzać

struktury LED i w konsekwencji je uszko−

dzić, a tego byśmy nie chcieli.

Dlatego właśnie wprowadzono uni−

wibrator U9a. Jego wyjście /Q połączone

jest z najstarszym wejściem „D” dekode−

ra załączania pozycji U15. Jeżeli procesor

pracuje normalnie, to sekwencyjnie zapi−

suje do rejestru segmentów U8 odpo−

wiednie dane, co w efekcie powoduje

pojawianie się impulsów wyzwalających

U9a na jego wejściu

B. Konsekwencją tego jest generowa−

nie z podtrzymywaniem impulsu niskiego

przez ten uniwibrator. To powoduje akty−

wację jednego z 8−miu pierwszych wyjść

dekodera U15 i zapalanie kolejnych pozy−

cji wyświetlacza.

Jeżeli oczywiście procesor przestanie

to robić odpowiednio często (u nas 512

razy na sekundę) generowany impuls po

bardzo krótkim czasie ustalonym wartoś−

cią elementów R18 i C6, się skończy, na

wyjściu /Q U9a pojawi się logiczna „1”,

czyli wszystkie pozycje zostaną natych−

miast wygaszone. Dodatkowa zwora JP6

umożliwia odłączenie tej funkcji i perma−

nentne uaktywnienie dekodera pozycji

U15 poprzez zwarcie wejścia D do masy

(czego nie zalecam robić, szczególnie

podczas uruchamiania układu lub pierw−

szych kroków w programowaniu). Oczy−

wiście w przypadku rezygnacji z poży−

tecznych usług uniwibratora U9, montaż

tego układu w płytce jest zbędny.

Pozostaje sprawa odczytu klawiatury.

Można powiedzieć ogólnie że klawisze są

odczytywane parami w tych samych mo−

mentach kiedy uaktywniona jest jedna z oś−

miu pozycji wyświetlacza. Popatrzmy przez

chwilę na schemat elektryczny (rysunek 3).

Załóżmy że procesor zapisał znak do

rejestru U8, po czym zapalił np. pozycję

2 wyświetlacza – aktywna końcówka

2 U15, to na linii dołączonej do tego wy−

jścia dekodera U15 panuje logiczne „0”.

Teraz procesor podając na szynę adreso−

wą adres 6000h powoduje uaktywnienie

wyjścia dekodera adresowego U5 (patrz

rysunek 2) oznaczonego jako IO2. Na je−

go wyjściu pojawia się „0”. Wraz z nade−

jściem sygnału żądania odczytu przez

procesor, sygnał /RD także przyjmie po−

ziom „0”, co w konsekwencji spowoduje

pojawienie się logicznej jedynki na wy−

jściu bramki U13b, a po zanegowaniu

przez U13a, spowoduje uaktywnienie

trójstanowych bramek zawartych w ukła−

dzie U12, które „przeniosą” stany linii do−

łączonych do wejść tych bramek. Dzięki

rezystorom R19, R20, R22, R23 przy nie

naciśniętym żadnym klawiszu na wy−

jściach pojawią się logiczne „1”−ki które

za pośrednictwem linii D0...D3 szyny da−

nych odczytane zostaną przez procesor.

Teraz jeżeli np. naciśniemy klawisz „9”,

zwieramy tym samym poprzez diodę we−

jście bramki U12a. Na jej wyjściu pojawi

się także „0” co odczyta procesor i stwier−

dzi naciśnięcie klawisza. U1 dzięki znajo−

mości, która aktualnie pozycja wyświetla−

cza jest aktywna, może łatwo obliczyć po−

zycję naciśniętego klawisza i stwierdzić że

był to klawisz K10. Kwestią umowną i le−

żącą w rękach programisty jest nadanie

mu akurat cyfry „9”. Tak dzieje się dla po−

zostałych klawiszy dołączonych sekcjami

do wyjść dekodera U15. Trochę bardziej

uprzywilejowany odczyt mają dwa specjal−

ne klawisze K17 i K18. Zauważmy że przy

każdym odczycie klawiatury przez proce−

sor U1, niezależnie od aktualnie aktywnej

kolumny wyświetlacza, procesor może

stwierdzić fakt naciśnięcia jednego z tych

klawiszy (lub obu naraz), odczytując stan li−

nii D3 i D4 szyny danych.

Ta dodatkowa możliwość odmiennego

odczytu klawiszy M i OK będzie potrzeb−

na przy okazji nauki programowania.

Zastosowane diody D2...D17 mają za

zadanie zapobiec błędnemu wyświetla−

niu informacji na wyświetlaczu w przy−

padku naciśnięcia kilku klawiszy na raz,

co jest efektem zwarcia kilku wyjść deko−

dera U7 ze sobą (przy braku tych diod

oczywiście).

Jeżeli przebrnąłeś drogi Czytelniku

przez ten wyczerpujący opis i rozumiesz

jak działa moduł wyświetlacza i klawiatu−

ry, to dobrze! Jeżeli nie, to przeczytaj ar−

tykuł jeszcze raz następnego dnia, sięga−

jąc w razie potrzeby do katalogów ukła−

dów serii TTL. Sądzę że nie będzie to jed−

nak potrzebne.

Słławomiir Surowiińskii

* Opis montażu systemu zostanie opub−

likowany w następnym numerze EdW.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: